1、2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,1,第二節(jié)蒸煮原理,蒸煮過程主要是脫除木素的過程。 蒸煮的目的就是利用堿性化學藥劑，根據不同類型紙漿的需要盡可能地除去纖維原料中的木素，保留纖維素和半纖維素，并使纖維離解成漿。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,2,一、蒸煮液對原料片的滲透作用 主要表現在藥液借毛細管作用或擴散作用把藥液送入胞間層。 （一）毛細管作用 主要靠外加的壓力和表面張力作用浸透到纖維空隙內。毛細管滲透速率的大小，是由毛細管半徑、推動力大小、蒸煮液的黏度、原料種類和水分含量等決定的。邊材比心材易滲透，早材比晚材易滲透，原料水分低易滲

2、透。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,3,（二）擴散作用 在原料得以充分浸漬后，擴散作用才有效地發(fā)生，它主要依靠藥液濃度差造成的離子濃度梯度為推動力，使蒸煮液中的離子擴散浸透入原料切片內部。擴散的速率主要取決于離子濃度梯度和有效毛細管的截面積。一般在堿法蒸煮時，草類原料比木材容易滲透。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,4,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,5,二、蒸煮過程中的脫木素化學 在堿法制漿過程中，堿液中的堿主要消耗于：與木素反應；促使部分纖維素與半纖維素氧化或水解而發(fā)生降解；中和原料中的有機酸以及在

3、蒸煮過程中生成的有機酸類；對原料中的樹脂起皂化作用；少量殘留在纖維表面。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,6,（一）堿法脫木素化學反應 在蒸煮過程中，脫木素反應是最重要的反應，其結果是木素大分子斷裂，生成堿木素與硫化木素，從而使纖維分離成漿。 酚型-芳基醚或-烷基醚聯接的堿化斷裂 酚型-芳基醚鍵堿化和硫化斷裂 非酚型-芳基醚鍵堿化和硫化斷裂 苯丙單元芳基-烷基或烷基-烷基C-C鍵斷裂 苯環(huán)上甲氧基的甲基斷裂 縮合反應（縮合導致“黑煮”現象）,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,7,（二）、堿法和亞硫酸鹽法蒸煮脫木素的順序 纖維胞間層ML中

4、木素的密度最大 纖維細胞壁S2層中木素含量最多 理論認為：纖維細胞壁S2層中木素先脫除，胞間層ML中木素后脫除。 （1.半纖維素在細胞壁S2中先溶出，為木素溶出提供了“通道”；2.含紫丁香基的木素與堿反應快。） 硫酸鹽法酸性亞硫酸鹽法中性亞硫酸鹽法,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,8,（三）、蒸煮過程中的脫木素反應歷程 1.初始脫木素階段 木素含量降低約為20，半纖維素含量降低為40，纖維 素含量降低約為10。 2.大量脫木素階段 木素溶出量約占原有木素含量的約65。 3.殘余脫木素階段 最終木素的含量為4-5（軟木）和3（硬木）左右時， 停止蒸煮。,2020/7

5、/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,9,（四）、堿與纖維素的反應過程 1.剝皮反應 在升溫到100時就開始了。結果：纖維素聚合度變小，紙漿得率下降，堿耗增加，所以要盡量避免此反應的發(fā)生。 （主要是各種聚糖的還原性末端基發(fā)生降解反應） 2.終止反應 它是與剝皮反應同時發(fā)生但與其相反的反應。它是在堿性蒸煮條件下，對堿不穩(wěn)定的纖維素大分子的還原性末端基-醛末端基發(fā)生異變而轉變成對堿穩(wěn)定的偏變糖末端基，使剝皮反應終止。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,10,3.堿性水解 它是選維素大分子鏈在高溫（150以上）、強堿的作用下 水解斷裂，使一個長分子鏈變?yōu)閮蓚€或

6、多個短分子鏈的反應。 在堿法蒸煮過程中，蒸煮的最高溫度和保溫時間要控制適 宜，以防堿性水解的過度發(fā)生。 堿性水解的結果是紙漿的聚合度下降，強度降低，是一種 環(huán)氧化作用。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,11,（五）、堿與纖維素的反應過程 半纖維素在堿法蒸煮中的主要反應變化有： 1.同樣發(fā)生剝皮、終止反應及堿性水解，原理與纖維素相同，但反應程度不一。 2.半纖維素的乙?；?，甲氧基及葡萄糖尾酸基被脫除。 3.溶于蒸煮液中的碳水化合物的一部分再沉淀，被纖維素所吸附。 4.糖類沒有化學降解的堿溶解。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,12,

7、三、影響蒸煮質量的主要因素 在堿法制漿過程中，影響蒸煮質量的主要因素有： 1.植物纖維原料品種、規(guī)格和質量 （1）品種 草類（易煮、得率低）；木材（難煮、強度高）；竹類（適宜于硫酸鹽法）。 （2）規(guī)格及質量 木片厚度35mm,碎小片和細木條不宜蒸煮，樹皮含量的控制。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,13,2.用堿量、藥液濃度和液比 （1）用堿量的大小主要取決于原料的化學組成及其分布情況、原料結構及對成漿質量的要求，還要考慮原料片的規(guī)格、質量、蒸煮溫度和時間等。 （2）藥液濃度和液比 當用堿量一定時，液比大則堿液濃度小，也比小則濃度大。堿液濃度大，雖然蒸煮速度快，可

8、以增加漿產量，但對纖維素和半纖維素都有損傷，還易造成局部生煮。所以在選擇時，一般還要考慮以下因素： a.蒸煮方式；b.蒸煮鍋形式；c.原料品種。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,14,3.硫化度 在用堿量一定及其他條件相同時，增加硫化度，能縮短蒸煮時間，降低木素含量及保證較高的得率，但過高時（超過40%），則會因有效堿量的下降導致作用結果下降。 一般硫酸鹽蒸煮時的硫化度針葉材應控制在2535%，闊葉木為1525%，竹材為2030%，草類為1020%。,2020/7/8,造紙工程學院制漿原理與工程第二章化學法制漿,15,4.蒸煮時間和溫度 蒸煮時間包括升溫時間和保溫時