專(zhuān)利名稱(chēng)：清潔制漿催化劑及其應(yīng)用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑及其應(yīng)用工藝。具體來(lái)說(shuō)，涉及一種清潔制漿催化劑及其應(yīng)用工藝。
背景技術(shù)：
利用麥草制漿造紙，是我國(guó)的一個(gè)特色，而在國(guó)外多為木漿。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)造紙工業(yè)一直以非木材纖維為主要原料，草漿占造紙?jiān)系?0％。特別是北方數(shù)省麥草資源豐富，價(jià)格低廉，是草漿造紙上一大優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)麥草制漿的主要工藝有燒堿法、硫酸鹽法、氨法等，以燒堿法為主?，F(xiàn)有制漿技術(shù)中致命的缺陷就是產(chǎn)生大量含堿黑液，嚴(yán)重污染環(huán)境，治理起來(lái)非常困難。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家都力求解決這一難題，卻都沒(méi)有找到很好的辦法。目前比較成熟的治理辦法是堿回收。但是，堿回收一次性投資特別巨大，一般企業(yè)難以承受，而且也不能徹底解決污染問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種清潔制漿催化劑及其應(yīng)用工藝。
本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明清潔制漿催化劑的原料配方是(重量百分比)
水楊酸鈉 5-9％陰離子硅酸軟化劑 2-5％SL-1造紙蒸煮助劑 3-7％氯液(氣) 2.1-3.7％余量是水。
所用原料中，水楊酸鈉起滲透的作用；陰離子硅酸軟化劑起軟化原料的作用。
本發(fā)明清潔制漿催化劑的制造工藝是將上述原料加入反應(yīng)釜中，經(jīng)過(guò)3.5-5.5小時(shí)混合反應(yīng)即制得本發(fā)明清潔制漿催化劑。它是無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)腐蝕性液體。
本發(fā)明清潔制漿催化劑在常溫、常壓狀態(tài)下，就可以對(duì)破碎除雜后的原料進(jìn)行浸泡催化處理，使其產(chǎn)生共聚反應(yīng)，從微觀上改變?cè)侠w維的性能，再經(jīng)過(guò)漂洗后，就能夠制造出符合各項(xiàng)指標(biāo)要求的造紙用漿?？梢杂糜诒景l(fā)明的原料是各種草本纖維植物，如麥草、稻草、秸稈、玉米秸、棉花柴、蘆葦?shù)?。由于麥草資源豐富，價(jià)格低廉，所以是優(yōu)選原料。
本發(fā)明清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝流程是原料→破碎除雜→備料除雜→梳解分絲→催化共聚→磨漿→濃縮分離→漂漿→洗漿→成品漿具體應(yīng)用工藝是1、破碎除雜在購(gòu)進(jìn)的麥草原料中含有部分末脫離的麥粒和殘穗等影響紙漿質(zhì)量的物質(zhì)，導(dǎo)致漂白度不夠，造出的紙張出現(xiàn)“冰點(diǎn)”、“黃金”等，因此，必須對(duì)原料進(jìn)行除雜。由于本工藝主要是通過(guò)原料在催化劑中進(jìn)行浸泡，因此浸泡的表比面積是影響整個(gè)工藝運(yùn)行的關(guān)鍵。原料粉碎得越細(xì)，浸泡的表比面積越大，原料和催化劑接觸的面積越大，浸泡和催化的效果越明顯。因此，必須對(duì)原料進(jìn)行破碎。現(xiàn)有的破碎除雜機(jī)都可以用于本發(fā)明進(jìn)行破碎除雜。通過(guò)破碎除雜處理后的麥草，長(zhǎng)度均在10-15mm左右，通過(guò)風(fēng)道利用麥草和其他雜質(zhì)的密度不同進(jìn)行篩分，殘穗、麥粒以及灰塵的去除率在95％以上。
2、備料除雜對(duì)破碎除雜后的原料進(jìn)行預(yù)處理，即將原料浸泡在催化劑中備料，使催化劑和原料均勻混合，同時(shí)進(jìn)一步除塵、除雜。現(xiàn)有技術(shù)中的各種混合、除塵除雜技術(shù)都可以用于本發(fā)明。原料干重量是催化劑重量的3-8％，備料時(shí)間為10-14小時(shí)。在備料除雜池底部設(shè)置沉淀溝，利用一些雜質(zhì)(如灰塵、欽屑、殘穗、麥粒)密度的不同來(lái)進(jìn)行沉淀除雜處理，使經(jīng)過(guò)備料除雜池后的麥草純度更高，后續(xù)處理的效果更好。
3、梳解分絲經(jīng)過(guò)備料除雜后的麥草，通過(guò)現(xiàn)有制漿工藝中的盤(pán)磨進(jìn)行疏解分絲，將10-15mm的原料片進(jìn)行分絲處理，使之變成粗狀纖維絲，增加催化表比面積。
4、催化共聚經(jīng)過(guò)疏解分絲處理后的原草漿進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)。在常溫常壓下，催化劑催化麥草纖維產(chǎn)生共聚反應(yīng)。經(jīng)過(guò)10-14小時(shí)催化反應(yīng)后就已經(jīng)反應(yīng)完全，麥草纖維與纖維之間充滿(mǎn)了催化劑，在后續(xù)工藝中極容易被分離而最終成漿。
5、磨漿催化塔內(nèi)麥草漿經(jīng)過(guò)催化共聚反應(yīng)后，已經(jīng)達(dá)到了造紙?jiān)瓭{的技術(shù)要求，只是纖維的粗細(xì)和長(zhǎng)度還達(dá)不到技術(shù)要求。因此，還必須通過(guò)現(xiàn)有的磨漿機(jī)(盤(pán)磨)將原漿磨成需要的造紙?jiān)瓭{。根據(jù)不同造紙紙漿的技術(shù)要求，配置不同的縫篩就可以得到不同性能的造紙紙漿。
6、濃縮分離從催化塔完成催化共聚反應(yīng)的造紙紙漿中，漿濃度為2.5-3％，97％左右的都為未反應(yīng)完全的催化劑。為降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，運(yùn)用現(xiàn)有造紙紙漿濃縮機(jī)進(jìn)行漿藥分離，根據(jù)要求分離出不同濃度的造紙?jiān)瓭{，同時(shí)回收催化劑殘液。
7、漂漿在常溫下，運(yùn)用現(xiàn)有成套漂漿設(shè)備進(jìn)行漂白，使紙漿白度達(dá)到要求。
8、洗漿經(jīng)過(guò)漂白后的紙漿，在現(xiàn)有洗漿塔內(nèi)進(jìn)行清洗處理后即制得紙漿。
本發(fā)明的有益效果是第一，用催化法麥草制漿生產(chǎn)工藝，最主要的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。該工藝克服了其他傳統(tǒng)工藝的諸多缺點(diǎn)，不需蒸煮、不產(chǎn)生黑液，除洗漿產(chǎn)生少量廢水外(廢水簡(jiǎn)單處理后可回用)，其催化過(guò)程、漂白過(guò)程實(shí)現(xiàn)了零排放，這是造紙制漿工藝的一個(gè)重要突破。但是，由于原料是干的，而成品漿是濕的，因此，生產(chǎn)過(guò)程中需要不斷的補(bǔ)充清水。
第二，在常溫常壓下進(jìn)行催化麥草制漿，消除了高溫、高壓、蒸球爆炸的安全隱患，改善了工人生產(chǎn)操作的環(huán)境。
第三，制漿工藝簡(jiǎn)單，在固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行費(fèi)用方面，較傳統(tǒng)堿回收麥草制漿工藝都有大幅度的降低，并大大減少了污染治理的費(fèi)用。
第四，充分利用農(nóng)作物資源，保護(hù)了森林樹(shù)木。同時(shí)，增加了農(nóng)民的收入，也防止了秸稈焚燒帶來(lái)的大氣污染和資源浪費(fèi)。
第五，采用催化法制漿，不產(chǎn)生黑液，易漂洗，因此節(jié)水效果顯著。傳統(tǒng)工藝制漿造一噸紙的耗水量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為240噸，本工藝制漿造一噸紙耗水低于60噸，比傳統(tǒng)工藝節(jié)水75％。
第六，由于本方案采用工藝分段的方式，因此實(shí)行模塊化擴(kuò)充比較容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也有利于不同工藝段運(yùn)行參數(shù)的單獨(dú)修改，容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、模塊化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1制備催化劑按照下列配方(重量百分比)稱(chēng)取原料水楊酸鈉 5％陰離子硅酸軟化劑 2％SL-1造紙蒸煮助劑 3％氯液(氣) 2.1％余量是水。
將上述原料加入反應(yīng)釜中，經(jīng)過(guò)3.5小時(shí)混合反應(yīng)即制得本發(fā)明清潔制漿催化劑。
實(shí)施例2制備催化劑按照下列配方(重量百分比)稱(chēng)取原料
水楊酸鈉9％陰離子硅酸軟化劑5％SL-1造紙蒸煮助劑7％氯液(氣)3.7％余量是水。
將上述原料加入反應(yīng)釜中，經(jīng)過(guò)4小時(shí)混合反應(yīng)即制得本發(fā)明清潔制漿催化劑。
實(shí)施例3制備催化劑按照下列配方(重量百分比)稱(chēng)取原料水楊酸鈉6％陰離子硅酸軟化劑3％SL-1造紙蒸煮助劑4％氯液(氣)2.9％余量是水。
將上述原料加入反應(yīng)釜中，經(jīng)過(guò)5.5小時(shí)混合反應(yīng)即制得本發(fā)明清潔制漿催化劑。
實(shí)施例4清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝(1)破碎除雜運(yùn)用現(xiàn)有的破碎除雜機(jī)對(duì)麥草進(jìn)行破碎除雜。使得通過(guò)破碎除雜處理后的麥草長(zhǎng)度均在10-15mm左右，通過(guò)風(fēng)道進(jìn)行篩分，使得殘穗、麥粒以及灰塵的去除率在95％以上。
(2)備料除雜將破碎除雜后的麥草浸泡在催化劑中備料，使催化劑和原料均勻混合。麥草干重量是催化劑重量的3％，備料時(shí)間為14小時(shí)。在備料除雜池底部設(shè)置沉淀溝，利用一些雜質(zhì)(如灰塵、欽屑、殘穗、麥粒)密度的不同來(lái)進(jìn)行沉淀除雜處理。為了保證麥草與催化劑的充分混合、達(dá)到備料的目的，在備料除雜池上鋪設(shè)覆沒(méi)網(wǎng)，利用覆沒(méi)網(wǎng)的阻擾作用將上浮的麥草限制在催化劑的液面以?xún)?nèi)。
(3)梳解分絲經(jīng)過(guò)備料除雜后的麥草，通過(guò)現(xiàn)有制漿工藝中的盤(pán)磨進(jìn)行疏解分絲，將10-15mm的原料片進(jìn)行分絲處理，使之變成粗狀纖維絲，增加催化表比面積。
(4)催化共聚經(jīng)過(guò)疏解分絲處理后的原草漿進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)。在常溫常壓下，催化劑催化麥草纖維產(chǎn)生共聚反應(yīng)14小時(shí)。
(5)磨漿通過(guò)現(xiàn)有的磨漿機(jī)(盤(pán)磨)將原漿磨成需要的造紙?jiān)瓭{。根據(jù)不同造紙紙漿的技術(shù)要求，配置不同的縫篩就可以得到不同性能的造紙紙漿。
(6)濃縮分離為降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，運(yùn)用現(xiàn)有造紙紙漿濃縮機(jī)進(jìn)行漿藥分離，根據(jù)要求分離出不同濃度的造紙?jiān)瓭{，同時(shí)回收催化劑殘液。
(7)漂漿在常溫下，經(jīng)過(guò)濃縮的紙漿用漂液稀釋到3％的濃度(質(zhì)量百分比)，運(yùn)用現(xiàn)有成套漂漿設(shè)備進(jìn)行1.5小時(shí)的漂白，使紙漿白度達(dá)到要求。為了保證漂白的效果，漂液采用次氯酸鈣漂白液，在漿泵循環(huán)入口增設(shè)氯氣加入點(diǎn)，在漂漿的過(guò)程中間歇性地加入氯氣來(lái)增加整個(gè)漂液的有效氯，使整個(gè)漂漿過(guò)程都保持恒定有效漂液成份。漂漿塔在經(jīng)過(guò)漂白處理后，其剩余的殘漂液仍具有一定的有效氯成份。為降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，在經(jīng)過(guò)濃縮分離機(jī)后的殘漂液回到漂液罐進(jìn)行回用。
(8)洗漿經(jīng)過(guò)漂白后的紙漿，在現(xiàn)有洗漿塔內(nèi)進(jìn)行清洗處理。在常溫下，用清水稀釋紙漿到3％，在現(xiàn)有紙漿漿泵的循環(huán)作用下進(jìn)行清洗，清洗完成后利用濃縮分離機(jī)進(jìn)行漿水分離，分離的紙漿重新進(jìn)行清洗，而分離出來(lái)的水進(jìn)入綜合水池進(jìn)行終端處理后回用于洗漿。經(jīng)過(guò)3次清洗后就制得成品紙漿。
整個(gè)工藝過(guò)程中所使用的反應(yīng)容器，如反應(yīng)釜、催化塔都必須是防腐的，玻璃、陶瓷、塑料等材質(zhì)都可以用于本發(fā)明。
制得的紙漿的主要技術(shù)指標(biāo)如下

將制得的制漿按照現(xiàn)有技術(shù)制成書(shū)寫(xiě)紙張，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)主要指標(biāo)如下

實(shí)施例5清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝以稻草為原料，將原料浸泡在催化劑中備料10小時(shí)，原料干重量是催化劑重量的8％，原紙漿在常溫常壓下進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)12小時(shí)，其他與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝以秸稈為原料，將原料浸泡在催化劑中備料12小時(shí)，原料干重量是催化劑重量的5％，原紙漿在常溫常壓下進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)10小時(shí)，其他與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例7清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝以玉米秸為原料，將原料浸泡在催化劑中備料11小時(shí)，原料干重量是催化劑重量的6％，原紙漿在常溫常壓下進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)11小時(shí)，其他與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例8清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝以棉花柴為原料，將原料浸泡在催化劑中備料13小時(shí)，原料干重量是催化劑重量的4％，原紙漿在常溫常壓下進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)13小時(shí)，其他與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例9清潔制漿催化劑的應(yīng)用工藝以蘆葦為原料，將原料浸泡在催化劑中備料10小時(shí)，原料干重量是催化劑重量的7％，原紙漿在常溫常壓下進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)14小時(shí)，其他與實(shí)施例1相同。
各種草本纖維植物都可以作為原料，并不以實(shí)施例中所述為限。
權(quán)利要求
1.一種清潔制漿催化劑，其特征在于它是由下述重量配方的原料制成水楊酸鈉5-9％陰離子硅酸軟化劑2-5％SL-1造紙蒸煮助劑3-7％氯液(氣)2.1-3.7％余量是水。
2.一種如權(quán)利要求1所述的清潔制漿催化劑在制漿中的應(yīng)用工藝，其特征在于以各種草本纖維植物為原料，包括如下步驟(1)破碎除雜使原料破碎到10-15mm左右，殘穗、麥粒以及灰塵的去除率在95％以上；(2)備料除雜將原料浸泡在催化劑中備料10-14小時(shí)，原料干重量是催化劑重量的3-8％，通過(guò)備料除雜池底部設(shè)置的沉淀溝進(jìn)行沉淀除雜；(3)梳解分絲用盤(pán)磨進(jìn)行疏解分絲，使原料片變成粗狀纖維絲；(4)催化共聚原紙漿在常溫常壓下進(jìn)入到催化塔內(nèi)進(jìn)行催化共聚反應(yīng)10-14小時(shí)；(5)磨漿通過(guò)磨漿機(jī)將原紙漿磨成需要的造紙?jiān)瓭{；(6)濃縮分離運(yùn)用濃縮機(jī)進(jìn)行漿藥分離，根據(jù)要求分離出不同濃度的造紙?jiān)瓭{，同時(shí)回收催化劑殘液；(7)漂漿運(yùn)用現(xiàn)有成套漂漿設(shè)備進(jìn)行漂白；(8)洗漿在現(xiàn)有洗漿塔內(nèi)進(jìn)行清洗處理就制得成品紙漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔制漿催化劑在制漿中的應(yīng)用工藝，其特征在于在備料除雜池上鋪設(shè)有覆沒(méi)網(wǎng)。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔制漿催化劑在制漿中的應(yīng)用工藝，其特征在于采用次氯酸鈣漂白液進(jìn)行漂白，在漿泵循環(huán)入口增設(shè)氯氣加入點(diǎn)，間歇性地加入氯氣來(lái)增加整個(gè)漂液的有效氯，使整個(gè)漂漿過(guò)程都保持恒定有效漂液成份。
5.據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔制漿催化劑在制漿中的應(yīng)用工藝，其特征在于所述草本纖維植物原料是麥草、稻草、秸稈、玉米秸、棉花柴、蘆葦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種清潔制漿催化劑及其應(yīng)用工藝。該催化劑由下述原料制成水楊酸鈉、陰離子硅酸軟化劑、SL－1造紙蒸煮助劑、氯液(氣)和水。該催化劑的應(yīng)用工藝包括如下步驟(1)破碎除雜(2)備料除雜(3)梳解分絲(4)催化共聚(5)磨漿(6)濃縮分離(7)漂漿(8)洗漿。各種草本纖維植物都可以作為原料。本發(fā)明最主要的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，不需蒸煮、不產(chǎn)生黑液。工藝簡(jiǎn)單，常溫常壓下進(jìn)行，充分利用農(nóng)作物資源，節(jié)水明顯，容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、模塊化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)D21C3/00GK1544752SQ20031011553
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者程相武 申請(qǐng)人:程相武