CN103669064A - 一种醋化级竹浆粕的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种醋化级竹浆粕的制备工艺，该工艺包括下步骤：配竹、切竹、洗竹、预水解、碱煮、洗涤筛选和漂白。上述步骤中，其特征在于：配比要求慈竹比例≥50%，另可用绵竹和四季竹，不能用其他竹类；预水解采用蒸汽和水为介质之一，碱煮采用硫酸盐置换蒸煮技术，漂白采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程。运用本发明工艺所得浆粕得率≥32%，甲种纤维素含量≥96%，多戊糖≤5.0%，聚合度≥800，白度≥88%ISO，丙酮提取物≤0.1%，能够满足醋化级竹浆粕要求。本工艺制备醋化级竹浆粕具有对生产设备腐蚀小、能耗低、对环境友好、品质稳定、生产安全、稳定、可控、成本低的特点，容易实现大规模工业化生产。

Description

一种醋化级竹浆粕的制备工艺

技术领域

本发明涉及纺织行业醋酸纤维浆粕生产方法，尤其是指制备醋化级竹浆粕的生产工艺。

背景技术

纤维素的两种重要衍生物，硝化纤维素和醋酸纤维素，在我们的日常生活及工业生产中具有十分重要的作用。硝化纤维素主要应用于炸药和涂料，而醋酸纤维素的用途更加广泛。医药、纺织、烟草、液晶材料、涂料、塑料制品等均可用到醋酸纤维素，因而其重要意义越来越明显。烟丝是醋酸纤维素的最大消耗。1998年以前国内尚未掌握生产醋酸纤维烟用丝束的技术，烟用丝束主要是丙纤丝束，但是丙纤的缺点主要是弹性差、吸附性、热稳定性没有醋纤好，从吸烟的角度看最主要是吸阻大，而且不稳定，还有就是污染大，所以醋酸纤维取代丙纤是必然的。因此，生产醋酸纤维素的基本原料醋化级浆粕的需求正在不断增加。当前进口醋化级木浆粕占据着绝对的市场份额。国外用于生产醋化级木浆粕的主要原料是针叶木和阔叶木，其生产历程也有几十年，工艺、装备技术已相当成熟，产品质量也完全可满足下游需求。       随着下游产品的不断多元化，厂家对上游原料的需求也在发生着微妙的变化。近年来，有研究采用竹浆粕生产的醋酸纤维素制作香烟过滤嘴烟丝，经检测和试用，性能指标达到或超过国外木浆产，这一新的发现迅速增大了对竹纤维烟丝的需求，从而推动了醋化级竹浆粕的产业化进程。 　　国内目前对醋化级竹浆粕的研制刚刚起步，其方法也参差不齐，包括：ZL200910263448.1中提到的利用本色浆再进行两次烧碱法蒸煮，ZL200410017936.1中提及的毛竹酸煮方法，ZL200610022617.9中提到的稀酸水解法，ZL201010547704中提到的酸低温水解法。这些方法中，ZL200910263448.1碱耗高，一旦大规模生产所产生的烧碱回收及处理难度是相当大的，目前为止尚无较好较经济的方法处理这些大量含量有半纤维素的碱。因而不利于真正工业化生产。专利ZL200410017936.1 、ZL200610022617.9、ZL201010547704都采用了加无机酸进行预水解的方法，这对设备构成了严重威胁。因为无机酸在高温下对设备腐蚀能力会比有机酸强几倍甚至十几倍。这类工艺将对设备要求很高，从而大大增加了设备投资及使用风险。就漂白而言，专利ZL200910263448.1、ZL200410017936.1 、ZL200610022617.9中使用的均为氯漂，生产过程会产生大量二啞英，对环境污染负荷大。专利ZL201010547704采用了酶预处理、DMD预处理工艺。酶预处理工艺操作繁琐、稳定性不好；DMD预处理中要使用大量丙酮和过硫酸氢钾制剂，丙酮易挥发，易燃易爆，漂白过程无法做到全密闭，生产流程会出现大量丙酮挥发物，存在极大安全除患。而过硫酸氢钾制剂价格昂贵，提高了生产成本。因此，上述方法或是对设备腐蚀大、或是对环境不友好、或是存在安全问题、或是生产成本高，在当前国际国内强调安全清洁生产、节能减排和微利时代的大背景下，这些生产醋化级竹浆粕的方法是不合适的，不利于推动行业的健康发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足并提供一种对设备腐蚀小、对环境友好、漂白污染负荷低、能耗低、易于工业化应用的醋化级竹浆粕制备工艺。

为实现上述目标，本发明将采用以下工艺技术。

该工艺包括以下步骤：配竹、切竹、洗竹、预水解、碱煮、洗涤筛选和漂白。其特征在于：

（1）配竹：指选择能提供高甲纤的竹类，包括慈竹、绵竹和四季竹，其中慈竹比例应≥50%，不使用这三类竹之外的其他任何一种竹种；

（2）切竹：指确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：指切好和竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：指以水和蒸汽为介质进行脱除半纤维素方法中的任意一种方法，具体包括：预水解保温温度160－170℃，保温时间60－120min。

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱15－20%，白液硫化度18－25%，最高保温温度160－170℃，保温时间40－120min；并且在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入占绝干竹片重量0.02-0.05%蒸煮助剂和占绝干竹片重量0.01-0.1%硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱1.5－2%，氧压0.4－0.6MPa，温度90－100℃，时间40－60min；D₀段：ClO₂:0.8－1.2%，初始PH2－3，温度40－70℃，时间90－160min；E_P段：用碱1.5－2%，双氧水0.3－0.6%，温度70－85℃，时间90－120min；D₁段：ClO₂:0.2－0.6%，初始PH3－5，温度60－90℃，时间180－240min；Q段：螯合剂:0.1－0.5%，初始PH4－6，温度60－80℃，时间45－90min；P段：双氧水:0.2－1%，初始PH10－12，温度80－100℃，时间45－90min；

根据本发明所述的醋化级竹浆粕的制备工艺，其特征在于，所述步骤（5）中的白液指生产系统苛化白液。

根据本发明所述的醋化级竹浆粕的制备工艺，其特征在于，所述步骤（5）中的蒸煮助剂指蒽醌类助剂及与十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂的混合物。

根据本发明所述的醋化级竹浆粕的制备工艺，其特征在于，所述步骤（7）中的螯合剂包括：DTPA、EDTA、HEDP、DTPMPA、TE800、DP950。

本发明相对于现有国内醋化级竹浆粕生产方法具有如下优势：

1、对生产设备腐蚀更小。因本发明采用蒸汽或水作为预水解介质，充分利用竹片在高温蒸汽或水作用下自身产生有机酸而溶出半纤维素，达到预水解目的。既能大大减轻设备腐蚀又能节省大量酸类化学品，更利于工业化生产。

2、能耗更低，对环境更友好、效率更高，利于节能减排。因本发明采用了置换蒸煮技术，能节省60－70%的蒸汽消耗，同时还能大幅度减少臭气和噪音污染，使整个浆粕生产能耗成本大量下降，克服了运用常规蒸煮汽耗高、臭气和噪音污染大的弊端。同时本发明采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P漂白工艺流程，漂白化学品消耗更低，排出水COD量更低（3－5kg/t风干浆），氯漂为20－30kg/t风干浆，对下游水体污染更轻，对企业周边生产生活环境影响小。另外，采用置换蒸煮技术后，生产周期明显缩短，克服了ZL200910263448.1中所述生产周期长的问题。

3、品质更稳定、生产更安全、经济、可控。本发明首先从稳定原料结构入手，使竹片制浆性能更一致，纤维品质更稳定。另外通过在蒸煮段添加有效助剂，对提高甲纤、减少浆料中硅钙镁含量有益。另外，O-D₀-E_P-D₁-Q-P漂白工艺流程是经典漂白工艺，它对稳定白度和强度有益，易于操控，而且生产过程使用的二氧化氯和双氧水是应用成熟的化工原料，生产安全有保障。

具体实施方式

下面将对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

 

现在对本发明进一步做出详细的说明：本发明按照以下方式实施，但并不只限于这些实施例。

实施例1

（1）配竹：选择100%慈竹进行切片；

（2）切竹：确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：切好和竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：以水为介质进行脱除半纤维素，预水解保温温度160℃，保温时间120min。

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱15%，白液硫化度18%，最高保温温度170℃，保温时间60min；在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入对绝干竹片重量0.2%的蒽醌蒸煮助剂和对绝干竹片重量0.2%硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱1.5%，氧压0.4MPa，温度100℃，时间60min；D₀段：ClO₂:0.8%，初始PH2－3，温度50℃，时间90min；E_P段：用碱1.5%，双氧水0.5%，温度80℃，时间120min；D₁段：ClO₂:0.6%，初始PH3－4，温度75℃，时间240min；Q段：螯合剂:0.1%，初始PH4，温度80℃，时间60min；P段：双氧水:1%，初始PH11.5，温度100℃，时间60min；

所得浆粕经抄成浆板烘干后白度88%ISO,聚合度1000，多戊糖5%，甲纤97.5%，灰份0.1%，丙酮提取物0.09%。

实施例2

（1）配竹：选择80%慈竹和20%绵竹配比进行切片；

（2）切竹：确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：切好和竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：以水为介质进行脱除半纤维素，预水解保温温度165℃，保温时间90min。

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱16%，白液硫化度20%，最高保温温度165℃，保温时间60min；在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入对绝干竹片重量0.3%的蒽醌蒸煮助剂和对绝干竹片重量0.5%硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱1.8%，氧压0.5MPa，温度95℃，时间60min；D₀段：ClO₂:0.8%，初始PH2－3，温度60℃，时间90min；E_P段：用碱1.7%，双氧水0.5%，温度80℃，时间120min；D₁段：ClO₂:0.5%，初始PH3－4，温度70℃，时间180min；Q段：螯合剂:0.2%，初始PH4，温度75℃，时间60min；P段：双氧水:0.8%，初始PH11.5，温度95℃，时间60min；

所得浆粕经抄成浆板烘干后白度89%ISO,聚合度900，多戊糖4.6%，甲纤97%，灰份0.08%，丙酮提取物0.085%。

实施例3

（1）配竹：选择60%慈竹、20%四季竹和20%绵竹配比进行切片；

（2）切竹：确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：切好和竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：以水为介质进行脱除半纤维素，预水解保温温度170℃，保温时间60min。

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱18%，白液硫化度20%，最高保温温度170℃，保温时间40min；在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入对绝干竹片重量0.3%的蒽醌蒸煮助剂、0.1%ABS和对绝干竹片重量0.5%硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱1.8%，氧压0.5MPa，温度95℃，时间60min；D₀段：ClO₂:1.0%，初始PH2－3，温度60℃，时间120min；E_P段：用碱1.7%，双氧水0.5%，温度80℃，时间120min；D₁段：ClO₂:0.5%，初始PH3－4，温度70℃，时间200min；Q段：螯合剂:0.3%，初始PH4，温度80℃，时间60min；P段：双氧水:0.8%，初始PH11.5，温度95℃，时间60min；

所得浆粕经抄成浆板烘干后白度90%ISO,聚合度950，多戊糖4.6%，甲纤96.5%，灰份0.09%，丙酮提取物0.044%。

实施例4

（1）配竹：选择50%慈竹、30%四季竹和20%绵竹配比进行切片；

（2）切竹：确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：切好和竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：以蒸汽为介质进行脱除半纤维素，预水解保温温度165℃，保温时间90min。

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱16%，白液硫化度18%，最高保温温度165℃，保温时间70min；在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入对绝干竹片重量0.4%的蒽醌蒸煮助剂、0.1%AE和对绝干竹片重量0.5%硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱1.8%，氧压0.5MPa，温度95℃，时间60min；D₀段：ClO₂:1.0%，初始PH2－3，温度60℃，时间120min；E_P段：用碱1.7%，双氧水0.5%，温度80℃，时间120min；D₁段：ClO₂:0.5%，初始PH3－4，温度70℃，时间200min；Q段：螯合剂:0.3%，初始PH4，温度80℃，时间60min；P段：双氧水:0.8%，初始PH11.5，温度95℃，时间60min；

所得浆粕经抄成浆板烘干后白度88.6%ISO,聚合度1050，多戊糖4.9%，甲纤97.5%，灰份0.05%，丙酮提取物0.057%。

实施例5

（1）配竹：选择50%慈竹、40%四季竹和10%绵竹配比进行切片；

（2）切竹：确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：切好和竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：以蒸汽为介质进行脱除半纤维素，预水解保温温度170℃，保温时间60min。

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱20%，白液硫化度24%，最高保温温度170℃，保温时间40min；在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入对绝干竹片重量0.5%的蒽醌蒸煮助剂和对绝干竹片重量1%硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱2%，氧压0.5MPa，温度90℃，时间45min；D₀段：ClO₂:1.0%，初始PH2－3，温度45℃，时间120min；E_P段：用碱2%，双氧水0.4%，温度70℃，时间120min；D₁段：ClO₂:0.5%，初始PH3－4，温度70℃，时间240min；Q段：螯合剂:0.5%，初始PH4，温度65℃，时间40min；P段：双氧水:1%，初始PH12，温度97℃，时间60min；

所得浆粕经抄成浆板烘干后白度89.5%ISO,聚合度1150，多戊糖4.3%，甲纤97%，灰份0.06%，丙酮提取物0.068%。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (4)

1.一种醋化级竹浆粕的制备工艺，该工艺包括以下步骤：配竹、切竹、洗竹、预水解、碱煮、洗涤筛选和漂白；其特征在于：

（1）配竹：指选择能提供高甲纤的竹类，包括慈竹、绵竹和四季竹，其中慈竹比例应≥50%；

（2）切竹：指确保所切竹片规格长3－5cm，宽1-2cm，合格率≥80%；

（3）洗竹：指切好的竹片经过水洗设备充分洗净，除掉竹片表面的泥砂、橡胶、铁砂、铁块、铁粒、铁粉及塑料等杂质；

（4）预水解：指以水和蒸汽为介质进行脱除半纤维素方法中的任意一种方法，具体包括：预水解保温温度160－170℃，保温时间60－120min；

（5）碱煮：采用硫酸盐法置换蒸煮技术，对绝干竹片重量计总有效碱15－20%，白液硫化度18－25%，最高保温温度160－170℃，保温时间40－120min；并且在置换蒸煮热充段向蒸煮液中加入占绝干竹片重量0.02-0.05%的蒸煮助剂和占绝干竹片重量0.01-0.1%的硅钙镁去除剂；

（6）洗涤筛选：采用逆流洗浆和封闭筛选；

（7）漂白：采用O-D₀-E_P-D₁-Q-P工艺流程，具体包括：O段：用碱1.5－2%，氧压0.4－0.6MPa，温度90－100℃，时间40－60min；D₀段：ClO₂:0.8－1.2%，初始PH2－3，温度40－70℃，时间90－160min；E_P段：用碱1.5－2%，双氧水0.3－0.6%，温度70－85℃，时间90－120min；D₁段：ClO₂:0.2－0.6%，初始PH3－5，温度60－90℃，时间180－240min；Q段：螯合剂:0.1－0.5%，初始PH4－6，温度60－80℃，时间45－90min；P段：双氧水:0.2－1%，初始PH10－12，温度80－100℃，时间45－90min；

根据权利要求1所述的醋化级竹浆粕的制备工艺，其特征在于，所述步骤（5）中的白液指生产系统苛化白液。

2.根据权利要求1所述的醋化级竹浆粕的制备工艺，其特征在于，所述步骤（5）中的蒸煮助剂指蒽醌类助剂及与十二烷基磺酸钠（ABS）、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)类表面活性剂的混合物。

3.根据权利要求1所述的醋化级竹浆粕的制备工艺，其特征在于，所述步骤（7）中的螯合剂包括：DTPA、EDTA、HEDP、DTPMPA、TE800、DP950。

4.根据权利要求1所述工艺制备竹浆粕，其特征在于，所得浆粕白度在88－90%ISO,聚合度在800－1200，多戊糖4-5%，甲纤96-98%，灰份0.05-0.1%，丙酮提取物≤0.1%。