专利名称：一种全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法
技术领域：
本发明属于化学纤维技术领域，具体涉及一种全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法。
背景技术：
近几年，随着全球性能源紧缺问题的日益突出，煤炭、石油等不可再生资源价格不断上涨，引起石化类合成纤维的价格攀升，因此，寻找可再生类纤维成为未来新趋势。棉花类天然纤维虽然具有优良的可纺性和再生性，但因其产能有限，价格依然不断上涨，远远满足不了庞大的纤维市场需求。因此，另一类可再生纤维一一粘胶纤维正在异军突起，成为再生纤维类的主流。在粘胶纤维类中，以木浆粕和竹浆粕为原料通过溶解纺丝技术生产的粘胶纤维构成了市场主格局。其中，以竹浆粕为原料生产的竹纤维具有优良的抗菌性能、抗紫外线功能和悬垂性，所制成的竹纤维毛巾、竹纤维浴巾、竹纤维生活用品越来越受到人们的青睐和追捧。于是，在棉花不断涨价，石化类合成纤维产能不断限制、竹纤维的独特性能不断被人们所发现和喜爱这一背景下，形成了这几年竹浆粕市场争夺的新局面。竹浆粕生产原料为竹材，在我国四川、广西、贵州等地都有着十分丰富的竹资源。 竹材从栽到成材2 - 3年，产量在2吨每亩左右。其中，慈竹是使用最广泛的，它既是造纸的好原料，也是竹浆粕的优良原材料。浆粕又名溶解浆，最早的生产方法是采用亚硫酸盐法，因其系统复杂、投资庞大现国内已采用不多，该法一般用于生产特种高级溶解浆。后来，发展了预水解硫酸盐蒸煮工艺，包括酸水解硫酸盐蒸煮工艺、汽蒸水解硫酸盐蒸煮工艺和以水为介质的预水解硫酸盐蒸煮工艺。酸水解硫酸盐蒸煮工艺由于使用大量酸液，酸液回收系统复杂，对设备腐蚀大， 水耗高、运行成本也较高，此法很少使用。汽蒸水解硫酸盐蒸煮工艺使用蒸汽进行水解，水解效率较高，但由于蒸汽进入蒸锅后温度无法均勻控制，导致水解均勻性较差，产品质量不够稳定，一般大生产都未采用此法。以水为介质的预水解硫酸盐蒸煮工艺是目前国内外采用较多的方法，该法投资不大，运行成本低，产品质量较为稳定，适用于生产中高档粘胶纤维用浆粕。但目前国内外采用的预水解硫酸盐法使用半液相水解和蒸煮，因而水解和蒸煮的均勻性仍不很理想，并且水解液直接外排处理，浪费了大量热能和水资源，升温时间较长，所以仍然存在能耗较高、水解不稳定、排出液污染大、产能低的突出问题，因此竹浆粕的产能在一定程度上受到了限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法。本发明是这样实现的，采用一种全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法，方法包括下步骤备料、洗料、预水解、蒸煮、洗涤、筛选、漂白、调聚合度、脱氯、酸处理、 其特征在于(1)、备料将竹材切成长20- 50mm，宽10 — 20 mm的长方形竹片，备用；
(2)、洗料将切好的竹片先水洗，水洗后去掉表面的杂质，备用；
(3)、预水解竹片经水洗后在进行硫酸盐蒸煮前先进行预水解步骤；所述预水解在蒸煮锅内进行，水解介质为清水与水解液的混合液，水解液在混合液中所占体积份数为10 -50%，水解时蒸煮锅内水解液刚好完全浸没蒸煮锅内的竹片，即为全液相水解，水解温度为 164 - 174°C，保温时间为120 — 300分钟，产生的水解液进行部分回用；
(4)、蒸煮所述的蒸煮在蒸煮锅内进行，采用硫酸盐全液相蒸煮技术，蒸煮产生的黑液部分回用，工艺参数为用碱量为18 - 30% (以Nii2O计)，硫化度为15 - 25% (以Nii2O计)， 在164 - 174°C保120 — 300分钟，所得浆料经洗涤筛选后除去杂质；
(5)、漂白预酸处理后在二氧化氯升降流塔、碱处理塔内进行，采用DO-E-Dl漂白工艺，漂白时间60 - 240分钟，漂白温度60 - IOO0C ；
(6)、调聚合度在次氯酸盐处理塔内进行，加入0.1 - 1%的次氯酸钠，在35 — 40°C处理40 - 70分钟；
(7)、脱氯浆料经调聚合度后不洗涤，直接在酸处理与次氯酸盐处理之间进行脱氯，所用脱氯剂为硫代硫酸钠，用量为浆料中残氯量的1. 2 — 1. 4倍；
(8)、酸处理在酸处理塔内进行，在35- 70°C处理40 - 60分钟。根据上述的全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法，其特征在于，所述蒸煮步骤中的蒸煮液为NaOH和Na2S的混合液。根据上述的制备方法，在所述蒸煮段结束后，所得浆料的甲种纤维素含量>95%， 多戊糖< 4%，平均聚合度为550 - 700 ；在所述酸处理结束后，所得浆料的甲种纤维素含量彡93%,多戊糖；^ 4. 0%，平均聚合度为500 - 650，白度82 — 86%。本发明的优点在于该方法采用全液相水解、全液相蒸煮、水解液回用、回用黑液置换蒸煮和二氧化氯漂白技术，产品粘度适宜、聚合度高、白度高，既大大减轻了废水污染， 又节省了升温时间和蒸汽，达到了节能、减排、增产的三重效果，有效解决了当前预水解硫酸盐法生产浆粕废水污染大、能耗高、产能低的问题。
具体实施例方式现在对本发明做出详细的说明本发明按照以下方式实施； 实施例1
备料竹材经切竹机切成20 - 50mm长的长方形竹片，要求合格率达80%以上。水洗竹片经水洗机后洗去表面杂质并脱除多余水份后进入蒸煮锅。预水解水洗后竹片按200kg/m3的装锅密度装好锅后，向蒸煮锅内充入水解介质，回用的酸性水解液体积占水解介质总体积的10%，后进行升温，升到165°C保180分钟， 水解完成后将水解液抽入水解液贮存槽作为下一锅水解介质。蒸煮采用硫酸盐全液相蒸煮。用碱量以Na2O计对绝干竹片重量22%，硫化度为以 Na2O计25%，升到160°C保120分，终点置换完成后放料，得浆料收获率34%，甲种纤维素含量95. 1%，卡伯值11，铁份40ppm。漂白预酸后采用DO-E-Dl工艺，DO段C102对绝干浆用量1%，温度60°C，时间120 分钟；E段碱对绝干浆用量2. 5%，温度70°C，时间120分钟；Dl段C102对绝干浆用量0. 5%，温度60°C，时间240分钟。调聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸钠，35°C处理40分钟。脱氯硫代硫酸钠用量为浆料中残氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸处理在常温下加入盐酸处理40分钟。抄造酸处理后的浆料经洗涤后送浆板车间进行抄造烘干，最后进行分切计量打包。由本实施例所得粘胶纤维用竹浆粕，甲种纤维素含量93%，白度85%，铁份20ppm，灰分 0. 11%。实施例2
备料竹材经切竹机切成20 - 50mm长的长方形竹片，要求合格率达80%以上。水洗竹片经水洗机后洗去表面杂质并脱除多余水份后进入蒸煮锅。预水解水洗后竹片按200kg/m3的装锅密度装好锅后，向蒸煮锅内充满水解介质后进行升温，回用的酸性水解液体积占水解介质总体积的20%，升到165°C保180分钟，水解完成后将水解液抽入水解液贮存槽作为下一锅水解介质。蒸煮采用硫酸盐全液相蒸煮。用碱量以Na2O计对绝干竹片重量22%，硫化度为以 Na2O计25%，升到165°C保140分，终点置换完成后放料，得浆料收获率33%，甲种纤维素含量96%，卡伯值10，铁份38ppm。漂白预酸后采用DO-E-Dl工艺，DO段C102对绝干浆用量1%，温度65°C，时间 120分钟；EOP段碱对绝干浆用量2. 0%，温度70°C，时间120分钟；Dl段C102对绝干浆用量 0. 5%，温度70°C，时间240分钟。调聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸钠，38°C处理40分钟。脱氯硫代硫酸钠用量为浆料中残氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸处理在常温下加入盐酸处理60分钟。抄造酸处理后的浆料经洗涤后送浆板车间进行抄造烘干，最后进行分切计量打包。由本实施例所得粘胶纤维用竹浆粕，甲种纤维素含量94. 2%，多戊糖3. 6%，白度85. 5%， 铁份18ppm，灰分0. 12%。实施例3
备料竹材经切竹机切成20 - 50mm长的长方形竹片，要求合格率达80%以上。水洗竹片经水洗机后洗去表面杂质并脱除多余水份后进入蒸煮锅。预水解水洗后竹片按200kg/m3的装锅密度装好锅后，向蒸煮锅内充满水解介质后进行升温，回用的酸性水解液体积占水解介质总体积的20%，升到170°C保120分，水解完成后将水解液抽入水解液贮存槽作为下一锅水解介质。蒸煮采用硫酸盐全液相蒸煮。用碱量以Na2O计对绝干竹片重量20%，硫化度为以 Na2O计20%，升到170°C保120分，终点置换完成后放料，得浆料收获率34. 2%，甲种纤维素含量95. 5%，卡伯值8，铁份45ppm。漂白预酸后采用DO-E-Dl工艺，DO段C102对绝干浆用量1%，温度65°C，时间 120分钟；EOP段碱对绝干浆用量2. 0%，温度80°C，时间120分钟；Dl段C102对绝干浆用量 0. 4%，温度75°C，时间240分钟。调聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸钠，38°C处理60分钟。脱氯硫代硫酸钠用量为浆料中残氯量的1. 2 — 1. 4倍。
酸处理加入盐酸在50°C下处理60分钟。抄造酸处理后的浆料经洗涤后送浆板车间进行抄造烘干，最后进行分切计量打包。由本实施例所得粘胶纤维用竹浆粕，甲种纤维素含量94. 5%，多戊糖3. 5%，白度86%，铁份 15ppm，灰分 0. 10%ο实施例4
备料竹材经切竹机切成20 - 50mm长的长方形竹片，要求合格率达80%以上。水洗竹片经水洗机后洗去表面杂质并脱除多余水份后进入蒸煮锅。预水解水洗后竹片按200kg/m3的装锅密度装好锅后，向蒸煮锅内充满水解介质后进行升温，回用的酸性水解液体积占水解介质总体积的50%，升到168°C保210分，水解完成后将水解液抽入水解液贮存槽作为下一锅水解介质。蒸煮采用硫酸盐全液相蒸煮。用碱量以Na2O计对绝干竹片重量21%，硫化度为以 Na2O计20%，升温到168°C保120分，终点置换完成后放料，得浆料收获率33%，甲种纤维素含量95. 5%，卡伯值7. 3，铁份40ppm。漂白预酸后采用DO-E-Dl工艺，DO段C102对绝干浆用量1%，温度65°C，时间 120分钟；EOP段碱对绝干浆用量2. 0%，温度70°C，时间120分钟；Dl段C102对绝干浆用量 0. 5%，温度75°C，时间240分钟。调聚合度加入0. 1 — 0. 3%的次氯酸钠，40°C处理60分钟。脱氯硫代硫酸钠用量为浆料中残氯量的1. 2 — 1. 4倍。酸处理在70°C下加入盐酸处理40分钟。抄造酸处理后的浆料经洗涤后送浆板车间进行抄造烘干，最后进行分切计量打包。由本实施例所得粘胶纤维用竹浆粕，甲种纤维素含量94. 7%，多戊糖3. 3%，白度85%，铁份 12ppm，灰分 0. 09%ο
权利要求
1.一种全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法，包括备料、洗料、预水解、蒸煮、洗料、筛选、漂白、调聚合度、脱氯以及酸处理，其特征在于(1)、备料将竹材切成长20- 50mm、宽10 — 20 mm的长方形竹片，备用；(2)、洗料将切好的竹片先水洗，水洗后去掉表面的杂质，备用；(3)、预水解竹片经水洗后在进行硫酸盐蒸煮前先进行预水解步骤；所述预水解在蒸煮锅内进行，水解介质为清水与水解液的混合液，水解液在混合液中所占体积份数为10 -50%，水解时蒸煮锅内水解液刚好完全浸没蒸煮锅内的竹片，即为全液相水解，水解温度为 164°C- 174°C，保温时间为120 — 300分钟，产生的水解液进行部分回用；(4)、蒸煮所述的蒸煮在蒸煮锅内进行，采用硫酸盐全液相蒸煮技术，蒸煮产生的黑液部分回用，工艺参数为以Na2O计，碱质量分数占绝干竹片重量18 - 30%, Na2O计，硫化度为15 — 25%，在164°C — 174°C保120 — 300分钟，所得浆料经洗涤筛选后除去杂质；(5)、漂白经预酸处理后在二氧化氯升降流塔、碱处理塔内进行，采用DO-E-Dl漂白工艺，漂白时间60 - 240分钟，漂白温度60 - IOO0C ；(6)、调聚合度在次氯酸盐处理塔内进行，加入0.1 - 1%的次氯酸钠，在35 - 40°C处理40 - 70分钟；(7)、脱氯浆料经调聚合度后不洗涤，直接在酸处理与次氯酸盐处理之间进行脱氯，所用脱氯剂为硫代硫酸钠，用量为浆料中残氯量的1. 2 — 1. 4倍；(8)、酸处理在酸处理塔内进行，在35- 70°C处理40 - 60分钟。
2.根据权利要求1所述的全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法，其特征在于，以Na2O计，所述蒸煮步骤中的蒸煮液为Na2S和NaOH按1 :3 — 1 :5. 6的质量比的混合液。
全文摘要
本发明公开了一种全液相预水解硫酸盐置换蒸煮制备竹浆粕的方法，该方法包括下步骤备料、洗料、预水解、蒸煮、洗涤、筛选、漂白、调聚合度、脱氯、酸处理。根据上述的制备方法，在所述蒸煮段结束后，所得浆料的甲种纤维素含量≥95%，多戊糖≤4%，平均聚合度为550－700；在所述酸处理结束后，所得浆料的甲种纤维素含量≥93%，多戊糖≤4.0%，平均聚合度为500－650，白度82－86%。本发明所述方法采用全液相水解、全液相蒸煮、水解液回用、回用黑液置换蒸煮和二氧化氯清洁漂白技术，具有产品白度高、粘度低、聚合度高的特点，既大大减轻了废水污染，又节省了升温时间和蒸汽，达到了节能、减排、增产的三重效果，有效解决了当前预水解硫酸盐法生产浆粕废水污染大、能耗高、产能低的问题。
文档编号D21C3/02GK102321990SQ20111027547
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者吴和均, 吴和岭, 曾自银, 陈丙才 申请人:四川永丰纸业股份有限公司