專利名稱：一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)領(lǐng)域，特別是生產(chǎn)植物纖維漿的方法及其流程。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)的植物纖維漿，主要用于生產(chǎn)紙制品。其制漿方法主要有化 學制漿，半化學制漿，化學機械制槳，機械制漿在運行使用。
化學制漿是以纖維植物造原料，將酸、鹼和鹽的化學藥物溶在水里呈蒸 煮液。經(jīng)高溫，高壓蒸煮，產(chǎn)生強烈的化學能，使原料內(nèi)包裹著纖維絲的大 部分化學成分結(jié)構(gòu)的鏈、鍵斷裂，溶入水里。纖維絲也分散顯露在水里，成 混合漿料紙漿。蒸煮成漿的時間從數(shù)十分鐘到數(shù)小時之間，采用溫度在150
'C到18(TC之間；這個溫度已超過纖維素不受破壞的溫度(15(TC以下)。
各種制漿方法因生產(chǎn)情況各異，纖維素和半纖維素都發(fā)生不同程度的降 解。造成制漿得率下降，浪費原料。所制得的漿料成分比原料原有的化學成 分要復雜很多。植物種類繁多，含化學成分變化多。使化學制漿在控制使用 化學藥物品種、用量方面增加了難度。因為使用原料的種類有限，資源利用 率低。因此，化學制漿的適應(yīng)性受到限制。
紙漿需要的是植物纖維和有利于造紙的有機化學成分，其余的化學藥物 及由化學藥物衍生的化合物必須經(jīng)洗滌清除。因此要耗用大量清水在一定的 高溫下，多次清洗脫水，才能得到符合要求的有色纖維漿料一原色紙漿。
纖維植物都是有色物料。加入化學藥物和原料蒸煮反應(yīng)生成新的有色成 分，使制得的漿料變成更深色，在經(jīng)歷數(shù)十分鐘或數(shù)小時的高溫高壓蒸煮， 把原本有一定白度的纖維絲也染成和漿液一樣的顏色。生產(chǎn)白色紙槳，要加 入化學漂白劑和化學助劑，在一定高的溫度下進行從數(shù)十分鐘到數(shù)小時不等 的漂白處理和洗滌脫水，才能制得白色紙漿。
以上原料蒸煮、漂白處理、洗漆脫水工序都要耗費大量熱能、電能和水， 并產(chǎn)生大量高濃度含酸、鹼、鹽的廢水；這種廢水是腐蝕性強，顏色深，強
異味的環(huán)境污染物。如不經(jīng)處理，直接排放，會嚴重破壞自然環(huán)境。要處理這些污染物要投入巨額資金和大量人力物力，增加了造紙業(yè)的耗能，生產(chǎn)變 得更復雜多變，廠房、占地規(guī)模變得更大。這類化學污染物為害處理時至今 日還沒有得到切底解決。
化學藥物在高溫蒸煮時對植物纖維有一定水解破壞作用。容在漿液里的 有機化學成分在清洗漿料時差不多被去除盡，造成化學制漿得率很低。原色
漿在50 60%，漂白漿在40 45% (以千木材重量計)草類原料得漿率就更 低，原色漿料只有37 50%，漂白漿34 46%。
化學制漿蒸煮壓力高達7 9X105Pa,熱源來自高壓高溫蒸汽，生產(chǎn)成 高危行業(yè)，管理技術(shù)要求高，設(shè)備安全系數(shù)高，加重企業(yè)管理難度。
為提高原料利用率和減少使用化學藥物，后來發(fā)展有半化學制漿，化學 機械制漿，機械制漿。同樣要耗用化學制漿的1/3 3/4化學藥物做前期處 理，后還要用大功率的磨機，搓磨原料使纖維離散成漿。結(jié)果是長纖維損失 大，細小纖維和短纖維含量多，纖維束和碎片的存在，纖維絲表面還附有木 質(zhì)素和半纖維素；使纖維絲的胞間微孔無法顯露出來，失去纖維絲間的結(jié)合 力；使?jié){的強度下降。細小纖維碎屑及填料、膠料粒子容易在印刷時受機械 作用影響下(磨擦、彎曲、沖擊或震動)從紙面脫落，形成掉料、掉毛，造 成紙的外觀和印刷適應(yīng)性差。紙漿的顏色來自抽提物和木素，紙漿白度低， 漂后易返黃，不宜抄造高級紙張，產(chǎn)品用途受到限制。原料里有機化學成分 溶出少，磨漿時漿濃度低，廢液含有機物少，水分多，藥物回收困難。前期 的浸漬蒸煮要耗用大量的水和熱能。
綜述目前的制漿方法，紙漿得率低，耗電、耗水、耗能大，廢水、廢氣 多，嚴重污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，以快速，經(jīng)濟的方法 生產(chǎn)植物纖維漿；同時降低能耗，提高紙漿得率，消除對自然環(huán)境污染。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，包括原料裁截、脫
水干燥、蒸煮制漿，主要是所述脫水干燥后的原料經(jīng)過爆化，將原料爆化成
絲；所述蒸煮制漿是在密封的容器內(nèi)加入爆化成絲原料和雙氧水一起蒸煮成漿。所述爆化過程是先將脫水干燥后的原料預熱到160°C 180°C，再送入 密閉腔內(nèi)加熱到180°C 200°C [此時壓力約為6 8xl04Pa (表壓)]，使原料 內(nèi)部纖維組織結(jié)構(gòu)內(nèi)外的壓力達到平衡，然后瞬間排放產(chǎn)生汽爆，使原料爆 化成絲。所述爆化后的熱氣體又返會去預熱其原料。
所述加入爆化成絲干料和雙氧水的重量之比約為1: 5,所述雙氧水含 HA為10% 15%。所述蒸煮制漿過程是先將的原料加熱到6(TC 8(TC，然 后送入密閉的空間內(nèi)，再用溫度為110°C 120°C [此時壓力為0.5 1.5xlO"Pa (表壓)]的水蒸汽加熱到95。C 105。C，抑制HA的沸騰揮發(fā)， 使原料纖維離散為漿液。所述漿液經(jīng)脫水處理后的熱水又返會去預熱其原 料。
應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)植物纖維漿的工藝流程是
1. 裁截原料把體積大的原料用機械裁截成符合規(guī)格要求的材料。
2. 脫水干燥將含水分大于15%的裁截料進行脫水干燥到含水分小于 10% 15%，這有兩種生產(chǎn)途徑
2.1用傳統(tǒng)的辦法自然晾干或曬干； 2.2人工加熱烘千。
裁截原料和脫水干燥可以采用傳統(tǒng)的現(xiàn)有工藝技術(shù)，此處不再贅述。
3. 爆化先將脫水干燥后的原料預熱，再送入封閉的腔體內(nèi)加熱到一定
溫度，使原料內(nèi)部纖維組織結(jié)構(gòu)內(nèi)外的壓力達到平衡，然后瞬間排放出來。 汽爆后產(chǎn)生的熱汽體又返回去預熱材料。
所述爆化過程中含水分在10% 15%只間的植物纖維千燥料，雖然經(jīng)預 熱到16(TC 18(TC，在剛進入密封腔內(nèi)時，其材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織的溫度和壓 力要比密封腔內(nèi)溫度與壓力低，材料內(nèi)部已汽化的化學成分不會逸離原料； 細胞到結(jié)構(gòu)"組分"成脫水狀態(tài)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密；不溶于水，能防水，防滲 的樹脂膠質(zhì)成分(木質(zhì)素層)使材料管體結(jié)構(gòu)組織變得堅實，有一定硬度和 抗壓能力。繼續(xù)加熱到20(TC時，材料內(nèi)部應(yīng)汽化的化學成分成汽體充盈在 管腔內(nèi)，所產(chǎn)生的壓力與密封腔內(nèi)空間壓力相等，成平衡狀態(tài)。此時密封腔 內(nèi)壓力比密封腔體外部自然壓力大6 8X10卞a (表壓)，這時把材料以瞬間
排出密封腔外，下降到與之緊密相連的另一個至少大于5倍以上的封閉的常 溫常壓空間內(nèi)；密封腔內(nèi)氣體即時向常溫常壓空間擴散，壓力急劇下降，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，管腔內(nèi)汽體無法即時外逸，使管腔內(nèi)外產(chǎn)生巨大的壓力差， 并轉(zhuǎn)變?yōu)楸屏Γ共牧瞎荏w發(fā)生縱向破裂，材料自成由表及里快速連續(xù)爆 裂，受不熔物粘連保護的纖維絲，就裂變成與物料縱向長度相同的纖維束長條狀；纖維束長條截面積可細化到0. 5mm2，使材料成松散的長條絲束，已汽 化的化學成分，成汽體分離出原料；爆破的沖擊把處在熔化成液狀粘附在固 體上的化學成分甩離粘附物，有些因分子間連結(jié)受到破壞被分離的物質(zhì)微粒 和纖維粉末隨著溫度下降變成粉塵。從預熱、密封加熱、瞬間排放的過程是爆化的全過程，時間不超過20 分鐘。爆化后的熱空氣用抽氣機抽出，用于爆化前原料預熱。4.蒸煮制漿在煮器內(nèi)，加入設(shè)定比例的原料和雙氧水；封閉加熱蒸煮 使材料纖維離散成漿；然后脫水排漿——即將沉淀的漿液與水分離；為節(jié)約 能源，脫水后的熱水應(yīng)返回對原料預熱。所述蒸煮制漿過程中在蒸煮器內(nèi)加入原料和雙氧水(含15%仏02水混 合液)，料的重量比是爆化成絲干料1，雙氧水5。先將的原料加熱到6CTC 80°C，由于采用的原料在爆化的時候，各種不溶于水、且能防水滲透的各中油脂類物質(zhì)得于汽化揮發(fā)，使半纖維素和木質(zhì)素能很快溶于水中。原料和雙氧水一起被加熱的過程中，HA在蒸煮液中可離解成H++HO 2， 2HO 2~02+20H， 這些離子很快與植物內(nèi)鹼性物(K、 Mg、 Ca、冊4等)及酸性物(C、 N、 S、 P、 Si等)生成相應(yīng)的鹼液或酸液，過羥基離子H0—2具有漂白作用。對原料內(nèi)不 溶于水的化學成分進行酸解或鹼解，最后使不溶于水的化學成分順利溶入水 里。原料送入密閉的空間繼續(xù)加熱，隨著溫度的不斷提高，HA會沸騰揮發(fā)； 為了抑制&02的沸騰揮發(fā)，讓其更有效地發(fā)揮作用，此時再用溫度為110°C 12(TC [此時壓力為0.5 1.5xl0卞a (表壓)]的水蒸汽，在無水的密閉空間 加壓，同時對還未進入到蒸煮的原料加熱到95i: 105t:，抑制^02的沸騰 揮發(fā)。溫度在95t: 105"的區(qū)間內(nèi)，原料開始離散成漿。保持3到5分鐘， 使材料纖維完全離散成白色纖維絲漿；這時可以進行脫水排漿，其分離后的 熱水抽回對原料進行預熱。由于采用了爆化工序，使得原料爆化成絲，在爆化的時候，各種不溶于 水、且能防水滲透的各種油脂類物質(zhì)得于汽化揮發(fā)，使半纖維素和木質(zhì)素能 很快溶于水中；而加入雙氧水蒸煮制漿不會產(chǎn)生廢棄物，又能增加對纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的漂白作用，因此這是一種制漿得率很高的植物纖維漿的 生產(chǎn)方法。由于沒有廢棄物的產(chǎn)生，爆化和蒸煮制漿的工序中都可利用本工 序中的余熱對其原料進行預熱，從而有效地利用、節(jié)約了能源。由于沒有廢 棄物的產(chǎn)生和余熱的再利用，從而又有效地保護了環(huán)境。


圖1是本發(fā)明實施例的總體工藝流程圖；圖2是本發(fā)明子工序爆化工藝流程圖；圖3是本發(fā)明子工序蒸煮制漿工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖1到3對本發(fā)明實施例作進一步的描述-圖1中表明了本發(fā)明總體工藝流程，其中裁截原料和脫水干燥可以采用傳統(tǒng)的現(xiàn)有工藝技術(shù)，此處不再贅述；而爆化和蒸煮制漿則是本發(fā)明的兩個核心工藝。圖2表明本發(fā)明子工序爆化工藝過程，是本發(fā)明的核心工藝之一；先將 原料加熱到大于16(TC 18(TC，然后送入密封腔內(nèi)繼續(xù)加熱到180°C 200 °C。剛進塔內(nèi)的原料溫度和壓力，比塔內(nèi)溫度與壓力低。原料內(nèi)己氣化的化 學成分就不會逸離原料。原料含水<15%，細胞到結(jié)構(gòu)"組分"成脫水狀態(tài)， 物質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密。不溶于水，能防水，防滲的樹脂膠質(zhì)成分(木質(zhì)素層)使管 體結(jié)構(gòu)變得堅實。有一定硬度和抗壓能力。加熱到設(shè)定溫度18(rC 20(TC 時原料內(nèi)應(yīng)氣化的化學成分成氣體充盈在管腔內(nèi)產(chǎn)生的壓力與塔內(nèi)空間壓 力相等成平衡狀態(tài)。此時密封腔內(nèi)壓力比腔外自然壓力大6 8X104 Pa (表 壓)；這時把原料以瞬間排出密封腔外，下降到緊密相連的爆化筒內(nèi)。密封 腔內(nèi)氣體即時向比體積大5倍以上的空間擴散，壓力急劇下降。原料內(nèi)結(jié)構(gòu) 緊密，管腔內(nèi)氣體無法即時外逸，使管內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，并轉(zhuǎn)為爆破動力。 使物料管體發(fā)生縱向破裂。原料自成由表及里快速連續(xù)爆破。受不熔物粘連 保護的纖維絲，就變成與物料縱向長度相同的纖維束長條。纖維束長條截面 積可細化到小于0. 5mm2 ，使原料成松散的長條絲。己氣化的化學成分，成氣 體分離出原料。爆破聲浪把處在熔化成液狀粘附在固體上的化學成分甩離粘附物，因溫度下降成粉塵。也有因分子間連結(jié)受到破壞被分離的物質(zhì)微粒和纖維絲成爆后共存。以上的處理時間全過程不超過20分鐘。密封腔內(nèi)瞬時 排料后，馬上關(guān)閉卸料門，就可進入下一次生產(chǎn)流程。密封腔內(nèi)溫度下降很 少，即生產(chǎn)熱損失很少。用抽氣機把熱空氣抽出，用于爆化前原料預熱；這 也是原料爆破時產(chǎn)生的粉塵收集過程，使排氣無塵化。圖3中表明了蒸煮制漿工藝流程，也是本發(fā)明的核心工藝之一蒸煮器 放入原料和蒸煮液(含15%仏02水混合液)，料的重量比是爆化成絲干料l， 蒸煮液5。爆化成絲單條纖維束截面積小于0.5mffl2且失去防水，防滲能力； 水浸漬蒸煮時，水能即時滲到原料內(nèi)，受熱升溫很快。先將原料進行預熱到 60°C 80°C，這個預熱是為節(jié)約能源利用廢棄的熱水進行的；然后送入密封 的容器內(nèi)，用蒸煮液噴淋三分鐘，并繼續(xù)加熱到95。C 105。C，原料纖維開 始松脹，此時宜用溫度為110°C 120°C、[壓力為1.5xl04Pa (表壓)]的水 蒸汽作輔助加熱并壓抑住HA的沸騰揮發(fā)，使原料完全纖維離散成漿。如是用于一般紙則可開始脫水排漿。如是用于作高級的白紙，在95'C 105。C區(qū)間蒸煮3到5分鐘，使材料纖維完全離散成白色纖維絲漿。從預熱到材料纖維完全離散成白色纖維絲槳的過程只需約20分鐘的時 間。這時可以進行脫水排漿將漿液送入沉淀池，停止加熱，讓紙漿逐步沉 淀與水分離；為節(jié)約能源，分離后的熱水抽回對原料進行預熱。
權(quán)利要求
1.一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，包括原料裁截、脫水干燥、蒸煮制漿，其特征在于所述脫水干燥后的原料經(jīng)過爆化，將原料爆化成絲。
2. —種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，包括原料裁截、脫水干燥、蒸煮制漿， 其特征在于所述蒸煮制漿是在密封的容器內(nèi)加入爆化成絲干料和雙氧水一 起蒸煮成槳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，其特征在于所述爆 化過程是先將脫水干燥后的原料預熱到16(TC 18(TC，再送入密閉腔內(nèi)加 熱到180'C 20(TC [此時壓力約為6 8xl04Pa (表壓)]，使原料內(nèi)部纖維組 織結(jié)構(gòu)內(nèi)外的壓力達到平衡，然后瞬間排放產(chǎn)生汽爆，使原料爆化成絲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，其特征在于所述爆 化后的熱氣體又返會去預熱其原料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 加入爆化成絲干料和雙氧水的重量之比約為1: 5，所述雙氧水含HA為 10% 15%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 蒸煮制漿過程是先將的原料加熱到6(TC 8(TC，然后送入密閉的空間內(nèi)， 再用溫度為11CrC 12(TC [此時壓力為0.5 1.5xl()4pa (表壓)]的水蒸汽 加熱到95" 105。C，讓原料纖維離散成漿。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 漿液經(jīng)脫水處理后的熱水又返會去預熱其原料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物纖維漿的生產(chǎn)方法，包括原料裁截、脫水干燥、蒸煮制漿，脫水干燥后的原料經(jīng)過爆化，將原料爆化成絲；蒸煮制漿是在密封容器內(nèi)加入爆化成絲干料和雙氧水一起蒸煮成漿。爆化過程是先將原料預熱到160～180℃，再在密閉腔內(nèi)加熱到180～200℃使原料內(nèi)部纖維組織結(jié)構(gòu)的內(nèi)外壓力達到平衡，然后瞬間排放產(chǎn)生汽爆，使原料爆化成絲。蒸煮制漿過程是先將原料加熱到60～80℃，然后在密閉空間內(nèi)用溫度為110～120℃水蒸汽加熱到95～105℃，使原料纖維離散為漿液。由于爆化使得各種油脂類物質(zhì)得于汽化揮發(fā)，有機糖類物質(zhì)很快溶于水中；加入雙氧水蒸煮制漿不會產(chǎn)生廢棄物，有效地消除能源浪費和保護環(huán)境。
文檔編號D21B1/00GK101289816SQ20071002764
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者黃自球 申請人:黃自球