CN1619056A - 高纯木素、纤维高效分离技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯木素、纸浆纤维高效分离技术，属用有机溶剂同机械制浆相结合的处理纤维技术领域。是将各种原料除渣、清洗，制成片状，经有机溶剂预热30～90分钟，蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％后，用热磨机磨浆至叩解度20～50。SR以上；浆液分离、溶剂清洗后，制成本色纤维；经漂白、精浆可制成漂白纤维。浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后循环使用。本发明具有原料不受限制，分离出的木素、纤维纯度高、质量好，应用范围广，综合成本低，无污水排放等优点。
Description
(一)技术领域 本发明专利涉及一种木素、纤维高效分离技术，属用有机溶剂同机械制浆相结合的处理纤维技术领域。
(二)背景技术 木素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分，就总量而言，地球上木素的数量仅次于纤维素，估计每年全世界由植物生长可产生1500亿吨木素。木素在自然界存在的数量很大，而且总是与纤维素伴生。人类利用纤维素已有几千年的历史，而木素真正开始研究是1930年以后的事，而且至今没有很好的利用，大自然提供给人类的大宗资源，每年白白浪费掉了。木素作为造纸工业的副产物，由于得不到充分利用，在造纸废水中很难分解，严重地污染了水资源和生态环境。木素是无定形的热塑性高聚物，具有玻璃态转化性质，在玻璃化温度以下，木素呈玻璃固态；在玻璃化温度以上，分子链发生运动，木素软化变粘，并具有粘胶力。木素的玻璃化性质，是自然界除微生物发酵合成的天然聚酯等材料外，在天然高分子资源中极少同时具有热塑性和玻璃化性质的材料之一，国外木素在化工、化肥、地膜、机电、材料、包装和环保等方面开发的产品有400种之多，其关键技术就是生产出了高纯度的木素原料。
以制浆造纸为例，现有的化学热磨机械制浆木素、纤维分离方法是将片状原料在汽蒸罐内用0.5～1.0MPa的饱和蒸汽下进行预热，磨浆是在此高温下直接由汽蒸容器送入热磨机。在这种温度下，木素软化到在纤维不受损伤的情况下，可以几乎全部分离开的程度，而磨浆仅需很小的动力输入，但木素在纤维表面容易结成一层玻璃状覆盖层，会使纤维细化变得非常困难。木素分离程度和得率非常低，分离出的纤维只适宜于纸板、纸箱和包装纸生产。而且得到的浆料由于较高温下磨浆后的料浆受热时间过长，往往使浆料变黑，同时给脱胶及后续的浆料漂白带来困难，并且纤维玻璃化严重，又不适合于纤维进一步分离，具有工艺复杂、成浆率低、制浆成本高的缺点，不适合于高纯木素、纤维的生产。
(三)发明内容
1、发明目的 本发明的目的在于提供一种高效分离高纯木素、纤维的技术。
2、技术方案 本发明是通过如下方式实现的，一种高纯木素、纤维高效分离技术，包括原料除渣、清洗、制片、预热、等工序，其特征在于，它是原料经有机溶剂预热30～90分钟，蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％时再利用热磨机磨浆。其工艺条件及参数为：向预热料仓内送入0.2～0.3MPa的饱和蒸汽对片状原料预热30～90分钟，利用螺旋进料器压缩比1∶1.5～2.5的喂料送至蒸煮器，0.5～1.0MPa的饱和蒸汽蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％。磨浆浓度为25％～50％，磨盘间隙为0.1～0.15mm，排料次数50～60次/分，热磨浆叩解度达20～50°SR以上，浆液分离、溶剂清洗后，制成本色纤维；经漂白、精浆可制成漂白纤维。浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后可循环使用。
上述方法的有机溶剂预热、蒸煮，是高纯木素、纤维高效分离全过程的液相物质以有机溶剂为主。有机溶剂主要包括二氧六环、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇类及衍生物；丙酮、丁酮等酮类及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸类及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯类及衍生物；低级烷烃醇胺及衍生物；氨、氨水等及铵盐类等的单一溶剂或复合溶剂。原料：有机溶剂的比例为1∶1～4。
该方法的高纯木素、纤维分离过程全封闭，管道密闭连接，无液相、气相物质泄漏。浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后循环使用。剩余废液(渣)通过干燥作复合肥基质或燃料。
3、有益效果 本发明的优点在于利用现有的化学热磨机械制浆原理，采用有机溶剂法代替常规碱法、亚硫酸盐法、亚铵法等进行预热、蒸煮，具有设备投资少，工艺过程简单，分离出的木素变性少、分子量高、纯度高，成本低。避免了现有的化学热磨机械制浆木素、纤维分离时造成的纤维玻璃化产生的精磨困难和因纤维受热过高时间过长引起的纤维变黑，脱色漂白难度大的缺点。本发明的高纯木素、纤维分离过程全封闭、管道密闭连接，无液相、气相物质泄漏。浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后，通过自身构成达到有机溶剂自身循环使用，既减少了传统技术蒸煮辅料和水的用量，又达到无污水排放的目的，可以从源头减少木素、纤维分离对环境的废水污染，是实现无污染“绿色化工”技术的有效途径之一。
(四)具体实施方式
本发明的具体实施方式是：将适于高纯木素、纤维分离生产的各种原料(木材类、竹类、秸秆类、麻类等)除渣、清洗，制成片状，经有机溶剂预热30～90分钟，蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％后，用热磨机磨浆至叩解度20～50°SR以上，浆液分离、溶剂清洗后，制成本色纤维；经漂白、精浆可制成漂白纤维。其特征在于经有机溶剂预热20～90分钟，蒸煮20～90分钟，有机溶剂直接浸入、使原料中的木质素处于溶解、分离和稀释状态，原料中木素软化到在纤维不受损伤的情况下，但又可以几乎全部分离开的程度，因而热磨解仅需很小的动力输入。在原料有机溶剂预热-蒸煮时加入的、可循环回收利用的、并在系统全过程中于各设备中全封闭、管道密闭连接的液相物质以有机溶剂为主，主要包括二氧六环、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇类及衍生物；丙酮、丁酮等酮类及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸类及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯类及衍生物；低级烷烃醇胺及衍生物；氨、氨水等及铵盐类等。原料：有机溶剂的比例为1∶1～4。
蒸煮至原料含水(液)率为25％～50％，利用热磨机磨浆。其工艺条件为：向预热料仓内送入0.2～0.3MPa的饱和蒸汽对片状原料预热20～90分钟，利用螺旋进料器压缩比1∶1.5～2.5的喂料送至蒸煮器，0.5～1.0MPa的饱和蒸汽蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％。磨浆浓度为25％～50％，磨盘间隙为0.1～0.15mm，排料次数50～60次/分，热磨浆叩解度达20～50。以上，浆液分离、溶剂清洗后，制成本色纤维，浆料得率70％～80％；经漂白、精浆可制成漂白纤维。浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后循环使用。剩余废液(渣)通过干燥作复合肥基质或燃料。
本发明所采用的设备为制浆用汽蒸器、管式蒸煮器、热磨机及相关联的分离筛、脱水压榨机、溶剂回收塔等辅助联接设备。关键设备热磨机为Φ600～915mm规格，对于大直径的热磨机分离、成浆更好。热磨成浆的原色料，可直接用于包装用纸(如牛皮纸)的抄制或用于改性纤维生产。经漂白、精浆可制成漂白纤维，精浆后抄制印刷用纸。分离出的高纯木素具有优良的热塑性和玻璃化性质，可广泛用作化工、化肥、地膜、机电、材料、包装和环保等方面的开发原料。
说明书附图是本发明的技术工艺流程图。
本发明设备投资少，工艺过程简单，分离出的木素变性少、分子量高、纯度高，成本低，具有优良的热塑性和玻璃化性质。抄制的竹浆新闻纸具体指标超过国家A级标准，具体数值见下表。
| 项 目 | 单 位 | GB (A) | 竹浆新闻纸 |
| 定 量 | g/m2 | 49±2 | 50 |
| 白 度 | ％ | 50 | 58 |
| 裂断长 | m | 2900 | 3000～3200 |
| 尘埃度 | 个/g | 100 | 65～80 |
| 平滑度 | S | 40 | 15～22 |
| 两面差 | ％ | 20 | 35～50 |
| 不适明度 | ％ | 90 | 190～240 |
| 撕裂度 | MN | 200 |
Claims (7)
1、一种高纯木素、纤维高效分离技术，包括原料除渣、水洗、制片、预热、等工序，其特征在于，它是原料经有机溶剂预热30～90分钟，蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％时再利用热磨机磨浆。
2、根据权利要求1所述的高纯木素、纤维高效分离技术，其特征在于，它的工艺条件为：向预热料仓内送入0.2～0.3MPa的饱和蒸汽对片状原料预热30～90分钟，利用螺旋进料器压缩比1∶1.5～2.5的喂料送至蒸煮器，0.5～1.0MPa的饱和蒸汽蒸煮20～90分钟，至原料含水(液)率为25％～50％。磨浆浓度为25％～50％，磨盘间隙为0.1～0.15mm，排料次数50～60次/分，热磨浆叩解度达20～50。以上，浆液分离、溶剂清洗后，制成本色纤维；经漂白、精浆可制成漂白纤维。
3、根据权利要求1或2所述的木素、纤维高效分离技术，其特征在于，所述的有机溶剂主要包括二氧六环、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇类及衍生物；丙酮、丁酮等酮类及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸类及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯类及衍生物；低级烷烃醇胺及衍生物；氨、氨水等及铵盐类等的单一溶剂或复合溶剂。
4、根据权利要求1或2所述的高纯木素、纤维高效分离技术，其特征在于，原料∶有机溶剂的比例为1∶1～4。
5、根据权利要求3所述的高纯木素、纤维高效分离技术，其特征在于，原料∶有机溶剂的比例为1∶1～4。
6、根据权利要求1或2所述的木素、纤维高效分离技术，其特征在于，浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后循环使用。
7、根据权利要求3所述的木素、纤维高效分离技术，其特征在于，浆液分离、溶剂清洗后的有机溶剂分离出高纯木素后循环使用。
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