第三节第三节 蒸煮方法和蒸煮技术蒸煮方法和蒸煮技术内容：内容：蒸煮的工艺规程蒸煮的工艺规程蒸煮操作过程蒸煮操作过程蒸煮技术蒸煮技术工艺条件工艺条件 数据数据一、苛性钠法和硫酸盐法一、苛性钠法和硫酸盐法（一）蒸煮过程：蒸煮的操作程序一）蒸煮过程：蒸煮的操作程序保温保温放料放料升温升温装锅、送液装锅、送液1.装料、送液装料、送液（1）装锅和送液的要求）装锅和送液的要求尽量提高装锅量；尽量提高装锅量；尽量使药液和草片混合均匀；尽量使药液和草片混合均匀；尽量缩短装锅和送液的时间，特别是草片（药尽量缩短装锅和送液的时间，特别是草片（药液浸透快，时间长蒸煮不均匀）；液浸透快，时间长蒸煮不均匀）；液温要适当。液温液温要适当。液温 ,则装锅量则装锅量 ；液温太高，；液温太高，蒸煮均匀性差。蒸煮均匀性差。（2）装锅方式：）装锅方式：自然装锅自然装锅:装料量低、装料时间长、装料密度不匀装料量低、装料时间长、装料密度不匀木片：木片：蒸汽装锅蒸汽装锅 蒸汽装锅器蒸汽装锅器增加装锅量增加装锅量缩短升温时间缩短升温时间促进药液浸透促进药液浸透草片：草片：预浸后机械装锅预浸后机械装锅边装锅、边送液边装锅、边送液循环装锅循环装锅2.升温、小放汽：升温、小放汽： 原料和纸浆质量要求原料和纸浆质量要求 升温快慢？升温快慢？升温升温脱木素脱木素浸浸 透透 蒸煮升温时间：木材蒸煮升温时间：木材蒸煮升温时间：木材蒸煮升温时间：木材 草类草类草类草类 升温速度：漂白木浆升温速度：漂白木浆升温速度：漂白木浆升温速度：漂白木浆 本色浆本色浆本色浆本色浆装锅、送液不足装锅、送液不足 延长升温时间延长升温时间排除假压，以利于蒸煮曲线的控制排除假压，以利于蒸煮曲线的控制利用闪蒸效应，增强蒸煮的均匀性利用闪蒸效应，增强蒸煮的均匀性小放气小放气对于松木蒸煮，可回收松节油对于松木蒸煮，可回收松节油在升温阶段，锅内压力达到某在升温阶段，锅内压力达到某在升温阶段，锅内压力达到某在升温阶段，锅内压力达到某值时，停止通气并打开放汽阀值时，停止通气并打开放汽阀值时，停止通气并打开放汽阀值时，停止通气并打开放汽阀门，进行短时间放气。门，进行短时间放气。门，进行短时间放气。门，进行短时间放气。蒸煮锅内的空气蒸煮锅内的空气蒸煮锅内的空气蒸煮锅内的空气料片毛细管中的空气料片毛细管中的空气料片毛细管中的空气料片毛细管中的空气送液时夹带的空气送液时夹带的空气送液时夹带的空气送液时夹带的空气压力压力 （压力表）（压力表）= 空气压力空气压力+蒸汽压力（压力表）蒸汽压力（压力表）3.保温：在最高温度下保温：在最高温度下是否需要保温？是否需要保温？保温时间长或短？保温时间长或短？最高温度是多少？最高温度是多少？原料原料纸浆质量要求纸浆质量要求 采用过长的保采用过长的保采用过长的保采用过长的保温时间不如采用温时间不如采用温时间不如采用温时间不如采用较长的升温时间较长的升温时间较长的升温时间较长的升温时间 保温阶段：残余木素脱除阶段保温阶段：残余木素脱除阶段 不进行大放不进行大放汽直接放料汽直接放料4.放料放料放料方式放料方式常压放料常压放料减压喷放减压喷放全压喷放全压喷放冷喷放冷喷放采用较多采用较多卡米尔或潘地亚连卡米尔或潘地亚连续蒸煮器续蒸煮器 先先进行大放汽进行大放汽逐渐淘汰逐渐淘汰喷放放料优点：喷放放料优点：v放料时间短；放料时间短；v浆料在喷放时被分散，浆渣少；浆料在喷放时被分散，浆渣少；v浆料温度高，浓度高易于废液浆料温度高，浓度高易于废液 提取和回收；提取和回收；v操作方便，劳动强度小。操作方便，劳动强度小。喷放放料缺点：浆料强度下降。喷放放料缺点：浆料强度下降。（二）蒸煮技术二）蒸煮技术是把是把某种原料蒸煮成某种纸浆应采用的工艺条件。某种原料蒸煮成某种纸浆应采用的工艺条件。1.蒸煮的工艺条件蒸煮的工艺条件（1）用碱量：）用碱量： 活性碱活性碱活性碱活性碱消耗：消耗：消耗：消耗：中和碳水化合物降解的酸性产物中和碳水化合物降解的酸性产物水解半纤维素上的甲酰基和乙酰基水解半纤维素上的甲酰基和乙酰基溶解木素溶解木素 树脂、脂肪的皂化树脂、脂肪的皂化蒸煮终点时吸附于纤维上蒸煮终点时吸附于纤维上蒸煮终点时蒸煮终点时pH12 如何确定如何确定用碱量用碱量？ （1）原料种类）原料种类 （2）原料质量）原料质量 （3）成浆质量要求）成浆质量要求 草类草类阔叶木阔叶木木材；立锅木材；立锅蒸球蒸球（3）硫化度）硫化度硫化度硫化度 Na2S的作用的作用 HS-使使 芳基醚键芳基醚键发生硫化断裂发生硫化断裂v木材木材,特别是针叶木应采用较高特别是针叶木应采用较高 硫化度：硫化度：25%30v草类原料硫化度：草类原料硫化度：15 在在活性碱中，活性碱中，Na2S的量不的量不可以超过可以超过NaOH硫化度不可超过硫化度不可超过40%硫化度过高硫化度过高蒸煮器腐蚀加重，浆的颜色变深，蒸煮器腐蚀加重，浆的颜色变深，漂白较困难，增加恶臭气体的生成量。漂白较困难，增加恶臭气体的生成量。（4）蒸煮最高温度、升温时间和保温时间蒸煮最高温度、升温时间和保温时间控制参数：控制参数：脱木素程度脱木素程度硬度硬度（以高锰酸钾值或（以高锰酸钾值或Kappa值表示）值表示）残碱残碱2.几种主要原料蒸煮工艺条件示例：几种主要原料蒸煮工艺条件示例：p63二、酸性亚硫酸氢盐法的蒸煮过程和蒸煮技术二、酸性亚硫酸氢盐法的蒸煮过程和蒸煮技术（一）蒸煮木片的操作过程一）蒸煮木片的操作过程1.装锅、送液装锅、送液木片水分：木片水分：4045 毛细管作用毛细管作用速率最快速率最快 浸透浸透送液送液装锅完毕后，盖上锅盖，从锅下部泵入药液。装锅完毕后，盖上锅盖，从锅下部泵入药液。液相变压：送液量增加液相变压：送液量增加34%，使液压增大，使液压增大，然后急速从锅上部排液，使液压降低。然后急速从锅上部排液，使液压降低。蒸汽装锅蒸汽装锅增加装锅量增加装锅量缩短升温时间缩短升温时间促进药液浸透促进药液浸透树脂受热挥发，促进树脂受热挥发，促进浸透，减轻树脂障碍浸透，减轻树脂障碍 加强毛细管作用，破坏纹孔膜，加强毛细管作用，破坏纹孔膜，促使药液浸透。促使药液浸透。2.第一段升温和第一段保温：第一段升温和第一段保温：小放气：小放气：温度升高，温度升高，SO2溶解度下降。溶解度下降。放出的气体中有大放出的气体中有大量的量的SO2及及药液，必药液，必须送入回收锅。须送入回收锅。第一段保温的温度：第一段保温的温度：临界温度临界温度缩合条件：缩合条件：浸透速率浸透速率临界温度临界温度引起木素缩合的最低温度引起木素缩合的最低温度升温到升温到130C以前，以前，要进行药液回收要进行药液回收3.第二段升温与药液回收第二段升温与药液回收 送液量送液量实际需要量实际需要量 充分浸透和磺化充分浸透和磺化移液：将多余药液回收到专门设置的回收锅中。移液：将多余药液回收到专门设置的回收锅中。转注：将多余药液转注到另一个正需要送液的锅中。转注：将多余药液转注到另一个正需要送液的锅中。方方法法脱木素程度脱木素程度残余残余SO2药液颜色药液颜色4.在最高温度下的保温在最高温度下的保温5. 大放汽和放锅：大放汽和放锅：SO2 回收系统回收系统 喷放锅喷放锅喷放喷放蒸煮终点控制参数：蒸煮终点控制参数：（二）蒸煮技术二）蒸煮技术1.工艺条件：工艺条件：（1）蒸煮液的浓度：）蒸煮液的浓度：总酸的浓度总酸的浓度化合酸的浓度化合酸的浓度游离酸的浓度游离酸的浓度蒸蒸煮煮液液的的浓浓度度总总残酸残酸=5%10% 接近接近1.0%终点终点F.A.0.1%总酸越高，脱木素越快，总酸越高，脱木素越快，蒸煮时间越短；蒸煮时间越短；必须要有化合酸，因为必须要有化合酸，因为HSO3-是木素磺化的磺化剂是木素磺化的磺化剂,化合酸一定，总酸越高，化合酸一定，总酸越高，游离酸越高，反应速率越快游离酸越高，反应速率越快（2） 蒸煮液的蒸煮液的pH值和盐基种类值和盐基种类:pH值值=1.52.0pH值过低值过低,半纤维素、纤维素强烈降解；半纤维素、纤维素强烈降解；pH值过高，脱木素速度降低，须改变其他条值过高，脱木素速度降低，须改变其他条件，如时间和温度。件，如时间和温度。酸法蒸煮中采用的盐基：酸法蒸煮中采用的盐基：vCa2+：成本低，来源广，但局限在低成本低，来源广，但局限在低pH值范围内，值范围内，只能回收热量，不能回收硫。只能回收热量，不能回收硫。vMg2+：能适应更广泛的能适应更广泛的pH值范围，既能回收热量，值范围，既能回收热量，也能回收硫和盐基。也能回收硫和盐基。vNa+：能适应广泛的能适应广泛的pH值范围，回收系统复杂，造成值范围，回收系统复杂，造成大气污染。大气污染。vNH4+：所得纸浆颜色深，只能回收热量和硫。所得纸浆颜色深，只能回收热量和硫。同样温度下，可溶性盐基（同样温度下，可溶性盐基（ Na+ 、 NH4+ ）比难溶性盐基（比难溶性盐基（ Ca2+ 、Mg2+ ）蒸煮液的蒸煮液的pH高。高。（3）温度与压力：）温度与压力：最高温度：最高温度：130150C升温过程中，超压时，进行小放汽，以升温过程中，超压时，进行小放汽，以保证安全的锅压范围。保证安全的锅压范围。（4）蒸煮时间：）蒸煮时间：受以上因素的影响，如固定受以上因素的影响，如固定以上因素，时间对浆得率和质量有影响。以上因素，时间对浆得率和质量有影响。过高，碳水化合物降解严重；过高，碳水化合物降解严重；过低，时间延长；过低，时间延长；在此范围内，温度每升高在此范围内，温度每升高10C，脱木素加快脱木素加快1倍，倍，得率降低得率降低56。压力压力=流体静压流体静压+空气压力空气压力+水蒸气压力水蒸气压力+SO2分压分压2.蒸煮工艺条件示例：蒸煮工艺条件示例：p68五、添加助剂的蒸煮技术五、添加助剂的蒸煮技术添加蒽醌蒸煮：添加蒽醌蒸煮：NaOH-AQKP-AQNS-AQAS-AQ1.醌型助剂的种类醌型助剂的种类蒽醌蒽醌（AQ）、）、四氢蒽醌（四氢蒽醌（THAQ）2.蒽醌蒸煮助剂的反应机理蒽醌蒸煮助剂的反应机理3.添加添加AQ的效果的效果可以代替可以代替Na2S，对纸浆质量影响不大，得率提对纸浆质量影响不大，得率提高。高。NaOH-AQ法，纸浆得率高于法，纸浆得率高于NaOH和和Kp法。法。纸浆硬度低于纸浆硬度低于NaOH法，有时甚至低于法，有时甚至低于Kp法。法。对强度没有明显的影响。对强度没有明显的影响。