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造纸用化学品技术工艺及优点的可行性研究报告(资金申请)

来源:www.ehovision.com 文章来源:资金申请报告范文书写中心发布时间:2019-06-06 09:18:57

第一节  造纸用化学品的简介

造纸用化学品指在制浆、抄纸和纸加工过程中,用以处理纤维原料、纸浆和原纸的化学品。(可行性 研究 报告)

第二节 造纸用化学品的分类

根据习惯命名和造纸工业中使用的普遍性,粗略分为两大类:①常用化学品,是大多数纸张生产中不可少的化学品。例如硫酸盐制浆用的氢氧化钠(烧碱)、硫化钠;纸浆漂白用的液氯(见氯气)、次氯酸钙;纸张施胶用的松香、硫酸铝(明矾)等。②精细化学品(见精细化工),是满足某种需要而添加的特殊化学品。例如用漂液漂白纸浆时,加入氨基磺酸,可减少纤维素降解,保持纤维素强度等。这种分类也带有任意性,因为一种精细化学品经长期使用,可成为常用化学品。反之,常用化学品经改性后,可成为有特殊性能的精细化学品。

根据造纸用化学品的性能和用途,大致分为以下十几类:

蒸煮剂 在蒸煮工序中,为将木素从植物纤维中脱除所加的化学品。制浆方法不同,使用的化学品也不同。如碱法(包括硫酸盐法、苛性钠法、石灰法)以氢氧化钠、硫化钠、石灰等为蒸煮剂;酸性亚硫酸盐法以亚硫酸氢钙(或镁)为蒸煮剂;中性亚硫酸盐法以亚硫酸钠和碳酸钠为蒸煮剂;氧碱法以氧和氢氧化钠等为蒸煮剂。以氢氧化钠和硫化钠为蒸煮剂的硫酸盐法具有得率高、纸张强度好等优点,在制浆工艺上占主导地位;近年来发展的蒽醌-烧碱法可加速脱除木素,缩短蒸煮时间,提高纸浆得率,为很多制浆厂所采用。

漂白剂 用以除去纸浆中残留木素和有色物质的化学品。分化学浆漂白和机木浆漂白两类。化学浆漂白常用氧化性漂白剂,例如液氯、次氯酸钠(或钙)、过氧化氢等,进行一段漂白,也可用液氯-氢氧化钠-次氯酸盐-二氧化氯(或亚氯酸钠)等多段漂白。用次氯酸盐一段漂白时,加入氨基磺酸,可减少纤维素降解。机木浆漂白多用还原性漂白剂,例如用连二亚硫酸锌(或钠),也可用过氧化氢、过氧化钠等氧化性漂白剂,尚需加入硅酸钠作缓冲剂,硫酸镁作稳定剂,以调节酸值和防止微量重金属离子对过氧化物的催化分解作用。

施胶剂 用以延迟纸和纸板被水或水溶液渗透的化学品。分为浆内施胶剂和表面施胶剂两类。浆内施胶剂是在纸页形成前对纤维施胶用的胶料,主要是松香皂,还有蜡乳液和硬脂酸皂等。这类胶料必须在有酸性明矾(硫酸铝)存在下,生成絮凝物沉积于纤维间,才能使干燥后的纸页有抗水性,也称为“酸性施胶剂”。用酸性施胶剂施胶的缺点是纸老化性能差。20世纪70年代发展的烷基烯酮二聚体和烯基琥珀酸酐等合成胶,使用时不需加入明矾,可在中性或微碱性条件下与纤维素羟基反应,而使纸有抗水性,称为中性施胶剂。用中性施胶剂施胶的纸耐久性好,可用碱性碳酸钙为填料,以提高不透明度、白度、手感和印刷性能等优点;因而受到广泛重视。用于处理纸面的胶料称为表面施胶剂,通常在造纸机的施胶压榨或压光辊中进行。常用的表面施胶剂为变性淀粉、聚乙烯醇、动物胶、藻酸钠等,可提高纸面强度、挺度和印刷性能等。某些特殊表面施胶剂,例如苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、硬脂酸氯化铬,可明显增加纸的抗水性,甲基化三聚氰胺树脂可改善纸的形态稳定性,使在较大湿度变化下变形小。

染色剂和调色剂 使纸张染成各种颜色的化学品。常用的有碱性染料、酸性染料、直接染料、荧光增白剂。此外,某些染料还能起调色作用,如用未漂纸浆抄纸时,加入少量蓝色染料,能部分抵消纤维的黄色,提高白度。

增强剂 用以提高纸和纸板物理强度的化学品。分为增干强剂和增湿强剂两类:

早期的增干强剂为淀粉、植物胶等天然产品,后发展为淀粉衍生物和羧甲基纤维素等半合成产品,但都存在用量大、效果不理想等缺点。20世纪50年代后期,将合成高聚物加入纸浆中,才有了较大进步。目前,主要的增干强剂是低至中等分子量的离子型丙烯酰胺共聚物,此外尚有聚氨酯、聚酰胺等树脂。运用少量增干强剂就可明显提高纸的耐破、耐折、抗张等物理强度;在保持纸张原有强度的条件下可用部分废纸、机木浆等廉价原料代替优质的针叶木浆;或增加填料用量,节约纤维原料等。

增湿强剂能使纸在被水完全浸湿后,仍能保持部分强度(称为湿强度),中国广泛应用的是三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂。

第三节 造纸用化学品的制备工艺

原甲酸HC(OH)3是一种假想的化合物,实际上并不存在,所以不可能通过原甲酸甲酯化的反应生成原造纸用化学品等化合物。原甲酸制造技术主要分为以氯仿为原料老方法和以氢氰酸为原料的新路线。乙氯仿为原料的技术路线又有两步法和一步法之分。两步法工艺流程短,投资少,技术成熟,但废弃物较多,对环境有污染。一步法技术是清洁的生产技术。

(1)两步法技术:以氯仿和甲醇钠为原料两部合成原造纸用化学品,第一步是甲醇和金属钠反应,或甲醇和氢氧化钠反应均可生成甲醇钠,反应是如下:

2CH3OH + 2Na →2CH3ONa + H2

CH3OH +NaOH→CH3ONa + H2O

第二步氯仿与甲醇钠反应生成原造纸用化学品,反应式如下:

CHCl3+ 3CH3ONa →HC(OCH3)3+ 3NaCl

实际生产过程是在甲醇钠和氯仿的甲醇溶液中进行,反应是在约60℃,压力0.12~0.15MPa全回流下进行,反应产品冷却,离心滤出NaCl,进行蒸馏,截取100~105℃馏分,即可得到以氯仿计,总收率97%以上,纯度99.8%以上的原造纸用化学品产品。

(2)一步法技术:一步法采用氯仿、甲醇、氢氧化钠为原料,以三丁基苄基氯化铵(PTC)为相转移催化剂,即实现固液相间的转移,一步生成原造纸用化学品,有的工业装置已采用这项技术进行生产。

(3)氢氰酸法:该法是以无水甲醇、氢氰酸和盐酸反应,再继续与甲醇反应制得原造纸用化学品,此法可利用其他产品副产的氢氰酸最为有利,具有投资省得特点。但过程采用剧毒的氢氰酸为原料,需要制冷装置,对设备密封性‘生产过程安全性要求较高。国内无采用,美国Kay Fries 公司采用该技术生产原造纸用化学品。

第四节 造纸用化学品的优点

采用造纸用聚丙烯酰胺的优点:

1 、 提高细小纤维,CaCO3、TiO2以及高岭土在湿端的保留

2 、 提供稳定的湿部环境,改善纸页成型和纸张性能

3 、 在纸页成型、压榨过程中改善滤水,从而节约干燥过程中的能耗

4 、 能降低白水固含量,提高原料得率和回收系统的效率

5 、 pH值适应性广,不依赖硫酸铝的使用

6 、 通过FDA和BGVV论证,可用于生产与食品接触的纸和纸板

7 、 能提供稳定的阳电荷,无论是在酸性系统,还是中、碱性系统

8 、 改善湿端胶体物质的保留,从而提高施胶剂和染料的效率

9 、 提高纸机产量,改善纸机运行性能

10、 不含表面活性成分,对环境无害

11、 有多种包装规格可供选用

 

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