尿素法制浆方法.pdf

本发明涉及一种改进的工业造纸化学制浆方法，特别是采用尿素或以尿素为主加微量助剂蒸煮禾草类原料制浆的方法。
    工业上常采用的传统化学制浆方法主要有碱法和亚硫酸盐法两类，而以碱法用得最多。我国造纸业多是碱法生产，由于碱产量供不应求。制浆得率又低，碱耗大且不能有效回收，污染日趋严重，已造成一些造纸厂停产。尤其是禾草类制浆，因黑液灰粉高，二氧化硅含量多，在碱回收过程中黑液的蒸发易结垢，而且白液不易澄清，碱流失大；黑液的燃烧易堵喷嘴，也不利碱的回收。因此，在原料短缺，环境污染的情况下，严重地影响了草类制浆造纸业的发展。目前国内外都在研究制浆新技术，改革传统的化学制浆工艺方法。本发明者曾采用氨水制草浆，由于氨水夏季易挥发，损失大，冬季需防冻，氨味呛人，所以操作条件很恶劣。另外蒸煮过程不能小放气而造成锻压大，在蒸煮温度150℃时，压力高达9～10kg/cm2。因此，难以在实际生产中应用。据有关专利文献报导：美国曾用醌-胺类做蒸煮剂制浆(US-4178861)；还有美国专利(US-3368935)介绍了用亚硫酸钠Na2SO3做蒸煮剂，再加少量尿素调PH值做缓冲剂来制浆，蒸煮起主要作用的不是尿素；美国专利US2361639中曾使用大量尿素、硫尿(用量约为木片的300～600％)，在温度为65～107℃的条件下浸渍木片。因该温度太低，尿素还没有分解，起不到脱木素的作用，不是高温、高压下蒸煮，只能是常压下浸渍。尽管该专利也曾提到137～182℃，但这时的温度不是浸渍温度，也不是蒸煮温度，而是在软化木片并磨浆后，层压或模压成型时的热压温度，因此，尿素并不是蒸煮剂的作用。总之，上述几种文献中叙述的制浆方法，主要用于木材纤维素制浆，而没有用于制草浆；尿素用做缓冲剂，浸渍软化剂不是用做蒸煮剂。因此，在当前碱缺少，污染严重，阻碍制浆业发展的情况下，研究出一种不用碱，消除污染，得率高的制浆方法，越来越成为人们普遍关注的课题了。

    本发明的目的就是提供一种改进的化学制浆方法，该方法不用酸或碱而用尿素做蒸煮剂，不仅成本比碱法制浆低，而且废液易于生化处理，综合利用，减少对环境的污染。

    本发明的目的是这样实现的：利用尿素在高温、高压下易分解，尿素及其分解产物具有脱木素地作用，采用一定量的尿素或以尿素为主加微量助剂做蒸煮剂，与加工合格的草片，放到螺旋推进器中，加尿素水溶液混合，进行予浸，然后装入蒸煮设备进行蒸煮。在蒸煮设备中通入蒸汽加热，到一定温度时，进行小放气，再升温。升温一段时间后，保温到规定时间后大放气降压，再放料进入淋洗池，洗涤好的草浆经泵送去打浆制纸。废液经沉淀池、澄清槽沉降除去悬浮物。将浓废液用泵回收到蓄热罐备用；稀废液送到蒲草、芦苇种植场经生化处理或直接用于灌溉、大放气所放出的废气经单向阀、喷射泵与蓄热罐中的液体混合回收，放在蓄热罐中备用。这种制浆方法比碱法制浆成本低，废液、废气可回收利用，减少了对环境的污染，因此。它是一种化害为利的有效的制草浆方法。    

    以下结合附图对本发明进一步说明。        

    图1是本发明尿素制浆方法的工艺流程示意图。

    根据图1详细说明本发明的具体工艺流程和操作方法。该制浆方法是以尿素或以尿素为主加微量助剂做蒸煮剂来蒸煮禾草类进行制浆生产的。首先将稻草或麦草、棉杆等禾草按常规备料，加工成合格的草片，然后经刮板运输机1送至螺旋推进器2。在螺旋推进器2里，草片与尿素加水或加入蓄热罐11所回收的热废液混合予浸，加水量(包括从蓄热罐11加入的热废液)为草片重量的1.2～6倍。其中尿素用量可根据禾草的不同种类选用。如草片为稻草，尿素用量为稻草重量的3～20％；如草片为棉杆或麦杆，尿素用量为棉杆或麦杆重量的4～27％，另外还要加入微量助剂硫或其化合物，助剂用量为棉杆或麦杆重量的0.01～5％。在螺旋推进器2中草片被尿素溶液所予浸，然后装入蒸煮设备3进行蒸煮。蒸煮条件是：当蒸煮设备3通入蒸汽升温加热到80～110℃(不超过110℃尿素不会分解出氨气)时，进行小放气；再继续升温35～60分钟，在最高温度为125～180℃，最高压为4～9kg/cm2的条件下进行保温7～0.5小时。此时，尿素在高温、高压下开始分解，脱除草片中的木素。保温到规定时向后进行大放气，降低蒸煮设备3中的压力。最后是放料，将蒸煮后的草浆放入淋洗池4。草浆中的浓废液首先经沉淀池7、澄清槽8沉降悬浮物，沉清后的浓废液由泵9打入蓄热罐11备用。再放水淋洗草浆，洗涤好的草浆用泵10送去打浆制纸。淋洗池4中淋出的稀废液再经沉淀池7、澄清槽8沉降悬浮物，用于灌溉。上述的沉淀池7、澄清槽8也可用栽种蒲草或芦苇的净化氧化塘来沉降悬浮物和降低生物耗氧量和化学耗氧量，经净化氧化塘排出的水基本可以达到国家规定的造纸工业排水标准。蒸煮设备3大放气中排出的废气含有氨气，直接排出污染大气影响操作环境。为此，将大放气排出的废气经单向阀5、喷射泵6与蓄热罐中的液体混合，将氨气和热量回收，再放回蓄热罐备用。这种废气回收方法，不仅消除对环境的污染，而且可以节约尿素用量和回收热量。

    本发明尿素法制浆方法所用原料是来源充足的尿素，它的成本比碱低，对蒸煮设备的金属的腐蚀比碱法轻，特别经过140小时以后，尿素法制浆对金属基本无腐蚀作用，因此可以提高蒸煮设备的使用寿命。废液中氮、磷、钾易生化处理，可直接用于灌溉，变害为利，支援了农业生产。废气回收利用，可以节约尿素用量和回收热量，进一步降低了制浆成本。蒸煮草浆粗浆得率71.5～76.5％。

    尿素法生产的草浆配30％的木浆可生产出符合轻工部标准要求的箱板纸，100％尿素法草浆可生产1#包装纸、1#瓦楞原纸，达到轻工部标准。因此，尿素法制浆既解决了当前碱短缺，环境污染严重的问题，又降低了制浆成本，提高了经济效益，还可以为农业生产提供含有肥料的灌溉用水。