[发明专利]利用亚临界流体连续制备植物纤维纸浆的方法及制备装置

说明书

利用亚临界流体连续制备植物纤维纸浆的方法及制备装置，将经过粉磨得到的原状植物纤维与亚临界流体放入混料器内混合，混合得到的浆体在压力的作用下，经由第一管路进入油釜内，第一管路在油釜内呈螺旋状态(即螺旋管)，油釜内部填充有导热油，导热油包裹住螺旋管。浆体在螺旋管内压力为1.0MPa～20MPa，外温度为97℃～300℃状态下连续反应2‑3小时，得到植物纤维纸浆，将植物纤维纸浆的工作压力降至常压并蒸馏，收集挥发出来的气体状态的亚临界流体，并对蒸馏后的植物纤维纸浆进行分离，得到植物纤维素。本发明采用的这种方法及制备装置，使得木质素被洁净分离，颠覆传统制备纸浆理念，一改传统酸碱蒸煮制备纸浆工艺，避免造纸工业对环境的污染。

技术领域

本发明涉及造纸领域，具体涉及一种利用亚临界流体与植物纤维相结合，可以连续制备纸浆的方法及制备装置。

背景技术

纸是日常生活中最常用的物品。造纸是古代中国劳动人民的重要发明。一般由经过制浆处理的植物纤维的水悬浮液，即用水将纸浆稀释至一定浓度，在造纸机网部或人工抄取初步脱水，形成湿的纸页，再经压榨脱水，然后烘干成纸。

常规纸浆制备工艺为备料、制浆、碱回收、漂白、抄纸等过程，使得造纸工业存在严重的水污染、大气污染和固体废弃物污染，俗称三大污染。每吨浆和纸约用水300吨以上，排出废水中高含量有机物，生化需氧量(BOD)和悬浮物(SS)严重超标，并含有大量毒性物质和异味，极其危害水生生物的正常生长，影响工农畜牧业和居民用水与环境景观。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用亚临界流体连续制备植物纤维纸浆的方法及制备装置，旨在克服现有技术缺陷，达到安全环保造纸、无污染制备纸浆的目的，其所采用的技术方案是：

一种利用亚临界流体连续制备植物纤维纸浆的方法，将经过粉磨得到的原状植物纤维与亚临界流体相混合，混合得到的浆体在内压力为1.0MPa～20MPa，外温度为97℃～300℃状态下连续反应2-3小时，得到植物纤维纸浆，将植物纤维纸浆的工作压力降至常压并蒸馏，收集挥发出来的气体状态的亚临界流体，并对蒸馏后的植物纤维纸浆进行分离，得到植物纤维素。植物纤维素可直接用于制造原色纸，或与再生纸浆生产出不同类型的纸。在整个工艺过程中，没有污染物产生，仅有水及亚临界流体参与反应，并且，在将植物纤维纸浆降压蒸馏后，收集到的挥发亚临界流体可继续利用，形成循环，有利于环保。所述内压力是浆体在进行反应过程中，其所需的工作压力是由管道(即后文所提到的螺旋管)内部提供，所述外温度是浆体在进行反应过程中，其所需要的工作温度是由管道(即后文所提到的螺旋管)外部提供。

上述一种利用亚临界流体连续制备植物纤维纸浆的方法，更进一步地，

具体操作步骤如下：

S1：将植物秸秆皮粉碎至不大于100目，105℃干燥0.5h～24h，得到原状植物纤维；

S2：将10％-40％原状植物纤维(质量分数比)、50％-70％水、10％-60％亚临界流体、1％-10％助剂混合；

S3：对S2中得到的浆体进行增压，使其在压力为1.0MPa～20MPa、温度为97℃～300℃状态下连续反应2-3小时，得到植物纤维纸浆；

S4：将植物纤维纸浆降至常压，并对其蒸馏，植物纤维纸浆混合液中存在的气体状态的亚临界流体挥发，对挥发的气体状态的亚临界流体进行收集冷凝；

S5：对蒸馏后的植物纤维纸浆进行分离，通过离心或挤压装置，得到植物纤维素。