CN101602810A - 植物纤维降聚工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于粘胶纤维生产的植物纤维降聚工艺，该植物纤维降聚工艺的技术方案是：植物纤维原料经过碱浸渍后获得浆粥，将浆粥置入反应釜内，通入蒸汽、压缩空气，使气－固－液物料混合均匀，浆粥在高温氧化下降聚反应。采用本发明获得降聚后的溶解级碱纤，可直接用于粘胶纤维生产，该方法不仅大大降低了生产成本，减少了污染，而且可以充分掌握浆粕原材料的采购主动权，极大地缓解了浆粕原材料的采购压力。而且克服两段式生产粘胶纤维带来的弊端。

Description

植物纤维降聚工艺

技术领域

本发明涉及化学纤维制造业中湿法强制降低植物纤维聚合度的工艺，尤其适用于利用植物纤维(如造纸级浆板)直接制造粘胶长丝/短丝。

背景技术

植物纤维原料主要形态有浆扳状、块状、粉末状、颗粒状，其中造纸级浆板(聚合度高的植物纤维浆板)在全世界有非常大的产量，我国每年进口造纸级浆板在800万吨以上，自产造纸级浆板在300万吨以上，所以造纸级的浆板资源是相当丰富的，并且该浆板价格非常低(相对于粘胶长丝/短丝浆粕)。如果这些植物纤维原料能运用到粘胶长丝/短丝生产，不但能大大降低生产成本，还能缓解原材料紧缺的难题。但是由于这种造纸级浆板的聚合度非常高，通常都在1000以上，并且α纤维素的含量低，只能用于造纸工业，不能直接用来进行粘胶长丝/短丝生产。因此必须对造纸级浆板进行一系列的变性处理，使纤维素的平均聚合度大幅降低，α纤维素含量大幅度提高、纤维素反应性能大幅度改善以满足粘胶长丝/短丝的生产要求。

200610021387.4公开了一种木浆粕变性生产工艺，采用造纸级木浆板为生产原料，经过分页、碱浸渍、疏解分散、蒸煮、洗涤、除杂、漂白、二次洗涤、抄粕，最后生产出能用于生产粘胶纤维的溶解级木浆粕。获得溶解级木浆粕后就可以用于粘胶纤维生产。该发明专利申请所公开的技术方案的实质是将不能用于粘胶纤维生产的造纸级浆板，通过系列工序变性为溶解级浆粕。原料经过变性后再经过常规的粘胶纤维生产工艺获得粘胶纤维。常规粘胶纤维生产工艺包括浸渍、压榨、老成、黄化、过滤、脱泡、纺丝、精练、烘干。

200610021387.4专利虽然有效利用了造纸级浆板价格低廉的优势来生产粘胶纤维生产用的溶解级浆粕，但使粘胶纤维生产一段式生产变为两段式生产，先用造纸级浆粕生产溶解浆粕再生产粘胶纤维。200610021387.4工艺仍属于浆粕生产工艺，变性后的浆料需要按照浆粕生产要求进行洗涤、除杂、漂白、二次洗涤、抄粕成为溶解级浆粕，工序复杂、繁琐，且不能直接与粘胶纤维生产工艺衔接。使整个粘胶纤维生产工艺过程变得庞大、耗时、耗能、设备多、占用厂房面积大、而且不便生产管理。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于粘胶纤维生产的植物纤维(如造纸级浆板)降聚工艺，采用本发明获得降聚后的溶解级碱纤，可直接用于粘胶纤维生产，该方法不仅大大降低了生产成本，减少了污染，而且可以充分掌握浆粕原材料的采购主动权，极大地缓解了浆粕原材料的采购压力。而且克服200610021387.4专利存在的两段式生产粘胶纤维带来的弊端。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

植物纤维降聚工艺，其特征在于：植物纤维原料经过碱浸渍后获得浆粥，将浆粥置入反应釜内，通入蒸汽、压缩空气，使气-固-液物料混合均匀，浆粥在高温氧化下降聚反应。

所述降聚反应温度60℃～90℃、反应时间200min～300min、浆粥浓度2.0％～4.0％、压缩空气压力0.3Mpa～0.5Mpa。

所述碱浸渍在浸渍桶内完成，碱液温度60℃～90℃、碱液浓度40g/l～100g/l、浆粥浓度2.0％～4.0％、预浸时间：20min～40min。

所述蒸汽加入反应釜的浆粥循环主管道，循环主管道分为多个支管伸入反应釜内，反应釜外部的每个支管上有一个爆气器，压缩空气从爆气器位置加入，反应充分后的浆粥从底部的浆粥出口输送至压榨机。

本发明的有益效果表现在：

一、目前市场上造纸级浆板的售价仅为纤维级浆粕售价的二分之一左右，因此通过本发明降聚后的纤维用来制得的粘胶长丝/短丝与以纤维级浆粕为原料制得的粘胶长丝/短丝相比，生产成本可以大幅度降低。

二、本发明解决了低甲纤、高粘度、反应性能差和杂质多的造纸级浆板直接应用于粘胶长丝/短丝的生产的问题。

三、本发明极大地丰富了原材料的选择自主权，大大地缓解了原材料紧缺的难题。

四、与200610021387.4专利相比，无需将造纸级浆板经过洗涤、除杂、漂白、二次洗涤、抄粕成为溶解级浆粕，降聚后的碱纤可直接进入粘胶生产环节，减少投入、提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明应用的反应釜工作示意图，图中标记：

1浆粥循环主管道、2蒸汽进管、3压缩空气进管、4爆气器、5浆粥出口、6溢流管

具体实施方式

本专利公开了植物纤维降聚的生产工艺，省略了变性浆粕生产中(200610021387.4)洗涤、除杂、漂白、二次洗涤、抄粕等工序，所获得的降聚后的碱纤可直接用于粘胶纤维生产，直接用于粘胶纤维生产，大大降低了原材料的价格，与传统的粘胶法工艺综合比较后，可以大大降低生产成本，产生巨大的经济效益。

具体工艺步骤如下：

一、将平均聚合度大于1000的植物纤维原料(如造纸级浆板)直接投入浸渍桶进行与碱一起进行碱预浸渍。

作用：使纤维原料变成固体和液体的混合物，工艺上称为浆粥，同时反应生成碱纤维素。

控制参数：碱液温度：60℃～90℃    碱液浓度：40g/l～100g/l

          浆粥浓度：2.0％～4.0％  预浸时间：20min～40min

二、将碱预浸渍后的浆粥输送到反应釜，同时加入蒸汽和压缩空气进行反应。蒸汽加入到反应釜内循环管道上，压缩空气分成四支分别加入到反应釜四周的四个爆气器中。从而在高温有氧气的情况下，催化加快了对纤维素细胞壁的破坏，从而达到快速降低聚合度，快速溶出半纤的目的。

作用：降低纤维的聚合度，同时提高α纤维素含量。

控制参数：反应温度：60℃～90℃反应时间：200min～300min

          浆粥浓度：2.0％～4.0％

          压缩空气压力：0.3Mpa～0.5Mpa

反应釜设计：蒸汽加入反应釜的浆粥循环主管道，然后循环主管道分为4个支管伸入反应釜内，反应釜外部的每个支管上有一个爆气器，压缩空气从爆气器位置加入，反应釜上有一个排气孔，上部有一个溢流管道，底部为浆粥出口。该反应釜优点是使气-固-液物料混合均匀，高温氧化降聚反应充分。

三、将反应后聚合度降低到要求的浆粥输送到辅助浸渍桶进行储存，为压榨做准备。

作用：储存浆粥，便于生产控制，同时可以增强生产的稳定性。

四、将反应后的浆粥用压榨机进行压榨，制成符合要求的碱纤。

作用：压榨出多余的水份。

控制参数：压榨温度：60℃～80℃压榨压力：300mbar～1000mbar

          碱纤甲纤含量：27％～40％

          碱纤碱含量：4％～7％

          碱纤粘度：9mp.s～13mpa.s

五、符合要求的碱纤进行入粘胶纤维生产系统。粘胶纤维包括短丝和长丝，粘胶纤维的生成工序可采用常规工艺，如浸渍、压榨、老成、黄化，获得粘胶，粘胶经过过滤、脱泡、纺丝获得粘胶纤维，最后精炼。

本专利所称植物纤维原料主要形态有浆扳状、块状、粉末状、颗粒状，其中造纸级浆板较为常见，原料丰富。

通过以下实施例将有助于理解本发明，但不限于本发明的内容。

实施例1

将平均聚合度为1200的市售造纸级木浆粕放到喂粕机上，设定一定的投料速度(10kg/min)，在加入浓度85g/l、温度85℃的碱液，碱液流量为10m3/h～20m3/h，通过搅拌的作用，把浆粕打碎与碱液进行充分的混合，配制成浓度为3.0％的固态和液态的混合物，工艺上称为浆粥。

通过输送泵把浆粥输送到反应釜中，输送速度为15m3浆粥/小时，同时利用循环泵在反应釜中打外循环，循环速度为100m3/h，蒸汽从循环主管道中加入，通自动调节阀门来控制蒸汽加入量，从而保证反应温度控制在85±2℃，压缩空气从反应釜上面四周的爆气器位置加入，从而使反应釜中的气态、液态和固态三相物质充分混合，达到高温氧化降聚的效果。将上述反应后，纤维粘度达到12±3mpa.s的浆粥通过输送泵输送到辅助桶，进行暂时的储存也是为下一步工序压榨做好准备。

再通过辅助桶出口的输送泵把浆粥输送到压榨机，输送速度为15m3浆粥/小时，压榨机浆槽压力600±30mbar，压榨出的物质分为两部分，一部分是夹杂着少量纤维的碱液，另一部分是压出了多余水份的固体和液体的混合物，工艺上称为碱纤。碱纤的组成控制要求为：α纤维素含量为40±2％，含碱量为4.0±0.2％。通过压榨机出口的粉碎机把碱纤进行粉碎后制得符合粘胶长丝/短丝生产要求的纤维。该纤维进入原粘胶长丝/短丝生产系统后可以直接进行粘胶长丝/短丝的生产。

实施例2

将平均聚合度为1000的市售造纸级棉浆粕放到喂粕机上，设定一定的投料速度(10kg/min)，在加入浓度80g/l、温度80℃的碱液，碱液流量为10m3/h～20m3/h，通过搅拌的作用，把浆粕打碎与碱液进行充分的混合，配制成浓度为3.5％的固态和液态的混合物，工艺上称为浆粥。

通过输送泵把浆粥输送到反应釜中，输送速度为14m3浆粥/小时，同时利用循环泵在反应釜中打外循环，循环速度为100m3/h，蒸汽从循环主管道中加入，通自动调节阀门来控制蒸汽加入量，从而保证反应温度控制在85±2℃，压缩空气从反应釜上面四周的爆气器位置加入，从而使反应釜中的气态、液态和固态三相物质充分混合，达到高温氧化降聚的效果。将上述反应后，纤维粘度达到11±3mpa.s的浆粥通过输送泵输送到辅助桶，进行暂时的储存也是为下一步工序压榨做好准备。

再通过辅助桶出口的输送泵把浆粥输送到压榨机，输送速度为14m3浆粥/小时，压榨机浆槽压力450±30mbar，压榨出的物质分为两部分，一部分是夹杂着少量纤维的碱液，另一部分是压出了多余水份的固体和液体的混合物，工艺上称为碱纤。碱纤的组成控制要求为：α纤维素含量为40±2％，含碱量为3.9±0.2％。通过压榨机出口的粉碎机把碱纤进行粉碎后制得符合粘胶长丝/短丝生产要求的纤维。该纤维进入原粘胶长丝/短丝生产系统后可以直接进行粘胶长丝/短丝的生产。

实施例3

将平均聚合度为1000的市售造纸级棉木混合浆粕放到喂粕机上，混合比例为1～99，设定一定的投料速度(10kg/min)，在加入浓度80g/l、温度80℃的碱液，碱液流量为8m3/h～18m3/h，通过搅拌的作用，把浆粕打碎与碱液进行充分的混合，配制成浓度为3.5％的固态和液态的混合物，工艺上称为浆粥。

通过输送泵把浆粥输送到反应釜中，输送速度为14m3浆粥/小时，同时利用循环泵在反应釜中打外循环，循环速度为100m3/h，蒸汽从循环主管道中加入，通自动调节阀门来控制蒸汽加入量，从而保证反应温度控制在80±2℃，压缩空气从反应釜上面四周的爆气器位置加入，从而使反应釜中的气态、液态和固态三相物质充分混合，达到高温氧化降聚的效果。将上述反应后，纤维粘度达到11±3mpa.s的浆粥通过输送泵输送到辅助桶，进行暂时的储存也是为下一步工序压榨做好准备。

再通过辅助桶出口的输送泵把浆粥输送到压榨机，输送速度为14m3浆粥/小时，压榨机浆槽压力500±30mbar，压榨出的物质分为两部分，一部分是夹杂着少量纤维的碱液，另一部分是压出了多余水份的固体和液体的混合物，工艺上称为碱纤。碱纤的组成控制要求为：α纤维素含量为40±2％，含碱量为3.9±0.2％。通过压榨机出口的粉碎机把碱纤进行粉碎后制得符合粘胶长丝/短丝生产要求的纤维。该纤维进入原粘胶长丝/短丝生产系统后可以直接进行粘胶长丝/短丝的生产。

实施例4

将平均聚合度为1100的市售造纸级棉竹混合浆粕放到喂粕机上，混合比例为1～99，设定一定的投料速度(10kg/min)，在加入浓度85g/l、温度85℃的碱液，碱液流量为10m3/h～20m3/h，通过搅拌的作用，把浆粕打碎与碱液进行充分的混合，配制成浓度为3.0％的固态和液态的混合物，工艺上称为浆粥。

通过输送泵把浆粥输送到反应釜中，输送速度为15m3浆粥/小时，同时利用循环泵在反应釜中打外循环，循环速度为100m3/h，蒸汽从循环主管道中加入，通自动调节阀门来控制蒸汽加入量，从而保证反应温度控制在85±2℃，压缩空气从反应釜上面四周的爆气器位置加入，从而使反应釜中的气态、液态和固态三相物质充分混合，达到高温氧化降聚的效果。将上述反应后，纤维粘度达到11±3mpa.s的浆粥通过输送泵输送到辅助桶，进行暂时的储存也是为下一步工序压榨做好准备。

再通过辅助桶出口的输送泵把浆粥输送到压榨机，输送速度为15m3浆粥/小时，压榨机浆槽压力600±30mbar，压榨出的物质分为两部分，一部分是夹杂着少量纤维的碱液，另一部分是压出了多余水份的固体和液体的混合物，工艺上称为碱纤。碱纤的组成控制要求为：α纤维素含量为40±2％，含碱量为4.0±0.2％。通过压榨机出口的粉碎机把碱纤进行粉碎后制得符合粘胶长丝/短丝生产要求的纤维。该纤维进入原粘胶长丝/短丝生产系统后可以直接进行粘胶长丝/短丝的生产。

实施例5

将平均聚合度为1200的市售造纸级木竹混合浆粕放到喂粕机上，混合比例为1～99，设定一定的投料速度(10kg/min)，在加入浓度90g/l、温度90℃的碱液，碱液流量为12m3/h～24m3/h，通过搅拌的作用，把浆粕打碎与碱液进行充分的混合，配制成浓度为2.5％的固态和液态的混合物，工艺上称为浆粥。

通过输送泵把浆粥输送到反应釜中，输送速度为18m3浆粥/小时，同时利用循环泵在反应釜中打外循环，循环速度为100m3/h，蒸汽从循环主管道中加入，通自动调节阀门来控制蒸汽加入量，从而保证反应温度控制在85±2℃，压缩空气从反应釜上面四周的爆气器位置加入，从而使反应釜中的气态、液态和固态三相物质充分混合，达到高温氧化降聚的效果。将上述反应后，纤维粘度达到12±3mpa.s的浆粥通过输送泵输送到辅助桶，进行暂时的储存也是为下一步工序压榨做好准备。

再通过辅助桶出口的输送泵把浆粥输送到压榨机，输送速度为18m3浆粥/小时，压榨机浆槽压力700±30mbar，压榨出的物质分为两部分，一部分是夹杂着少量纤维的碱液，另一部分是压出了多余水份的固体和液体的混合物，工艺上称为碱纤。碱纤的组成控制要求为：α纤维素含量为40±2％，含碱量为4.2±0.2％。通过压榨机出口的粉碎机把碱纤进行粉碎后制得符合粘胶长丝/短丝生产要求的纤维。该纤维进入原粘胶长丝/短丝生产系统后可以直接进行粘胶长丝/短丝的生产。

Claims (4)

1、植物纤维降聚工艺，其特征在于：植物纤维原料经过碱浸渍后获得浆粥，将浆粥置入反应釜内，通入蒸汽、压缩空气，使气-固-液物料混合均匀，浆粥在高温氧化下降聚反应。

2、根据权利要求1所述的植物纤维降聚工艺，其特征在于：所述降聚反应温度60℃～90℃、反应时间200min～300min、浆粥浓度2.0％～4.0％、压缩空气压力0.3Mpa～0.5Mpa。

3、根据权利要求2所述的植物纤维降聚工艺，其特征在于：所述碱浸渍在浸渍桶内完成，碱液温度60℃～90℃、碱液浓度40g/l～100g/l、浆粥浓度2.0％～4.0％、预浸时间：20min～40min。

4、根据权利要求3所述的植物纤维降聚工艺，其特征在于：所述蒸汽加入反应釜的浆粥循环主管道，循环主管道分为多个支管伸入反应釜内，反应釜外部的每个支管上有一个爆气器，压缩空气从爆气器位置加入，反应充分后的浆粥从底部的浆粥出口输送至压榨机。

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