发明内容
本发明旨在针对上述现有技术存在的棉短绒消耗较高、得率较低、用碱量较高、蒸煮反应不均匀、对甲种纤维素的损伤较大、黑液中COD和色度较高等问题,提供一种使用复合助剂制备棉短绒浆粕蒸煮方法。本发明能有效达到降低成本、提高质量、节约资源、减少污染物排放、提高效益的目的。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种使用复合助剂制备棉短绒浆粕的蒸煮方法,其特征在于:所述蒸煮方法具体包括如下步骤:
A、配置复合助剂:将氧碳酸钠2Na2CO3·3H2O2、多硫化钠Na2Sx、硫酸镁MgSO4、联二亚硫酸纳Na2S2O4和阴离子表面活性剂,分别按照重量百分比计为过氧碳酸钠20-30%、多硫化钠20-30%、硫酸镁10-15%、联二亚硫酸钠25-35%、阴离子表面活性剂5-10%均匀混合配制成复合助剂待用;
B、复合助剂液的配置:按照6t棉短绒计,将10-50kg复合助剂加入到已装有适量水的助剂溶解槽内,搅拌溶解均匀,形成复合助剂液待用;
C、制取碱液与复合助剂液的混合液:将B中制得的复合助剂液加入到浓度为200-600g/l的浓碱液中,稀释后得到30-80g/l的稀碱液,将稀碱液升温至75—100℃,置于配碱桶中待用;
D、投料:将6t棉短绒和C中得到的混合液置于蒸球中进行蒸煮,蒸煮升温至140-180℃之后保温,得到粘度为10-80mpa.s的蒸煮半浆;
E、成品抄造。
较优的,所述A步骤中过氧碳酸钠用量为25-30%、多硫化钠的用量为20-25%、硫酸镁的用量为12-14%、联二亚硫酸钠用量为30-32%、12烷基苯磺酸铵的用量为6.5-8%。
所述C、步骤中保温时间为60-180min。
所述阴离子表面活性剂为12烷基苯磺酸铵或12烷基苯磺酸钠。
本发明所述复合助剂是一种以无机和有机蒸煮助剂为主,复配一定量阴离子表面活性剂的复合体,其主要成份由无机蒸煮助剂过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)、多硫化钠(Na2Sx)、硫酸镁(MgSO4)、联二亚硫酸钠(Na2S2O4)及有机蒸煮助剂12烷基苯磺酸铵或12烷基苯磺酸钠。该助剂能促进纤维素的润涨,迅速提高碱液对纤维也纳素的渗透,加速破坏初生壁,使木质素、果胶、蜡质等非纤维杂质迅速溶出,提高蒸煮反应速度,同时能将棉短绒这种碳水化合物的还原性基团氧化成果糖末端基,抑制剥皮反应,减少对纤维素的降解,提高得率。
多硫化钠在烧碱蒸煮中,可提高得率和产品甲纤。其主要反应机理是能在纤维素末端醛基形成对碱稳定的偏变糖酸末端基从而终止纤维素的剥皮反应,使得率和甲纤提高;其反应式如下:
R纤—CHO+S2 2-+3OH———R—COO-+2S2-+2H2O
众所周知,在烧碱法蒸煮液中含有过度金属物,如铁离子等,为防止其对纤维素的降解催化作用,加入适量的硫酸镁,镁盐对纤维素氧化物能形成稳定的配合物,从而避免β-烷氧消除反应而不进行碱性氧化降解,可有效保护甲种纤维素。
联二亚硫酸钠(Na2S2O4)是一个很强的还原剂,它能使还原性基团如羰基还原为羟基,从而使纤维素避免剥皮反应而降解:
R纤-+CHO+Na2S2O4+1/2O2+2H2O——R纤-CH2OH+NaHSO3+NaHSO4
我们知道,棉短绒含有木素3%左右,Na2S2O4还能还原木素中的羰基,结果使发色基团减少,同时也增进了脱木素的速率。
12烷基苯磺酸铵是一种阴离子表面活性剂,具有渗透、乳化、分散、发泡、洗涤去污等功能,可以有效提高蒸煮各化学药剂与纤维的充分接触,提高反应的均匀性。
下面对制备棉短绒浆粕中助剂的作用以对比试验予以说明:
试验一:在棉短绒浆粕的制备中加入助剂和不加助剂的对比。
试验设备:蒸煮锅、夹套蒸汽蒸煮锅、蒸球、配碱桶、投料系统、打浆机。
在其它工艺相同的情况下,加入助剂和不加助剂的对比结果(平均值)
试验结果显示,在其它工艺相同的情况下,加入助剂比不加助剂的半成品甲纤提高约1%,灰份降低0.43%,铁质降低7ppm,黑液的COD、色度分别降低18.7%、6.9%;成品甲纤在使用助剂后提高0.5%,白度提高2%,反应性能有改善,灰份变化不明显,棉短绒消耗平均降低4.1%,用碱量降低2.2%,使用助剂后具有非常明显的效果。
试验二:复合助剂对棉短绒消耗量的影响
以实际生产中统计数据对比使用助剂和不使用助剂对单位产品棉短绒消耗量的影响。
单位产品棉短绒消耗量情况(单位:吨/吨浆粕)
从上表可以看出,使用助剂后,单位产品棉短绒消耗量平均降低约0.037吨/吨浆粕,降低幅度为2.8%。
三、实际应用:
A、通过对比试验,证明了本发明所述复合助剂在制备棉短绒浆粕过程中提高甲纤、降低绒耗、降低黑液COD,降低色度、降低用碱量、改善反应性能的效果明显。遂开始在车间实际运用。
B、应用结论
单位产品棉短绒消耗量平均降低约0.037吨/吨浆粕,降低幅度为2.8%;单位产品碱消耗量降低0.016吨/吨浆粕,约折合节约用碱量2%;蒸煮黑液COD降低20.7%,色度降低8.07%;浆粕成品质量指标稳定,符合质量要求;用户单位的原液、纺丝工序使用加有复合助剂的棉浆粕后,生产过程稳定,质量情况稳定,毛丝率、换头率、干强、干伸、白度均无异常变化。
本发明的有益效果表现在:
1、本发明降低了原材料消耗资源、减少了污染物排放。有效地节约了资源、保护了环境。
| 本发明 | 现有先进技术 |
助剂主要成份 | 过氧碳酸钠和联二亚硫酸钠、多硫化钠、硫酸镁等 | 十二烷基二苯醚二磺酸钠等 |
助剂的应用 | 在棉浆粕生产中应用 | 在棉浆粕生产中未应用 |
| 本发明 | 现有先进技术 |
棉短绒消耗量 | 棉短绒消耗量降低了2.8%。 | 棉短绒消耗量平均为1.3吨/吨浆以上 |
污染物 | 蒸煮黑液COD降低20.7%,色度降低8.07%。 | 蒸煮黑液COD、色度较高。 |
用碱量 | 15% | 17%以上 |
经济效益 | 降低单位产品制造成本258元/吨浆 | 无此效益 |
市场竞争力 | 具有低成本竞争优势 | 无此优势 |
2、本发明由于提供了一种用于棉短绒蒸煮复合助剂,改变了传统棉短绒蒸煮的生产方式,创新出一种高效、低耗、环保的生产棉浆粕的新技术,打破了棉短绒蒸煮的传统工艺,并摸索出应用本复合助剂的生产工艺,实现降低棉短绒消耗、碱消耗,减少蒸煮黑液COD和色度,应用本发明提供的蒸煮复合助剂生产的棉浆粕产品受到用户的肯定,开拓了浆粕生产节约资源、减少污染物排放的创新工艺,从而降低成本、有利环保。
3、本发明提出的使用复合助剂制备棉短绒浆粕的蒸煮方法,有效实现棉浆粕生产的低成本、环保生产,建立了一套完善的适应棉短绒蒸煮时促进纤维素的润涨,迅速提高碱液对纤维素的渗透,加速破坏初生壁的全新生产工艺,实现使木质素、果胶、蜡质等非纤维素杂质的迅速溶出,同时能将棉短绒这种碳水化合物的还原性基团氧化成果糖末端基,抑制剥皮反应,减少对纤维素的降解,提高得率。
4、应用本发明,在生产过程中节约了生产成本,大大减少污染物的排放,提升了质量,增加了效益,保护了环境。
5、本发明除实现工业化大生产、降低成本、节约环保费用等直接经济效益外,减少污染物的排放还将改善水源水质,给社会环境保护带来的影响远远高出其产生的直接经济价值,对推动行业产业技术升级,提升产业盈利和改善环保状况意义深远。
具体实施方式
实施例1
一种使用复合助剂制备棉短绒浆粕的蒸煮方法,所述蒸煮方法具体包括如下步骤:
A、配置复合助剂:将氧碳酸钠2Na2CO3·3H2O2、多硫化钠Na2Sx、硫酸镁MgSO4、联二亚硫酸纳Na2S2O4和阴离子表面活性剂,分别按照重量百分比计为过氧碳酸钠20%、多硫化钠30%、硫酸镁15%、联二亚硫酸钠25%、阴离子表面活性剂10%均匀混合配制成复合助剂待用;
B、复合助剂液的配置:按照6t棉短绒计,将10kg复合助剂加入到已装有适量水的助剂溶解槽内,搅拌溶解均匀,形成复合助剂液待用;
C、制取碱液与复合助剂液的混合液:将B中制得的复合助剂液加入到浓度为200g/l的浓碱液中,稀释后得到30-80g/l的稀碱液,将稀碱液升温至75℃,置于配碱桶中待用;
D、投料:将6t棉短绒和C中得到的混合液置于蒸球中进行蒸煮,蒸煮升温至140℃之后保温,得到粘度为10mpa.s的蒸煮半浆;
E、成品抄造。
其中C、步骤中保温时间为60min。
所述阴离子表面活性剂为12烷基苯磺酸铵。
实施例2
一种使用复合助剂制备棉短绒浆粕的蒸煮方法,所述蒸煮方法具体包括如下步骤:
A、配置复合助剂:将氧碳酸钠2Na2CO3·3H2O2、多硫化钠Na2Sx、硫酸镁MgSO4、联二亚硫酸纳Na2S2O4和阴离子表面活性剂,分别按照重量百分比计为过氧碳酸钠30%、多硫化钠20%、硫酸镁10%、联二亚硫酸钠35%、阴离子表面活性剂5%均匀混合配制成复合助剂待用;
B、复合助剂液的配置:按照6t棉短绒计,将50kg复合助剂加入到已装有适量水的助剂溶解槽内,搅拌溶解均匀,形成复合助剂液待用;
C、制取碱液与复合助剂液的混合液:将B中制得的复合助剂液加入到浓度为600g/l的浓碱液中,稀释后得到80g/l的稀碱液,将稀碱液升温至100℃,置于配碱桶中待用;
D、投料:将6t棉短绒和C中得到的混合液置于蒸球中进行蒸煮,蒸煮升温至180℃之后保温,得到粘度为80mpa.s的蒸煮半浆;
E、成品抄造。
所述C、步骤中保温时间为180min。
所述阴离子表面活性剂为12烷基苯磺酸钠。
实施例3
一种使用复合助剂制备棉短绒浆粕的蒸煮方法,所述蒸煮方法具体包括如下步骤:
A、配置复合助剂:将氧碳酸钠2Na2CO3·3H2O2、多硫化钠Na2Sx、硫酸镁MgSO4、联二亚硫酸纳Na2S2O4和阴离子表面活性剂,分别按照重量百分比计为过氧碳酸钠25%、多硫化钠25%、硫酸镁14%、联二亚硫酸钠28%、阴离子表面活性剂8%均匀混合配制成复合助剂待用;
B、复合助剂液的配置:按照6t棉短绒计,将30kg复合助剂加入到已装有适量水的助剂溶解槽内,搅拌溶解均匀,形成复合助剂液待用;
C、制取碱液与复合助剂液的混合液:将B中制得的复合助剂液加入到浓度为400g/l的浓碱液中,稀释后得到50g/l的稀碱液,将稀碱液升温至90℃,置于配碱桶中待用;
D、投料:将6t棉短绒和C中得到的混合液置于蒸球中进行蒸煮,蒸煮升温至160℃之后保温,得到粘度为50mpa.s的蒸煮半浆;
E、成品抄造。
所述C、步骤中保温时间为120min。
所述阴离子表面活性剂为12烷基苯磺酸铵。
实施例4
一种使用复合助剂制备棉短绒浆粕的蒸煮方法,所述蒸煮方法具体包括如下步骤:
A、配置复合助剂:将氧碳酸钠2Na2CO3·3H2O2、多硫化钠Na2Sx、硫酸镁MgSO4、联二亚硫酸纳Na2S2O4和阴离子表面活性剂,分别按照重量百分比计为过氧碳酸钠28%、多硫化钠22%、硫酸镁12%、联二亚硫酸钠32%、阴离子表面活性剂6%均匀混合配制成复合助剂待用;
B、复合助剂液的配置:按照6t棉短绒计,将10-50kg复合助剂加入到已装有适量水的助剂溶解槽内,搅拌溶解均匀,形成复合助剂液待用;
C、制取碱液与复合助剂液的混合液:将B中制得的复合助剂液加入到浓度为200-600g/l的浓碱液中,稀释后得到30-80g/l的稀碱液,将稀碱液升温至75—100℃,置于配碱桶中待用;
D、投料:将6t棉短绒和C中得到的混合液置于蒸球中进行蒸煮,蒸煮升温至140-180℃之后保温,得到粘度为10-80mpa.s的蒸煮半浆;
E、成品抄造。
较优的,所述A步骤中过氧碳酸钠用量为25-30%、多硫化钠的用量为20-25%、硫酸镁的用量为12-14%、联二亚硫酸钠用量为30-32%、12烷基苯磺酸铵的用量为6.5-8%。
所述C、步骤中保温时间为60-180min。
所述阴离子表面活性剂为12烷基苯磺酸铵或12烷基苯磺酸钠。