雙元助劑在麥草蒸煮中的應(yīng)用

史軍偉，張奇媛，陳嘉川，楊桂花，畢衍金

（1.山東輕工業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南250353；2.山東泉林紙業(yè)有限公司，山東高唐252800）

雙元助劑在麥草蒸煮中的應(yīng)用

史軍偉1，2，張奇媛2，陳嘉川1，楊桂花1，畢衍金2

（1.山東輕工業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南250353；2.山東泉林紙業(yè)有限公司，山東高唐252800）

該文通過(guò)應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)地論述了雙元助劑體系在麥草漿生產(chǎn)線上的試驗(yàn)過(guò)程。結(jié)果表明，使用0.08%（相對(duì)于絕干原料）的含醌型蒸煮助劑和0.08%（相對(duì)于絕干原料）的蒸煮滲透劑組成雙元蒸煮助劑體系能夠發(fā)揮比單一助劑更強(qiáng)大的作用：改善了麥草漿的濾水性能，縮短了蒸煮時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。

雙元助劑；蒽醌；蒸煮滲透劑；表面活性劑

蒸煮助劑通?？梢愿爬槎箢悾阂活愂欠磻?yīng)型蒸煮助劑，另一類是滲透型蒸煮助劑。反應(yīng)型蒸煮助劑通過(guò)影響脫木素反應(yīng)和副反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)來(lái)提高蒸煮制漿反應(yīng)的速度和選擇性；這類化學(xué)品主要包括蒽醌（AQ）及其衍生物、多硫化物和氫硫化物（硫酸鹽法）。滲透型蒸煮助劑則通過(guò)影響反應(yīng)藥劑和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)傳輸速度來(lái)尋求提高蒸煮制漿反應(yīng)的速度和選擇性；這類化學(xué)品通常是一些表面活性劑，如快速滲透劑T（磺基琥珀酸雙異辛酯單鈉鹽）、十二烷基苯磺酸鈉等。

AQ及其衍生物自20世紀(jì)70年代作為蒸煮助劑在全世界獲得了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但無(wú)論對(duì)AQ如何改性，其在使用過(guò)程中難以溶解的缺點(diǎn)始終難以克服；并且堿法的黑液因添加了AQ，使黑液在堿回收過(guò)程中易于結(jié)垢和沉淀，對(duì)蒸發(fā)器損害很大[1]；另外，AQ含有致癌成分，對(duì)人體和環(huán)境不利。鑒于以上缺點(diǎn)，近2年含醌類蒸煮助劑的應(yīng)用已急劇減少。

表面活性劑在制漿中應(yīng)用不多，尤其是麥草漿中，近一二年才開(kāi)始在麥草漿線上推廣試用，并且所用化學(xué)藥品幾乎全為國(guó)外進(jìn)口。

山東泉林紙業(yè)原采用含醌類反應(yīng)型單一蒸煮助劑。于2009年8月，在20萬(wàn)t漿生產(chǎn)線上采用美國(guó)某公司生產(chǎn)的蒸煮滲透劑與含醌類反應(yīng)型蒸煮助劑復(fù)配雙元助劑體系進(jìn)行試驗(yàn)，獲得了成功。本文對(duì)該試驗(yàn)過(guò)程及其效果作一介紹。

1 試驗(yàn)

1.1 雙元助劑體系作用機(jī)理

蒸煮過(guò)程是蒸煮藥液自原料外部到內(nèi)部擴(kuò)散、滲透和反應(yīng)的過(guò)程。表面活性劑在蒸煮中的主要作用是通過(guò)吸附、多層吸附和改變電荷平衡來(lái)減少接觸角θ，以促進(jìn)潤(rùn)濕和滲透[2]。蒸煮藥液和AQ混合后在表面活性劑的促進(jìn)下，通過(guò)擴(kuò)散作用（濃度差為主因）和毛細(xì)管作用（壓差為主因）進(jìn)入纖維空隙，將纖維中的空氣完全取代出去，從而使藥液的分布更加均勻，更加深入到纖維內(nèi)部和藥液不易進(jìn)入的部分。這樣便可減少過(guò)蒸煮量和未被蒸煮量，提高蒸煮均度，也可使節(jié)、根、碎片和未切斷的難蒸解物得到充分蒸解。

滲透型助劑和反應(yīng)型助劑共同起作用，組成雙元助劑體系，能夠最大限度地提高蒸煮效率，縮短蒸煮時(shí)間，減少蒸煮藥液用量，提高蒸煮質(zhì)量。表1為反應(yīng)型助劑（蒽醌及衍生物、多硫化物）和滲透型助劑作用機(jī)理的差異。

表1 反應(yīng)型助劑和滲透型助劑作用機(jī)理的差異

從表1可以看出，反應(yīng)型蒸煮助劑與滲透型蒸煮助劑的作用互為補(bǔ)充，能夠獲得更好的效果。（注意：經(jīng)試驗(yàn)，單獨(dú)使用滲透型蒸煮助劑效果不佳）。

1.2 原料

蒸煮滲透劑PPT 401，美國(guó)某公司；其主要物理指標(biāo)：形態(tài)為液體，顏色為乳白色，氣味為輕微油脂味，相對(duì)密度為1.007，在水中易溶，pH為5.5～8.0，沸點(diǎn)為212°F/100℃，揮發(fā)性為0%。醌類蒸煮助劑，河南某廠。燒堿，外購(gòu)，質(zhì)量濃度為400 g/L。麥草，w（水分）=18%～22%。切草合格率（20～60mm）≥80%。

1.3 主要設(shè)備和流程

主要設(shè)備為40m3蒸球，采用干法備料標(biāo)準(zhǔn)流程。

1.4 加入位置

含醌類蒸煮助劑用稀黑液稀釋后，加入預(yù)浸器上方的0.5m3黑液罐中，生產(chǎn)時(shí)隨同麥草和藥液一起進(jìn)入球體。蒸煮滲透劑在配堿時(shí)加入配堿罐中，循環(huán)。使用時(shí)隨同配好的藥液一起打入預(yù)浸器與麥草混合。

1.5 試驗(yàn)步驟

1.5.1 調(diào)整蒸煮曲線

表2為蒸煮曲線數(shù)據(jù)的調(diào)整情況。

加入蒸煮滲透劑后，進(jìn)一步驗(yàn)證調(diào)整后的蒸煮曲線，根據(jù)漿料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整保溫時(shí)間，最后通過(guò)試驗(yàn)確定最佳蒸煮曲線。

表2 蒸煮曲線數(shù)據(jù)的調(diào)整

1.5.2 單球小試

為保險(xiǎn)起見(jiàn)，使用同一個(gè)蒸球，不斷重復(fù)摸索，得出最終的蒸煮曲線和用堿量。

1.5.3 全線試驗(yàn)

在單球試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，整條生產(chǎn)線全部投入蒸煮滲透劑，沿用試驗(yàn)成功的蒸煮曲線和用堿量，進(jìn)一步驗(yàn)證蒸煮滲透劑對(duì)洗漂工序及粗漿得率的影響，并核算采用蒸煮滲透劑后的經(jīng)濟(jì)效益。

1.5.4 項(xiàng)目檢測(cè)

檢測(cè)項(xiàng)目及其測(cè)定方法分別是：粗漿硬度采用GB 1547—1989《紙漿高錳酸鉀值的測(cè)定法》；打漿度、濕重采用GB 3332《漿料打漿度的測(cè)定（肖伯爾-瑞格勒法）》。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸煮滲透劑加入前、后最終蒸煮曲線數(shù)據(jù)的對(duì)比

表3為蒸煮滲透劑加入前、后最終蒸煮曲線數(shù)據(jù)的對(duì)比。

表3 最終蒸煮曲線數(shù)據(jù)的對(duì)比

由表3可以看出，加入蒸煮滲透劑的總蒸煮時(shí)間比未加蒸煮滲透劑縮短42 min/球。

2.2 蒸煮滲透劑加入前、后用堿量及蒸煮質(zhì)量的對(duì)比

表4為蒸煮滲透劑加入前、后用堿量及蒸煮質(zhì)量的對(duì)比。

表4 用堿量及蒸煮質(zhì)量的對(duì)比

由表4可以看出，使用蒸煮滲透劑后，用堿量降低1.1個(gè)百分點(diǎn)，蒸煮硬度仍在工藝范圍之內(nèi)，并且較未使用蒸煮滲透劑略低，說(shuō)明了降低用堿量后，粗漿質(zhì)量合格。

2.3 蒸煮滲透劑加入前、后白漿得率的對(duì)比

表5為蒸煮滲透劑加入前、后白漿得率的對(duì)比。

表5 白漿得率的對(duì)比

從表5可以看出，使用蒸煮滲透劑后，白漿得率提高了2.27個(gè)百分點(diǎn)。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

表6為使用蒸煮滲透劑后的經(jīng)濟(jì)效益分析。

由表6可知，使用蒸煮滲透劑后每噸白漿生產(chǎn)成本下降了2 122.38-2 099.47=22.91（元）。

2.5 注意事項(xiàng)

蒸煮滲透劑受原料水分影響較大，在原料w（水分）≥30%時(shí)，效果不佳。

3 結(jié)論

（1）使用0.08%（相對(duì)于絕干原料）的含醌型蒸煮助劑和0.08%（相對(duì)于絕干原料）的蒸煮滲透劑組成雙元蒸煮助劑體系能夠發(fā)揮比單一助劑更強(qiáng)大的作用。

（2）使用雙元助劑有效地改善了麥草漿的濾水性能，打漿度由21°SR降至19°SR，降低了2°SR，濕重由11.3 g提高到11.8 g，提高了0.5 g。同時(shí)蒸煮后漿料的色相有明顯的改觀。

表6 經(jīng)濟(jì)效益分析

（3）雙元助劑極大地縮短了蒸煮時(shí)間，總蒸煮時(shí)間縮短42 min/球，占全程時(shí)間（包括裝球時(shí)間）的8%，這對(duì)于因設(shè)備限制難以提高產(chǎn)量的廠家來(lái)說(shuō)是一種簡(jiǎn)單而又有效的解決方法。

（4）雖然雙元助劑比單一助劑多增加了1種化學(xué)品，并且進(jìn)口的蒸煮滲透劑較貴，但其創(chuàng)造的效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于投入。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，雙元助劑可以使白漿得率提高2.27個(gè)百分點(diǎn)，使每噸白漿成本下降22.91元。如果以年產(chǎn)20萬(wàn)t漿計(jì)，每年所創(chuàng)造的純利潤(rùn)便是458.2萬(wàn)元。從中可以看出，雖然蒸煮助劑用量很小，但產(chǎn)生的效益卻是非常可觀的。

由上分析，這種反應(yīng)型助劑與滲透型助劑配合使用的雙元助劑體系必會(huì)被越來(lái)越多的廠家所接受，有著廣闊的發(fā)展前景。

［1］董元鋒，劉溫霞，蔣秀梅.蒸煮助劑在化學(xué)制漿中的應(yīng)用與其發(fā)展［J］.造紙化學(xué)品，2009，21（3）：11-14.

［2］姚獻(xiàn)平，鄭麗萍.表面活性劑在造紙工業(yè)中的應(yīng)用［J］.精細(xì)化工，2001，18（3）：165-169.

App lication of Dual Cooking Aid System in Wheat Straw Cooking

SHIJun-wei1，2，ZHANG Qi-yuan2，CHEN Jia-chuan1，YANGGui-hua1，BIYan-jin2
（1.Shangdong Institute of Light Industry，ji’nan 250353，China；2.Shangdong Tralin Paper Go.，Ltd.，Gaotang 252800，China）

This paper addressed the experiment process of a dual cooking aid system applied in the production line of wheat straw pulp.Results show that，using cooking aid system composed of 0.08%（based on oven-dry raw material）of quinone-type cooking additive and 0.08%of penetrants（based on oven-dry raw material）can exert a more powerful function than single cooking aid：the drainability of wheat straw pulp is improved；the cooking time is reduced；and the production cost is lowered.

dual cooking aid system；authraquinone；penetrant；surfactant

book=2,ebook=51

TS727.1

A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1007-2225（2010）01-0029-03

史軍偉先生（1977-），制漿造紙?jiān)谧x碩士研究生；研究方向：綠色化學(xué)和清潔制漿；E-mail：cysjw@163.com。

2009-11-30（修回）

本文文獻(xiàn)格式：史軍偉，張奇媛，陳嘉川，等.雙元助劑在麥草蒸煮中的應(yīng)用[J].造紙化學(xué)品，2010，22（1）∶29-31.