芦苇预水解硫酸盐制备溶解浆工艺条件的研究

课程设计（论文）题目：芦苇预水解硫酸盐制备溶解浆工艺条件的研究专业：轻化工程指导教师：石海强学生姓名：王骁翀班级学号：092-302013年6月7日大连工业大学本科毕业论文芦苇预水解硫酸盐制备溶解浆工艺条件的研究Thestudyoftechnologicalconditionsaboutpreparationfromsulphatetodissolvingpulpafterprehydrolysisofreed论文完成日期2013年6月7日2013年6月大连工业大学2013届本科生毕业论文I摘要本论文主要研究的是芦苇的预水解硫酸盐法制备溶解浆的工艺条件，着重考察了硫酸盐蒸煮的最高温度、保温时间、用碱量和硫化度这四个因素对芦苇半料浆蒸煮效果的影响。在一定的液比下，通过改变蒸煮的最高温度、保温时间、用碱量和硫化度，使木素和灰分尽可能多的除去，同时保留尽量多的α-纤维素。通过对不同最高温度、保温时间、用碱量和硫化度下硫酸盐蒸煮所得浆料的化学成分含量进行分析，探索芦苇硫酸盐蒸煮过程中纤维素、半纤维素、木素和灰分的溶出规律，从而得出最佳的硫酸盐蒸煮制备溶解浆的工艺条件。分析结果表明：芦苇预水解硫酸盐法制备溶解浆的最佳工艺条件是液比1:8，最高温度170℃，升温时间30min，保温时间60min，用碱量25，硫化度18。在此条件下蒸煮的芦苇浆可除去大部分的灰分，脱去大部分木素，并保留较多的α-纤维素，综纤维素含量为96.90%，α-纤维素含量为95.95%，灰分含量为0.53%，高锰酸钾值为9.3。关键词：芦苇；溶解浆；预水解；硫酸盐蒸煮；α-纤维素大连工业大学2013届本科生毕业论文IIAbstractThetechnologicalconditionsaboutpreparationfromsulphatetodissolvingpulpafterprehydrolysisofreedwasmainlydiscussedinthepaper,andinfluencefactorsontheeffectofReedpulpcookingwerehighlighted.Thehighesttemperature,holdingtime,alkalichargeandsulfiditywasconsideredasinfluencefactorsinthispaper.Underthecertainsolid/liquid,removingthemostofligninandashcontentbychangingthehighesttemperature,holdingtime,alkalichargeandsulfidityduringcooking,andkeepingthemostofα-cellulose.Byanalyzingthechemicalcompositionofcookedsulfatepulpunderdifferenthighesttemperature,holdingtime,alkalichargeandsulfidity,researchingthedegradationregularityofcellulose、hemicellulose、ligninandashcontent,andconsequentlyobtaintheoptimumtechnologicalconditionsofpreparationfromsulphatetodissolvingpulp.Theresultsofanalysisshowthatoptimumtechnologicalconditionofpreparationfromsulphatetodissolvingpulpissolid/liquidof1:8,maximumtreatingtemperaturefor170℃,Theheatingtimefor30min,heatpreservationtimefor60min,alkalichargefor25，sulfidityfor18.Intheabovetechnologicalconditions,cookedreedpulpwasremovedthemostofAshcontentandlignin,keptthemajorα-cellulose，having96.90%holocellulose，95.95%α-cellulose，0.53%Ashcontent，andtheKValueis9.3。KeyWords：reed;prehydrolysis;Sulfatecooking;α-cellulose;Dissolvingpulp大连工业大学2013届本科生毕业论文III目录摘要.........................................................IAbstract........................................................II第一章绪论......................................................11.1研究理念.................................................11.1.1溶解浆的概念........................................11.1.2溶解浆的应用及现状..................................11.1.3溶解浆的制备方法....................................11.1.4溶解浆的发展趋势....................................21.2芦苇的特性及化学成分含量.................................21.3预水解硫酸盐法蒸煮.......................................31.3.1预水解反应对芦苇的影响..............................31.3.2硫酸盐法蒸煮对浆料的影响............................31.4半纤维素对纸浆及纸张性质的影响...........................41.4.1半纤维素对纸浆打浆性能的影响........................41.4.2半纤维素对溶解浆的影响..............................41.4.3半纤维素对纸张物理性能的影响........................51.5本课题的意义和研究内容...................................5第二章实验材料和方法............................................72.1主要试剂.................................................72.2主要仪器与设备............................................72.3实验方法.................................................82.3.1实验原料化学组分分析................................82.3.2对原料的预水解......................................82.3.3对半料浆的硫酸盐蒸煮................................92.3.3.1浆料各项指标的测定................................92.3.4最佳蒸煮温度的确定.................................102.3.5最佳保温时间的确定.................................102.3.6最佳用碱量的确定...................................102.3.7最佳硫化度的确定...................................10大连工业大学2013届本科生毕业论文IV第三章实验结果与分析...........................................113.1原料分析................................................113.2预水解后半料浆的硫酸盐蒸煮..............................113.2.1各个因素对灰分的影响...............................123.2.2各个因素对综纤维素的影响...........................133.2.3各个因素对α-纤维素的影响..........................153.2.4各个因素对高锰酸钾值的影响.........................163.2.5各个因素对得率的影响...............................183.2.6硫酸盐法蒸煮最优条件...............................19结论........................................................20致谢........................................................23大连工业大学2013届本科生毕业论文1第一章绪论1.1研究理念1.1.1溶解浆的概念溶解浆是由自然界含有纤维素的植物（如棉、木材等）经化学加工纯化而得到的一种纤维素含量相当高，半纤维素、木素和其他成分相当少的化学精制浆。这种浆白度高，纤维素分子质量分布均匀，反应性能良好，又称为浆粕。溶解浆主要以木材和棉短绒为原料，竹、芦苇和甘蔗渣等也有少量应用。溶解浆主要用于生产粘胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维、玻璃纸、羧甲基纤维素等产品。与普通的造纸用浆相比，溶解浆生产的得率较低，一般只有30%-35%[1]。1.1.2溶解浆的应用及现状溶解浆是一类高等级的纤维素浆粕，具有半纤维素含量低、木素含量低、树脂含量低的特点，适合用于生产多种纤维类产品，如羧甲基纤维素、黏胶纤维、醋酸纤维素、纤维素薄膜、香肠皮衣等。纺织业和烟草制造业是溶解浆的主要应用领域，比例大致是：黏胶产品60％、香烟过滤嘴16％、纤维素醚11％、硝酸纤维5％、醋酸纤维7％、其他1％。其中用量最多的是生产黏胶纤维。国际市场溶解浆的主要生产公司有天柏、瑞安、金鹰等。南非Sappi公司的SAICCOR浆厂年产桉木溶解浆80万吨，是全球最大的单一溶解浆厂。2006年全球溶解浆消费量为410万吨，Sappi公司预测到2012年，市场需求将超过450万吨，现在主要溶解浆市场已移到亚洲。欧洲和美国主要用于特殊产品：Lyocell纤维和醋酸纤维。我国黏胶纤维生产使用的木浆，主要依靠进口，2009年进口的溶解浆量达到85万吨[2]。1.1.3溶解浆的制备方法溶解浆和纸浆的主要生产过程大体相同，但由于用途不同，工艺流程的细节和工艺参数也有所差异。目前，国内外制备溶解浆主要有两种工艺方法：预水解硫酸盐法和亚硫酸盐法，其目标是为了获得高纯度纤维素浆料，而木素大连工业大学2013届本科生毕业论文2和半纤维素作为杂质被除去，一般来说，半纤维素含量低的原料可采用酸性亚硫酸盐法；若是树脂含量高的原料，则必须采用预水解硫酸盐法[3]。1.1.4溶解浆的发展趋势溶解浆的发展趋势很大程度上取决于溶解浆技术的发展和市场的需求。随着工业的发展和人们生活水平的提高，溶解浆的需求量会继续增加，尤其是对高质量溶解浆的需求，反应性能是溶解浆的重要性能参数，对