專利名稱：一種全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著全球性能源緊缺問題的日益突出，煤炭、石油等不可再生資源價(jià)格不斷上漲，引起石化類合成纖維的價(jià)格攀升，因此，尋找可再生類纖維成為未來新趨勢(shì)。棉花類天然纖維雖然具有優(yōu)良的可紡性和再生性，但因其產(chǎn)能有限，價(jià)格依然不斷上漲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了龐大的纖維市場(chǎng)需求。因此，另一類可再生纖維一一粘膠纖維正在異軍突起，成為再生纖維類的主流。在粘膠纖維類中，以木漿粕和竹漿粕為原料通過溶解紡絲技術(shù)生產(chǎn)的粘膠纖維構(gòu)成了市場(chǎng)主格局。其中，以竹漿粕為原料生產(chǎn)的竹纖維具有優(yōu)良的抗菌性能、抗紫外線功能和懸垂性，所制成的竹纖維毛巾、竹纖維浴巾、竹纖維生活用品越來越受到人們的青睞和追捧。于是，在棉花不斷漲價(jià)，石化類合成纖維產(chǎn)能不斷限制、竹纖維的獨(dú)特性能不斷被人們所發(fā)現(xiàn)和喜愛這一背景下，形成了這幾年竹漿粕市場(chǎng)爭(zhēng)奪的新局面。竹漿粕生產(chǎn)原料為竹材，在我國(guó)四川、廣西、貴州等地都有著十分豐富的竹資源。 竹材從栽到成材2 - 3年，產(chǎn)量在2噸每畝左右。其中，慈竹是使用最廣泛的，它既是造紙的好原料，也是竹漿粕的優(yōu)良原材料。漿粕又名溶解漿，最早的生產(chǎn)方法是采用亞硫酸鹽法，因其系統(tǒng)復(fù)雜、投資龐大現(xiàn)國(guó)內(nèi)已采用不多，該法一般用于生產(chǎn)特種高級(jí)溶解漿。后來，發(fā)展了預(yù)水解硫酸鹽蒸煮工藝，包括酸水解硫酸鹽蒸煮工藝、汽蒸水解硫酸鹽蒸煮工藝和以水為介質(zhì)的預(yù)水解硫酸鹽蒸煮工藝。酸水解硫酸鹽蒸煮工藝由于使用大量酸液，酸液回收系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)設(shè)備腐蝕大， 水耗高、運(yùn)行成本也較高，此法很少使用。汽蒸水解硫酸鹽蒸煮工藝使用蒸汽進(jìn)行水解，水解效率較高，但由于蒸汽進(jìn)入蒸鍋后溫度無(wú)法均勻控制，導(dǎo)致水解均勻性較差，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，一般大生產(chǎn)都未采用此法。以水為介質(zhì)的預(yù)水解硫酸鹽蒸煮工藝是目前國(guó)內(nèi)外采用較多的方法，該法投資不大，運(yùn)行成本低，產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，適用于生產(chǎn)中高檔粘膠纖維用漿粕。但目前國(guó)內(nèi)外采用的預(yù)水解硫酸鹽法使用半液相水解和蒸煮，因而水解和蒸煮的均勻性仍不很理想，并且水解液直接外排處理，浪費(fèi)了大量熱能和水資源，升溫時(shí)間較長(zhǎng)，所以仍然存在能耗較高、水解不穩(wěn)定、排出液污染大、產(chǎn)能低的突出問題，因此竹漿粕的產(chǎn)能在一定程度上受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，采用一種全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法，包括備料、洗料、預(yù)水解、蒸煮、洗料、篩選、漂白、調(diào)聚合度、脫氯、酸處理，其特征在于
(1)、備料將竹材切成長(zhǎng)20 — 50mm，寬10 — 20 mm的長(zhǎng)方形竹片，備用；
3(2)、洗料將切好的竹片先水洗，水洗后去掉表面的雜質(zhì)，備用；
(3)、預(yù)水解竹片經(jīng)水洗后在進(jìn)行硫酸鹽蒸煮前先進(jìn)行預(yù)水解步驟；所述預(yù)水解在蒸煮鍋內(nèi)進(jìn)行，以清水和回用水解液按9 :1 一 4 :1比例混合作為水解介質(zhì)，水解時(shí)蒸煮鍋內(nèi)水解液剛好完全浸沒蒸煮鍋內(nèi)的竹片，即為全液相水解，水解壓力為0. 6 — 0. 75MPa，保壓時(shí)間為120 - 300分鐘，產(chǎn)生的水解液進(jìn)行部分回用；“回用的水解液”是一種含有大量有機(jī)酸和少量半纖維素的酸性液體，按照200 - 220kg/m3的裝鍋密度進(jìn)行裝鍋可以提高單鍋產(chǎn)能，降低固液比，增加水解時(shí)酸的濃度，從而提高水解反應(yīng)速度，節(jié)省水解時(shí)間。(4)、蒸煮所述的蒸煮在蒸煮鍋內(nèi)進(jìn)行，采用硫酸鹽全液相置換蒸煮技術(shù)，蒸煮產(chǎn)生的黑液部分回用，工藝參數(shù)為堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)占絕干竹片重量18 - 30% (以Na2O計(jì))，硫化度為15 - 25% (Na2O計(jì))，在0. 6-0. 75MPa保120 — 300分鐘，所得漿料經(jīng)洗滌篩選后除去雜質(zhì)；
(5)、漂白在氧漂塔、二氧化氯升降流塔、堿處理塔內(nèi)進(jìn)行，采用0-D0-E0P-D1漂白工藝，漂白時(shí)間60 - 240分鐘，漂白溫度60 - IOO0C ；
(6)、調(diào)聚合度在次氯酸鹽處理塔內(nèi)進(jìn)行，加入0.1 — 0. 3%的次氯酸鈉，在35 - 400C 處理40 - 70分鐘；
(7)、脫氯漿料經(jīng)調(diào)聚合度后不洗滌，直接在酸處理與次氯酸鹽處理之間進(jìn)行脫氯，所用脫氯劑為硫代硫酸鈉，用量為漿料中殘氯量的1. 2 — 1. 4倍；
(8)、酸處理在酸處理塔內(nèi)進(jìn)行，并加入少量的螯合劑在25- 45°C處理40 — 60分鐘。根據(jù)本發(fā)明所述的全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法，其特征在于，所述蒸煮步驟中的蒸煮液為NaOH和Na2S按1 :3 — 1 :5. 6的質(zhì)量比(以Na2O計(jì))的混合液。根據(jù)上述的制備方法，在所述蒸煮段結(jié)束后，所得漿料的甲種纖維素含量>95%， 多戊糖< 4%，平均聚合度為550 - 650 ；在所述酸處理結(jié)束后，所得漿料的甲種纖維素含量彡94%，多戊糖< 3. 0%，平均聚合度為400 - 500，白度86 — 89%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法采用全液相水解、全液相蒸煮、水解液回用和回用黑液置換蒸煮一整套技術(shù)，既大大減輕了廢水污染，又節(jié)省了升溫時(shí)間和蒸汽，達(dá)到了節(jié)能、減排、增產(chǎn)的三重效果，有效解決了當(dāng)前預(yù)水解硫酸鹽法生產(chǎn)漿粕廢水污染大、能耗高、產(chǎn)能低的問題。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明 實(shí)施例1
備料竹材經(jīng)切竹機(jī)切成20 - 50mm長(zhǎng)的長(zhǎng)方形竹片，要求合格率達(dá)80%以上。水洗竹片經(jīng)水洗機(jī)后洗去表面雜質(zhì)并脫除多余水份后進(jìn)入蒸煮鍋。預(yù)水解水洗后竹片按200kg/m3的裝鍋密度裝好鍋后，向蒸煮鍋內(nèi)充滿水解液后進(jìn)行升溫，30分鐘升到160°C保180分鐘，水解完成后將水解液抽入水解液貯存槽作為下一鍋水解介質(zhì)。蒸煮采用硫酸鹽全液相置換蒸煮。用堿量以Na20計(jì)對(duì)絕干竹片重量22%，硫化度為以Na2O計(jì)25%，90分升到145°C，保30分，再60分升到160°C保120分，終點(diǎn)置換完成后放料，得漿料收獲率40%，甲種纖維素含量95. 1%，多戊糖4%，卡伯值14，鐵份40ppm。漂白采用0-D0-E0P-D1工藝，氧漂溫度95°C，壓力0. 5MPa，時(shí)間60分鐘；DO段 C102對(duì)絕干漿用量1%，溫度60°C，時(shí)間120分鐘；EOP段堿對(duì)絕干漿用量2. 5%，雙氧水對(duì)絕干漿用量0. 07%,氧壓0. IMPa，溫度70°C，時(shí)間120分鐘；Dl段C102對(duì)絕干漿用量0. 5%， 溫度60°C，時(shí)間120分鐘。調(diào)聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸鈉，35°C處理40分鐘。脫氯硫代硫酸鈉用量為漿料中殘氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸處理在常溫下加入鹽酸處理40分鐘。抄造酸處理后的漿料經(jīng)洗滌后送漿板車間進(jìn)行抄造烘干，最后進(jìn)行分切計(jì)量打包。由本實(shí)施例所得粘膠纖維用竹漿粕，甲種纖維素含量93%，多戊糖3%，白度88，鐵份 lOppm，灰分 0. 11%。實(shí)施例2
備料竹材經(jīng)切竹機(jī)切成20 - 50mm長(zhǎng)的長(zhǎng)方形竹片，要求合格率達(dá)80%以上。水洗竹片經(jīng)水洗機(jī)后洗去表面雜質(zhì)并脫除多余水份后進(jìn)入蒸煮鍋。預(yù)水解水洗后竹片按200kg/m3的裝鍋密度裝好鍋后，向蒸煮鍋內(nèi)充滿水解液后進(jìn)行升溫，50分鐘升到165°C保180分鐘，水解完成后將水解液抽入水解液貯存槽作為下一鍋水解介質(zhì)。蒸煮采用硫酸鹽全液相置換蒸煮。用堿量以Na20計(jì)對(duì)絕干竹片重量22%，硫化度為以Na20計(jì)25%，90分升到145°C，保30分，再60分升到160°C保140分，終點(diǎn)置換完成后放料，得漿料收獲率39%，甲種纖維素含量96%，多戊糖3. 6%，卡伯值10，鐵份30ppm。漂白采用0-D0-E0P-D1工藝，氧漂溫度98°C，壓力0. 5MPa，時(shí)間60分鐘；DO段 C102對(duì)絕干漿用量1%，溫度65°C，時(shí)間120分鐘；EOP段堿對(duì)絕干漿用量2. 0%，雙氧水對(duì)絕干漿用量0. 07%,氧壓0. IMPa，溫度70°C，時(shí)間120分鐘；Dl段C102對(duì)絕干漿用量0. 5%， 溫度60°C，時(shí)間120分鐘。調(diào)聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸鈉，38°C處理40分鐘。脫氯硫代硫酸鈉用量為漿料中殘氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸處理在常溫下加入鹽酸處理60分鐘。抄造酸處理后的漿料經(jīng)洗滌后送漿板車間進(jìn)行抄造烘干，最后進(jìn)行分切計(jì)量打包。由本實(shí)施例所得粘膠纖維用竹漿粕，甲種纖維素含量94%，多戊糖2. 8%，白度88，鐵份 9ppm，灰分 0. 12%ο實(shí)施例3
備料竹材經(jīng)切竹機(jī)切成20 - 50mm長(zhǎng)的長(zhǎng)方形竹片，要求合格率達(dá)80%以上。水洗竹片經(jīng)水洗機(jī)后洗去表面雜質(zhì)并脫除多余水份后進(jìn)入蒸煮鍋。預(yù)水解水洗后竹片按200kg/m3的裝鍋密度裝好鍋后，向蒸煮鍋內(nèi)充滿水解液后進(jìn)行升溫，60分升到165°C保200分，水解完成后將水解液抽入水解液貯存槽作為下一鍋水解介質(zhì)。蒸煮采用硫酸鹽全液相置換蒸煮。用堿量以Na20計(jì)對(duì)絕干竹片重量22%，硫化度為以Na20計(jì)25%，40分升到140°C，保20分，再80分升到160°C保180分，終點(diǎn)置換完成后放料，得漿料收獲率38. 2%，甲種纖維素含量96. 5%，多戊糖3%，卡伯值9，鐵份25ppm。
漂白采用0-D0-E0P-D1工藝，氧漂溫度100°C，壓力0. 5MPa，時(shí)間60分鐘；DO段 C102對(duì)絕干漿用量1%，溫度65°C，時(shí)間120分鐘；EOP段堿對(duì)絕干漿用量2. 5%，雙氧水對(duì)絕干漿用量0. 07%,氧壓0. IMPa，溫度70°C，時(shí)間120分鐘；Dl段C102對(duì)絕干漿用量0. 5%， 溫度65°C，時(shí)間120分鐘。調(diào)聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸鈉，38°C處理60分鐘。脫氯硫代硫酸鈉用量為漿料中殘氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸處理在常溫下加入鹽酸處理60分鐘。抄造酸處理后的漿料經(jīng)洗滌后送漿板車間進(jìn)行抄造烘干，最后進(jìn)行分切計(jì)量打包。由本實(shí)施例所得粘膠纖維用竹漿粕，甲種纖維素含量94. 5%，多戊糖2. 2%，白度89，鐵份 5ppm,灰分 0. 10%ο實(shí)施例4
備料竹材經(jīng)切竹機(jī)切成20 - 50mm長(zhǎng)的長(zhǎng)方形竹片，要求合格率達(dá)80%以上。水洗竹片經(jīng)水洗機(jī)后洗去表面雜質(zhì)并脫除多余水份后進(jìn)入蒸煮鍋。預(yù)水解水洗后竹片按200kg/m3的裝鍋密度裝好鍋后，向蒸煮鍋內(nèi)充滿水解液后進(jìn)行升溫，180分升到160°C保180分，水解完成后將水解液抽入水解液貯存槽作為下一鍋水解介質(zhì)。蒸煮采用硫酸鹽全液相置換蒸煮。用堿量以Na20計(jì)對(duì)絕干竹片重量20%，硫化度為以Na20計(jì)20%，升溫到162°C保150分，終點(diǎn)置換完成后進(jìn)行冷噴放，得漿料收獲率40%， 甲種纖維素含量96. 5%，多戊糖2. 7%，卡伯值9，鐵份32ppm。漂白采用0-D0-E0P-D1工藝，氧漂溫度105°C，壓力0. 5MPa，時(shí)間60分鐘；DO段 C102對(duì)絕干漿用量1%，溫度65°C，時(shí)間120分鐘；EOP段堿對(duì)絕干漿用量2. 5%，雙氧水對(duì)絕干漿用量0. 07%,氧壓0. IMPa，溫度70°C，時(shí)間120分鐘；Dl段C102對(duì)絕干漿用量0. 5%， 溫度65°C，時(shí)間120分鐘。調(diào)聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸鈉，40°C處理60分鐘。脫氯硫代硫酸鈉用量為漿料中殘氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸處理在40°C下加入鹽酸處理60分鐘。抄造酸處理后的漿料經(jīng)洗滌后送漿板車間進(jìn)行抄造烘干，最后進(jìn)行分切計(jì)量打包。由本實(shí)施例所得粘膠纖維用竹漿粕，甲種纖維素含量95. 7%，多戊糖2. 0%，白度89，鐵份 3ppm,灰分 0. 09%。
權(quán)利要求
1.一種全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法，包括備料、洗料、預(yù)水解、蒸煮、洗料、篩選、漂白、調(diào)聚合度、脫氯、酸處理，其特征在于(1)、備料將竹材切成長(zhǎng)20- 50mm，寬10 — 20 mm的長(zhǎng)方形竹片，備用；(2)、洗料將切好的竹片先水洗，水洗后去掉表面的雜質(zhì)，備用；(3)、預(yù)水解竹片經(jīng)水洗后在進(jìn)行硫酸鹽蒸煮前先進(jìn)行預(yù)水解步驟；所述預(yù)水解在蒸煮鍋內(nèi)進(jìn)行，以清水和回用水解液按9 :1 一 4 :1比例混合作為水解介質(zhì)，水解時(shí)蒸煮鍋內(nèi)水解液剛好完全浸沒蒸煮鍋內(nèi)的竹片，即為全液相水解，水解壓力為0. 6 — 0. 75MPa，保壓時(shí)間為120 - 300分鐘，產(chǎn)生的水解液進(jìn)行部分回用；(4)、蒸煮所述的蒸煮在蒸煮鍋內(nèi)進(jìn)行，采用硫酸鹽全液相置換蒸煮技術(shù)，蒸煮產(chǎn)生的黑液部分回用，工藝參數(shù)為堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)占絕干竹片重量18 - 30% (以Na2O計(jì))，硫化度為 15 - 25% (Na2O計(jì))，在0. 6 — 0. 75MPa保120 — 300分鐘，所得漿料經(jīng)洗滌篩選后除去雜質(zhì)；(5)、漂白在氧漂塔、二氧化氯升降流塔、堿處理塔內(nèi)進(jìn)行，采用0-D0-E0P-D1漂白工藝，漂白時(shí)間60 - 240分鐘，漂白溫度60 - IOO0C ；(6)、調(diào)聚合度在次氯酸鹽處理塔內(nèi)進(jìn)行，加入0.1 — 0. 3%的次氯酸鈉，在35 - 400C 處理40 - 70分鐘；(7)、脫氯漿料經(jīng)調(diào)聚合度后不洗滌，直接在酸處理與次氯酸鹽處理之間進(jìn)行脫氯，所用脫氯劑為硫代硫酸鈉，用量為漿料中殘氯量的1. 2 — 1. 4倍；(8 )、酸處理在酸處理塔內(nèi)進(jìn)行，并加入少量的螯合劑在25 - 45 V處理40 — 60分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法，其特征在于，所述蒸煮步驟中的蒸煮液為NaOH和Na2S按1 :3 — 1 :5. 6的質(zhì)量比(以Na2O計(jì))的混合液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全液相預(yù)水解硫酸鹽置換蒸煮制備竹漿粕的方法，該方法包括下步驟備料、洗料、預(yù)水解、蒸煮、洗滌、篩選、漂白、調(diào)聚合度、脫氯、酸處理。根據(jù)上述的制備方法，在所述蒸煮段結(jié)束后，所得漿料的甲種纖維素含量≥95%，多戊糖≤4%，平均聚合度為550－650；在所述酸處理結(jié)束后，所得漿料的甲種纖維素含量≥94%，多戊糖≤3.0%，平均聚合度為400－500，白度86－89%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法采用全液相水解、全液相蒸煮、水解液回用和回用黑液置換蒸煮一整套技術(shù)，既大大減輕了廢水污染，又節(jié)省了升溫時(shí)間和蒸汽，達(dá)到了節(jié)能、減排、增產(chǎn)的三重效果，有效解決了當(dāng)前預(yù)水解硫酸鹽法生產(chǎn)漿粕廢水污染大、能耗高、產(chǎn)能低的問題。
文檔編號(hào)D21C3/02GK102182086SQ20111007339
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者吳和均 申請(qǐng)人:四川永豐紙業(yè)股份有限公司