杨木乙醇制浆过程中助剂的应用
由于占主导地位的KP法生产中仍存在空气污染严重、碱回收投资规模大、副产物木素资源浪费等缺点,所以无污染制浆受到广泛的关注.目前乙醇法制浆由于其乙醇的可回收利用性和废液中的木素的可资源化利用性成为无污染制浆的主流.本课题组研究的杨木自催化乙醇制浆的制浆温度较高(205℃~210℃).而且由于乙醇的低沸点性使蒸煮压力过(3.0MPa以上)高,对蒸煮设备要求高,能源消耗较大.因此在不降低浆料质量和不影响废液中乙醇和木素回收的情况下,寻找和研究在降低制浆温度和压力的方法具有非常重要的现实意义.本文使用无机盐为催化剂,采用条件实验对制浆的影响因素进行了讨论,对杨木自催化乙醇法制浆的工艺条件进行改进,旨在改善蒸煮条件,降低制浆温度和压力,进而降低对蒸煮设备的要求.本文讨论了不同类型的无机盐催化剂对杨木乙醇法制浆条件及对成浆性能的影响.结果表明,在制浆条件相同的条件下,二价金属无机盐的催化效果较好,其中又以氯化镁为佳.在催化剂(氯化镁)用量3.5%(对绝干原料)的情况下,制浆的最佳工艺条件为保温温度175℃,乙醇浓度65%,液比1:10,保温时间3.5h.与自催化法相比,蒸煮温度由205℃下降到175℃,压力也从2.34/MPa下降到1.26MPa,压力降为1.08MPa.在此条件下制得的浆料得率47.95%,卡伯值27.22,与自催化乙醇制浆的浆料性能相近(得率47.38%,卡伯值26.56).大大缓解了蒸煮条件,为乙醇法制浆的产业化提供部分理论依据.通过对脱木素反应历程和反应动力学研究,确定盐催化杨木乙醇法制浆脱木素反应为一级反应,脱木素过程分为大量脱木素(2.5h前)和残余脱木素(2.5h后)两个阶段;大量脱木素阶段反应速率常数为0.0095min-1,反应活化能为51.85kJ/mol;残余脱木素阶段反应速率常数为0.002735min-1,反应活化能为87.31kJ/mol,低于杨木KP法制浆.可见盐催化杨木乙醇法制浆脱木素比KP法容易,杨木对盐催化乙醇法制浆有较好的适应性.由于理论方面的研究还有待进一步的深入,生产设备也有待于进一步研究,所以今后在进一步进行理论研究同时,实现工业化也应做为研究工作的重点.
- 作者：
- 丁雪峰
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 制浆造纸工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 周景辉
- 中图分类号：
- TS727.1
- 关键词：
- 盐催化；乙醇制浆；脱木素历程
- salt-catalyzed； ethanol pulping； reaction course of delignification