蒸汽爆破技术及其应用 2.doc

蒸汽爆破技术及其应用 2.doc蒸汽爆破技术及其应用
摘要：基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆 不加任何化学药品的低压爆破技术。在研究秸秆无污染汽爆作用机制 的基础上，开发出了无污染汽爆技术清洁制浆、***清洁脱胶、秸秆 制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法。该技术不仅在秸秆综 合利用上得到应用，而且还可应用于烟草加工、造纸工业、中草药提 取和麻纤维清洁脱胶等行业。
关键词：汽爆，秸秆综合利用，清洁生产
1928年，[1]发明了爆破制浆技术。该技术使用 7~8 MPa的饱和水蒸汽作为介质进行爆破，只是在纤维板生产中应 用。因该技术爆破压力高，因此难以推广。几十年来，各国围绕这 项技术进行了大量研究与实验。⑵发明了 lotech专利，- MPa的饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木 片；加拿大的Stake⑶推出了连续爆破技术，- MPa下每4 分钟喷放一次。其它爆破工艺还有Siropuler, Kokta等。国内对爆破制 浆的研究从80年代中期开始起步，并发表了研究论文。这些工艺的共 同点是针对木材，仍然是先用化学药品预处理木片，再进行爆破。这 样，仍然需加入大量化学药品，造成环境污染。
我们基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不 加任何化学药品的低压汽爆技术。我们利用汽爆技术开发出了清洁制 浆、***清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方 法，并研制出3 m、5m具快开门口的汽爆罐，申请了多项国家发明专
利。由于汽爆过程中不添加任何化学药品，消除了污染源；在汽爆过 程中所降解的半纤维素，可使之资源化，生产高附加值的双歧生长因 子。因此，从根本上解决汽爆的污染问题。大幅度降低了生产成本。 目前无污染汽爆技术在秸秆综合利用、烟草加工、造纸工业、中草药 提取和麻纤维清洁脱胶等行业应用前景广阔。
1秸秆汽爆作用机制⑺
具有细胞结构的植物原料在高压( MPa)、高温(190°C)介质下 汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成 可溶性糖，同时复合胞间层的木质素软化和部分降解，从而削弱了纤 维间的粘结。然后突然减压，介质和物料共同作用完成物理的能量释 放过程。物料内的汽相介质喷出瞬间急速膨胀，同时物料内的高温液 态水迅速暴沸形成闪蒸，对外作功，使物料从胞间层解离成单个纤维 细胞。汽爆可分成两个阶段，首先是汽相蒸煮，高压蒸汽渗透到物料 内的空隙，使半纤维素降解成可溶性糖，同时木质素软化和部分降 解，降低纤维连结强度，为爆破过程提供选择性的机械分离。其次是 爆破过程，利用汽相饱和蒸汽和高温液态水两种介质共同作用于物 料，瞬间完成的绝热膨胀过程，对外作功。在爆破过程中，膨胀的气 体以冲击波的形式作用于物料，使物料在软化条件下产生剪切力变形 运动。
由于物料变形速度较冲击波速度小得多，使之多次产生剪切，使 纤维有目的分离。二者相辅相成，汽相蒸煮条件的选择决定着汽爆目 的性。汽相蒸煮的温度和蒸煮时间之间存在交互作用，根据 Arrhenius定律，温度每升高10°C热化学反应的速率加倍，温度的升 高从而可缩短蒸煮时间，但爆破机械作用只有在汽相蒸煮临界点以上
才能发挥出来。
汽爆条件的选择与原料的种类，汽爆物料的用途和汽