Proprietà reologiche ed espansività isotermica volumetrica del liquore nero kraft di bambù con alto contenuto di solidi e basso contenuto di lignina

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2400 (2023) Citare questo articolo

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In questo studio, una certa percentuale di lignina nel liquore nero kraft di bambù originale (BKBL) è stata separata e si prevedeva che il BKBL residuo con basso contenuto di lignina fosse immesso nella caldaia a recupero alcalino per ridurre il carico di trasferimento di calore della caldaia a recupero alcalino. . Con la diminuzione del contenuto di lignina, le proprietà reologiche/espansività isotermica volumetrica (VIE) di BKBL cambiano. Quando il contenuto di lignina rimanente era del 70% nel BKBL originale, la viscosità del BKBL con basso contenuto di lignina è vicina a quella del BKBL passivato con lo stesso contenuto di solidi, la viscoelasticità dinamica è superiore e il VIE diminuisce del 57,2%. Quando la quantità di agente di dissilicazione è pari all'1,5%, la viscosità del BKBL con basso contenuto di lignina non è cambiata molto e il VIE è aumentato notevolmente ed è stato superiore del 62,7% rispetto a quello del BKBL passivato. Pertanto, la combinazione del processo di separazione parziale della lignina e del processo di disilicazione dell'alluminato di sodio può migliorare efficacemente la capacità della caldaia a recupero alcalino di gestire BKBL e ridurre l'influenza dell'"interferenza del silicio".

La situazione attuale nel settore cinese della pasta e della carta è impegnativa poiché le emissioni di carbonio superano l’obiettivo, creando difficoltà nel realizzare l’obiettivo del picco di carbonio e dell’zero netto di carbonio1,2,3. Pertanto, è imperativo realizzare "l'integrazione tra foresta e pasta di legno". Tuttavia, l'"interferenza del silicio" della pasta non legnosa e la contraddizione tra l'aumento della domanda di pasta e l'insufficiente capacità dell'attuale sistema di recupero degli alcali limitano lo sviluppo dell'integrazione della pasta di carta. Migliorare la capacità di produzione della pasta è la chiave per espandere la capacità di trattamento del sistema di recupero degli alcali e ridurre l'impatto dell'"interferenza del silicio"4,5,6,7,8. Costruire un nuovo sistema di recupero degli alcali è il metodo più diretto ed efficace, ma è destinato ad aumentare i costi di produzione della cartiera. Se il liquore nero di una nuova linea di produzione di pasta di legno condividesse il sistema originale di recupero degli alcali con il liquore nero delle linee di produzione esistenti, l’espansione della capacità di produzione di pasta di legno potrebbe diventare realtà. C'è circa il 25% della lignina nel materiale di bambù, che entra nel liquore nero kraft di bambù (BKBL) durante la cottura. In particolare, la lignina (0,5 tonnellate) entrerà nel BKBL con la produzione di 1 tonnellata di polpa di bambù. La lignina è una materia prima rinnovabile di alta qualità che può essere utilizzata come sostituto di molti prodotti a base di petrolio. Pertanto, è utile separare una certa percentuale di lignina dal BKBL come sottoprodotto9,10,11,12,13,14. I ricavi derivanti dalla vendita della lignina apportano ulteriori vantaggi economici allo stabilimento di produzione della pasta, che possono essere utilizzati per coprire l’investimento iniziale nella costruzione di un’unità di separazione della lignina. Nel frattempo, il liquore nero residuo potrebbe ancora essere pompato nel sistema di recupero degli alcali. Ciò può ridurre il carico di scambio termico della caldaia a recupero alcalino e migliorare la capacità di trattamento del liquore nero15,16,17,18. Inoltre, ha un certo effetto di disilicazione durante la separazione della lignina a causa dell'adsorbimento del silicio da parte della lignina, che è utile per superare la "interferenza del silicio"19,20.

Il problema dell'"interferenza del silicio" nella produzione di pasta non legnosa è molto serio e l'estrazione di parte della lignina non può risolverlo completamente. In considerazione di questa situazione, il nostro gruppo di ricerca ha proposto il processo di "essiccamento da liquore verde mediante combustione BKBL". L'agente di disidratazione viene aggiunto prima che il BKBL entri nella caldaia di recupero e la sostanza insolubile in silicio-liquore verde (GLSI) si forma nella fase di combustione. Lo scopo di dissilicazione del liquore verde può essere ottenuto filtrando la sostanza GLSI e il fango bianco a basso contenuto di silicio può essere riciclato. Il sistema di circolazione per il recupero degli alcali può formare un circuito chiuso. Pertanto, è necessario considerare anche l’influenza dell’agente di silicazione sulle proprietà di espansione reologica e isotermica del BKBL. La lignina estratta è benefica per il flusso e può ostacolare le caratteristiche di espansione isotermica (VIE) del liquore nero21,22,23,24. Pertanto, la proporzione della lignina estratta è molto importante e deve raggiungere un equilibrio tra le proprietà di espansione reologica e isotermica. È necessario fornire dati sperimentali specifici per supportare se può sostituire la sezione di passivazione ad alta temperatura o ridurre il tempo di trattamento di passivazione in base al grado di viscosità in diminuzione e se l'impatto negativo sulle prestazioni di espansione può essere tollerato nell'effettivo processo di produzione.