雙元助劑在麥草蒸煮中的應用

史軍偉，張奇媛，陳嘉川，楊桂花，畢衍金

（1.山東輕工業學院，山東濟南250353；2.山東泉林紙業有限公司，山東高唐252800）

雙元助劑在麥草蒸煮中的應用

史軍偉1，2，張奇媛2，陳嘉川1，楊桂花1，畢衍金2

（1.山東輕工業學院，山東濟南250353；2.山東泉林紙業有限公司，山東高唐252800）

該文通過應用實例詳細地論述了雙元助劑體系在麥草漿生產線上的試驗過程。結果表明，使用0.08%（相對于絕干原料）的含醌型蒸煮助劑和0.08%（相對于絕干原料）的蒸煮滲透劑組成雙元蒸煮助劑體系能夠發揮比單一助劑更強大的作用：改善了麥草漿的濾水性能，縮短了蒸煮時間，降低了生產成本。

雙元助劑；蒽醌；蒸煮滲透劑；表面活性劑

蒸煮助劑通常可以概括為二大類：一類是反應型蒸煮助劑，另一類是滲透型蒸煮助劑。反應型蒸煮助劑通過影響脫木素反應和副反應的動力學來提高蒸煮制漿反應的速度和選擇性；這類化學品主要包括蒽醌（AQ）及其衍生物、多硫化物和氫硫化物（硫酸鹽法）。滲透型蒸煮助劑則通過影響反應藥劑和反應產物的物質傳輸速度來尋求提高蒸煮制漿反應的速度和選擇性；這類化學品通常是一些表面活性劑，如快速滲透劑T（磺基琥珀酸雙異辛酯單鈉鹽）、十二烷基苯磺酸鈉等。

AQ及其衍生物自20世紀70年代作為蒸煮助劑在全世界獲得了廣泛應用，并取得了良好的經濟效益。但無論對AQ如何改性，其在使用過程中難以溶解的缺點始終難以克服；并且堿法的黑液因添加了AQ，使黑液在堿回收過程中易于結垢和沉淀，對蒸發器損害很大[1]；另外，AQ含有致癌成分，對人體和環境不利。鑒于以上缺點，近2年含醌類蒸煮助劑的應用已急劇減少。

表面活性劑在制漿中應用不多，尤其是麥草漿中，近一二年才開始在麥草漿線上推廣試用，并且所用化學藥品幾乎全為國外進口。

山東泉林紙業原采用含醌類反應型單一蒸煮助劑。于2009年8月，在20萬t漿生產線上采用美國某公司生產的蒸煮滲透劑與含醌類反應型蒸煮助劑復配雙元助劑體系進行試驗，獲得了成功。本文對該試驗過程及其效果作一介紹。

1 試驗

1.1 雙元助劑體系作用機理

蒸煮過程是蒸煮藥液自原料外部到內部擴散、滲透和反應的過程。表面活性劑在蒸煮中的主要作用是通過吸附、多層吸附和改變電荷平衡來減少接觸角θ，以促進潤濕和滲透[2]。蒸煮藥液和AQ混合后在表面活性劑的促進下，通過擴散作用（濃度差為主因）和毛細管作用（壓差為主因）進入纖維空隙，將纖維中的空氣完全取代出去，從而使藥液的分布更加均勻，更加深入到纖維內部和藥液不易進入的部分。這樣便可減少過蒸煮量和未被蒸煮量，提高蒸煮均度，也可使節、根、碎片和未切斷的難蒸解物得到充分蒸解。

滲透型助劑和反應型助劑共同起作用，組成雙元助劑體系，能夠最大限度地提高蒸煮效率，縮短蒸煮時間，減少蒸煮藥液用量，提高蒸煮質量。表1為反應型助劑（蒽醌及衍生物、多硫化物）和滲透型助劑作用機理的差異。

表1 反應型助劑和滲透型助劑作用機理的差異

從表1可以看出，反應型蒸煮助劑與滲透型蒸煮助劑的作用互為補充，能夠獲得更好的效果。（注意：經試驗，單獨使用滲透型蒸煮助劑效果不佳）。

1.2 原料

蒸煮滲透劑PPT 401，美國某公司；其主要物理指標：形態為液體，顏色為乳白色，氣味為輕微油脂味，相對密度為1.007，在水中易溶，pH為5.5～8.0，沸點為212°F/100℃，揮發性為0%。醌類蒸煮助劑，河南某廠。燒堿，外購，質量濃度為400 g/L。麥草，w（水分）=18%～22%。切草合格率（20～60mm）≥80%。

1.3 主要設備和流程

主要設備為40m3蒸球，采用干法備料標準流程。

1.4 加入位置

含醌類蒸煮助劑用稀黑液稀釋后，加入預浸器上方的0.5m3黑液罐中，生產時隨同麥草和藥液一起進入球體。蒸煮滲透劑在配堿時加入配堿罐中，循環。使用時隨同配好的藥液一起打入預浸器與麥草混合。

1.5 試驗步驟

1.5.1 調整蒸煮曲線

表2為蒸煮曲線數據的調整情況。

加入蒸煮滲透劑后，進一步驗證調整后的蒸煮曲線，根據漿料質量情況及時調整保溫時間，最后通過試驗確定最佳蒸煮曲線。

表2 蒸煮曲線數據的調整

1.5.2 單球小試

為保險起見，使用同一個蒸球，不斷重復摸索，得出最終的蒸煮曲線和用堿量。

1.5.3 全線試驗

在單球試驗成功的基礎上，整條生產線全部投入蒸煮滲透劑，沿用試驗成功的蒸煮曲線和用堿量，進一步驗證蒸煮滲透劑對洗漂工序及粗漿得率的影響，并核算采用蒸煮滲透劑后的經濟效益。

1.5.4 項目檢測

檢測項目及其測定方法分別是：粗漿硬度采用GB 1547—1989《紙漿高錳酸鉀值的測定法》；打漿度、濕重采用GB 3332《漿料打漿度的測定（肖伯爾-瑞格勒法）》。

2 結果與討論

2.1 蒸煮滲透劑加入前、后最終蒸煮曲線數據的對比

表3為蒸煮滲透劑加入前、后最終蒸煮曲線數據的對比。

表3 最終蒸煮曲線數據的對比

由表3可以看出，加入蒸煮滲透劑的總蒸煮時間比未加蒸煮滲透劑縮短42 min/球。

2.2 蒸煮滲透劑加入前、后用堿量及蒸煮質量的對比

表4為蒸煮滲透劑加入前、后用堿量及蒸煮質量的對比。

表4 用堿量及蒸煮質量的對比

由表4可以看出，使用蒸煮滲透劑后，用堿量降低1.1個百分點，蒸煮硬度仍在工藝范圍之內，并且較未使用蒸煮滲透劑略低，說明了降低用堿量后，粗漿質量合格。

2.3 蒸煮滲透劑加入前、后白漿得率的對比

表5為蒸煮滲透劑加入前、后白漿得率的對比。

表5 白漿得率的對比

從表5可以看出，使用蒸煮滲透劑后，白漿得率提高了2.27個百分點。

2.4 經濟效益分析

表6為使用蒸煮滲透劑后的經濟效益分析。

由表6可知，使用蒸煮滲透劑后每噸白漿生產成本下降了2 122.38-2 099.47=22.91（元）。

2.5 注意事項

蒸煮滲透劑受原料水分影響較大，在原料w（水分）≥30%時，效果不佳。

3 結論

（1）使用0.08%（相對于絕干原料）的含醌型蒸煮助劑和0.08%（相對于絕干原料）的蒸煮滲透劑組成雙元蒸煮助劑體系能夠發揮比單一助劑更強大的作用。

（2）使用雙元助劑有效地改善了麥草漿的濾水性能，打漿度由21°SR降至19°SR，降低了2°SR，濕重由11.3 g提高到11.8 g，提高了0.5 g。同時蒸煮后漿料的色相有明顯的改觀。

表6 經濟效益分析

（3）雙元助劑極大地縮短了蒸煮時間，總蒸煮時間縮短42 min/球，占全程時間（包括裝球時間）的8%，這對于因設備限制難以提高產量的廠家來說是一種簡單而又有效的解決方法。

（4）雖然雙元助劑比單一助劑多增加了1種化學品，并且進口的蒸煮滲透劑較貴，但其創造的效益要遠遠的大于投入。從試驗結果可以看出，雙元助劑可以使白漿得率提高2.27個百分點，使每噸白漿成本下降22.91元。如果以年產20萬t漿計，每年所創造的純利潤便是458.2萬元。從中可以看出，雖然蒸煮助劑用量很小，但產生的效益卻是非常可觀的。

由上分析，這種反應型助劑與滲透型助劑配合使用的雙元助劑體系必會被越來越多的廠家所接受，有著廣闊的發展前景。

［1］董元鋒，劉溫霞，蔣秀梅.蒸煮助劑在化學制漿中的應用與其發展［J］.造紙化學品，2009，21（3）：11-14.

［2］姚獻平，鄭麗萍.表面活性劑在造紙工業中的應用［J］.精細化工，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 文獻標識碼：1007-2225（2010）01-0029-03

史軍偉先生（1977-），制漿造紙在讀碩士研究生；研究方向：綠色化學和清潔制漿；E-mail：cysjw@163.com。

2009-11-30（修回）

本文文獻格式：史軍偉，張奇媛，陳嘉川，等.雙元助劑在麥草蒸煮中的應用[J].造紙化學品，2010，22（1）∶29-31.