CN104695257A - 一种无废液排放的制纸浆方法及纸浆 - Google Patents

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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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Abstract

本发明公开了一种无废液排放的制纸浆方法及由该方法得到的纸浆。其步骤包括：纤维原料在蒸煮药剂作用下，进行蒸煮，使木素和半纤维素部分溶出至略高于纤维分离后，经轻度的机械处理以帮助纤维离解为纸浆，经蒸馏使溶液中的有机溶剂分离，并循环使用。所述蒸煮药剂为:乙酸或丙酸,再加上无机酸作。本发明提供了一种节能,无废液排放制纸浆方法,不仅可以解决造纸厂对大气环境、水环境的污染，又可以降低制浆的能耗、药剂消耗、水耗，有节能无公害的特点；并且还有原料适用范围广,资源利用较充分,工艺过程简单易行等优点,很适合草类资源特别丰富的我国造纸制浆业采用。

Description

一种无废液排放的制纸浆方法及纸浆
技术领域
本发明涉及一种制纸浆的方法，特别涉及一种废渣排放不产生废液的制纸浆方法及由该方法得到的纸浆。
背景技术
现行的化学制纸浆的方法，有硫酸盐法和亚硫酸盐法，有代表性的是硫酸盐法制纸浆。该方法是在一定的条件下，将纤维原料与苛性钠、硫化钠在容器中进行反应。这种制浆方法在蒸煮过程中产生含硫的恶臭气体，对大气环境产生严重影响；生产中产生强至癌物质有机氯化物，如二噁咽，对水环境造成了严重影响；并且使用复杂、庞大的设备，投资高；能耗很高。
某些有机溶剂质具有选择地溶解木素和部分半纤素的特性，从而使木素与纤维素分离，溶剂经蒸镏回收利用，剩下的近固体状木素和半纤维素或用作化工原料和农用资材，或送锅炉燃烧，利用其热能。代表性的溶剂制浆法有醇类药剂制浆法、酚类药剂制浆法和有机酸类药剂制浆法等。醇类制浆法使大量的新鲜乙醇与原料接触，能耗很高。制浆是在高温高压下进行，对设备的密封等要求相当严；酚类制浆在大规模生产上应用时，有可能引起酚的毒性问题。甲酸制浆存在对含木素高的针叶树材脱木素难且对设备腐蚀严重等问题。
日本专利特开平4-300379采用盐酸为催化剂的80～97％浓度的丙酸溶液进行纤维原料脱木素制浆。此法需要用大量的水，使木素沉淀，半纤维素溶解于溶液中而分离，在工艺上，使用了大量丙酮溶液，回收麻烦，且消耗能源大，蒸煮废液浓缩分离木素，产生了大量的稀丙酸溶液，回收利用能耗高，使用盐酸为催化剂，使设备腐蚀严重，对环境危害大。
发明内容
本发明的目的是提供一种以有机溶剂为蒸煮药剂，在温和条件下节能无废液、废气排放制取高得率化学浆的方法。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
一种无废液排放的制纸浆方法，包括纤维原料和蒸煮药剂，其步骤包括：纤维原料在蒸煮药剂作用下，进行蒸煮，使木素和半纤维素部分溶出至略高于纤维分离后，经轻度的机械处理以帮助纤维离解为纸浆，经蒸馏使溶液中的有机溶剂分离，并循环使用。
进一步的，所述纤维原料选自草类或木材类物质，草类物质包括麦杆、竹片和稻杆等。
进一步的，所述蒸煮药剂为：乙酸或丙酸，再加上无机酸。
进一步的，所述蒸煮药剂乙酸溶液的浓度为60～98wt％，优选的，浓度为80～90 wt％。
进一步的，所述蒸煮药剂丙酸溶液的浓度为62～99 wt％，优选的，浓度为75～90 wt％。
乙酸或丙酸起到木素去除剂的作用，它能溶解纤维原料中的木素和部分半纤维素，使纤维素与木素和半纤维素分离。
进一步的，所述无机酸选自H2SO4、H3PO4或HCl，无机酸在有机溶剂中起到催化剂的作用。
进一步的，无机酸溶液的浓度为0.02～0.8 wt％，优选的浓度为0.15～0.45 wt％。
进一步的，纤维原料与蒸煮药剂比为1∶9～18。
进一步的，所述蒸煮温度为90～130℃，优选为100～118℃下，最优选为在103～116℃下进行反应。
进一步的，所述反应在环境压力下进行30～130分钟，优选为80～100分钟。
作为本发明一实施方式，本发明使用有机酸蒸煮纤维原料用硫酸作催化剂，制浆条件为103～116℃，0.75～2小时。
由上述的方法得到的纸浆。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
（1）本发明由于有机酸的汽化热低，因此蒸煮能耗和药剂回收蒸镏、蒸发能耗都远低于硫酸盐法制浆；
（2）本发明不使用硫化物等药剂，因此蒸煮过程中无硫化氢、硫醇等恶臭气体排出。蒸煮废液经蒸镏回收有机溶剂后，木素和半纤维素以固体物形式收集，不再有黑液排放，大大降低对水域造成污染，在干燥器底部收集以木素和半纤维素为主的固体渣，送锅炉房作燃料使用，或作化工原料可充分利用废弃物；
（3）本发明有机酸蒸煮条件较温和，木素的变性小，浆料容易洗涤，降低了水耗，同时在此蒸煮条件下半纤维素约有50％保留于粗浆中，故打浆较容易，且浆得率也较高；
（4）本发明在有机酸蒸煮中，纤维原料中的硅等灰分元素不会溶出于黑液中，处理黑液不存在硅干扰等问题，因此，本发明既适用于木材类原料，更适用于草类原料，原料适用范围广。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
下面通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
在50升不锈钢蒸煮器(夹套蒸汽加热)中加入2.5公斤10～20毫米长的竹片(含水11.8％)，注入25升丙酸蒸煮药液，每升药液中含丙酸940克，硫酸5克。在110℃下，蒸煮120分钟，将蒸煮废液(黑褐色)压送至蒸馏器中，再向蒸煮器中加入20升不含硫酸的丙酸溶液(丙酸含量950g/l)，在110℃下蒸煮50分钟。将蒸煮废液(浅褐色)压送至蒸馏器中。向蒸煮器通入185℃的过热蒸汽充分蒸出粗纸浆中残留的丙酸。蒸出的丙酸经冷凝器冷凝回收。
经过上述处理的纤维材料经热水充分洗涤后烘干称重，得粗纸浆1.50公斤，得率为59.8％。取样化学分析，其木素含量为15.7％，半纤维素含量为16.2％。
蒸煮废液经蒸馏回收丙酸。全过程丙酸的总回收量为：45.63公斤(以100％纯度计)，每公斤粗纸浆的丙酸(100％)消耗量为0.082公斤。
实施例2
在50升不锈钢蒸煮器(夹套蒸汽加热)中，加入2.5公斤10～30毫米长的麦秆(水分含量：12.3％)，注入25升乙酸蒸煮药液。每升药液中含乙酸760克，硫酸5克。在105℃温度下蒸煮90分钟，将蒸煮废液压送至蒸馏器中。再向蒸煮器中加入20升含乙酸760g/l而不含硫酸的药液，在105℃蒸煮30分钟。将蒸煮废液压送至蒸馏器中。向蒸煮器通入180℃过热蒸汽充分蒸出粗纸浆中残留的乙酸。蒸出的乙酸经冷凝器冷凝回收。
经上述处理的纤维原料经热水充分洗涤后烘干称重，得粗纸浆1.25公斤，得率为58.2％，取样化学分析，其木素含量为15.3％，半纤维素含量为16.6％。
蒸煮废液经蒸馏回收乙酸。全过程乙酸(100％)的总回收量为35.61公斤，每公斤粗纸浆的乙酸消耗量为：0.126公斤。
实施例3
在50升不锈钢蒸煮器(夹套蒸汽加热)中，加入2.5公斤10～30毫米长的稻秆(水分含量：13.1％)。注入25升乙酸蒸煮药液，每升药液中含乙酸860克，硫酸3克，在105℃温度蒸煮70分钟。将蒸煮液压送至蒸馏器中。再向蒸煮器中加入20升含乙酸860g/l而不含硫酸的药液，在105℃蒸煮20分钟。将蒸煮废液压送至蒸馏器中。向蒸煮器通入180℃过热蒸汽充分蒸出粗纸浆中残留的乙酸。蒸出的乙酸经冷凝回收。
经上述处理的纤维原料经热水充分洗涤后烘干称重，得粗纸浆1.25公斤，得率为59.9％。取样化学分析，其木素含量为9.8％，半纤维素含量为14.8％。
蒸煮废液经蒸馏回收乙酸。全过程乙酸的总回收量为48.11公斤，每公斤粗纸浆的乙酸消耗为0.128公斤。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无废液排放的制纸浆方法，包括纤维原料和蒸煮药剂，其特征在于其步骤包括：纤维原料在蒸煮药剂作用下，进行蒸煮，使木素和半纤维素部分溶出至略高于纤维分离后，经轻度的机械处理以帮助纤维离解为纸浆，经蒸馏使溶液中的有机溶剂分离，并循环使用。
2.根据权利要求1所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述纤维原料选自草类或木材类物质，草类物质包括麦杆、竹片和稻杆。
3.根据权利要求1所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述蒸煮药剂为：乙酸或丙酸，再加上无机酸。
4.根据权利要求3所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述蒸煮药剂乙酸溶液的浓度为60～98wt％。
5.根据权利要求3所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述蒸煮药剂丙酸溶液的浓度为62～99 wt％。
6.根据权利要求3所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述无机酸选自H2SO4、H3PO4或HCl。
7.根据权利要求1或3所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述无机酸溶液的浓度为0.02～0.8％。
8.根据权利要求1所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述纤维原料与蒸煮药剂比为1∶9～18。
9.根据权利要求1所述的无废液排放的制纸浆方法，其特征在于所述蒸煮温度为90～130℃，反应时间为30～130分钟。
10.由权利要求1-9任一项所述的方法得到的纸浆。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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