双元助剂在麦草蒸煮中的应用

史军伟，张奇媛，陈嘉川，杨桂花，毕衍金

（1.山东轻工业学院，山东济南250353；2.山东泉林纸业有限公司，山东高唐252800）

双元助剂在麦草蒸煮中的应用

史军伟1，2，张奇媛2，陈嘉川1，杨桂花1，毕衍金2

（1.山东轻工业学院，山东济南250353；2.山东泉林纸业有限公司，山东高唐252800）

该文通过应用实例详细地论述了双元助剂体系在麦草浆生产线上的试验过程。结果表明，使用0.08%（相对于绝干原料）的含醌型蒸煮助剂和0.08%（相对于绝干原料）的蒸煮渗透剂组成双元蒸煮助剂体系能够发挥比单一助剂更强大的作用：改善了麦草浆的滤水性能，缩短了蒸煮时间，降低了生产成本。

双元助剂；蒽醌；蒸煮渗透剂；表面活性剂

蒸煮助剂通常可以概括为二大类：一类是反应型蒸煮助剂，另一类是渗透型蒸煮助剂。反应型蒸煮助剂通过影响脱木素反应和副反应的动力学来提高蒸煮制浆反应的速度和选择性；这类化学品主要包括蒽醌（AQ）及其衍生物、多硫化物和氢硫化物（硫酸盐法）。渗透型蒸煮助剂则通过影响反应药剂和反应产物的物质传输速度来寻求提高蒸煮制浆反应的速度和选择性；这类化学品通常是一些表面活性剂，如快速渗透剂T（磺基琥珀酸双异辛酯单钠盐）、十二烷基苯磺酸钠等。

AQ及其衍生物自20世纪70年代作为蒸煮助剂在全世界获得了广泛应用，并取得了良好的经济效益。但无论对AQ如何改性，其在使用过程中难以溶解的缺点始终难以克服；并且碱法的黑液因添加了AQ，使黑液在碱回收过程中易于结垢和沉淀，对蒸发器损害很大[1]；另外，AQ含有致癌成分，对人体和环境不利。鉴于以上缺点，近2年含醌类蒸煮助剂的应用已急剧减少。

表面活性剂在制浆中应用不多，尤其是麦草浆中，近一二年才开始在麦草浆线上推广试用，并且所用化学药品几乎全为国外进口。

山东泉林纸业原采用含醌类反应型单一蒸煮助剂。于2009年8月，在20万t浆生产线上采用美国某公司生产的蒸煮渗透剂与含醌类反应型蒸煮助剂复配双元助剂体系进行试验，获得了成功。本文对该试验过程及其效果作一介绍。

1 试验

1.1 双元助剂体系作用机理

蒸煮过程是蒸煮药液自原料外部到内部扩散、渗透和反应的过程。表面活性剂在蒸煮中的主要作用是通过吸附、多层吸附和改变电荷平衡来减少接触角θ，以促进润湿和渗透[2]。蒸煮药液和AQ混合后在表面活性剂的促进下，通过扩散作用（浓度差为主因）和毛细管作用（压差为主因）进入纤维空隙，将纤维中的空气完全取代出去，从而使药液的分布更加均匀，更加深入到纤维内部和药液不易进入的部分。这样便可减少过蒸煮量和未被蒸煮量，提高蒸煮均度，也可使节、根、碎片和未切断的难蒸解物得到充分蒸解。

渗透型助剂和反应型助剂共同起作用，组成双元助剂体系，能够最大限度地提高蒸煮效率，缩短蒸煮时间，减少蒸煮药液用量，提高蒸煮质量。表1为反应型助剂（蒽醌及衍生物、多硫化物）和渗透型助剂作用机理的差异。

表1 反应型助剂和渗透型助剂作用机理的差异

从表1可以看出，反应型蒸煮助剂与渗透型蒸煮助剂的作用互为补充，能够获得更好的效果。（注意：经试验，单独使用渗透型蒸煮助剂效果不佳）。

1.2 原料

蒸煮渗透剂PPT 401，美国某公司；其主要物理指标：形态为液体，颜色为乳白色，气味为轻微油脂味，相对密度为1.007，在水中易溶，pH为5.5～8.0，沸点为212°F/100℃，挥发性为0%。醌类蒸煮助剂，河南某厂。烧碱，外购，质量浓度为400 g/L。麦草，w（水分）=18%～22%。切草合格率（20～60mm）≥80%。

1.3 主要设备和流程

主要设备为40m3蒸球，采用干法备料标准流程。

1.4 加入位置

含醌类蒸煮助剂用稀黑液稀释后，加入预浸器上方的0.5m3黑液罐中，生产时随同麦草和药液一起进入球体。蒸煮渗透剂在配碱时加入配碱罐中，循环。使用时随同配好的药液一起打入预浸器与麦草混合。

1.5 试验步骤

1.5.1 调整蒸煮曲线

表2为蒸煮曲线数据的调整情况。

加入蒸煮渗透剂后，进一步验证调整后的蒸煮曲线，根据浆料质量情况及时调整保温时间，最后通过试验确定最佳蒸煮曲线。

表2 蒸煮曲线数据的调整

1.5.2 单球小试

为保险起见，使用同一个蒸球，不断重复摸索，得出最终的蒸煮曲线和用碱量。

1.5.3 全线试验

在单球试验成功的基础上，整条生产线全部投入蒸煮渗透剂，沿用试验成功的蒸煮曲线和用碱量，进一步验证蒸煮渗透剂对洗漂工序及粗浆得率的影响，并核算采用蒸煮渗透剂后的经济效益。

1.5.4 项目检测

检测项目及其测定方法分别是：粗浆硬度采用GB 1547—1989《纸浆高锰酸钾值的测定法》；打浆度、湿重采用GB 3332《浆料打浆度的测定（肖伯尔-瑞格勒法）》。

2 结果与讨论

2.1 蒸煮渗透剂加入前、后最终蒸煮曲线数据的对比

表3为蒸煮渗透剂加入前、后最终蒸煮曲线数据的对比。

表3 最终蒸煮曲线数据的对比

由表3可以看出，加入蒸煮渗透剂的总蒸煮时间比未加蒸煮渗透剂缩短42 min/球。

2.2 蒸煮渗透剂加入前、后用碱量及蒸煮质量的对比

表4为蒸煮渗透剂加入前、后用碱量及蒸煮质量的对比。

表4 用碱量及蒸煮质量的对比

由表4可以看出，使用蒸煮渗透剂后，用碱量降低1.1个百分点，蒸煮硬度仍在工艺范围之内，并且较未使用蒸煮渗透剂略低，说明了降低用碱量后，粗浆质量合格。

2.3 蒸煮渗透剂加入前、后白浆得率的对比

表5为蒸煮渗透剂加入前、后白浆得率的对比。

表5 白浆得率的对比

从表5可以看出，使用蒸煮渗透剂后，白浆得率提高了2.27个百分点。

2.4 经济效益分析

表6为使用蒸煮渗透剂后的经济效益分析。

由表6可知，使用蒸煮渗透剂后每吨白浆生产成本下降了2 122.38-2 099.47=22.91（元）。

2.5 注意事项

蒸煮渗透剂受原料水分影响较大，在原料w（水分）≥30%时，效果不佳。

3 结论

（1）使用0.08%（相对于绝干原料）的含醌型蒸煮助剂和0.08%（相对于绝干原料）的蒸煮渗透剂组成双元蒸煮助剂体系能够发挥比单一助剂更强大的作用。

（2）使用双元助剂有效地改善了麦草浆的滤水性能，打浆度由21°SR降至19°SR，降低了2°SR，湿重由11.3 g提高到11.8 g，提高了0.5 g。同时蒸煮后浆料的色相有明显的改观。

表6 经济效益分析

（3）双元助剂极大地缩短了蒸煮时间，总蒸煮时间缩短42 min/球，占全程时间（包括装球时间）的8%，这对于因设备限制难以提高产量的厂家来说是一种简单而又有效的解决方法。

（4）虽然双元助剂比单一助剂多增加了1种化学品，并且进口的蒸煮渗透剂较贵，但其创造的效益要远远的大于投入。从试验结果可以看出，双元助剂可以使白浆得率提高2.27个百分点，使每吨白浆成本下降22.91元。如果以年产20万t浆计，每年所创造的纯利润便是458.2万元。从中可以看出，虽然蒸煮助剂用量很小，但产生的效益却是非常可观的。

由上分析，这种反应型助剂与渗透型助剂配合使用的双元助剂体系必会被越来越多的厂家所接受，有着广阔的发展前景。

［1］董元锋，刘温霞，蒋秀梅.蒸煮助剂在化学制浆中的应用与其发展［J］.造纸化学品，2009，21（3）：11-14.

［2］姚献平，郑丽萍.表面活性剂在造纸工业中的应用［J］.精细化工，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 文献标识码：1007-2225（2010）01-0029-03

史军伟先生（1977-），制浆造纸在读硕士研究生；研究方向：绿色化学和清洁制浆；E-mail：cysjw@163.com。

2009-11-30（修回）

本文文献格式：史军伟，张奇媛，陈嘉川，等.双元助剂在麦草蒸煮中的应用[J].造纸化学品，2010，22（1）∶29-31.