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桉木低固形物连续蒸煮工艺优化及纸浆质量控制研究

作　者: 曾凯
导　师: 马乐凡
学　校: 长沙理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 桉木低固形物连续蒸煮反应历程脱木素卡伯值数学模型
分类号: TS74
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前，低固形物连续蒸煮系统应用广泛，我国已引进包括湖南泰格林纸骏泰浆厂等多条低固形物连续蒸煮生产线。但国内大多数企业只是照搬国外技术，并未因地制宜就低固形物连续蒸煮历程、工艺及质量管理控制等进行系统的研究，因此对桉木低固形物连续蒸煮的模拟研究具有十分重要的意义。本文以桉木为原料，模拟低固形物连续蒸煮，结合工厂实际（目标卡伯值16-18，残碱控制6-8g/L），对桉木低固形物连续蒸煮工艺参数进行优化，研究了桉木低固形物连续蒸煮历程，并与传统蒸煮进行了对比研究，同时根据硫酸盐法蒸煮脱木素反应动力学及低固形物连续蒸煮机理推导出低固形物连续蒸煮过程制浆卡伯值控制数学模型：Ka=A-BlnH-Cln[OH-]d-Dln[HS-]，研究了H-因子，过程平均有效碱浓和初始硫化度与蒸煮终点纸浆卡伯值之间的关系，研究结果如下。实验室模拟桉木低固形物连续蒸煮与间歇蒸煮具有相似的蒸煮历程，脱木素过程主要分3个阶段：阶段1，升温至135℃，属于初期脱木素阶段，脱除率为15.45%；阶段2，温度由135℃升到155℃，保温45min，属于大量脱木素阶段，脱除率为75.53%；阶段3，155℃下保温45min至终点，属于残余脱木素阶段，木素脱除率6.10%。蒸煮终点时，分别溶出97.08%的木素，33.34%的综纤维素及49.43%的聚戊糖。实验室模拟低固形物连续蒸煮最佳工艺条件为：木片汽蒸时间30min，分段加碱比例55%：45%，蒸煮最佳用碱量21%（NaOH计），上抽提温度135℃，H因子1200-1300。在此工艺条件下，能够获得较好指标的纸浆。低固形物蒸煮过程脱木素数学模型的研究，主要是从大量脱木素阶段进行的，采用了脱木素动力学指数模型:-(dL)/(dt)=K’L~a [OH~-][HS~-]结合低固形物连续蒸煮机理推导出低固形物连续蒸煮过程制浆卡伯值控制数学模型：Ka=A-BlnH-Cln[OH-]d-Dln[HS-]，同时研究H-因子，过程平均有效碱浓和初始硫化度与蒸煮终点纸浆卡伯值之间的关系，分别进行线性拟合求得常系数A（119.71）,B（5.214）,C（17.550）,D（6.389）。验证结果表明，该模型可对桉木低固形物连续蒸煮纸浆卡伯值进行较为准确的预测，其线性相关系数R~2=0.9266。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 研究背景  10-13
    1.1.1 制浆造纸工业发展趋势  10
    1.1.2 制浆造纸纤维原料的发展趋势  10-12
    1.1.3 制浆造纸行业所面临的环保问题  12-13
  1.2 桉木的理化性能和制浆特性  13-14
    1.2.1 桉木的种类及生物学特性  13
    1.2.2 桉木的制浆性能和纤维特性  13-14
  1.3 硫酸盐法蒸煮  14-16
    1.3.1 硫酸盐法制浆的发展  14-15
    1.3.2 硫酸盐法蒸煮脱木素反应历程  15
    1.3.3 硫酸盐法蒸煮的影响因素  15-16
  1.4 改良硫酸盐法蒸煮（深度脱木素技术）  16-19
    1.4.1 深度脱木素技术的概念与发展  16
    1.4.2 深度脱木素的基本原理  16-17
    1.4.3 基于深度脱木素技术的间歇蒸煮技术  17-18
    1.4.4 基于深度脱木素技术的连续蒸煮技术  18-19
  1.5 低固形物硫酸盐法连续蒸煮  19-22
    1.5.1 低固形物硫酸盐法连续蒸煮原理  19-20
    1.5.2 低固形物硫酸盐法连续蒸煮工艺特点  20-21
    1.5.3 低固形物硫酸盐法连续蒸煮应用效果  21
    1.5.4 低固形物硫酸盐法连续蒸煮质量控制模型研究  21-22
  1.6 湖南泰格林纸集团骏泰浆厂制浆线介绍  22-23
  1.7 研究内容和预期目标  23-24
    1.7.1 研究内容  23
    1.7.2 预期目标  23-24
第二章桉木低固形物连续蒸煮历程的研究  24-33
  2.1 实验  24-25
    2.1.1 原料及设备  24
    2.1.2 实验方法  24-25
    2.1.3 分析方法  25
  2.2 结果与讨论  25-32
    2.2.1 木素及卡伯值变化规律  25-27
    2.2.2 综纤维素及聚戊糖变化规律  27-28
    2.2.3 蒸煮过程得率变化规律  28-29
    2.2.4 木素脱除率与黑液残碱、固形物含量的关系  29-31
    2.2.5 对比蒸煮结果  31
    2.2.6 蒸煮过程选择性  31-32
  2.3 结论  32-33
第三章桉木低固形物连续蒸煮工艺研究  33-45
  3.1 实验  33-34
    3.1.1 原料及试剂与设备  33
    3.1.2 实验方法  33-34
    3.1.3 分析方法  34
  3.2 结果与讨论  34-44
    3.2.1 桉木的化学成分  34-35
    3.2.2 木片汽蒸对蒸煮的影响  35-38
    3.2.3 用碱量对蒸煮的影响  38-40
    3.2.4 上抽提液温度对蒸煮的影响  40-42
    3.2.5 H-因子对蒸煮的影响  42-44
  3.3 结论  44-45
第四章桉木低固形物连续蒸煮卡伯值控制数学模型研究  45-54
  4.1 实验  45-46
    4.1.1 原料及设备  45
    4.1.2 实验方法  45-46
    4.1.3 分析方法  46
  4.2 模型的建立  46-49
  4.3 模型的验证  49-53
    4.3.1 用碱量对桉木低固形物连续蒸煮纸浆卡伯值的影响  49
    4.3.2 硫化度对桉木低固形物连续蒸煮纸浆卡伯值的影响  49-51
    4.3.3 H-因子对桉木低固形物连续蒸煮纸浆卡伯值的影响  51-52
    4.3.4 模型的检验  52-53
  4.4 结论  53-54
第五章结论、创新点与建议  54-56
  5.1 结论  54-55
  5.2 创新点  55
  5.3 建议  55-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
附录  61

桉木低固形物连续蒸煮工艺优化及纸浆质量控制研究

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