一种浆粕的制备方法及其蒸煮漂白洗涤一体化设备与流程

本发明涉及一种浆粕制备，尤其涉及一种浆粕的制备方法及其蒸煮漂白洗涤一体化设备。

背景技术：

1、在现有技术中，浆粕的常规制备方法通常包括以棉短绒或精制棉、竹片、木片为原料，经过高温高压的碱法或碱氧法蒸煮以去除大部分半纤维素、蜡质和色素，然后进行多段漂白工艺以进一步提高白度和纯度，最后经过酸处理、洗涤、脱水和干燥等工序制成成品。这种方法强调通过多步骤的化学处理来实现纤维素的纯化。

2、现有技术的缺点主要在于：工艺流程复杂，工序繁琐，需要多设备、多工序依次完成，传统多段漂白流程复杂、生产周期长、能耗高，且可能使用含氯漂白剂，易产生可吸附有机卤化物等对环境不友好的副产物，且工艺控制不当容易导致纤维素分子链降解过度或不均，影响浆粕的聚合度及其分布均匀性，从而最终制约纤维产品的性能与品质稳定性。

3、因此，需要对现有技术进行改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种浆粕的制备方法及其蒸煮漂白洗涤一体化设备，旨在解决现有技术中工艺流程复杂、生产周期长、能耗高，以及浆粕的制备过程中导致纤维素过度降解和白度不足的缺陷。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种浆粕的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：将纤维原料与药液混合后，置于蒸煮漂白洗涤一体化设备反应区中进行蒸煮；蒸煮温度为 155-165 ℃，蒸煮压力为 0.6-0.7 mpa；所述蒸煮的容积比为液料混合物料体积与蒸煮漂白洗涤一体化设备反应区容积之比，容积比为 1:2.5-3.5。

4、s2：注入硫酸镁溶液，置换蒸煮废液；

5、s3：加入漂白剂，在70-80℃，ph值调节至10-11，持续漂白60-90min；

6、s4：排净体系中的漂白剂，进行水洗，去除残留药液及杂质，再依次经脱水、干燥处理，制得所述浆粕。

7、本发明一个较佳实施例中，所述s1中，所述纤维原料为棉纤维、竹纤维、木质纤维、草纤维和苇纤维中的一种，纤维原料长度为1-15mm，所述纤维原料含水量为10-20%，所述药液为16-18wt%的氢氧化钠水溶液，所述纤维原料与所述药液的质量体积比为1：6-8（g/ml）。

8、本发明一个较佳实施例中，所述s1中，所述蒸煮过程具体为：将纤维原料与药液混合物放置于反应区后，进行密闭并以1-1.5℃/min的速率进行升温，到达155-165℃的温度后进行保温，保温时间为120-140min。

9、本发明一个较佳实施例中，所述s2中所述硫酸镁溶液的浓度为3.0-4.0%质量浓度，注入量为所述反应区容积的30-40%，所述硫酸镁溶液的温度为70-80℃，所述硫酸镁溶液还含有质量浓度为0.1-0.5%的乙二胺四乙酸二钠。

10、本发明一个较佳实施例中，所述s2中所述硫酸镁溶液注入进行置换蒸煮废液后，使用水进行二次置换，所述二次置换后所述硫酸镁溶液浓度为0.2-0.3%质量浓度。

11、本发明一个较佳实施例中，所述s2中所述硫酸镁溶液注入过程前进行降压，降压速率为0.10-0.15mpa/min，直至降至常压。

12、本发明一个较佳实施例中，所述s3中所述漂白剂为双氧水，所述双氧水中过氧化氢的质量浓度为30-35%。

13、本发明一个较佳实施例中，所述s3中所述漂白剂质量为纤维原料质量的4.0–4.6%。

14、本发明一个较佳实施例中，所述s4中所述脱水后得到干度为35%-45%的湿浆粕，所述干燥过程为在104-106℃的温度下干燥120-180min。

15、为达到上述目的，本发明采用的第二套技术方案为：一种浆粕的蒸煮漂白洗涤一体化设备，基于权利要求1-9中任一项所述的一种浆粕的制备方法，包括：

16、反应区，用于容置纤维原料并依次进行蒸煮、置换洗涤和漂白反应，材质为316l不锈钢；

17、热力控制单元，与所述反应区连接，用于控制所述反应区内的反应温度，使温度波动范围控制在±5℃内；

18、压力调控单元，与所述反应区连接，用于监测和控制所述反应区内的压力；

19、物料输送单元，通过管路与所述反应区连接，用于向所述反应区内输送各种药液和洗涤用水；

20、搅拌反应单元，集成布置于反应区内腔，用于实现反应物料的高效混合及充分反应；所述反应区侧壁设置有一级过滤装置，所述一级过滤设置有双层孔状结构，用于对物料中大颗粒杂质进行预过滤；所述蒸煮漂白洗涤一体化设备底部设有杂质排出口，实现杂质的定向排出；

21、固液分离单元环绕设于反应区外围，采用梯度过滤结构，所述梯度过滤结构包括依次布置的二级过滤装置和三级过滤装置；所述二级过滤装置和所述三级过滤装置分别设置有双层孔状结构，所述二级过滤装置用于去除小颗粒杂质，所述三级过滤装置用于反应废液滤除；

22、抽真空单元，设置于蒸煮漂白洗涤一体化设备底部，与固液分离单元连接，用于为固液分离过程提供真空动力；

23、高压气体输送单元，设置于蒸煮漂白洗涤一体化设备顶部与固液分离区域和反应区连通，用于将过滤后留存的浆粕推送回反应区；

24、水循环系统，设置于所述物料输送单元和所述固液分离单元之间，用于收集洗涤过程中产生的可回用工艺水，并对所述可回用工艺水进行过滤处理，在处理后的水质满足预设回用要求时将其输送至物料输送单元循环使用；以及

25、中央控制单元，分别连接并控制所述热力控制单元、压力调控单元、物料输送单元、搅拌反应单元、固液分离单元和水循环系统，用于执行预设的工艺程序。

26、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

27、（1）本发明提供了一种浆粕的制备方法，通过高温高压蒸煮实现深度纯化，在漂白前引入硫酸镁溶液置换废液并形成保护层，于受控条件下进行温和漂白，最终通过脱水干燥定型，硫酸镁中的镁离子在碱性漂白环境中能有效抑制双氧水对纤维素分子链的氧化降解，相比于现有技术中的浆粕的制备方法，在简化工艺的同时，协同保障了浆粕产品的高纯度、高白度、高聚合度及优良的反应活性。

28、（2）本发明中，通过硫酸镁溶液置换后在体系中保留适量镁离子，有助于提高后续碱性双氧水漂白体系的稳定性，降低漂白过程中纤维素发生过度氧化降解的风险。在实现残留废液及溶解杂质置换的同时，适量镁离子的存在有利于保持纤维素分子链的稳定性，从而兼顾浆粕白度、纯度及聚合度。

29、（3）本发明中，控制蒸煮过程的容积比为1:2.5-3.5，当容积比偏高时，搅拌混合的空间不足，药液与纤维之间接触循环不充分，杂质难以有效溶出，致使α-纤维素含量和白度偏低；当容积比适宜时、物料占比降低时，药液与纤维的流动空间增大，物料循环流通性改善，纤维与蒸煮药液接触更加均匀，杂质溶出效率提升，α-纤维素含量和白度随之提升；但当容积比过小时，物料占比过低，液面很低，搅拌产生不了有效湍流，体系混合不均，反而使半纤维素等杂质去除效率下降，残留杂质增多，造成α-纤维素含量和白度双双降低。

30、（4）本发明中，在蒸煮后采用硫酸镁溶液进行置换与浓度调控，通过硫酸镁溶液的置换作用，减少了小容积蒸煮产生的杂质，解决了其对漂白的干扰，通过精确控制残留镁离子浓度，在漂白阶段形成了对纤维素的保护机制，抑制了因混合不均可能加剧的局部过度氧化，相比于现有技术，实现了废液的有效分离并引入了保护性离子，协调了蒸煮所需的低容积比与漂白所需良好反应环境之间的矛盾，从而在高装填率的单一设备内协同实现了高效蒸煮与温和、均匀的漂白，最终同步保障了产品的高纯度与高白度。

31、（5）本发明中，该工艺通过316l全不锈钢蒸煮漂白洗涤一体化设计，将蒸煮、漂白、洗涤在同一密闭系统中完成，既减少了中间环节的杂质引入与能耗损失，又通过精准的温度、ph及时间控制，同步实现了高甲纤含量、高白度及聚合度分布集中的目标，提高纤维的品质。

32、（6）本发明中，各级固液分离单元采用双层孔状结构，可根据工艺需求精准调节孔洞启闭状态与有效孔径，蒸煮阶段关闭孔洞，保障设备密闭性；过滤阶段开启并匹配相应孔径，实现梯度过滤。一级、二级过滤装置的过滤面布置于腔体四周下部，过滤后的杂质在重力作用下沉降于底部，可有效避免滤孔堵塞，提升过滤速率与过滤效果；三级过滤装置的过滤面布置于腔体底部，利于废液的排出，梯度孔径设计可实现杂质分级拦截与反应废液高效排出，过滤精度可控、稳定。

33、（7）本发明中，反应区可适配蒸煮、漂白、洗涤三种工艺的不同条件，各级过滤装置独立控制，可根据浆粕特性及工艺要求调整过滤参数，适配不同类型浆粕的生产需求，适用范围广。