棕榈空果串纤维连续蒸煮制浆造纸方法

摘要

本发明涉及一种棕榈空果串纤维连续蒸煮制浆造纸方法，通过蒸煮、浆料洗涤及黑液提取、筛选、净化、漂白、打浆工艺，制成棕榈空果串纤维浆，抄造包装纸板和各种生产文化用纸，其特征在于：(1)棕榈空果串纤维采用连续蒸煮方法制成化学浆或半化学浆，(2)浆料洗涤及黑液提取采取逆向洗涤法，(3)采用压力筛筛选浆料，(4)采用低浓除砂器净化浆料，(5)抄纸的过程包括上浆系统、纸页的成型、压榨、干燥。该方法与间歇蒸煮相比，具有系统生产连续化、生产过程自动化，蒸汽和动力消耗均衡，无高峰负荷，成浆均匀，质量稳定等优点。

说明书

技术领域

本发明属制浆造纸技术领域，尤其涉及一种棕榈空果串纤维连续蒸煮制浆造纸方法。

技术背景

世界上棕榈树主要分布在东南亚地区，如马来西亚，印度尼西亚等。棕榈果实经榨油后的棕榈空果串纤维，是一种优质的造纸纤维原料，仅马来西亚每年产生的棕榈空果串约400万吨。但是至今为止，已公开的采用棕榈空果串纤维制浆造纸的方法文献中，只有间歇蒸煮制浆造纸方法(如ZL01126541.8号发明专利)，尚无采用棕榈空果串纤维连续蒸煮制浆造纸方法的相关报道。间歇蒸煮制浆造纸方法，具有诸多缺点，如生产过程不连续，自动化程度低，蒸汽和动力消耗不均衡，成浆均匀性和质量稳定性差。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出一种连续蒸煮制浆技术处理棕榈空果串纤维的造纸方法。制得的纸浆可以用于抄造多种档次浆板、纸和纸板产品。

本发明解决其技术问题采取的方案是：

所用原料是棕榈空果串经处理后的纤维，其特性的实验数据如下：

                            表1，棕榈空果串纤维形态

试样棕榈果壳纤维  纤维形态(um)长/宽31.7双壁厚/腔径0.25腔径/宽0.80 长770  宽24.3  双壁厚4.9  腔径19.4  杨木 908  23.7  8.3  15.4  38.3  0.54  0.65

表2，棕榈空果串纤维主要化学组成

  项目  棕榈果壳纤维  杨木  抽出物％  热水  7.24  3.4  1％氢氧化钠  23.38  20.07  苯-乙醇  2.20  1.78  半纤维素，％  23.16  33.18  纤维素，％  42.28  50.79  Klason木质素，％  17.09  17.71  灰分，％  2.95  0.50

由表1、表2可见，棕榈空果串纤维属中等长度纤维，细胞腔较大壁薄，杂细胞含量较高。化学组分与阔叶材杨木相比，抽出物含量稍高，纤维素含量稍低，灰分含量较大。木质素含量接近。但是半纤维素含量较低，十分有利于制浆过程中获取较高的得率。

本发明的生产过程如下：

1、蒸煮

合格料片经过温热水洗去杂质，脱水后经计量器计量，均匀地进入横管连蒸系统，在此料片先在汽蒸管预热至80℃，然后进入螺旋喂料器受挤压至干度为40％，形成料塞进入T型管，在此与蒸煮药液混合并落入蒸煮管，煮成的粗浆冷喷放至喷放锅。

煮制化学浆采用如下的工艺条件：

活性碱用量％(Na₂O计)：15～20，AQ用量％：0.03～0.06，液比：1∶3～4，预蒸时间(130-140℃)min：20～45，蒸煮时间min：45～75，蒸煮最高温度℃：160～180。

煮制半化学浆采用如下的工艺条件：

活性碱用量％(Na₂O计)：5～8，AQ用量％：0.02～0.05，液比：1∶3～4，预蒸时间(130-140℃)min：20～45，蒸煮时间min：20～40，蒸煮最高温度℃：160～170。

上述步骤中，与间歇蒸煮的一个显著差异在于蒸煮器及蒸煮工艺条件的不同。

利用上述生产流程，只要对蒸煮工艺条件作适当地调整，可生产适合抄造牛皮箱板纸及高强瓦楞原纸的半化学浆。

2、洗涤及黑液提取

经步骤1出来的浆料，须进一步进行洗涤及提取黑液。浆料洗涤及黑液提取采取逆向洗涤，根据本原料的滤水性能，采用的设备可用多台真空洗浆机串联洗涤，也可用多台双螺旋挤浆机逆向洗涤。为保证浆料的洗净度，应使黑液的提取率达到90％以上。根据制浆方法及生产规模的不同，制浆产生的浓黑液可采用黑液燃烧法工艺，既可以消除制浆黑液的污染，同时进行化学品的回收和热能的回用。也可以利用黑液生产木素磺酸钠等副产品。

3、筛选、净化

洗净后浆料须进行筛选、净化处理，以除去浆料中的轻重杂质。本方法筛选设备采用压力筛，净化设备采用低浓除砂器。

4、漂白

若生产文化用纸，须对筛选、净化后的浆料进一步进行漂白处理。本发明提出了适合棕榈空果串纤维特点的漂白方法及工艺条件。

漂白方法采用CEH三段漂白流程，其各段用药量及处理条件如下：

  C段(Cl₂)  E段(NaOH)  H段(NaClO)  用药量％反应浓度％反应温度℃反应时间mim  2~3.53～5室温40～70  1~310～1555～7540～70  3~510～1535～45110～150

5、打浆

打浆的目的在于提高纤维间的结合强度。根据生产纸种的不同，所控制的打浆度也不同。生产包装纸板，如牛皮箱板纸及高强瓦楞原纸，其打浆度为35～45oSR，生产文化用纸，其打浆度为40～80oSR。

6、抄纸

抄纸的过程包括上浆系统、纸页的成型、压榨、干燥及压光卷取等。

本发明的主要特征在于蒸煮方式和蒸煮工艺条件的不同，使用的设备均采用常规制浆造纸设备。

该方法与间歇蒸煮相比，具有系统生产连续化、生产过程自动化，蒸汽和动力消耗均衡，无高峰负荷，成浆均匀，质量稳定等优点。

具体实例：

1、蒸煮

来自备料车间的合格料片经过温热水洗去杂质，脱水后经计量器计量，均匀地进入横管连蒸系统，在此料片先在汽蒸管预热至80℃，然后进入螺旋喂料器受挤压至干度为40％，形成料塞进入T型管，在此与蒸煮药液混合并落入蒸煮管，煮成的粗浆冷喷放至喷放锅。

上述步骤中，与间歇蒸煮的一个显著差异在于蒸煮器及蒸煮工艺条件的不同。

本发明的生产方法中，其关键设备是横管连续蒸煮器，它由螺旋喂料器、T形管、蒸煮管及立式卸料器等组成。料片首先进入螺旋喂料器，料片通过有压缩比的螺旋在料塞口形成结实的料塞，此料塞封住蒸煮管内的高压蒸汽。料塞干度大约在40-45％，其密度大约为550千克/立方米，其干度和密度常受到螺旋喂料器螺旋本身的磨损情况的影响。为防止由于螺旋磨损、来料中断等情况引起料塞不紧密而发生的蒸汽反喷等情况，螺旋喂料器与带防反喷装置的T型管配套使用。

料塞离开料塞管后进入T形管，同药液及高压蒸汽接触后马上膨胀，开始吸收蒸煮药液和高压蒸汽，从此开始了蒸煮过程。

吸收药液后的料片进入已经被高压蒸汽加热的蒸煮管，迅速被升温至蒸煮温度，药液与木素继续反应，脱去木素。蒸煮管的进出口距离为10000mm，以增加蒸煮容积和蒸煮时间的调节范围。螺旋设计成变径变距的大小叶片，按料片在蒸煮管中的脱木素规律排布，有出色的搅拌混合功能，蒸煮时间可通过增减蒸煮管的个数及控制蒸煮管内的螺旋转速加以调节(变频调速)。电机与减速机直联，可节省空间。蒸成的浆料从蒸煮管末端进入中间管。蒸煮时间45-75分钟(可调节)。

中间管内需保持一定的液位，防止浆料与喷放锅直接贯通。液位由差压变送器指示并通过调节喷放阀的阀门开度来实现。

中间管联接的是立式卸料器。卸料器内有旋转的旋翼，使浆料能顺利地从喷放阀排放到喷放锅。为了节省热能和提高浆的质量，蒸煮终了采用冷喷放工艺，即将换热器冷却的稀黑液(40-45℃)注入卸料器底部，使浆料温度降到合适的温度值(95℃)左右，在合适的浓度(6％左右)下喷放到喷放锅。卸料器内的重杂质进入底部的捕集器并定期排放。

根据原料特性，本发明提出了适合棕榈空果串纤维连续蒸煮工艺条件：

            化学浆蒸煮工艺条件

  项目  指标  活性碱用量％(Na₂O计)  15～18  AQ用量，％  0.05  液比  1∶4  预蒸时间(130-140℃)min  45  蒸煮时间min  45～75  蒸煮最高温度℃  160～180

对蒸煮工艺条件作适当地调整，也可生产适合抄造牛皮箱板纸及高强瓦楞原纸的半化学浆，本发明中同时提出了棕榈空果串纤维连续蒸煮半化学浆蒸煮工艺条件：

           半化学浆蒸煮工艺条件

  项目  指标  活性碱用量％(Na₂O计)  5-8  AQ用量，％  0.05  液比  1∶4  预蒸时间(130-140℃)min  20  蒸煮时间min  20～40  蒸煮最高温度℃  160

2、洗涤及黑液提取

浆料洗涤及黑液提取采取逆向洗涤，根据本原料的滤水性能，采用的设备可用多台真空洗浆机串联洗涤，也可用多台双螺旋挤浆机逆向洗涤。为保证浆料的洗净度，应使黑液的提取率达到90％以上。根据制浆方法及生产规模的不同，制浆产生的浓黑液可采用黑液燃烧法工艺，既可以消除制浆黑液的污染，同时进行化学品的回收和热能的回用。也可以利用黑液生产木素磺酸钠等副产品。

3、筛选、净化

洗净后浆料须进行筛选、净化处理，以除去浆料中的轻重杂质。本方法筛选设备采用压力筛，净化设备采用低浓除砂器。

4、漂白

若生产文化用纸，须对筛选、净化后的浆料进一步进行漂白处理。本发明提出了适合棕榈空果串纤维特点的漂白方法及工艺条件。

漂白方法采用CEH三段漂白流程，其各段用药量及处理浓度如下：

  C段(Cl₂)  E段(NaOH)  H段(NaClO)  用药量％反应浓度％反应温度℃反应时间mim  2.823.0室温60  1.512.06060  4.1810.040120  漂白得率％  91.94  漂白白度％ISO  80.64

5、打浆

打浆的目的在于提高纤维间的结合强度。根据生产纸种的不同，所控制的打浆度也不同。生产包装纸板，如牛皮箱板纸及高强瓦楞原纸，其打浆度为35～45oSR，生产文化用纸，其打浆度为40～80oSR。

6、抄纸

抄纸的过程包括上浆系统、纸页的成型、压榨、干燥及压光卷取等。

本发明的主要特征在于蒸煮方式和蒸煮工艺条件的不同，使用的设备均采用常规制浆造纸设备。

下面分别给出采用本发明的连续蒸煮方式和蒸煮工艺条件本色和漂白两种化学浆蒸煮工艺条件及纸浆性能的实例：

1、棕榈空果串纤维连续蒸煮本色化学浆蒸煮工艺条件及纸浆性能

棕榈空果串纤维连续蒸煮本色化学浆蒸煮工艺条件及蒸煮结果

  编号  HZ10  活性碱用量％(Na₂O计)预蒸时间(140℃)min蒸煮停留时间min蒸煮最高温度℃粗浆得率％细浆得率％筛渣率％卡伯值  15457516055.1354.580.5512.15

棕榈空果串纤维连续蒸煮本色化学浆制浆性能

  项目  HZ10-0  HZ10-1  HZ10-2  HZ10-3  HZ10-4  纸浆得率％叩解度°SR紧度g/cm³耐破指数kPa·m²/g撕裂指数mN·m²/g伸长率％裂断长km抗张指数N·m/g纸浆白度％ISO不透明度％光散射系数m²/kg光吸收系数m²/kg18.50.692.948.496.73.82537.6341.2796.2227.899.7030.00.733.828.936.94.91648.5340.4396.0127.199.95  54.5838.00.753.889.247.25.13050.7839.1695.8925.8110.1948.00.774.218.867.25.51854.3038.6395.1823.559.6760.00.814.408.807.25.59955.4237.1294.4722.2410.05

如上表所示，采用本发明的制浆方法及蒸煮工艺条件，所制得的纸浆具有得率高，强度好，卡伯值低等优点。棕榈空果串纤维完全可以采用碱法连续蒸煮工艺制得性能较为优良的化学浆。

2.棕榈空果串纤维连续蒸煮化学浆漂白工艺条件及纸浆性能

棕榈空果串纤维连续蒸煮本色化学浆漂白工艺条件及结果如下：

  C段(Cl₂)  E段(NaOH)  H段(NaClO)  用药量％反应浓度％反应温度℃反应时间mim  2.823.0室温60  1.512.06060  4.1810.040120  漂白得率％  91.94  漂白白度％ISO  80.64

棕榈空果串纤维连续蒸煮化学浆CEH三段漂白制浆性能

  项目  HZB6-0  HZB6-1  HZB6-2  HZB6-3  HZB6-4  叩解度°SR紧度g/cm³耐破指数kPa·m²/g撕裂指数mN·m²/g伸长率％裂断长km抗张指数N·m/g纸浆白度％ISO不透明度％光散射系数m²/kg光吸收系数m²/kg  17.00.672.957.707.03.30432.3580.6478.8136.060.48  28.00.723.858.097.94.08040.1379.0575.9331.210.48  35.00.764.078.178.04.55944.5677.8472.2727.740.48  42.00.784.197.978.04.83447.7176.9372.2025.940.50  53.00.804.287.598.65.03849.2676.3871.6024.850.50

采用本发明的CEH三段漂白方法及工艺条件，纤棕榈空果串维原料碱法化学浆，可以漂白至较高白度，用氯量较低，纸浆质量好，但是不透明度稍低。

从以上指标可以看出，棕榈空果串维维原料完全可以采用本发明的生产方法及工艺条件制得性能较为优良的纸浆。制得的纸张具有结合强度好，成纸光洁平滑、紧度较高等特点。可以用于抄造多种档次浆板、纸和纸板产品。