專利名稱：農(nóng)副產(chǎn)品秸稈資源化清潔生產(chǎn)紙和改性木質(zhì)素新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制漿造紙技術(shù)和環(huán)境保護(hù)新方法，尤其涉及農(nóng)副產(chǎn)品秸桿資源化，清潔生產(chǎn)紙和改性木質(zhì)素新工藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)森林資源匱乏，林紙一體化進(jìn)展緩慢，嚴(yán)重缺乏造紙?jiān)?。而我?guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)副產(chǎn)品秸桿豐富，尤其禁燒后，如何利用秸桿造紙又不污染環(huán)境值得研究。傳統(tǒng)草漿造紙僅利用秸桿的纖維，其余全部作為廢物排放，不僅浪費(fèi)資源而且嚴(yán)重污染環(huán)境。而木質(zhì)素是自然界第二豐富的天然高分子化合物，它在植物中的含量?jī)H次于纖維素，是一種可持續(xù)發(fā)展的天然資源。在化學(xué)制漿過程中不易分解的木質(zhì)素溶解在溶液中，是造紙黑液的主要成分。木質(zhì)素的回收利用不僅在經(jīng)濟(jì)效益上，而且在治理環(huán)境的污染方面均具有重大的意義。
目前造紙廢水污染治理方法不少，但多屬“末端治理”。末端治理有許多弊病如基建投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，造成二次污染等，最重要的是末端治理一般都是生產(chǎn)過程中的一種額外負(fù)擔(dān)，從經(jīng)濟(jì)上講有投入無產(chǎn)出或高投入低產(chǎn)出。與企業(yè)將經(jīng)濟(jì)效益作為最主要追求目標(biāo)相抵觸，這一矛盾是造成環(huán)保與生產(chǎn)一直難以有效結(jié)合的原因。草漿堿回收方法投資大，其過工藝程中由于蒸發(fā)和燃燒困難，造成生產(chǎn)成本高和難以穩(wěn)定運(yùn)行，且有白泥二次污染，加之將木質(zhì)素?zé)?，?shí)為資源的浪費(fèi)。草漿造紙黑液資源化生產(chǎn)不同產(chǎn)品的專利很多，如CN1032378C、CN1249373A、CN1075574C、CN1208027A、CN1275430A、CN1341568A、CN1379152A等專利均存在一定問題產(chǎn)品質(zhì)量低無出路或工藝復(fù)雜、成本高等，不符合企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)使其應(yīng)用難以推廣。
本申請(qǐng)人的專利CN1249373A從草漿黑液中提取的木質(zhì)素品質(zhì)低，只能作為燃料或作型煤添加劑出售，銷路不暢；CN1075574C直接將黑液提取后蒸發(fā)濃縮，干燥，最終產(chǎn)品是木質(zhì)素鈉鹽，又稱堿木素、木糖粉。這種產(chǎn)品殘堿含量高，表面活性差，市場(chǎng)銷路狹窄，價(jià)位很低，經(jīng)濟(jì)效益不佳。使用此法最早的幾個(gè)廠家，因產(chǎn)品銷路不暢，處于半停產(chǎn)狀態(tài)。由此可見，直接回收生產(chǎn)的堿木素，用途不大，只有通過對(duì)木質(zhì)素改性加工，賦予優(yōu)良的理化特性，才能成為附加值高的精細(xì)化工產(chǎn)品。已有不少文獻(xiàn)報(bào)道了黑液改性方法，但工藝復(fù)雜，且需要額外增加設(shè)備投資，消耗人力、能源，屬于先污染后治理的末端治理方法，企業(yè)不易接受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種農(nóng)副產(chǎn)品秸桿資源化清潔生產(chǎn)紙和木質(zhì)素磺酸鈉新工藝，其目的不僅在于將草漿造紙黑液作為一種資源加以利用，生產(chǎn)出高質(zhì)量、市場(chǎng)容量大的改性木質(zhì)素產(chǎn)品，而且還在于提高紙漿得率、使紙漿的質(zhì)量得到改善、紙漿粘度降低，易洗易漂，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，外排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，達(dá)到節(jié)能、降耗、減污、增效的目的。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下本發(fā)明以資源綜合利用為宗旨，將污染最大限度地消除在工藝過程中，改變了以往將黑液作為污染廢物進(jìn)行被動(dòng)治污的“末端治理”途徑。在新工藝中將黑液視為寶貴的資源，在蒸煮的同時(shí)，就進(jìn)行化學(xué)改性；蒸煮所得固形物即紙漿用于造紙；溶液即黑液經(jīng)凈化、并在蒸發(fā)濃縮時(shí)，根據(jù)不同用途進(jìn)行二次改性，經(jīng)霧干燥生產(chǎn)出市場(chǎng)廣闊、附加值高的系列改性木質(zhì)素產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可廣泛用作水泥外加劑、水煤漿添加劑、防風(fēng)固沙劑、油田助劑和農(nóng)藥分散劑等。
本發(fā)明具體如下在浸、蒸煮工藝過程中，一并加入蒸煮劑、改性劑及木質(zhì)素分子量調(diào)控劑，即在分離纖維的同時(shí)對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行改性。蒸煮后高濃提取黑液，提取的黑液經(jīng)凈化、濃縮、二次改性，經(jīng)霧干燥得到高附加值的改性木質(zhì)素產(chǎn)品；得到的粗漿，經(jīng)篩選、洗漂、打漿配料，抄造為成品紙；粗漿逆流洗滌，洗滌液分段回收利用，濃洗滌液配蒸煮劑、改性劑回用，大大削減了中段水的污染負(fù)荷，其余中段水進(jìn)行物化、生化處理，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。關(guān)鍵在于，在對(duì)秸稈原料蒸煮制漿的同時(shí)，加入改性劑、蒸煮劑、分子量調(diào)控劑，以提高紙漿的質(zhì)量、有效地改變木質(zhì)素的存賦狀態(tài)，使綜合利用秸桿原料中的纖維、木質(zhì)素等成分清潔生產(chǎn)紙張的工藝得以實(shí)現(xiàn)。所加的蒸煮劑、改性劑、分子量及性能調(diào)控劑為燒堿、亞硫酸鈉、十二胺基苯磺酸、聚氧乙烯醚、蒽醌及其衍生物、甲酸鈉。每1噸秸桿中，加入量為亞硫酸鈉80～100kg，燒堿8～20kg，十二胺基苯磺酸0.1～0.8kg，聚氧乙烯醚0.1～0.6kg，蒽醌及其衍生物0.5～1kg，甲酸鈉0.1～2kg并在黑液濃縮時(shí)加入改性劑硝酸、丙烯酸、氯乙酸。即黑液濃縮至30～50％時(shí)加入木質(zhì)素量的0～3％硝酸、0～20％丙烯酸、0～10％氯乙酸的一種或多種木質(zhì)素性能調(diào)控劑。蒸煮溫度控制在150～170℃。秸桿原料指木材外的一年生禾草植物，包括麥草、稻草、龍須草、蘆葦、蔗渣等。
本發(fā)明有益效果在于該工藝充分利用可再生資源秸桿中的纖維、木質(zhì)素等成分，把制漿造紙黑液當(dāng)做資源加以利用；在制漿蒸煮的同時(shí)加入改性劑，纖維和木素分離的同時(shí)進(jìn)行改性，且縮短了蒸煮時(shí)間，減少了設(shè)備投資，節(jié)約了能源和人力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗、增效的目的；以清潔生產(chǎn)替代傳統(tǒng)的先污染后治理的制漿工藝，從源頭削減造紙廢水污染總負(fù)荷的90％，外排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(如CODcr＜350ml/L，標(biāo)準(zhǔn)為450ml/L)，不僅解決了草漿造紙企業(yè)的污染問題，而且變廢為寶，顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；工藝簡(jiǎn)單、易操作易實(shí)施、環(huán)境效果好，投資小、經(jīng)濟(jì)效益高；紙漿得率高，所得紙漿粘度低，易洗易漂；改性后黑液的存賦性能改觀，減少了濃縮結(jié)垢麻煩，提高了蒸發(fā)效率，減少了維修；改性木質(zhì)素質(zhì)量顯著提高，使其用途得以推廣，市場(chǎng)容量大，可用于水泥外加劑、水煤漿添加劑、防風(fēng)固沙劑、采油助劑、農(nóng)藥分散劑等，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益顯著，很好地實(shí)現(xiàn)了造紙企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)與“治污”協(xié)調(diào)一致，變?cè)旒埰髽I(yè)傳統(tǒng)的被動(dòng)治污為主動(dòng)資源利用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。本項(xiàng)目對(duì)造紙行業(yè)和新興木質(zhì)素產(chǎn)業(yè)具有雙重重大意義。


圖為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更好地說明，結(jié)合工藝流程圖，舉實(shí)例詳細(xì)說明。
首先將5噸麥草進(jìn)行預(yù)浸、蒸煮、改性，提取黑液，得到粗漿，經(jīng)過漂洗、打漿配料，抄造得到成品紙，濃中段水回配蒸煮劑、改性劑利用，稀中段水進(jìn)行物化、生化處理，達(dá)標(biāo)排放；提取后的黑液經(jīng)自控裝置濃縮再改性，經(jīng)噴霧干燥塔進(jìn)行噴霧干燥，得到改性木質(zhì)素產(chǎn)品。關(guān)鍵在于在對(duì)麥草蒸煮制漿的同時(shí)，加入蒸煮劑、改性劑、分子量及性能調(diào)控劑，提高紙張的質(zhì)量；并且在黑液濃縮至30～50％時(shí)再加入改性劑，對(duì)黑液進(jìn)行改性，以提高木質(zhì)素產(chǎn)品的質(zhì)量和實(shí)用性。所加的蒸煮劑、改性劑、分子量及性能調(diào)控劑為燒堿、十二胺基苯磺酸，聚氧乙烯醚，蒽醌及其衍生物，亞硫酸鈉、甲酸鈉、硝酸等。加入的量為燒堿50kg，十二胺基苯磺酸0.5kg，聚氧乙烯醚2.5kg，蒽醌及其衍生物1kg，亞硫酸鈉480kg，甲酸鈉0.8kg。黑液濃縮時(shí)加入的改性劑為硝酸30kg。蒸煮溫度控制在150～160℃。
實(shí)施例2其他如實(shí)施例1，在對(duì)麥草蒸煮制漿時(shí)，所加的蒸煮劑、改性劑、分子量及性能調(diào)控劑為燒堿、十二胺基苯磺酸，聚氧乙烯醚，蒽醌及其衍生物，亞硫酸鈉、甲酸鈉、硝酸等。加入的量為燒堿100kg，十二胺基苯磺酸2.5kg，聚氧乙烯醚2.5kg，蒽醌及其衍生物5kg，亞硫酸鈉400kg，甲酸鈉8kg。黑液濃縮30～50％時(shí)加入的改性劑為丙烯酸200kg、氯乙酸100kg。蒸煮溫度控制在160～170℃。
用該工藝生產(chǎn)出的木質(zhì)素，可用于水泥外加劑、水煤漿添加劑、防風(fēng)固沙劑、采油助劑、農(nóng)藥分散劑等，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益顯著，很好地實(shí)現(xiàn)了造紙企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)與“治污”協(xié)調(diào)一致，變?cè)旒埰髽I(yè)傳統(tǒng)的被動(dòng)治污為主動(dòng)資源利用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。本項(xiàng)目對(duì)造紙行業(yè)和新興木質(zhì)素產(chǎn)業(yè)具有雙重重大意義。
權(quán)利要求
1.農(nóng)副產(chǎn)品秸桿資源化清潔生產(chǎn)紙和改性木質(zhì)素新工藝，該工藝首先將秸稈進(jìn)行改性蒸煮，蒸煮后提取黑液，得到粗漿，經(jīng)過漂洗、打漿配料，抄造得到成品紙；將提取的黑液濃縮并二次改性，經(jīng)噴霧干燥塔進(jìn)行噴霧干燥，得到改性木質(zhì)素磺酸鈉；同時(shí)，對(duì)中段水進(jìn)行物化、生化處理，使外排水達(dá)標(biāo)排放。其特征在于，秸稈蒸煮制漿的同時(shí)加入蒸煮劑、改性劑、分子量及性能調(diào)控劑，提高紙漿收率、改善紙張質(zhì)量、改善木質(zhì)素的理化性能；在對(duì)黑液濃縮時(shí)再加入改性劑，進(jìn)一步提高木質(zhì)素的質(zhì)量和實(shí)用性能，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的新工藝，其特征在于，所加的蒸煮劑、改性劑、分子量及性能調(diào)控劑為燒堿、亞硫酸鈉、十二胺基苯磺酸、聚氧乙烯醚、蒽醌及其衍生物、甲酸鈉。
3.如權(quán)利要求1所述的新工藝，其特征在于，黑液濃縮時(shí)加入的改性劑為硝酸、丙烯酸、氯乙酸。
4.如權(quán)利要求1或3所述的新工藝，其特征在于，黑液濃縮至30～50％時(shí)加入木質(zhì)素量的0～3％硝酸、0～20％丙烯酸、0～10％氯乙酸的一種或多種木質(zhì)素性能調(diào)控劑。
5.如權(quán)利要求1或2所述的新工藝，其特征在于，每1噸秸桿中，加入蒸煮劑、改性劑、分子量調(diào)控劑量為燒堿8～20kg，十二胺基苯磺酸0.1～0.8kg，聚氧乙烯醚0.1～0.6kg，蒽醌及其衍生物0.5～1kg，亞硫酸鈉80～100kg，甲酸鈉0.1～2kg。
6.如權(quán)利要求1所述的新工藝，其特征在于，蒸煮溫度控制在150～170℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)副產(chǎn)品秸稈資源化清潔生產(chǎn)紙和改性木質(zhì)素新工藝。該工藝將黑液作為寶貴的資源，在蒸煮及其濃縮兩階段分別加入改性劑、蒸煮劑、分子量及性能調(diào)控劑，充分利用秸稈中的纖維、木質(zhì)素等成分，將傳統(tǒng)草漿制漿總污染負(fù)荷約90％消除在工藝過程中。該工藝適合大、中、小型草漿造紙廠使用，生產(chǎn)出的紙漿得率高、粘度低，易洗易漂，更重要的是副產(chǎn)物木質(zhì)素經(jīng)改性后，具有良好的分散、粘結(jié)、螯合等性能，廣泛用于水泥外加劑、水煤漿添加劑、農(nóng)藥分散劑等。
文檔編號(hào)D21C11/00GK1603514SQ200410060208
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者張富強(qiáng), 唐啟, 孫海明, 王金本 申請(qǐng)人:孫海明