速生桉木硫酸盐浆氧脱木素过程中甲醇生成的动力学模型

·甲醇生成·
速生桉木硫酸盐浆氧脱木素过程中
甲醇生成的动力学模型

张春云 胡会超 柴欣生
( 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640)
摘 要: 考察了速生桉木硫酸盐浆氧脱木素过程中，温 度、氧 压、NaOH 用 量 及 时 间对甲醇生成的
影响，并据此建立了预测甲醇生成量的动力学模型。结果表明，该模型对初始卡伯值为 32. 8 ( 高卡
伯值) 和 16. 9 ( 低卡伯值) 的纸浆在氧脱木素过程中甲醇的生成量均能得到很好的预测 ( R
2
分 别
为 0. 986 和 0. 974) ; 高、低两种卡伯值纸浆氧脱木素过程中甲醇生成反应的活化能、NaOH 浓 度 及
氧压的反应级数分别为 55. 4、49. 3 kJ / mol，1. 02、0. 362 及 0. 472、0. 299; 高卡伯值纸浆可有效减
少脱木素过程中的甲醇生成量 ( 对后续氧脱木素目标卡伯值为 10 的 生 产 工 艺， 甲醇生成量可 减 少
12% ) 。对不同原料碱法浆氧脱木素过程中降低单位卡伯值的甲醇生成量进行比较，结果表明，阔叶
木浆最多 ( 29. 1 mg / L) 、麦草浆次之 ( 13. 8 mg / L) 、针叶木浆最少 ( 11. 0 mg / L) 。
关键词: 甲醇; 速生桉; 硫酸盐浆; 氧脱木素; 动力学模型
作者简 介: 张 春 云 先 生，在
读硕士研 究 生; 主 要 从 事 制
浆、氧脱木素过程工艺优化
及控制的研究工作。
中图分类号: TS74 文献标识码: A 文章编号: 0254-508X( 2012) 08-0018-05
A Kinetic Model of Methanol Formation during Oxygen Delignification of
Fast-growing Eucalyptus Kraft Pulps
ZHANG Chun-yun HU Hui-chao CHAI Xin-sheng
*

( State Key Lab of Pulp ＆ Paper Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong Province，510640)
( * E-mail: xschai @ gmail． com)
Abstract: The effects of temperature，oxygen pressure，alkali charge，and time on the formation of methanol during oxygen delignification

( OD) of eucalyptus kraft pulp were investigated，from which a kinetic model for predicting the methanol formation during the OD process was
established． The results showed that the model can provide a good prediction for the methanol formation during OD of different kappa number
pulps at different process conditions． The active energies and the reaction orders of NaOH concentration and oxygen pressure for the methanol
formation reaction of high / low kappa number pulps are 55． 4 / 49． 3 kJ / mol ，1． 02 / 0． 362，0． 472 / 0． 299，respectively． And also，at the giv-
en target kappa number ( 10) of the subsequent OD process，the methanol formation in the process for the high kappa number pulp can be
considerably reduced ( by 12% ) ． The amounts of methanol formed per unit kappa number reduction during OD process of the pulps from dif-
ferent raw materials are different ，which are 29． 1，11． 0，and 13． 8 mg / L for eucalyptus，southern pine，and wheat straw pulps，respective-
ly．
Key words: methanol; fast-growing eucalyptus pulp; oxygen delignification; kinetic model
甲醇 是 碱 法 ( 包 括 硫 酸 盐 法) 制 浆 中 产 生 的
挥
木素过程中甲醇的生成规律，对于如何通过调整工艺
条件来减少甲醇的生成量具有重要的指导意义。
虽然很早就有人指出了氧气进攻木素苯环上的甲
氧基可生成甲醇的可能 性
［6］
，并 通 过在工厂中的检
测证实了甲醇是氧脱木素工段所产生的 VOCs 的主要
( VOCs) 之 一，并 占 VOCs 总 量 的 发性有机 化 合 物
90% 以上
［1］
。甲 醇 挥发到空气中对人体健康和自然
环境都有 不 利 影 响
［2］
，因 此 一 些 国 家和地区已对制
浆工业中的 VOCs 制定了严格的排放标准
［3］
。尽管氧
脱木素工艺可取代传统碱法制浆中深度脱木素阶段的
蒸煮
［4］
，进而减少制浆过程中挥发性有机物 ( 包 括
硫酸盐法制浆中有机硫化 物
［5］
) 的 产 生， 但 是 在 氧
脱木素过程中依然会生成甲醇。因此，深入研究氧脱
成分
［7］
; 但是，关 于 氧 脱木素过程中甲醇生成规律
收稿日期: 2012-04-13( 修改稿)
本课题为国家自然科学基金 ( 21076091) 资助项目。
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China Pulp ＆ Paper Vol. 31，No. 8，2012