中指NaOH + Na2S, 通常以Na2O(或NaOH)表示。 有效碱（E.A., Effective Alkali）：烧碱法中指NaOH，硫酸盐法 中指NaOH + 1/2Na2S, 通常以Na2O(或NaOH)表示。 硫化度(Sulfidity )：
指碱液中Na2S含量占活性碱NaOH + Na2S含量的百分比，
植物纤维的组织结构： ML， P， （ML＋P＝CML）， S1 S2 S3
木素的分布： 密度 ML（胞间层）最大
含量 S2层最大 据有关研究，目前认为脱木素顺序： 硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法：S层先于ML层 中性亚硫酸盐法：ML层先于S层
制浆造纸原理与工程
四、蒸煮过程脱木素反应历程
1. 针叶木硫酸盐法脱木素反应历程
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五、 蒸煮过程脱木素化学反应动力学研究结果
影响碱法蒸煮的主要参数：蒸煮时间与蒸煮温度
在一定范围内，提高温度可以缩短时间，温度降低则必须延长时间。 即：一定范围内温度和时间可以互为补偿。
1957年加拿大制浆造纸研究所K.E.Vroom 提出了H-factor的概念，把 蒸煮温度与时间作为单一变数考虑，用以控制蒸煮终点，从而稳定蒸煮后
温度 （oC）
100~150
58
150 175 ~175(Tmax) (Tmax下保温)
下降速率有 所增加
E.A.变化 （Na2O， g/L)
42 下降变慢
（下降快）
溶出木素%
（对原木素）
26.6
89.8
97.8
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针叶木硫酸盐法脱木素反应历程（以马尾松为例）： 第一阶段：初始脱木素阶段（升温至150 oC以前） 碱浓下降快，木素溶出少（﹤30%） 第二阶段：大量脱木素阶段
纸浆的质量，促进蒸煮过程的自动化控制（建立数学模型）。
H-因子（H- factor）= ∫KR(T)dt
KR —— 相对反应速率常数
对一定的原料，蒸煮后浆料中的残余木素含量（与纸浆卡 伯值成线性关系）可由蒸煮时的H-因子控制（H-因子增大， 卡伯值降低），因此可以利用H-因子确定蒸煮终点，灵活调 节生产（根据蒸煮温度的波动调节蒸煮时间），减少卡伯值波 动范围，稳定纸浆质量（卡伯值、得率、强度）。
Cooking times are relatively short Problems with pitch in the pulp are relatively small The pulp is much stronger Regeneration of chemicals and energy is efficient Side-products such as turpentine and tall-oil are valuable
2. 草类原料碱法蒸煮脱木素反应历程： (1) 大量脱木素阶段： 开始升温到100 OC（竹160 OC）左右，木素脱除60％ 以上 (2) 补充脱木素阶段： 100OC左右继续升温至最高温度（150－160OC），木 素总的脱除率达90％以上，原料分散成浆 (3) 残余木素脱除阶段： 保温阶段，木素脱除5％以下 正确的工艺操作： 药液与料片混合均匀（预浸，升温前空运转） 慢升温（1－2小时） 短保温或不保温
（2）纸浆要求
（3） 残碱要求（蒸煮终点pH值不低于12）
2． 液比的确定 用碱量一定时，液比的大小影响：
（1）药液的浓度
（2）药液与原料的混合
（3）蒸煮锅内药液的循环
一般采用的液比: 蒸球 1：2～1：3
立锅 1：4～1：5
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3．硫化度的确定 取决于原料种类（木素含量、组织结构等）和成浆要求（卡伯
大得多。
使浸透作用顺利的重要前提：药液与原料片的均匀混合
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二、 蒸煮过程中的脱木素（Delignification)和碳水化合物降解 (Carbohydrate Decomposition)木素作用导致：
1. 木素结构单元之间联结键断裂
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2. 扩散作用：主要靠药液浓度差造成的离子浓度梯度的推动力
使蒸煮液中的离子扩散浸透入原料切片内部，通过导管、管 胞、纤维的胞腔和细胞壁进行。
影响因素：原料密度、水分含量（适宜于水分饱和的原料片）
蒸煮液组成（影响大，扩散作用主要取决于有效毛细管截积） 当蒸煮液pH>13时，纤维轴向的扩散作用与横向的扩散作用 比较接近，约为1 ：0.8(润胀作用的效果） 当蒸煮液pH<13时，纤维轴向的扩散作用比横向的扩散作用
（2）细浆得率：粗浆经筛选后所得绝干细浆重量对蒸煮前绝
干原料重量的百分比。
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卡伯值 （Kappa number）：
表示蒸煮或漂白后残留在纸浆中的木素及其它还原性物质
相对含量的一种指标（其它还原性物质包括己烯糖醛酸基 — 聚木糖中的4-O-甲基葡萄糖醛酸基在碱性高温下的产物等）。 采用高锰酸钾作氧化剂进行测定(另一种指标为高锰酸钾值， 卡伯值和高锰酸钾值过去均称为纸浆硬度。）。纸浆卡伯值
2．升温、小放气
升温时间宜稍长，均匀升温；
升温到一定温度或压力时需进行小放汽，以排除空气，避 免假压。
松木原料在小放汽时可以回收松节油。
3．最高温（Tmax）下的保温 视原料品种与浆料要求而定 4． 喷放 配合碱回收（浆料温度与黑液浓度都要高）
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（二）蒸煮工艺条件的确定（间歇式蒸煮） 1． 用碱量的确定 根据：（1）原料种类与质量
2. 木素分子内引进亲液基团
木素大分子降解
提高溶解性
总的结果：木素脱除，纤维分离成浆 纤维素与半纤维素降解作用导致： 糖基之间的苷键断裂
大分子聚合度降低
纸浆得率与强度降低
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三、蒸煮过程脱木素局部化学的研究
研究蒸煮过程纤维细胞中木素的脱除顺序，有助于进行 蒸煮过程的脱木素反应历程和动力学研究，对制定正确的蒸 煮工艺条件有指导意义。
NaOH + H2O
Na2S + H2O S2- + H2O
Na+ + OH- + H2O
2Na+ + S2- + H2O HS- + OH-
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Total alkali: All Na+ compounds NaOH, Na2CO3, Na2SO4, Na2S, Na2SO3 , Na2S2O3, etc NaOH + Na2S NaOH + ½ Na2S
与残余木素含量之间的关系随原料种类和制浆方法的不同而
有差别，可通过实验确定。
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The Kraft Process
Benefits
All wood species can be used as raw material
The process is relatively insensitive to bark
喷放装置
洗浆和废液提取系统
废液回收和综合利用系统 纸浆筛选系统
硫铁矿
(主要FeS2)
粉碎
焙烧
矿渣利用
炉气除尘冷却
炉气吸收
盐基乳液
原酸贮存
蒸煮液制备
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四. 蒸煮液的组成：
碱法：烧碱法：NaOH, 硫酸盐法：NaOH + Na2S
亚硫酸盐法：
蒸煮 方法 酸性 亚硫酸盐法 亚硫酸 氢盐法 微酸性 亚硫酸盐法 中性 亚硫酸盐法 碱性 亚硫酸盐法
即： 硫化度（%） =〔 Na2S /（NaOH + Na2S） ×100% 用碱量：指蒸煮时活性碱用量（重量）对绝干原料重量的百比。
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液比：指蒸煮时绝干原料重量（kg 或 t）与蒸煮液总液量体积 （L 或 m3）之比。 纸浆得率（Yield）： （1）粗浆得率：蒸煮后所得绝干粗浆重量对蒸煮前绝干原料 重量的百分比。
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Kraft Cooking Liquors
white liquor: strongly alkaline sulution (pH~14) main active compounds: NaOH and Na2S small amounts: Na2CO3, Na2SO4, Na2S2O3, NaCl, CaCO3 ,etc. main equilibria prevail in white liquor:
中性亚硫酸盐法 碱性亚硫酸盐法
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二. 碱法制浆流程示意图：
松节油回收系统（松木） 热回收系统
热水
纸浆筛选系统
合格原料片
蒸煮器
喷放装置
洗浆与黑液提取系统
预浸装置
蒸煮药液
碱回收系统
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三. 亚硫酸盐法制浆流程示意图： 合格原料片 SO2 蒸煮液制备系统 蒸煮器
药剂制备系统
pH值
蒸煮 液组 成
<2 HSO3SO2 H+
钙、 （镁、钠）
3~5
5~6.5
8~9(>9) SO32CO32钠、铵
10~13.5 SO32OH钠
HSO3- HSO3SO32镁、钠 镁、钠
盐基
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五. 碱法制浆常用专业术语：
活性碱（A.A., Active Alkali）：烧碱法中指NaOH，硫酸盐法
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第三节
一、碱法蒸煮
蒸煮方法与蒸煮技术
（一）蒸煮操作（间歇式蒸煮）
1． 装料、送液：
（1） 提高单位容积装料量；（木片蒸汽装锅器，草片机 械装料器） （2）药液与料片混合均匀；（预浸） （3）装料送液时间不宜太长；