第二节蒸煮原理.pptVIP

第二章 化学法制浆 一、蒸煮液对原料片的浸透作用 二、蒸煮过程中的脱木素化学和脱木素反 应历程 三、蒸煮过程中碳水化合物降解化学及碳 水化合物反应历程 四、蒸煮反应动力学 一般蒸煮条件下药液的浸透情况 实际上，毛细管作用、扩散作用和化 学反应几乎是同时进行的，但有主次之分。 蒸煮初期，毛细管作用是主要的； 温度超过140℃，扩散作用是主要的。 杨木导管 带 有 小 舌 尾叶桉导管 带有小舌 具有桉木导管的特点 针叶木纤维 纹 孔 不同的原料，蒸煮液浸透的难易程度不同 阔叶木较针叶木难于浸透: 阔叶木由导管进行纵向浸透，横向几乎没有浸透；组织结构较紧密。 针叶木结构疏松，药液从木片末端，即管胞进入胞腔，然后穿过多孔性的纹孔膜浸入相邻的细胞腔,药液沿纵向流速比横向大100－200倍。 相同液比进行蒸煮，木材原料渗透更容易，草类则较难。 焦点： 在尽量少损伤纤维素和半纤维素的前提下加快木素的脱除。 反应历程是研究蒸煮过程中各阶段原料中木素和碳水化合物溶出特征及变化规律，特别是脱木素反应历程。 （2）木材KP法蒸煮反应历程 －－脱木素反应历程 以我国马尾松硫酸盐法蒸煮时脱木素为例 初始脱木素阶段 大量脱木素阶段 残余脱木素阶段 初始脱木素阶段 蒸煮初期－－从升温开始到140℃以前； 木素的溶出量：原料中总木素含量的20－25％； 大量脱木素阶段 从升温末期到最高温度前（150-175℃）； 溶出木素占原料中木素的70－80％。 酚型的β－芳基醚键的断裂（如有α－OH的非酚型β－）和由此而接着发生的酚型β－芳基醚键的断裂。到175℃时，大部分木素溶出，木片已成浆 此阶段碱液的浓度下降不大，但脱木素量却很大。说明此阶段碱与木素大量反应。 残余脱木素阶段 蒸煮后期：最高温－保温期间 脱木素速度变慢：原料中木素的8%；木素含量：软木4－5%硬木3%。 溶出的木素属“难溶木素”：C-C键联接和木素－碳水化合物（LCC）联接的木素。 碳水化合物的溶解速度逐渐增加并超过木素的溶解速度。 碱液浓度继续下降。 蒸煮曲线的制订 根据脱木素的反应及反应历程来考虑，同时也要考 虑碳水化合物的降解反应和条件。 升温时间应足够，以保证药液的浸透，但3小时已 经足够了，保温时间不宜不适当地延长，一般0.5 －1小时. 最高温度的确定：即要使木素大量溶出，又不能 使碳水化合物降解太多，175℃已过高，可略为 降低（碳水化合物从52.27%下降到43.48%）,167 －170℃为宜。 蒸煮曲线的制订 升温时间：可稍长，1－2小时（慢升温） 保温时间：0－0.5小时（短保温或不保温） 最高温度：150－160℃，甚至可低于140℃ 这样的蒸煮曲线可以提高草类原料的得 率和强度。 2、木材KP法蒸煮碳水化合物反应历程 初始脱木素阶段，碳水化合物溶出较多，升温到 150℃，溶出碳水化合物17.5％，占原料中碳水化合 物25.16％，纸浆得率下降至74％。 大量脱木素阶段：溶出碳水化合物8.79％，占原 料中碳水化合物12.56％，纸浆得率显著下降，到 175℃时，纸浆得率只有47％。 残余木素脱除阶段：碳水化合物溶出一直是直线 增加，因而，虽然木素溶出较少，纸浆的得率却不断 下降，保温100min时，得率下降到37.52％。 三、在碱法蒸煮过程中，碱主要消耗在哪些方面 ? 碱液主要消耗于下列几个方面： (1)与木素的反应，20－25％。 (2)与部分半纤维素、纤维素发生氧化或碱性降解反应，60－65％。 (3)中和原料中的有机酸以及在蒸煮过程中由于碳水化合物降解而产生的有机酸，9－10％。 (4)与原料中的树脂起皂化作用，3－5％。 (5)少量碱液被吸附在纤维的表面上，6％。 第二节 蒸煮原理 主要内容 第二节 蒸煮原理 碱液怎样进入纤维原料内部，与木素发生反应 将其溶解出来？ 药液浸透作用的两个方式： （1）压力渗透 （2）扩散渗透 一、蒸煮液对木片或草片的浸透作用 蒸煮中强调药液的渗透！ 1、压力渗透（毛细管渗透） 途径：通过导管或管胞的胞腔或纹孔等向内部渗透。 V/t：单位时间通过毛细管的液体体积 n：毛细管数量； r：毛细管半径 L ：毛细管长度； η：液体粘度 ΔP ：压力差（外部压力和表面张力）