蒸煮滲透劑在楊木片堿法制漿中的應用

王長建 王代啟 曾金枝 王秋云

(1.山東輕工業學院制漿造紙科學與技術省部共建教育部重點實驗室，山東濟南，250353;2.中冶紙業銀河有限公司，山東聊城，252600)

就燒堿法制漿來講，已經經歷了3個非常成熟的改良時期，即單純的燒堿法、硫酸鹽法、燒堿-蒽醌法。每一次改良，都對制漿產生了非常重要的影響。目前，用于草類原料制漿的燒堿法為燒堿-蒽醌法，制得的漿料硬度合適，均勻性好，易于后續漂白。

隨著國內草漿產量的增大及農業機械化程度的提高，草類原料越來越緊缺，原來以草類原料為主的制漿線不得不開發使用其他原料。在這種背景下，各種木材加工廠剩余木片 (板皮)作為新的制漿原料被各大制漿造紙廠廣泛采用，但采用常規的燒堿-蒽醌法制漿時，木片與草類原料相比，木片制漿存在耗堿量大、蒸煮漿硬度高、原漿白度低等缺陷。而在燒堿-蒽醌法制漿中增添蒸煮滲透劑能在一定程度上克服以上不足。

1 蒸煮滲透劑

1.1 產品特性

脂肪醇類表面活性劑，乳白色粉末，輕微油脂味，水中微溶，易分散，沸點為1160℃，不揮發。

1.2 作用原理

蒸煮滲透劑是一種脂肪醇類表面活性劑，在燒堿-蒽醌法制漿中添加蒸煮滲透劑，利用蒸煮滲透劑中的脂肪醇與蒸煮原料表面油脂、蠟質的結構相似性，降低蒸煮藥液與蒸煮原料的界面張力，增加蒸煮藥液對原料的潤濕能力，從而加速蒸煮液的滲透、擴散以及對原料的潤脹作用，使蒸煮液能有效、快速地發揮作用，加速蒸煮，減少蒸煮液用量，降低蒸煮硬度，提高蒸煮漿均勻性，利于后續漂白。在蒸煮滲透劑幫助加速脫除木素的同時，氧化性助劑蒽醌氧化纖維素的末端基，阻止剝皮反應發生，保護纖維免受損傷，提高蒸煮得率和成漿質量。

2 生產中試

2012年4月6—15日在連蒸連漂化學制漿線上進行生產中試，具體如下:

(1)制漿原料為100%楊木片。

(2)藥品:蒽醌蒸煮助劑，湖北仙桃長江化工有限公司提供;蒸煮滲透劑，亞什蘭赫克力士水技術部門提供。

(3)蒸煮工藝條件:采用四根橫管串聯蒸煮，蒸煮壓力0.75～0.80 MPa，最高溫度 168℃，用堿量 21%(對風干木片)，蒽醌蒸煮助劑用量1 kg/t漿，蒸煮時間約80 min。

(4)蒸煮滲透劑使用工藝。①用量:0.4 kg/t漿。②加入方法:與蒽醌一起加入堿液貯存槽，混勻后，通過高壓泵打入預蒸螺旋，在預蒸螺旋與濕法備料后的木片混合，然后一起進入螺旋喂料器。蒸煮滲透劑使用流程見圖1。

3 中試期間生產運行情況

剛開始試驗時，蒸煮漿硬度呈下降趨勢，試驗中及時減小堿液流量，保證蒸煮漿硬度 (高錳酸鉀值)在13～15;取樣觀察蒸煮漿外觀，非常均勻;蒸煮后漿料送提取工段洗選，漿渣量明顯減少，并且易于洗滌;洗選后漿料送漂白車間漂白，該漿易于漂白，有效氯用量、H2O2用量均下降。

4 中試結果及分析

為驗證在燒堿-蒽醌法制漿中添加蒸煮滲透劑的使用效果，將中試前和中試期間數據進行了對比，中試前數據為4月1—5日生產正常時數據的平均值，中試期間數據為4月6—10日生產正常時數據平均值，見表1。

表1 蒸煮運行及蒸煮質量數據

4.1 蒸煮運行結果及分析

圖1 蒸煮滲透劑使用流程

漿產量與銷鼓轉速密切相關，一般每小時漿產量(噸)為銷鼓轉速 (r/min)的1.2倍。由表1可知，中試期間，添加蒸煮滲透劑，蒸煮漿硬度平均下降0.37，殘堿平均提高0.53 g/L，原漿白度提高0.6個百分點，噸漿用堿量下降:(13.98－13.02)×140÷(3.5×1.2)=32.0(kg)。

在中試期間，由于添加了蒸煮滲透劑，改善了蒸煮藥液對蒸煮原料的滲透性和溶脹性，加快了藥液與木素的反應，獲得了最佳的脫木素作用，使蒸煮用堿量下降，硬度降低，殘堿提高，原漿白度提高，利于后續漂白。

4.2 漂白結果及分析

采用CEpH漂白，結果見表2。

表2 漂白化學品消耗和漂白漿質量對比

使用FQA纖維分析儀對中試前和中試期間的漂白漿進行纖維分析，結果見表3。

表3 漂白漿纖維分析結果

由表2可知，中試期間，漂白漿白度基本不變，漂白化學品消耗量均下降，從而減少AOX的外排，降低中段水污染負荷。由表3可知，中試期間，漂白漿細小纖維含量從12.8%下降到10.9%，纖維質均長度提高0.045 mm，提高了漂白漿纖維強度。其原因主要是蒸煮時添加蒸煮滲透劑，改善了原漿的均勻性，提高了原漿白度，使漿易于漂白，從而降低漂白化學品消耗，且有利于保護纖維強度。

5 蒽醌-燒堿法制漿中添加蒸煮滲透劑的優點

(1)降低污染負荷

在蒽醌-燒堿法制漿過程中添加蒸煮滲透劑，降低了蒸煮用堿量，提高了殘堿濃度，提高了木素在蒸煮階段的脫除效率，避免了纖維局部過蒸，改善了成漿的均勻性，進而降低漂白化學品消耗，降低AOX的外排和降低中段水污染負荷。

(2)改善漿的質量

中試期間，由于添加了蒸煮滲透劑，提高了蒸煮藥液對蒸煮原料的滲透性和溶脹性，使蒸煮均勻合適，在獲得最佳脫木素的同時，保護了纖維強度，原漿打漿度降低，濕重提高，白度提高，進而降低漂白化學品消耗，漂化學品消耗的降低，進一步保護纖維強度。中試期間，纖維質均長度提高，細小纖維含量降低。

(3)降低制漿成本

中試期間，雖然增添了蒸煮滲透劑，但降低了蒸煮用堿量和漂白化學品消耗，其綜合成本下降。表4為中試前和中試期間制漿藥品成本比較。

表4 中試前和中試期間制漿藥品成本比較

由表4可知，中試期間，在燒堿-蒽醌法過程中增添蒸煮滲透劑，由于改善了蒸煮藥液的滲透性，降低了蒸煮用堿量和漂白消耗，其制漿綜合成本噸漿可節約:413.2－404.0=9.2(元)。

6 結論

6.1 在楊木片蒽醌-燒堿法制漿過程中增添蒸煮滲透劑，能降低蒸煮用堿量，提高原漿白度，減少漿渣量，提高蒸煮漿質量，降低漂白化學品消耗，提高漂白漿強度。

6.2 在楊木片蒽醌-燒堿法制漿過程中增添蒸煮滲透劑，可降低污染負荷，還可使制漿綜合成本下降，噸制漿成本可節約9.2元。

6.3 中試結果表明，脂肪醇類表面活性劑可作為蒽醌的協同蒸煮助劑用于制漿，能提高蒸煮藥液的活性，達到降低制漿成本、提高成漿質量、降低污染負荷的目的。

［1］ 李 策．印度混合闊葉木硫酸鹽法和燒堿—蒽醌法制漿的研究［J］．西南造紙，1992(3):52．

［2］ 萬小紅，陳克利．蒸煮添加劑在堿法制漿中的研究應用進展［J］．江蘇造紙，2007(3):5．

［3］ 付英娟，秦夢華．堿法化學漿制漿新方法［J］．北方造紙，1995(3):33．

［4］ 吉興香，陳嘉川，楊桂花，等．蒸煮助劑在化學制漿中的應用與發展趨勢［J］．紙和造紙，2005(6):25．

［5］ Shi Shulan，Hu Huiren，Wei Dejin，et al．Comparison of Catalysis Effect of Quinone Compounds in Soda Cooking and Sulfate Cooking［J］．China Pulp ＆ Paper，2001，20(1):14．石淑蘭，胡惠仁，魏德津，等．醌類助劑在堿法蒸煮中的催化效果［J］．中國造紙，2001，20(1):14．

［6］ 石淑蘭，胡惠仁，劉津明，等．巴克曼蒸煮助劑在非木纖維制漿中的應用研究［J］．中國造紙學報，2005，20(1):46．

［7］ FAN Jiang-yang，CAO Chun-yu，FENG Wen-ying，et al．Contribution of the Major Components in Wheat Straw to the Organic Material Loading of Its Soda Pulping Black Liquor［J］．China Pulp ＆ Paper，2009，28(7):1．范景陽，曹春昱，馮文英，等．麥草堿法制漿原料組分對污染物貢獻率的研究［J］．中國造紙，2009，28(7):1．