一種棉短絨制備溶解漿的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及溶解漿生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種棉短絨制備溶解漿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 棉短絨是經(jīng)過乳花后的棉籽上還殘留的短纖維。棉短絨是國防、紡織、化纖、造紙 等輕、化工業(yè)的重要原料，是重要的戰(zhàn)略物資。我國盛產(chǎn)棉花，棉短絨資源十分豐富。如將乳 花后的棉籽全部剝絨，所得短絨可相當(dāng)皮棉總產(chǎn)量的15%~20%，所以棉短絨是一項不可 忽視的纖維素資源。
[0003] -級棉短絨：頭道剝絨機(jī)剝下的棉短絨，大多是乳花過程中因斷裂而殘留在棉籽 上的較長纖維。一般主體長度在13mm以上。二級棉短絨：二道剝絨機(jī)剝下的棉短絨。這部分 棉短絨是棉短絨的主體，一般占棉短絨產(chǎn)量的50~60%。其長度在3~6mm，成熟度也是三類 棉短絨中最高的。三級棉短絨:三道剝絨機(jī)剝下的棉短絨，這類棉短絨長度最短(一般在3mm 一下），含雜量高，纖維成熟度對不及二道絨，但比頭道絨高。
[0004] 溶解漿產(chǎn)能主要分布在北美、南非、巴西等林木資源豐富的地區(qū)，2011~2012年由 于中國溶解漿產(chǎn)能集中投放，中國也成為全球溶解漿主要產(chǎn)地之一。傳統(tǒng)的棉短絨制備溶 解漿的方法為加堿蒸煮，用次氯酸鈉漂白的制漿工藝。這些傳統(tǒng)工藝存在一定的問題：1、為 了達(dá)到合格的溶解漿產(chǎn)品，需要的藥品量非常大且反應(yīng)條件非?？量?，生產(chǎn)成本較高;2、產(chǎn) 生的污水COD較高，廢液處理難度增加，處理成本增加;3、上述方法得到的溶解漿得率低，白 度低，且聚合度很難控制。因此，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)溶解漿過程中，存在著污染大、生產(chǎn)成本高、 質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，且盈利空間越來越小，這種傳統(tǒng)工藝面臨被淘汰的危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種生產(chǎn)成本低、污水易處理的棉短絨 制備溶解漿的方法，并且該方法能顯著降低棉短絨的聚合度，改善溶解漿的反應(yīng)性能，并降 低了化學(xué)蒸漂階段的化學(xué)品用量。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種棉短絨制備溶解漿的方法，以備 料棉短絨為原料，包括酶處理，蒸漂處理和酸處理，在酶處理之前首先采用硫酸進(jìn)行酸預(yù)處 理，使最終得到的溶解衆(zhòng)達(dá)到一級品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 其具體步驟如下：
[0008] 1)酸預(yù)處理向備料棉短絨中加入pH= 1.5~5的硫酸，使其漿濃為6%~10%，在 30°C~90°C處理2~12小時；
[0009] 2)酶處理向上述體系中加入緩沖鹽溶液，使其漿濃為5%~9%，體系pH為6.5~ 8，加入酶，在45°C~70°C條件下，處理2~35h;
[0010] 3)化學(xué)蒸漂處理向蒸煮容器中加入步驟(2)中酶處理后的漿料體系和蒸煮底液， 升溫至90°C~100°C，加入雙氧水，再加入70-90°C的水，調(diào)節(jié)液比至1/6~1/9,繼續(xù)升溫至 120°C~150°C，蒸漂處理1~2.5h，泄壓，整個過程在攪拌條件下進(jìn)行；
[0011] 4)酸處理向化學(xué)蒸漂后的漿料中加入水，調(diào)節(jié)體系液比至1/6~1/9,加入酸，在 50-80°C條件下處理0.5~2.5h，反應(yīng)完成，進(jìn)入后處理步驟。
[0012] 首先是對備料的棉短絨體進(jìn)行酸預(yù)處理。通過大量實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)酸預(yù)處理段較未 經(jīng)酸預(yù)處理的，其他工藝相同，得到的溶解漿，經(jīng)酸預(yù)處理得到的溶解漿的聚合度較未經(jīng)酸 預(yù)處理的要低的多，棉短絨的聚合度較未進(jìn)行酸預(yù)處理的空白組，聚合度降低了200左右， 更容易達(dá)到粘膠短纖維用棉漿柏一等品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(FZ/T 51001-2009)。經(jīng)過酸預(yù)處理后， 可以減少后面工藝過程中化學(xué)藥品及酶的用量，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。發(fā)明人通過大 量實(shí)驗(yàn)得出最佳的預(yù)處理條件為:采用pH值為1.5~5硫酸，漿濃為6%~10%，處理溫度為 30°C_90°C，處理時間為2-12小時。本發(fā)明中，酸預(yù)處理以后，棉短絨中的纖維素和半纖維素 易于和其他物質(zhì)分離，非纖維素和半纖維素在洗滌過程中即可流失，使得后期的化學(xué)處理 的目的更明確，而且在PH較低的酸性條件下，硫酸根易于和棉短絨細(xì)胞壁中木質(zhì)素反應(yīng)，增 加了棉短絨的親水性，使后期的酶處理和化學(xué)處理反應(yīng)更充分。
[0013] 向上述酸預(yù)處理后的體系中加入酶進(jìn)行酶處理。本發(fā)明所述的酶為阿魏酸酯酶或 脂肪酶或纖維素酶或其混合物。阿魏酸酯酶、脂肪酶均購買于諾維信公司，纖維素酶購買于 蘇柯漢公司。阿魏酸酯酶能水解多糖阿魏酸酯中的酯鍵，將阿魏酸游離出來，并切斷細(xì)胞壁 中多糖-多糖、多糖-木質(zhì)素間的交聯(lián)，有利于細(xì)胞壁物質(zhì)中纖維素的降解和木素的釋放;月旨 肪酶和纖維素酶都能切斷纖維素的糖苷鍵，降低纖維素的聚合度。而且脂肪酶可以脫除棉 短絨表面的蠟脂，從而對下一步的化學(xué)蒸漂處理起到促進(jìn)作用。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三種酶或兩 種酶的協(xié)同作用能夠起到較單獨(dú)使用一種酶更好的效果，酶處理段優(yōu)化后得到酶的最佳用 量為15~150U/g絕干漿。當(dāng)采用脂肪酶和阿魏酸酯酶時，脂肪酶與阿魏酸酯酶酶用量比例 為3:8;當(dāng)采用脂肪酶和纖維素酶時，脂肪酶與纖維素酶酶用量比例為4:15;當(dāng)采用阿魏酸 酯酶和纖維素酶時，阿魏酸酯酶與纖維素酶的用量比例為9:23;當(dāng)采用三種酶時，脂肪酶、 阿魏酸酯酶、纖維素酶三種酶的酶用量比例為1:7:20。為了給酶提供一個適宜的環(huán)境，使得 酶解率最高，本發(fā)明采用緩沖鹽溶液來調(diào)節(jié)體系pH至6.5~8，控制溫度在45~70°C之間，然 后選擇這三種酶中的1~3種，酶的用量范圍為15~150U/g絕干漿，處理2~35h。所述的緩沖 鹽溶液為磷酸氫二鉀-磷酸二氫鉀水溶液，其中磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀的濃度均為Imol/ L。通過實(shí)驗(yàn)可知，通過酶處理后，能夠降低棉短絨的聚合度，改善溶解漿的反應(yīng)性能，并降 低了化學(xué)蒸漂階段的化學(xué)品用量。棉短絨的聚合度較未進(jìn)行酶處理的空白組，聚合度降低 了100左右，反應(yīng)性能由大于100s，降至20s以內(nèi)。
[0014]酶處理后的棉短絨在蒸煮容器中繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)蒸漂處理。向蒸煮容器中加入酶處 理后的漿料體系和蒸煮底液，進(jìn)行化學(xué)蒸漂處理。所述的蒸煮底液的組分包括氫氧化鈉、 EDTA、硫酸鎂，其加入量相對絕干棉短絨的質(zhì)量百分比如下：氫氧化鈉：7%~12%，EDTA: 0.3 %~1 %，硫酸鎂0.2%~0.4%。本發(fā)明采用氫氧化鈉代替氫氧化鉀，由于相同質(zhì)量的氫 氧化鈉和氫氧化鉀，溶解在相同體積液體里，氫氧化鈉溶液的氫氧根要較氫氧化鉀溶液的 氫氧根要多，因此可以使得反應(yīng)過程中能夠更好的反應(yīng)，能夠降低生產(chǎn)成本。另外，本發(fā)明 化學(xué)蒸漂過程中還加入了雙氧水，較傳統(tǒng)蒸煮過程，大大降低了用堿量，而且用雙氧水漂白 降低了污水處理的難度，減少了污水處理的成本，減少了對環(huán)境的污染，但雙氧水不穩(wěn)定， 故在升溫以后加入，并且蒸煮底液中的EDTA穩(wěn)定劑可以對其起到一定的穩(wěn)定作用，以維持 其高效的作用效果。本發(fā)明中如果雙氧水的加入量太大，那蒸煮段漿料反應(yīng)充分后會造成 雙氧水的浪費(fèi)，如果雙氧水的加入量較小，蒸煮段的反應(yīng)可能會反應(yīng)不充分，以致后續(xù)漿料 質(zhì)量下降，因此，雙氧水的加入量相對絕干棉短絨的質(zhì)量百分比為8%~12%。
[0015] 最后，進(jìn)行酸處理，酸處理的條件為水調(diào)節(jié)體系液比至1/6~1/9，加入鹽酸、硫酸 中的任何一種，其加入量相對絕干棉短絨的質(zhì)量百分比為0.4%，在50-80°C條件下處理0.5 ~2.5h。目的是降低溶解漿的灰分，提高溶解漿的白度，使溶解漿達(dá)到粘膠短纖維用棉漿柏 一等品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(FZ/T 51001-2009)。
[0016]綜上所述，本發(fā)明在酶處理之前首先采用硫酸進(jìn)行酸預(yù)處理，能夠非常有效的降 低棉短絨聚合度，以減少后續(xù)酶處理、化學(xué)蒸漂處理段的化學(xué)品用量，降低了生產(chǎn)成本;而 且化學(xué)蒸漂處理階段采用特定組成配比的蒸煮底液，其中加入雙氧水，大大降低了用堿量， 而且用雙氧水漂白降低了污水處理的難度，減少了污水處理的成本，減少了對環(huán)境的污染。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下通過實(shí)施例形式的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步的詳細(xì)說 明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容 所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中所用的棉短絨是市場上購買的三類絨。所用 的棉短絨已經(jīng)過備料。以下所述的藥品加入量都是相對于絕干棉短絨的質(zhì)量。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 一種棉短絨制備溶解漿的方法，包括酶處理，蒸漂處理和酸處理，在酶處理之前首 先采用硫酸進(jìn)行酸預(yù)處理。
[0020] 其具體步驟為：
[0021] 第一步:酸預(yù)處理
[0022] 向不銹鋼攪拌釜中加入IKg(絕干重）的備料棉短絨，加入pH為1.5的硫酸，調(diào)節(jié)漿 濃為9%，在30°C處理12小時。
[0023] 第二步:酶處理
[0024]對酸處理后的漿料進(jìn)行洗滌，洗滌后，向體系中加入磷酸氫二鉀-磷酸二氫鉀緩沖 鹽溶液，調(diào)節(jié)體系pH至7.5，漿濃為5%，加入150000U阿魏酸酯酶、脂肪酶，阿魏酸酯酶與脂 肪酶的酶用量比例為8:3,在70°C條件下，處理2h。
[0025] 第三步:化學(xué)蒸漂處理
[0026] 蒸漂處理在帶有攪拌的不銹鋼壓力反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器外有夾套可以通入蒸汽 加熱。
[0027]向蒸漂容器中按比例加入步驟(2)中酶處理后的漿料體系和蒸煮底液，升溫至90 °C，加入雙氧水，再加入70°C的水調(diào)節(jié)液比至1/6,然后封閉反應(yīng)器，繼續(xù)升溫至120°C，蒸漂 處理2h，泄壓，整個過程在攪拌條件下進(jìn)行，攪拌轉(zhuǎn)速40r/min。
[0028]化學(xué)蒸漂處理過程中涉及的蒸煮底液組分包括氫氧化鈉、EDTA、硫酸鎂，加入量相 對絕干棉短絨的質(zhì)量百分比如下:氫氧化鈉:1 〇%，EDTA: 0.9%，硫酸鎂0.2%。
[0029] 雙氧水的加入量相對絕干棉短絨的質(zhì)量百分比為8%。
[0030] 第四步：酸處理
[0031] 對化學(xué)蒸漂后的漿料進(jìn)行洗滌后，向其中加入水，調(diào)節(jié)體系液比至1/6,加入鹽酸， 用量為0.4%，在50°C條件下處理2.5h。
[0032] 最終獲得的溶解漿，收率可達(dá)89.5 %，對溶解漿質(zhì)量進(jìn)行了檢測，溶解漿質(zhì)量指 標(biāo)：甲種纖維素含量為96.6 %，反應(yīng)性能為8秒，動力粘度為10.1 mpas，灰分含量為0.075 %， 鐵含量為16.2mg/kg，吸堿值為920%。，可達(dá)到粘膠短纖維用棉漿柏一等品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(FZ/ T51001-2009,附表二）。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 一種棉短絨制備溶解漿的方法，包括酶處理，蒸漂處理和酸處理，在酶處理之前首 先采用硫酸進(jìn)行酸預(yù)處理。
[0035]其具體步驟為：
[0036] 第一步:酸預(yù)處理
[0037]向不銹鋼攪拌釜中加入IKg(絕干重）的備料棉短絨，加入pH為4的硫酸，調(diào)節(jié)漿濃 為10%，，在90°C處理2小時。
[0038] 第二步：酶處理
[0039]對酸處理后的漿料進(jìn)行洗滌，洗滌后，向體系中加入磷酸氫二鉀-磷酸二氫鉀緩沖 鹽溶液，調(diào)節(jié)體系PH至6.5，漿濃為6%，加入15000U脂肪酶和纖維素酶，脂肪酶與纖維素酶 酶用量比例為4:15,在45°C條件下，處理35h。
[0040] 第三步:化學(xué)蒸漂處理
[0041] 蒸漂處理在帶有攪拌的不銹鋼壓力反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器外有夾套可以通入蒸汽 加熱。