木素选择性-深度脱木素技术

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1、木素选择性-深度脱木素制浆技术李许生研究生课件脱木素选择性木素脱除和碳水化合物降解而言对于脱木素程度相同的情况下，对碳水化合物损害较少，认为是脱木素选择性高或是对碳水化合物降解程度相同的情况下，木素脱除程度大，也被认为脱木素选择性高深度脱木素相对于传统制浆方法或工艺而言在保证纸浆强度不再下降的情况下，更多的脱除木素，采用价格更高昂的环境更友好的漂白剂成本不变或提高不大保护碳水化合物和提高木素脱除效率碱法制浆脱木素反应酚型α-芳基醚键和α-烷基醚键联接的碱化断裂最容易断裂，氢氧化钠促进了酚盐结构的重排而消去了α-芳基和α-烷基取代物形

2、成了亚甲基醌基结构；非酚型的α-芳基醚键，非常稳定。酚型β-芳基醚键的碱化断裂和硫化断裂碱化断裂：酚型β-芳基醚键在烧碱法蒸煮时，由于其他反应是β-质子消除反应和β-甲醛消除反应，因此多数不能断裂，只有少量这种键在通过氢氧根对α-碳原子的亲核攻击形成环氧化合物时才有断裂；硫化断裂：在硫酸盐法蒸煮时，由于ＨＳ－（或Ｓ２－）离子的电负性较ＯＨ－离子强，其亲核攻击能力也强，所以能顺利迅速形成环硫化合物进而使β-芳基醚键断裂。非酚型β-芳基醚键的碱化断裂和硫化断裂。碱化断裂只有α-羟基的非酚型β-芳基醚键才能进行碱化断裂。由于α-羟基在碱液

3、中容易电离，形成的氧离子能攻击β位置的碳原子而形成环氧化合物。促使β-芳基醚键断裂。硫化断裂具有α-羰基的非酚型β-芳基醚键才能进行硫化断裂。α-羰基能促使环硫化合物形成，从而使β-芳基醚键断裂。芳基-烷基和烷基-烷基间C-C键的断裂C-C键很稳定不是碱法制浆中的主要反应活性基团相连可能发生断裂芳基-烷基醚键的断裂甲氧基中甲基的脱除，对木素分子的变小，无关紧要，但它是碱法蒸煮中形成甲醇或甲硫醇的主要反应，生成的甲硫醇臭气的主要来源。碱法制浆的缩合反应影响木素的溶出的主要是C-Aｒ的缩合反应缩合反应和从亚甲基醌结构开始，当有足够的氢

4、氧化钠或硫化钠时，进行的是脱木素反应；如碱不够，则产生缩合反应。断裂的木素经缩合变成分子更大的木素，更加难以溶解。Cβ－Cγ的缩合反应和酚型结构单元或断裂产物与甲醛的缩合反应，均多数在黑液中进行，对木素溶出影响不大。碱法制浆碳水化合物降解剥皮反应与碱性水解剥皮反应150℃纤维素末端基还原性造成的可以通过化学方法缓解和避免碱性水解100℃无化学药剂可以缓解和避免理论上可以通过降低蒸煮液碱浓、降低最高蒸煮温度和缩短蒸煮时间来缓解木素脱除、碳水化合物降解木素脱除速率：碳水化合物链断裂：传统制浆工艺特点及问题主要特点：木片和全部蒸煮液一开始

5、就接触全程采用蒸汽加热木片全压喷放主要问题：碱分配不合理前期碱浓度高，木素脱出少，与碳水化合物发生反应；后期碱浓度不足，或增加总有效碱用量，恶性循环；硫离子浓度不足，或增加硫化度及总有效碱用量；脱木素选择性差针叶木：卡伯值30（20高锰酸钾值）阔叶木：卡伯值20（14高锰酸钾值）草类原料：卡伯值14（10高锰酸钾值）主要问题：能量消耗大全程蒸汽加热，蒸汽消耗量大；全压喷放，闪蒸气量大，难以综合利用；间歇蒸煮黑液浓度低，蒸发蒸汽消耗大。最高蒸煮温度高针叶木：171-175℃阔叶木：165-170℃草类原料：160-165℃碳水化合物降

6、解严重，半纤维素保留率低；纤维素：5%半纤维素：75%主要问题：蒸煮液溶解木素和钠离子浓度高残余木素脱除困难，卡伯值难以下降；ECFTCF漂白成本居高不下，难以推广；浆料制浆ECF要求TCF要求阔叶木20-2216-1814-16针叶木28-3522-2518-22草类原料14-179-117-9提高木素选择性的途径：保护碳水化合物提高脱木素速率深度脱木素制浆技术由来与发展1978年，瑞典皇家工业大学Hartler教授首次提出深度脱木素的概念。纸浆的卡伯值比传统的硫酸盐浆卡伯值更低不损害纸浆的强度八十年代初，四个基本原则余热与残碱

7、利用的发现脱木素选择性提高纤维破外少木素脱出多深度脱木素制浆技术由来与发展1990年，RDH投产，加拿大（1家）、美国（2家）1997年，广东鼎丰2008年，广西贺达全球约30套连续蒸煮——技术突破：第一次是1958年发展了冷喷放技术，即向蒸煮器底部注入70~80°C稀黑液，使纸浆喷放时的温度降低到85°C左右，从而改善了纸浆的强度特性。第二次是1962年研究成功的锅内高温逆流洗涤，大大提高了洗涤效率，简化了洗浆设备。深度脱木素的四个基本原则蒸煮过程中的碱液浓度尽量保持均匀，在初始脱木素阶段碱液浓度要较低,接近蒸煮终了时碱液浓度要较

8、高；保持蒸煮液中有较高的HS－浓度，特别是蒸煮初期和大量脱木素阶段开始时，保持较高的HS－浓度；保持蒸煮液中较低的溶解木素和Na＋浓度，特别是在残余木素脱出阶段时木素降解产物浓度要低；保持较低的最高蒸煮温度。深度脱木素技术蒽醌（AQ）