制漿工藝學(xué)課件

備料第一節(jié)原料的貯存目的：維持正常的連續(xù)生產(chǎn)、改進(jìn)原料品質(zhì)

防火與安全

運(yùn)輸要求原料場的基本要求排水要求通風(fēng)要求照明要求防火與安全防火帶原料場在生產(chǎn)區(qū)的下風(fēng)口設(shè)置消防設(shè)施原料場與生產(chǎn)區(qū)：草100－200米，木25米原料場與住宅區(qū)：100米1、原木的貯存（1）水上貯存：

可以省去繁重的搬運(yùn)操作，提高生產(chǎn)率。能均勻水分，防止木材變質(zhì)腐爛但原木樹脂難以降低，原木沉底。（現(xiàn)在一般不用）（2）地面貯存：

能降低原木水分和樹脂，但使用馬尾松，由於夏天天氣潮濕，溫度高，地上儲存的馬尾松容易腐爛及產(chǎn)生蘭變。

堆垛方法層疊法：（1）平列法：（2）散堆法：（3）

堆垛規(guī)格與間距

垛的長度－機(jī)械小於300米，人工小於100米垛的寬度－長原木3－6米，短原木小於3米垛的高度－人工2－4米，機(jī)械8米堆垛間距－垛間距1－3米，垛組距10－15米2、非木材原料的貯存非木材原料種類很多，它們的儲存有共同的特點(diǎn)，均需打捆或打包後儲存。原料種類打捆或打包規(guī)格毫米每捆或每包重量千克打捆或打包方式水分含量稻麥草1000

600

40035~40機(jī)械打包15%左右稻麥草1000

350

35025機(jī)械打包15%左右蘆葦

400

2500~280035~40機(jī)械打包20%左右脫青竹

300

140025~30人工打包12~15%左右蔗渣330

300

75025~30機(jī)械打包50%左右蔗渣500

500

100080機(jī)械打包50%左右竹子的貯存，視原料情況有紮捆和不紮捆貯存之分稻麥捆和蘆葦捆、芒桿捆和脫青竹片等，一般堆成尖頂式垛貯存。蔗渣包則堆成金字塔式垛。新蔗渣堆垛後，迅速發(fā)酵，產(chǎn)生大量的熱量，要注意通風(fēng)散熱，不然容易自燃。

第二節(jié)備料過程及其品質(zhì)控制一、木材原料的備料1、原木的鋸斷－－普通磨木機(jī)要求原木長度為0.6M或1.2M,普通削片機(jī)為2.0－2.5M.

2、原木的剝皮－－人工、機(jī)械

園筒剝皮機(jī)機(jī)械剝皮環(huán)式剝皮機(jī)滾刀式剝皮機(jī)3、原木的除節(jié)和劈木4、原木和板皮的削片－－木片規(guī)格：長15－25MM,厚3－7MM,寬5－20MM,合格率大於90％。

二、非木材原料的備料1、稻麥草原料的備料－－切斷、淨(jìng)化1.1幹法備料喂料A：切料－－刀輥切草機(jī)切草草片輸送B：篩選與除塵－－除去草片中夾帶的穀粒、塵土、草葉、草節(jié)輥式除塵機(jī)（羊角除塵器）、雙錐草片除塵機(jī)、水膜除塵器（水簾除塵室）1.2全濕法備料－－瑞典順智（SUNDS)的NACO優(yōu)點(diǎn)：a、消除飛塵，改善環(huán)境；b、降低噪音和勞動(dòng)強(qiáng)度；c、提高草片品質(zhì)；d、減少藥品用量；e、提高得率、強(qiáng)度。3、竹子原料的備料3.1削片備料－－刀輥切竹機(jī)、雙層園筒式竹片篩；3.2撕絲除髓備料－－美國彼得可（PEADCO)開發(fā)；半濕法－－水份50％左右4、蔗渣原料的備料－－除髓幹法以下－－水份25％濕法－－濃度5％左右美國彼得可（PEADCO）第二章化學(xué)法制漿（ChemicalPulping)

燒堿法

堿法硫酸鹽法

化學(xué)法石灰法

亞硫酸鹽法

原木磨木法制漿方法機(jī)械法

木片磨木法

化學(xué)熱磨法化學(xué)機(jī)械法磺化化機(jī)漿

鹼性過氧化氫化機(jī)堿

第一節(jié)纖維化學(xué)概述制漿原料－－木材原料、非木材原料原料的主要成分－－纖維素、半纖維素、木素、其他成分（Pine-松木，Birch-樺木）Table1.Comparisonbetweenthetypicalchemicalcompositionofwoodyandnon-woodyfeedstocksusedforpulping(%ofthefeedstockdrysolids).ComponentWoodyfeedstockNonwoodyfeedstockNonwoodyfeedstockCarbohydrates65-8050-80Cellulose40-4530-45Hemicelluloses25-3520-35Lignin20-3010-25Extractives2-55-15Proteins

0.55-10Inorganics0.1-10.5-10SiO2

0.10.5-7一、纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)纖維素大分子鏈的構(gòu)型由葡萄糖基組成纖維素大分子兩端的葡萄糖末端基不同，一個(gè)是還原性，另一個(gè)是非還原性，還原性來源於葡萄糖基氧環(huán)式結(jié)構(gòu)在一定條件下互換為開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)後出現(xiàn)的醛基；除兩端的葡萄糖基外，每個(gè)葡萄糖基具有三個(gè)游離的羥基，C2,C3與C6上的羥基反應(yīng)能力不同；每個(gè)葡萄糖基是氧環(huán)式結(jié)構(gòu)而不是開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，只有還原性末端的葡萄糖基，氧環(huán)式和開鏈?zhǔn)皆谝欢l件下可以互換；葡萄糖基之間是以1，4?甙鍵聯(lián)接，非à型甙鍵聯(lián)接；葡萄糖基環(huán)是六環(huán)型而不是五環(huán)型。二、木素的化學(xué)結(jié)構(gòu)木素母體－－松柏醇、介子醇、對－香豆醇通過不同的鍵合形成二聚體和木素大分子結(jié)構(gòu)木素大分子的結(jié)構(gòu)特性－－苯丙烷C6C3結(jié)構(gòu)木素大分子三種基本結(jié)構(gòu)單元－－愈瘡木基丙烷（I）、紫丁香基丙烷（II)、對羥基苯丙烷（III）針葉木木質(zhì)素主要由（I）構(gòu)成，闊葉木木質(zhì)素主要由（I)和（II）構(gòu)成，禾草類木質(zhì)素由（I）、（II）和（III）構(gòu)成；（I）（II）（III）木素結(jié)構(gòu)單元的連接方式和鍵的頻率－－－苯丙烷單元是通過醚鍵和碳－碳鍵的方式連接成木素大分子結(jié)構(gòu)木素中的主要醚鍵－－酚醚鍵、烷醚鍵、二芳醚鍵、二烷醚鍵－－木素中的苯丙烷單元有2/3-3/4是以醚鍵與相鄰的結(jié)構(gòu)單元聯(lián)接的；木素中的碳－碳鍵：?－5、?－?、?－1、?－2、5－5木素結(jié)構(gòu)中主要鍵的頻率針葉木和闊葉木中主要的鍵是?－O-4醚鍵，非木材主要的鍵型是?－O-4和?－5和?－?；木素與碳水化合物的聯(lián)接方式－醚鍵、酯鍵、甙鍵堿法（燒鹼、硫酸鹽法）蒸煮液—NaOH、Na2S優(yōu)點(diǎn)：A適應(yīng)任何原料；B蒸煮時(shí)間短；C紙漿的強(qiáng)度高；D易與現(xiàn)代漂白方法結(jié)合；E樹脂障礙和草類的表皮細(xì)胞群塊少；F黑液回收完善；G可以從材種中制取松節(jié)油、塔羅油等副產(chǎn)品。亞硫酸鹽法蒸煮液－SO2與不同鹽基組成的酸式鹽或正鹽的水溶液；優(yōu)點(diǎn)：A得率比堿法高；B蒸煮化學(xué)藥品成本低；C未漂漿的白度高；D易漂白。二、常用術(shù)語(一)堿法蒸煮總堿燒鹼法：NaOH+Na2CO3

硫酸鹽法：NaOH+Na2S+Na2CO3+Na2SO4+Na2SO3總可滴定堿燒鹼法：NaOH+Na2CO3

硫酸鹽法：NaOH+Na2S+Na2CO3+Na2SO3活性堿燒鹼法：NaOH

硫酸鹽法：NaOH+Na2S

堿液中活性堿含量占總可滴定堿含量的百分比叫活性度：活性度=(活性堿/總可滴定堿)

100%有效堿燒鹼法：NaOH

硫酸鹽法：NaOH+1/2Na2S硫化度指硫酸鹽法蒸煮液或白液中，硫化鈉含量占活性堿含量的百分比:

硫化度=(Na2S/NaOH+Na2S)

100%

以上各項(xiàng)均以氧化鈉或氫氧化鈉計(jì)。用堿量指蒸煮時(shí)活性堿的用量對絕幹原料重量的百分比：用堿量=（活性堿用量/絕幹原料重量）

100%液比蒸煮總液量的體積（L或m3）與絕幹原料重量（kg或噸）之比蒸煮總液量=堿液量+補(bǔ)加水量或黑液量+原料水分

其餘自己看，需熟記三、蒸煮液的組成和性質(zhì)燒鹼法－－80－85％NaOH,15-20%Na2CO3

堿法硫酸鹽法---NaOH+Na2S,少量Na2CO3、Na2SO4等

鈣鹽基－成本低、低PH、設(shè)備結(jié)垢、回收難；

酸法鎂鹽基－溶解度高，適合更廣泛PH（SO2+相應(yīng)鹽基）鈉鹽基－PH1－14，回收複雜，污染大氣

氨鹽基－溶解度高，可以回收SO2

第二節(jié)蒸煮原理主要內(nèi)容：蒸煮液對木片或草片的浸透作用蒸煮過程中碳水化合物的降解化學(xué)蒸煮過程中脫木素化學(xué)堿法和亞硫酸鹽法蒸煮過程中脫木素的反應(yīng)歷程和蒸煮曲線的制訂蒸煮脫木素動(dòng)力學(xué)和蒸煮品質(zhì)的電腦控制

蒸煮的目的是除去木素，使纖維彼此分離。要制得均一的紙漿，則纖維在分離過程中受熱的化學(xué)溶液的作用要相同，所以，在劇烈的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行之前，藥液均勻的浸透到原料中去是非常必要的。二、蒸煮液對木片或草片的浸透作用主體滲透－－毛細(xì)管作用力：流量與單根毛細(xì)管半徑的四次方成正比，不同原料或同原料的不同部位，毛細(xì)管的大小浸透作用同；溶質(zhì)擴(kuò)散－－濃度差：擴(kuò)散速率取決於總的開孔橫截面積、藥液在料片周圍和在料片內(nèi)部的濃度梯度，與單根毛細(xì)管無關(guān)

（1）毛細(xì)管作用當(dāng)原料水分含量較低時(shí)，浸透以毛細(xì)管浸透為主，其速率取決於壓力，毛細(xì)管直徑大小，藥液的粘度等。而毛細(xì)管中的空氣會對毛細(xì)管作用產(chǎn)生較大的阻力，因此，原料中水分含量不宜過低（木片水分含量以35~40%較好）。毛細(xì)管中的空氣用小放氣、汽蒸等辦法排出。闊葉木的毛細(xì)管浸透是通過導(dǎo)管進(jìn)行的；針葉木不含導(dǎo)管，藥液從開口管胞進(jìn)入細(xì)胞腔，然後通過多孔性的紋孔膜進(jìn)入相鄰的細(xì)胞腔。毛細(xì)管的浸透作用隨材種及邊材、心材的不同而有差別。（2）擴(kuò)散作用當(dāng)原料含水分高至飽和點(diǎn)時(shí)（即毛細(xì)管中充滿水），則完全為擴(kuò)散浸透。擴(kuò)散作用取決於藥液離子濃度梯度，毛細(xì)管有效截面積，藥液離子的活性以及藥液的溫度等。當(dāng)藥液PH值

13時(shí)，擴(kuò)散速度縱向是橫向的10~40倍，當(dāng)PH值

13時(shí)，由於藥液對纖維細(xì)胞壁的潤脹作用，產(chǎn)生了許多“暫時(shí)毛孔”，因而使橫向的毛細(xì)管的有效截面積增大，從而使橫向擴(kuò)散速率接近於縱向（0.8：1）?？偟膩碚f，毛細(xì)管浸透比擴(kuò)散浸透快，不管藥液PH值的大小如何，都是一樣的。浸透與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)係浸透與化學(xué)反應(yīng)不是截然分開的兩個(gè)階段。浸透為化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造條件，化學(xué)反應(yīng)使木素等溶出增加了孔隙度，又促進(jìn)了藥液的浸透。對於原料切片一開始就接觸濃度高，溫度高的藥液而進(jìn)行的快速蒸煮強(qiáng)調(diào)化學(xué)反應(yīng)是必要的，但也不能否定浸透的重要作用，在進(jìn)行快速連續(xù)的蒸煮時(shí)，進(jìn)行預(yù)浸處理，仍然是有效的措施。三、蒸煮過程中脫木素化學(xué)主要介紹堿法，對照亞硫酸鹽法，發(fā)色基團(tuán)的問題在漂白一章中再進(jìn)一步討論。1、燒鹼法和硫酸鹽法蒸煮的脫木素反應(yīng)和縮合反應(yīng)。（1）酚型α-芳基醚鍵和α-烷基醚鍵聯(lián)接的鹼化斷裂這一類聯(lián)接最容易斷裂，這是由於氫氧化鈉促進(jìn)了酚鹽結(jié)構(gòu)的重排而消去了α-芳基和α-烷基取代物形成了亞甲基醌基結(jié)構(gòu)。典型的反應(yīng)如下：（P36圖2－6）但α-芳基醚鍵和α-烷基醚鍵斷裂後木素分子是否變小，還得看具體結(jié)構(gòu)的類型，如苯基香豆?jié)M結(jié)構(gòu)和松脂醇結(jié)構(gòu)的α-芳基醚鍵和α-烷基醚鍵斷裂後，木素大分子並未變小。至於非酚型的α-芳基醚鍵，則是非常穩(wěn)定的。（2）酚型β-芳基醚鍵的鹼化斷裂和硫化斷裂鹼化斷裂：酚型β-芳基醚鍵在苛化鈉法蒸煮時(shí)，由於其他反應(yīng)是β-質(zhì)子消除反應(yīng)和β-甲醛消除反應(yīng)，因此多數(shù)不能斷裂，只有少量這種鍵在通過氫氧根對α-碳原子的親核攻擊形成環(huán)氧化合物時(shí)才有斷裂；P37圖2-7硫化斷裂：在硫酸鹽法蒸煮時(shí)，由於ＨＳ－（或Ｓ２－）離子的電負(fù)性較ＯＨ－離子強(qiáng)，其親核攻擊能力也強(qiáng)，所以能順利迅速形成環(huán)硫化合物而使β-芳基醚鍵斷裂。這就是硫酸鹽法蒸煮脫木素比燒鹼法快的主要原因。P37圖2-7（3）非酚型β-芳基醚鍵的鹼化斷裂和硫化斷裂。只有在特定條件下才能產(chǎn)生只有α-羥基的非酚型β-芳基醚鍵才能進(jìn)行鹼化斷裂。由於α-羥基在堿液中容易電離，形成的氧離子能攻擊β位置的碳原子而形成環(huán)氧化合物。促使β-芳基醚鍵斷裂。

具有α-羰基的非酚型β-芳基醚鍵才能進(jìn)行硫化斷裂。

α-羰基能促使環(huán)硫化合物形成，從而使β-芳基醚鍵斷裂。（4）芳基-烷基和烷基-烷基間C-C鍵的斷裂芳基和芳基之間的C-C鍵很穩(wěn)定，上述C-C鍵在某些條件下有可能斷裂，其結(jié)果是木素大分子有可能變小，也可能變化不大。這種斷裂並不是堿法制漿中的主要反應(yīng)。（5）芳基-烷基醚鍵的斷裂甲氧基中甲基的脫除，對木素分子的變小，無關(guān)緊要，但它是堿法蒸煮中形成甲醇或甲硫醇的主要反應(yīng)，生成的甲硫醇造成空氣污染。（6）堿法蒸煮過程中的縮合反應(yīng)能影響木素的溶出的主要是C

-Aｒ的縮合反應(yīng)。這種縮合反應(yīng)和從亞甲基醌結(jié)構(gòu)開始，當(dāng)有足夠的氫氧化鈉或硫化鈉時(shí)，進(jìn)行的是脫木素反應(yīng)；如堿不夠，則產(chǎn)生縮合反應(yīng)。斷裂的木素經(jīng)縮合變成分子更大的木素，更加難以溶解造成生片。其餘的縮合反應(yīng)如Cβ－Cγ的縮合反應(yīng)和酚型結(jié)構(gòu)單元或斷裂產(chǎn)物與甲醛的縮合反應(yīng)，均多數(shù)在黑液中進(jìn)行，對木素溶出影響不大。堿法蒸煮過程中的脫木素順序胞間層－－木素的密度大木素分佈細(xì)胞壁－－木素含量高，特別是S2層木材－－細(xì)胞壁（S2層）胞間層脫木素順序草類（蔗渣）－－細(xì)胞壁、胞間層、細(xì)胞角同制漿方法－－硫酸鹽酸性亞硫酸鹽鹼性亞硫酸鹽2、化學(xué)法蒸煮過程中脫木素的反應(yīng)歷程初始脫木素階段－－藥液浸入料片，木素溶出少於1/3;脫木素階段大量脫木素階段－－木素溶出60－83％，殘餘脫木素階段－－木素溶出1.5-14%，不同原料的脫木素歷程不同，制定工藝參數(shù)時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況確定。3、脫木素動(dòng)力學(xué)和蒸煮過程的電腦控制反應(yīng)（1）脫木素反應(yīng)級數(shù)的確定（2）計(jì)算脫木素反應(yīng)速率常數(shù)K和活化能（3）相對反應(yīng)速率常數(shù)Kr和H-因數(shù)的計(jì)算（4）利用H－因數(shù)對蒸煮品質(zhì)的控制（5）利用電腦對蒸煮品質(zhì)的控制四、蒸煮過程中的碳水化合物降解化學(xué)剝皮反應(yīng)與鹼性水解

第三節(jié)蒸煮方法和蒸煮技術(shù)一，蒸煮過程裝鍋、送液升溫、小放氣保溫大放氣、放料1，蒸煮過程中木素與碳水化合物的變化2、蒸煮過程（1）裝料、送液要求：A，裝料要多；B，送液與裝料配合；C，裝料時(shí)間要短；D，送液的溫度要適宜；方法：人工、蒸汽裝鍋器、螺旋預(yù)浸（2）升溫、小放氣小放氣－－排除假壓、松木原料回收松節(jié)油（3）保溫不同原料的保溫時(shí)間不一樣（4）大放氣和放料噴放：A，放料時(shí)間短；B，漿料易分散，漿渣少；C，噴放後漿料的溫度和濃度高，有利於黑液提??；D，操作簡便；E，紙漿的強(qiáng)度有所降低；二、間隙蒸煮技術(shù)1燒鹼法和硫酸鹽法的蒸煮技術(shù)（1）工藝條件－－用堿量、硫化度、液比、最高溫度、升、保溫時(shí)間；A，用堿量－－取決於原料種類、品質(zhì)和成漿品質(zhì)的要求；注意計(jì)算方法，以Na2O計(jì)或以NaOH計(jì)；B，液比－－蒸球1：2～3，立鍋1：4～5；C，硫化度－－木材原料25％～30％，草類原料15％左右；D，最高溫度，升、保溫時(shí)間－－（2）蒸煮示例2、鹼性亞硫酸鈉和中性亞硫酸鈉（銨）法的蒸煮過程和技術(shù)（1）鹼性亞硫酸鈉（AS)20世紀(jì)70年代發(fā)展的，與蒽醌（AQ)結(jié)合使用，具有得率高、顏色淺、易洗易漂；（2）中性亞硫酸鈉（銨）法（NS)的蒸煮技術(shù)國外主要生產(chǎn)瓦愣原紙用的半化學(xué)漿，NSSC；國內(nèi)主要用來生產(chǎn)草類化學(xué)漿；見P65表；三，添加助劑的改良蒸煮技術(shù)1，添加無機(jī)氧化性助劑或通氧的硫酸鹽蒸煮（1）多硫化鈉A,原理－－利用多硫化鈉的氧化作用將纖維素和半纖維素的醛末端基氧化成堿穩(wěn)定的糖酸末端基，終止剝皮反應(yīng)。

Thechallengeisthepreparationofpolysulfideliquor.Itcanbepreparedbyaddingelementalsulfurtokraftwhiteliquoraccordingtothereaction:+SNa2S+SNa2S2Na2S3Theamountofsulfurthathastobeusedis3%-5%ofwood(Fig.36),whichmeansthatsulfurmustberecoveredandregeneratedaselementalsulfurfromthechemicalrecoverycycle.Anotheroptionistoproducepolysulfidethroughcatalyticoxidationbythereaction:

2Na2S+O2+2H2OS2+4NaOHnS+Na2SNa2SnR纖，半纖－CHO＋S22－＋3OH-R纖，半纖－COO-+2S2-+2H2O

Partofthesulfidecanoxidizetothiosulfateasasidereaction.Polysulfidepreparationbywhiteliquoroxidationislimitedinthatitdependsonthewhiteliquorsulfidity.Thepolysulfidechargecanbeonepercentonwoodatbest,whereasdirectelementalsulfuradditiondoesnotlimittheapplicablepolysulfidecharge.Thegaininyieldfrompolysulfidecookingisdirectlyrelatedtoimprovedglucomannanyieldwithsoftwoodsandxylanyieldwithhardwoods.B，效果（2）亞硫酸鈉－－保護(hù)碳水化合物，提高得率

3R纖，半纖－CHO＋SO32－＋3OH－

R纖，半纖－COO－＋S2－＋3H2O（3）氧－堿法蒸煮－－可以消除廢氣，但分子氧不能選擇性脫木素2，添加無機(jī)還原性助劑的堿法蒸煮硼氫化鈉（NaBH4)---強(qiáng)還原劑，能將羰基還原為羥基，避免碳水化合物的剝皮反應(yīng)，可提高得率10％左右。

4R纖，半纖－CHO＋NaBH4R纖，半纖－CH2OH+

NaBO33，添加有機(jī)氧化性助劑的蒸煮技術(shù)－－AQ四，改良蒸煮技術(shù)Severalnewvariationsofkraftcookingemerged:Continuousflowprocesses:-ModifiedContinuousCooking(MCC)-ExtendedModifiedContinuousCooking(EMCC)-IsothermalCooking(ITC)-LoSolidsCooking(LSC)Displacementbatchprocesses:-RapidDisplacementHeating(RDH)-SuperBatchCooking(SB)-WhiteLiquorImpregnation(WLI)Theseareallvariationsofthesamethemeandbasedontheprincipleofalkaliconcentrationprofiling.Theyallachieveacommongoal,whichistoenhanceselectivedelignificationtolowerresiduallignincontentwithoutexcessivelossofpulpstrength.Withtheseprocessmodificationsnooronlymarginalgainsinyieldselectivityisachieved(Fig.42).Allnewmillprojectsapplysomeoftheseprinciples.Figure56.SchematicsystemsheetofSuperBatchcookingRDH蒸煮的優(yōu)越性

第四節(jié)蒸煮設(shè)備蒸球間隙蒸鍋蒸煮設(shè)

Kamyr

連續(xù)

Pandia1,立鍋國產(chǎn)－－50M3、75M3、110M3國外－－80、100、125、135、160、200、225M32，蒸球－－14、25、40M33，卡米爾連續(xù)蒸煮器－－1948生產(chǎn)第一套，主要用於木漿（1）主要優(yōu)點(diǎn)：A，生產(chǎn)能力大，日產(chǎn)可達(dá)2000噸；B，減輕了污染，提高了漿的強(qiáng)度；（2）流程

廢液的回收和綜合利用

*第一節(jié)

黑液的蒸發(fā)

黑液的組成和性質(zhì)

*一黑液的組成和性質(zhì)

1.黑液的組成黑液的組成較複雜，大體上可分為有機(jī)物和無機(jī)物兩部分，兩部分的組成和比例隨漿原料和生產(chǎn)工藝條件的不同而不同。比例：有機(jī)物約70%，無機(jī)物30%。有機(jī)物/無機(jī)物=2.2

0.3*有機(jī)物組成：植物纖維原料溶出的木素，半纖維素和纖維素的降解產(chǎn)物及有機(jī)酸等，是產(chǎn)生燃燒值的主要來源。

無機(jī)物組成：游離的氫氧化鈉，硫化鈉，碳酸鈉，硫酸鈉及有機(jī)酸鈉，草類漿

（特別是稻麥草）含有較多的二氧化矽。

*含二氧化矽多給堿回收帶來一系列困難（1）黑液蒸發(fā)時(shí)矽酸易產(chǎn)生管垢，傳熱係數(shù)下降，甚至堵塞管路。（2）黑液燃燒時(shí)，燃燒爐易結(jié)蜂窩，以至縮短爐子壽命，在爐中鈉與二氧化矽結(jié)合，耗堿可達(dá)35%，並大大的降低熔融物的純度，由於無機(jī)物含量高，因而固形物熱值低。*（3）苛化時(shí)形成的矽酸鈣和矽酸鈉粘度大，造成澄清困難，而且由於矽酸鈣沉澱在石灰表面，降低苛化速度及苛化率。（4）回收石灰時(shí)結(jié)球造成回收困難。*2．黑液的性質(zhì)

(1)黑液的物理性質(zhì)①濃度黑液的濃度表示黑液中固形物的含量生產(chǎn)中習(xí)慣用波美度或比重來表示，因可直接測量，但波美度和比重和溫度有關(guān)系，當(dāng)黑液中固形物含量一定時(shí)，測出的波美度或比重的大小隨溫度的升高而降低，所以要換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度（15

C）下的溫度和比重。波美度（15

C）=波美度（t

C）+0.052（t

C-15

C）比重=144.3/（144.3-波美度（15

C））*固形物百分比濃度表示法，必須用化驗(yàn)分析方法測定，不如波美度或比重法直接快當(dāng)。但也可以用下麵公式近似換算，黑液固形物含量%=1.51x-0.9上式由14種漿的黑液綜合而得，對於蔗渣和芒桿漿，用下麵公式更準(zhǔn)確：黑液固形物含量%=1.51x-0.81x---黑液波美度（15

C）*②黑液的粘度黑液的粘度在蒸發(fā)過程中，是一次很重要的物理性能，如對黑液的流送及蒸發(fā)效率等有密切的關(guān)係。影響黑液的粘度的因素較多，但對粘度影響最大的是黑液的濃度和溫度。隨濃度的升高而升高，隨溫度的升高而降低。另外，有效堿的含量，半纖維素的含量及二氧化矽的含量，都能影響粘度。*③黑液的比熱隨黑液的濃度增大而減少，隨溫度的升高而增大，但在100

C範(fàn)圍內(nèi)，黑液的比熱隨溫度變化很小，可用下列公式求出近似值：

C=0.98-0.0052bC-------黑液的比熱（千卡/公斤黑液）b-------黑液中固形物的重量%（即百分比濃度）*④沸點(diǎn)升高黑液和其他溶液一樣，在相同液面壓力下或真空下，沸騰溫度比水高一些，所增加的溫度稱為沸點(diǎn)升高。黑液的沸點(diǎn)升高主要決定於黑液的濃度和液面壓力的大小。由於各效黑液沸點(diǎn)的升高，使各效有效溫差減少，傳熱量減少，總有效溫度差相對降低，而影響多效蒸發(fā)的效率。*⑤起泡性由於制漿原料中含有木素，樹脂等物質(zhì)，在制漿過程中形成堿木素和皂化物，這些物質(zhì)是較強(qiáng)的表面活性劑，是起泡的來源。松木由於含有較多樹脂，故松木漿黑液比其他漿黑液起泡性強(qiáng)。低濃黑液比高濃黑液起泡性強(qiáng)。泡沫的形成影響生產(chǎn)操作（污染加熱面），增大堿的流失（跑黑水）。*⑥黑液的燃燒值：一公斤黑液固形物燃燒時(shí)的發(fā)熱量稱為黑液的燃燒值，它是黑液的重要指標(biāo).黑液的燃燒值受固形物中有機(jī)物和無機(jī)物的比例影響，有機(jī)物的比例越大則燃燒值越大，故硬漿比較軟漿大，木漿比草漿大，一般針葉樹漿黑液的燃燒值為3500~3800千卡/公斤、闊葉樹3300~3600千卡/公斤、草漿2500~3000千卡/公斤。*(2)黑液的化學(xué)性質(zhì)

①膠體性黑液雖然不是膠體，但由於存在膠體物質(zhì)，在一定條件下具有膠體性質(zhì)。一般認(rèn)為：在黑液有效堿含量占固形物的1.14%以上條件下，每一個(gè)木素單元含有四個(gè)以上鈉原子時(shí)，堿木素完全溶解於黑液中，呈親水膠體存在，因而不發(fā)生沉澱。但當(dāng)黑液有效堿含量低於0.71%時(shí)，堿木素膠體的穩(wěn)定性大大降低，很容易從黑液中沉澱出來。所以，黑液要保存一定濃度的殘堿，就是這個(gè)道理。*②腐蝕性黑液對設(shè)備的鹼性腐蝕很少，酸性腐蝕較重。酸性腐蝕的產(chǎn)生，主要在蒸發(fā)過程中黑液的二次蒸汽及其冷凝水中含有揮發(fā)性的有機(jī)酸（如蟻酸、醋酸等），各種酸性的硫化物（如：硫化氫、硫醇等），所以凡是接觸二次蒸汽及其冷凝水的部位腐蝕較重，例如後幾效加熱管外壁，汙冷凝水排出系統(tǒng)及冷凝器等。③易氧化性被氧化物質(zhì)主要是無機(jī)硫化物和有機(jī)糖類，由於酚基的催化，氧化反應(yīng)速度加快。

*二黑液蒸發(fā)前的預(yù)處理（略）*三多效蒸發(fā)工藝流程和設(shè)備

1.工藝流程(1)蒸汽流程蒸汽

I效

II效

III效

IV效

V效

高位冷凝器

汽水分離器

真空泵

排空

冷凝水排出*(2)黑液流程

①順流式流程稀黑液

預(yù)熱器

-I效

II效

III效

IV效

-V效

半濃黑液槽優(yōu)點(diǎn)：1.輔助設(shè)備少，黑液依靠壓差自動(dòng)流送，任何多效蒸發(fā)只需要兩臺泵，各效之間不用預(yù)熱器。2.設(shè)備緊湊，溫度損失少，3.運(yùn)行中操作簡便，工藝條件穩(wěn)定。*缺點(diǎn)：由於黑液濃度逐效增加，而溫度逐效降低，黑液粘度越來越大，但溫差減少，流速降低，傳熱係數(shù)降低，不能發(fā)揮蒸發(fā)設(shè)備效率，也不能產(chǎn)生高濃度的黑液。目前國內(nèi)外採用順流式流程較少*②逆流式流程：稀黑液V效--------預(yù)熱器-------IV效--------預(yù)熱器--------III效--------預(yù)熱器---------II效-------預(yù)熱器-------I效---------濃黑液槽優(yōu)點(diǎn)：隨黑液濃度的增高，溫度相應(yīng)提高，黑液粘度增高較小，傳熱係數(shù)大，可充分發(fā)揮設(shè)備能力，並可生產(chǎn)濃黑液。*缺點(diǎn)：1。輔助設(shè)備多，各效之間必須用泵傳送黑液，必須有黑液預(yù)熱器，如提取的稀黑液溫度過高，還需有黑液降溫設(shè)備。2．操作比較複雜，工藝條件變化大。3．設(shè)備安裝和維護(hù)工作量增加。*③混流式流程兼有順流式和逆流式兩種流程的大部分優(yōu)點(diǎn)，並可克服兩種流程的缺點(diǎn)，是國內(nèi)外經(jīng)常採用的黑液流程。方案1：稀黑液

預(yù)熱器

III效

IV效

V效

皂化物分離

預(yù)熱器

II效

I效

濃黑液槽方案2：稀黑液

預(yù)熱器

III效

IV效

V-效

皂化物分離

預(yù)熱器

I效

II效

濃黑液槽*方案2可以大大減輕由於高溫效應(yīng)造成的無機(jī)物沉澱和有機(jī)物碳化而產(chǎn)生的結(jié)垢程度，從而提高蒸發(fā)能力，而且運(yùn)行週期較長，我國工廠大多數(shù)採用方案2。兩種流程都採用間斷出濃黑液的方式，即出濃黑液和出半濃黑液交替進(jìn)行。*出半濃黑液（又叫大循環(huán)）：利用低溫半濃黑液和稀黑液調(diào)整進(jìn)效濃度，在較低濃度和較大流量下，經(jīng)後三效蒸發(fā)後，經(jīng)皂化物分離，再送入前兩效，出效後進(jìn)入高溫半濃黑液槽。出濃黑液（又叫小迴圈）：利用高溫半濃黑液和稀黑液調(diào)節(jié)進(jìn)效濃度，在較高濃度和較小流量下，經(jīng)過後三效蒸發(fā)後，再送入前兩效，出效後送入濃黑液槽。*大循環(huán)和小迴圈交替時(shí)間根據(jù)濃黑液槽存量確定，以保證正常供應(yīng)堿回收爐的需要為標(biāo)準(zhǔn)，（同時(shí)也應(yīng)考慮稀黑液槽的液位，不能引起跑稀黑液。）這種大小迴圈交替進(jìn)行的方式，優(yōu)點(diǎn)是大循環(huán)可以使小迴圈粘附在管壁的浮垢及時(shí)除去，改善傳熱條件，不僅為下次小迴圈創(chuàng)造條件，而且可以充分發(fā)揮大循環(huán)的作用。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換操作不方便，不夠穩(wěn)定。*(3)冷凝水流程

新鮮蒸汽的冷凝水（一效及預(yù)熱器的冷凝水）集中收集，供鍋爐使用。二次蒸汽冷凝水（汙冷凝水）利用各效壓差通過U形管或泛汽罐逐次流入下效，最後進(jìn)入冷凝水收集槽，泵入地溝。*(4)不凝結(jié)氣體系統(tǒng)

排除各效汽室中不凝結(jié)氣體，一般從各效汽室分別引出，通過總管接到汽水分離器，分離後的不凝氣體進(jìn)入冷凝系統(tǒng)排出。*2．蒸發(fā)設(shè)備長管液膜單程蒸發(fā)器這是長管液膜蒸發(fā)器最基本的類型，其他類型由此改進(jìn)發(fā)展而來。如圖7—14、16所示加熱管長7米，管長與直徑之比l/d==100~150以上。*工作原理：黑液從蒸發(fā)管下端進(jìn)入，液位上升至管高的1/4~1/5時(shí)，靠近管壁的黑液立即沸騰汽化，產(chǎn)生大量汽泡，汽泡膨脹使管中央形成汽柱，由於蒸汽密度急劇變小，上升速度加快，因而將液體拉成一層薄膜，沿管壁迅速上升，到蒸發(fā)管上端時(shí)，黑液已變成含大量懸浮液滴的汽液混合物，並以較快的速度沖出管口。*特點(diǎn)：1、黑液在加熱管內(nèi)流速高，一般20~30米/秒，在真空度650~700mmHg時(shí)，流速可達(dá)100~160米/秒，因此管壁對黑液的傳熱係數(shù)大（此傳熱係數(shù)與流速的0.8次方成正比）2、由於黑液在加熱管內(nèi)液面較低，靜壓溫度損失小，而使有效溫差相應(yīng)提高。3、由於黑液在加熱管內(nèi)停留時(shí)間短，可避免局部過熱造成黑液沉澱結(jié)垢。4、由於加熱管長，可以使黑液產(chǎn)生的泡沫受管壁加熱而消除，因此更適用皂化物含量高的黑液。*使用注意點(diǎn)：在使用時(shí)必須嚴(yán)格控制加熱管內(nèi)液位，使進(jìn)效黑液溫度接近沸點(diǎn)。如管內(nèi)液位過高或進(jìn)效黑液溫度過低，則造成沸騰區(qū)縮短，由於液區(qū)傳熱係數(shù)較低，必降低蒸發(fā)效率。如管內(nèi)液位過低，則造成結(jié)垢加快，甚至堵管。*

近年有所改進(jìn)：1、超長管式，管長增加到9~10米；2、把一、二效加熱改成雙程式；3、採用升降膜式（三程式）蒸發(fā)器。4、板式降膜蒸發(fā)器（圖7-18）

*(二)蒸發(fā)操作（略）

返回*第二節(jié)黑液的燃燒*一.黑液燃燒的原理1.黑液燃燒的過程及化學(xué)反應(yīng)（以硫酸鹽漿黑液為例）黑液的燃燒過程可大致分為三個(gè)階段，但實(shí)際上這三個(gè)階段不是截然分開的，是交叉進(jìn)行的。*(1)黑液的乾燥經(jīng)過蒸發(fā)工段及直接蒸發(fā)後的黑液，含有40~50%左右的水，需進(jìn)一步乾燥到含水分10~15%的黑灰，才能進(jìn)行燃燒，黑液經(jīng)噴槍噴出後，液滴在下落過程中和高溫爐氣接觸，水分蒸發(fā)，並且和爐氣產(chǎn)生如下反應(yīng)：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O2NaOH+SO3=Na2SO4+H2ONa2S+CO2+H2O=Na2CO3+H2S2Na2S+2SO2+O2=2Na2S2O3Na2S+SO3+H2O=Na2SO4+H2S2RCOONa+SO2+H2O=Na2SO3+2RCOOH2RCOONa+SO3+H2O=Na2SO4+2RCOOH經(jīng)過反應(yīng)後，全部游離的氫氧化鈉及大部分硫化鈉轉(zhuǎn)化成硫酸鈉，亞硫酸鈉，硫代硫酸鈉，碳酸鈉，此外，有機(jī)酸鈉也可以轉(zhuǎn)化成亞硫酸鈉和硫酸鈉。

*(2)有機(jī)物的熱分解及碳化

經(jīng)過第一階段乾燥的黑液中含水分10~15%，已成固態(tài)（稱黑灰），溫度達(dá)150~2000C，此時(shí)黑液中有機(jī)物開始分解；隨著最後一部分水分的蒸發(fā)，黑灰溫度迅速提高，約4000C左右，有機(jī)物分解速度加快，分解產(chǎn)物中有甲醇、丙酮、酚、甲硫醇、硫化氫、低分子醛酸,結(jié)構(gòu)複雜的的烷基硫化物等。這些產(chǎn)物在熾熱的氣體中燃燒，生成二氧化碳、水、二氧化硫、三氧化硫等，並放出大量的熱量.為保證這部分產(chǎn)物的完全燃燒，必須供給充足的空氣---二次風(fēng)*當(dāng)有機(jī)物發(fā)生熱分解時(shí)，與有機(jī)物結(jié)合的鈉離子也獲得分離，並轉(zhuǎn)變成氧化鈉，進(jìn)一步生成碳酸鈉。2NaOR+O2Na2O+CO2+H2ONa2O+CO2=Na2CO3在這一階段中，由於含有硫和鈉的有機(jī)化合物的分解，將產(chǎn)生一部分硫化鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸鈉。其組成比例取決於熱分解的條件，即溫度，送入空氣量等，在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下，約有50%的有機(jī)結(jié)合硫在熱分解時(shí)可轉(zhuǎn)變成無機(jī)硫化合物。這說明在燃燒過程中硫的損失是相當(dāng)大的。（下一步討論）*由於熱分解的作用，有機(jī)固體物發(fā)生碳化，並或多或少轉(zhuǎn)變成元素碳。在這一階段終了殘存的無機(jī)化合物中，主要是碳酸鈉和硫酸鈉,前者主要由於有機(jī)化合物發(fā)生分解和經(jīng)過氧化而成，此外尚包括第一階段中，黑液中氫氧化鈉及硫化鈉的碳酸化產(chǎn)物。後者主要是補(bǔ)加的芒硝，（在第一、二階段中沒有生產(chǎn)變化）當(dāng)然也包括第一、二階段中產(chǎn)生的硫酸鈉。這些混合物的熔點(diǎn)比純的狀態(tài)都要低（碳酸鈉熔點(diǎn)為8250C，硫酸鈉熔點(diǎn)為8880C,硫化鈉熔點(diǎn)10400C）其熔點(diǎn)隨著組成的比例而變化，一般8000C可形成液體,850~9000C可完全熔融。*(3)無機(jī)物的熔融及芒硝還原階段

由於碳的燃燒，產(chǎn)生高溫（最高可達(dá)12000C）,燃燒所需的空氣直接通入燃燒區(qū)，稱為一次風(fēng)。由於高溫，無機(jī)物熔融，同時(shí)將芒硝還原（熔融是芒硝還原必不可少的）:①Na2SO4+2C=Na2S+2CO2-0.22兆焦②Na2SO4+4C=Na2S+4CO-0.57兆焦③Na2SO4+4CO=Na2S+4CO2+0.18兆焦以前說反應(yīng)①為主，因吸熱較少，且②+③=①，現(xiàn)在的說法是以②為主，兩種說法都不夠全面。*根據(jù)手冊數(shù)據(jù)，計(jì)算出不同溫度下三個(gè)反應(yīng)式的反應(yīng)平衡常數(shù)的對數(shù)，並對溫度作圖。（如圖）在絕對溫度10000K以前，反應(yīng)③為主，反應(yīng)①次之，反應(yīng)②最次;但隨著溫度的升高，反應(yīng)③下降，反應(yīng)①上升，但上升較慢,反應(yīng)②上升且上升較快，到10000K時(shí)，三個(gè)反應(yīng)式的logK趨向一致，溫度再升高時(shí)，則是反應(yīng)②為主，①次之，③最次。*從反應(yīng)式看出：a/提高溫度有利於還原反應(yīng);850°C時(shí)，經(jīng)2~3分鐘，95%的芒硝還原成硫化物.1100°C時(shí)，40秒,88%的芒硝被還原.b/參加反應(yīng)的碳要過量;根據(jù)反應(yīng)式①計(jì)算，硫酸鈉：碳=1：0.17，根據(jù)反應(yīng)式②計(jì)算，硫酸鈉：碳=1：0.34，但所需的碳遠(yuǎn)超過這個(gè)比值，因?yàn)椋哼€原芒硝需要熱量，根據(jù)計(jì)算，還原一千克芒硝需要1700千卡熱量:*由有關(guān)元素生成硫酸鈉需要熱量等於330.9千卡/摩爾,由有關(guān)元素生成硫化鈉需要熱量89.2千卡/摩爾,因此由芒硝轉(zhuǎn)化成硫化鈉必須耗費(fèi)：330.9–89.2=241.7千卡/摩爾算成以一千克芒硝為基準(zhǔn)，則為：241.7×1000÷140=1700千卡另加上無機(jī)物熔融所需要的熱，故硫酸鈉：碳=1：2.4在送入爐內(nèi)燃燒的黑液和芒硝的混合液中，硫酸鈉和碳的比值一般在1：3.5~4.5，考慮到一部分碳在黑液有機(jī)物發(fā)生熱分解時(shí)揮發(fā)掉，另一部分碳參加碳酸化反應(yīng)，故要操作適當(dāng)，並使碳完全燃燒，以充分利用其熱量。*C/在理想情況下，進(jìn)碳燃燒區(qū)和芒硝還原區(qū)的空氣是應(yīng)符合於使碳燃燒二氧化碳所需的理論用氧量，其中不包括芒硝還原所吸收的氧。過?？諝庠黾訒r(shí)，溫度降低，而芒硝的還原條件也會變壞。大量的過?？諝饪赡芤鹆蚧c的分解，造成硫的損失：

Na2S+CO2+3/2O2=Na2CO3+SO2此一反應(yīng)有極高的平衡常數(shù)，而隨著溫度的降低而增大，所以，實(shí)際上燃燒爐是利用較低的過剩空氣操作的，一部分碳燃燒成一氧化碳，但一直保持著較高的溫度。*2.黑液燃燒過程中鈉和硫的損失燃燒硫酸鹽黑液時(shí)，堿和硫的損失實(shí)際上是很大的，其損失的主要原因，並不是由於輕質(zhì)黑灰微粒和小滴黑液被煙道氣帶走所致，而是由於爐中所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致?lián)]發(fā)物的生成。*（1）、鈉的損失硫酸鈉和硫化鈉的揮發(fā)需要在極高的溫度下才能發(fā)生，因此，熔融爐內(nèi)堿的損失幾乎只能用碳酸鹽在溫度超過1000°C時(shí)的分解現(xiàn)象來解釋。Na2CO3Na2O+CO2在溫度更高及空氣量不足時(shí)，在按上式分解的同時(shí)，可能接下式分解出元素鈉

Na2CO3+2C2Na+3CO碳酸鈉分解的平衡常數(shù)等於:K=[Na2O][CO2]/[Na2CO3]*但根據(jù)計(jì)算,1600oK時(shí)，K=0.0001，或在煙道之中二氧化碳的濃度極低時(shí)（1000oK時(shí)，為10-10*18絕對大氣壓），才可能有氧化鈉氣體存在，因此，實(shí)際上並不可能。而按以下方程式反應(yīng)卻是很強(qiáng)烈的：

Na2CO3=2Na+CO+O2*據(jù)測定，在黑液燃燒條件下，金屬鈉的蒸汽分壓極高，在缺氧量很大時(shí)，可能達(dá)到1絕對大氣壓。故進(jìn)行這種分解時(shí)鈉不是以氧化鈉的形式昇華，而是作為元素鈉昇華。昇華的鈉又與煙道氣的組成發(fā)生二次反應(yīng)，生成碳酸鹽和硫酸鹽.這種灰分一部分沉降在煙道,灰槽和各種除灰裝置中，一部分則排到煙囪中去。

*4Na+O2=2Na2ONa2O+CO2=Na2CO3Na2O+SO3=Na2SO4（在煙道氣中由於溫度較低,2SO2+O22SO3的平衡強(qiáng)烈向右移動(dòng)，故煙氣中有較大量的SO3）由此可知溫度越高，鈉的損失越大.*（2）、硫的損失a/一部分以硫酸鹽的形式損失掉;(在第三階段)b/一部分以氣態(tài)化合物的形式被帶走，在低溫及過?？諝饬枯^少時(shí)，損失將會增加。(在第二階段)以上兩種損失都與溫度有關(guān)，溫度越低，損失越大.從以上分析看，溫度高導(dǎo)致鈉的損失增加，溫度低導(dǎo)致硫的損失增加，因此，選擇一個(gè)適宜的溫度是必要的.*二.影響黑液燃燒的因素(1)通風(fēng)量燃燒一千克絕幹黑液固形物所需要的理論通風(fēng)量可根據(jù)下麵公式計(jì)算：L0=4.31（2.67C+8H–O+S）千克/千克固形物式中C、H、O及S各表示黑液固形物中該元素的重量百分比，元素符號前的係數(shù)是燃燒1千克該元素所需的氧氣量。*但這個(gè)公式不能得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@個(gè)公式中並未考慮到芒硝的還原反應(yīng)，同時(shí)S並不是完全燃燒損失掉的，（應(yīng)儘量保留S，一般損失50%以上）實(shí)際上由於空氣和可燃燒成份充分混合不完全，實(shí)際所需的空氣量要高一些。*過?？諝鈧S數(shù)α=Lg/L0

一般取1.05~1.10，國外有資料取1.15~1.35?？梢酝ㄟ^對煙道氣的組成來判斷通風(fēng)量是否適當(dāng)：煙道氣中二氧化碳的濃度在14%即為正常，偏低即燃燒不良，降低熱效率，硫的損失增大；偏高則引起熱量流失增加，降低爐溫，並加大對爐內(nèi)金屬的氧化。*所需的通風(fēng)量分兩次或三次通入。一次風(fēng)的主要作用是碳的燃燒和芒硝的還原，如前所述，不宜過大。使還原區(qū)進(jìn)行不完全燃燒，生成一部分一氧化碳。二、三次風(fēng)的作用是完全燃燒，吹入時(shí)要使其在攪動(dòng)狀態(tài)以便與爐氣充分混合。因此二、三次風(fēng)壓較一次風(fēng)壓高，一次風(fēng)壓用80~120mmH2O,二、三次風(fēng)壓用150~300mmH2O,風(fēng)量分配是50：20：30或37：43：20。（通風(fēng)需預(yù)熱至1500C~1700C）*（2）爐溫熔融區(qū)溫度：如前所述，過高則造成鈉的流失，過低則增加硫的損失，如圖所示。曲線的交點(diǎn)為我們所取溫度的上限。故一般保持在10000

500C較合適。此區(qū)域溫度受一次風(fēng)量及黑液濃度及液滴乾燥情況影響。熔爐出口溫度：進(jìn)入凝渣管的溫度，希望控制在8000C以下，以免飛灰成熔融狀態(tài)附著在管壁上。有此燃燒爐則要求鍋爐入口（凝渣管後）的溫度在6500C以下?？捎啥⑷物L(fēng)量調(diào)節(jié)。

*（3）黑液的噴射

1.黑液固形物的特性：有機(jī)物的含量越高，灰分越小，越有利於燃燒。*2.黑液的濃度：黑液噴入濃度盡可能高些，以便提高熱效率，使燃燒穩(wěn)定。如黑液濃度過低則爐溫下降，燃燒不良，造成滅火，甚至引起爆炸及爐襯脫落等現(xiàn)象。但對高濃度黑液要解決粘度大，輸送困難等問題如用蒸汽直接加熱。*3.噴液量：根據(jù)爐子的能力，力求穩(wěn)定。噴液的穩(wěn)定和黑液濃度的穩(wěn)定是穩(wěn)定燃燒的重要條件。*4.液滴的大?。汉谝旱膰娚鋺?yīng)均勻，液滴大小適宜，太小易飛失或造成懸浮式燃燒，造成鍋爐管積分嚴(yán)重，而墊層保持不住應(yīng)有高度，爐溫降低。大小則來不及乾燥即落下爐底影響爐子正常運(yùn)行。影響液滴大小的主要因素有：黑液的溫度，噴液壓力及噴孔大小等。黑液一般都預(yù)熱至100~1110C。故後兩項(xiàng)是控制的主要因素。我國多採用直徑10~13mm噴孔，壓力一般2.0kg/cm2.*(4)墊層

墊層是由乾燥後高溫多孔性黑灰組成，黑液燃燒的第二、三階段都在此完成。墊層蓄積有大量的熱，可以起穩(wěn)定爐溫的作用，所以要保持一定的高度。一般在1.0~1.5米之間，不超過二次風(fēng)口。太低起不到墊層的作用。太高影響空氣流動(dòng)甚至堵塞一次風(fēng)口。墊層形狀應(yīng)呈小丘形，而且不能偏於一邊，否則易堵塞部分風(fēng)口?！八缐|子”要及時(shí)燒去。*(5)芒硝加入量

加入芒硝的目的是補(bǔ)充制漿過程損失的硫化鈉，提高白液的硫化度。但芒硝加入過多，則增加了黑液的無機(jī)物含量，導(dǎo)致黑液燃燒值降低。這樣不但影響芒硝還原率下降，也降低堿回收鍋爐熱效率。因此提高白液硫化度不能單從補(bǔ)充芒硝著手，必須加強(qiáng)硫的回收。因此，制訂合理的工藝條件（如適宜的溫度及過?？諝饬浚?，以減少硫的飛失。另通過灰塵的捕集，煙氣的洗滌，可以大大提高硫的回收率，提高熱效率也可以降低芒硝的加入量。*國外有的芒硝還原率達(dá)97%以上，每噸風(fēng)乾漿補(bǔ)充50千克芒硝即可，甚至達(dá)補(bǔ)充27~32千克的水準(zhǔn)。操作中以上各因素全面注意調(diào)整，並力求穩(wěn)定。這樣才能使燃燒正常進(jìn)行，達(dá)到較好的回收效果。

*（三）黑液燃燒的工藝流程（略）

返回*第三節(jié)綠液的苛化對苛化要求：苛化率要高，減少碳酸鈉在生產(chǎn)中迴圈；白液濃度要高；白液要純，以免蒸煮及黑液蒸發(fā)結(jié)垢；堿的流失要小，提高堿回收率；潔淨(jìng)而較幹的白泥，利於白泥回收。*一.苛化反應(yīng)理論及影響因素1.苛化的化學(xué)反應(yīng)石灰與綠液中的水進(jìn)行反應(yīng)

CaO+H2O=Ca(OH)2碳酸鈉的苛化

Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3苛化後生成的氫氧化鈉量與反應(yīng)糸統(tǒng)中的氫氧化鈉和碳酸鈉的總量之百分比稱為苛化率或苛化度:苛化率==NaOH/NaOH+Na2CO3*100%(以Na2O計(jì))*2.苛化反應(yīng)的平衡常數(shù)：

Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3上式為苛化反應(yīng)，在苛化反應(yīng)過程中，由於反應(yīng)生成物氫氧化鈉的濃度增加,氫氧根的共同離子的作用，使氫氧化鈣溶解度下降;又由於反應(yīng)物碳酸鈉濃度逐漸下降，碳酸根共同離子作用，使碳酸鈣的溶解度逐漸上升，當(dāng)兩者溶解度達(dá)到相等時(shí)，苛化反應(yīng)達(dá)到平衡。Ca(OH)2溶度積:K1=[Ca2+][OH-]2CaCO3溶度積:K2=[Ca2+][CO32-]達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)：

K=K1/K2=[Ca2+][OH-]2/[Ca2+][CO32-]=[OH-]2/[CO32-]*以上假設(shè)溶解的碳酸鈣及氫氧化鈣的分子完全電離，實(shí)際上氫氧化鈣不能完全電離，而碳酸鈣溶解後又產(chǎn)生水解。也可以這樣看，苛化反應(yīng)寫成離子反應(yīng)方程式：

CO32-+Ca(OH)22OH-+CaCO3反應(yīng)平衡常數(shù)計(jì)算不包括固體的濃度，由於氫氧化鈣及碳酸鈣溶解度很小，可視作固體，則

K=[OH-]2/[CO32-]*3.苛化率與平衡常數(shù)的關(guān)係苛化率用離子濃度表示則：苛化率=1/2[OH-]c/[CO32-]I=[OH-]c/2[CO32-]i其中:[OH-]c----達(dá)到平衡時(shí)氫氧根離子濃度，以摩爾濃度表示。

[CO32-]i-----苛化開始時(shí)碳酸根離子濃度，以摩爾濃度表示。*因?yàn)椋蹦朇O32-苛化後生成２摩爾OH-，故

[CO32-]c=[CO32-]i-1/2[OH-]c[CO32-]i=[CO32-]c+1/2[OH-]c苛化率=[OH-]c/2[CO32-]I=[OH-]c/2[CO32-]c+[OH-]c

由K=[OH-]c2/[CO32-]c

則[CO32-]c=[OH-]c2/K苛化率=[OH-]c/{2[OH-]c2/K+[OH-]c=K/2[OH-]c+K=1/{2[OH-]c/K+1}由上式可知，K值大，苛化率大，氫氧根的濃度大，苛化率小.*4.影響苛化的因素

(1)綠液的濃度試驗(yàn)工作表明，綠液濃度的增加會導(dǎo)致苛化率的下降。這是由於(在較高的溶液濃度下碳酸鈉和氫氧化鈣的電離度減少，則影響苛化反應(yīng)的進(jìn)行)白液的濃度由綠液的濃度所決定的，故綠液濃度大則白液濃度也大，即氫氧根的濃度大，由上式可知，苛化率越小。故綠液濃度越大，苛化率越小。反之，綠液濃度越小，苛化率越大。但苛化容積加大，所獲得白液濃度也低，不能適應(yīng)蒸煮操作的要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，綠液的濃度一般為100~120克/升（以氧化鈉計(jì)）。這時(shí)苛化率為85~90%。

*(2)綠液組成的影響A/Na2S,Na2SiO3,Na2S2O3的影響。這些物質(zhì)會導(dǎo)致水解及苛化兩種反應(yīng)如：Na2S+H2ONaOH+NaSHNa2S+Ca(OH)22NaOH+CaS產(chǎn)生的氫氧化鈉對苛化反應(yīng)有阻滯作用B/稀白液中氫氧根濃度的影響綠液是由稀白液稀釋成的，如稀白液中氫氧根濃度大，則會影苛化反應(yīng)。

*(3)苛化溫度的影響溫度對苛化速度及苛化率都有影響，溫度升高，苛化速度增加，可以加速反應(yīng)達(dá)到平衡，但溫度升高，使苛化反應(yīng)平衡常數(shù)K降低，由上式可知,苛化率降低。實(shí)踐證明，溫度由600C上升到1000C時(shí)，苛化率下降2%，但反應(yīng)時(shí)間可以大大縮短，在1000C以下，溫度每提高100C，反應(yīng)速度快1.2倍，在1000C溫度時(shí)，苛化只要90分鐘左右即可完成。生產(chǎn)上一般控制在90~1000C之間。

*(4)石灰用量石灰加入量是控制苛化生產(chǎn)操作的重要因素，必須準(zhǔn)確計(jì)量，一般過量5%以提高苛化率，但過剩量大造成石灰的浪費(fèi)（因過多增加石灰的用量，並不能顯著提高苛化率。）並造成澄清、過濾的困難，因氫氧化鈣相對密度（2.343）比碳酸鈣（2.97）小，較難澄清過濾。另石灰粒度對反應(yīng)速度有顯著影響，故要求先將石灰消化。*二.影響白液澄清的主要因素苛化過程中生成大量的沉澱，稱白泥，主要成分是碳酸鈣，這些白泥被帶到蒸煮工段會使紙漿灰分增加，物理強(qiáng)度降低，延長漿的洗滌時(shí)間，使蒸煮器熱器及黑液蒸發(fā)器結(jié)垢。白泥用澄清方法降去，是保證白液品質(zhì)的主要環(huán)節(jié)之一。澄清設(shè)備龐大為苛化器容積的20倍,所以苛化工段的工作效率不是由苛化過程決定，而是由澄清決定。所以如何加速沉降對減少設(shè)備投資，提高生產(chǎn)效率和保證白液品質(zhì)都有重大意義。

*白泥沉降速度可以用斯托克斯定律計(jì)算：

V=d2(rs-r)/18μ(m/s)d球形微粒直徑(m)rs

固體相對密度(Kg/m3)r液體相對密度(Kg/m3)μ介質(zhì)粘度(Pa)由上式可見，增加固體微粒直徑和相對密度，降低溶液的相對密度和粘度，均可提高沉降速度，而影響這些條件的因素很多，分述如下：*石灰的品質(zhì)和用量：石灰中氧化鈣的含量越高，雜質(zhì)越少，對苛化越有利，對澄清也越有利，一般石灰中氧化鈣的含量應(yīng)不低於80~85%，石灰中的MgO不能苛化碳酸鈉（由於它的溶解度比碳酸鈣還?。?但對沉降速度有很大的影響，不能超過1.5%。在苛化過程中，如採用過量石灰太多，（超過5%）則由於氫氧化鈣比重小，易水化，沉降較慢而影響白液的澄清。*苛化時(shí)攪拌速度和時(shí)間

長時(shí)間或激烈的攪拌會打碎固體顆粒，使其變小，並分散不利沉降。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，如把攪拌速度由25轉(zhuǎn)/分降到5轉(zhuǎn)/分，則沉降速度由5mm/分增加到15mm/分,故設(shè)計(jì)苛化器的攪拌器時(shí)，要考慮不使泥渣破碎。*溫度及堿液濃度溫度升高可加速苛化反應(yīng)，但溫度升高增加碳酸鈣的溶解度對澄清不利。溫度在70~950C範(fàn)圍內(nèi)對沉降速度影響不大,但在950C以上時(shí)，沉降速度約降低30%左右。堿液濃度大，則粘度大。故沉降速度低，實(shí)踐證明，堿濃由65克/升增加到122克/升（以氧化鈉計(jì)）時(shí),沉降速度降低3-4倍。另：苛化對加熱不要用蒸汽直接加熱，因衝動(dòng)沉渣，並使固體顆粒變小。*綠液澄清

在苛化前將綠液澄清，能使白泥沉澱時(shí)間縮短1/2~2/3，且回收的白泥品質(zhì)提高，因綠液中含有Si,Mg,Al,Cu,FeS2和未燃燒物等雜質(zhì)。*白液中硫酸鈉，矽酸鈉的影響

為加速白泥的沉降速度，澱粉常用作沉澱劑。因澱粉的膠凝作用，使白泥凝結(jié)成結(jié)實(shí)的片狀，沉澱速度顯著增加，產(chǎn)生很明顯的沉澱層和清液層的界限，一般加入量為0.05公斤/米3。*主要設(shè)備:**

返回廢紙制漿

SecondaryFiberRecycling第一節(jié)概述廢紙制漿流程根據(jù)廢紙的特徵及紙漿的使用方向，當(dāng)前廢紙制漿可以分為2種流程，即非脫墨漿流程和脫墨漿流程。非脫墨漿流程廢紙碎漿纖維分離粗選洗滌精選淨(jìng)化調(diào)整供抄造用脫墨漿流程廢紙碎漿粗選濃縮揉搓或纖維分離脫墨精選淨(jìng)化調(diào)整供抄造用一、廢紙回用的背景2003USAChinaJapanProduction(P&B)Consumption(P&B)Percapitaconsumption(kg)80.22088.149300.843.00048.06035.830.29530.797241.9

ProductionandConsumption

*China’sP&Bproductionandconsumptionarerankinginthesecondpositionworldwide.

(milliont)二、廢紙回用的意義1、節(jié)約原料，增加生成

全世界木材年需求量20億M3以上，年增長率不低於25％；生產(chǎn)1T再生新聞紙漿比生產(chǎn)1T磨木漿節(jié)約木材2M3，生產(chǎn)1T高白度廢紙脫墨漿比生產(chǎn)1T漂白化學(xué)漿節(jié)約木材5M3。2、減少污染，保護(hù)環(huán)境

廢水的污染負(fù)荷輕，耗水量少，無廢氣污染，減少木材砍伐率，有利於生態(tài)平衡和保護(hù)環(huán)境。3、節(jié)省能源，降低能耗生產(chǎn)1T再生新聞紙漿比生產(chǎn)1T磨木漿節(jié)約能耗75％左右，生產(chǎn)1T高白度脫墨漿較生產(chǎn)1T化學(xué)漿節(jié)約能耗50％以上。4、節(jié)約投資，降低成本投資只需原漿漿廠的25－30％，廢水處理設(shè)施的投資低於原漿漿廠，廢紙漿的原材料成本、能耗、投資低，其生產(chǎn)成本比原漿低。三、廢紙回收現(xiàn)狀1、FibermaterialconsumptionforpaperandboardproductioninEuropeandtheworld.(MT:milliontons)2、我國造紙工業(yè)纖維原料結(jié)構(gòu)的變化3、Globaldevelopmentofpaperproduction,chemicalpulp,andrecoveredpaperconsumption.4、Utilizationrateofrecoveredpaperforthetwelvelargestpape