專利名稱：四步法堿性過氧化物機(jī)械制漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過堿性過氧化物機(jī)械磨漿從木素纖維素原料例如木片等制造紙漿的方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)用堿性過氧化物化學(xué)品作為磨漿機(jī)機(jī)械制漿的一部分可以追溯到早至1962年。從那以后，關(guān)于在磨漿機(jī)磨漿的早期步驟中或之前應(yīng)用化學(xué)品已經(jīng)開發(fā)出了許多不同的方法。近年來，已經(jīng)有報(bào)道對在磨漿機(jī)機(jī)械制漿中，不同的化學(xué)處理如何影響紙漿性質(zhì)的發(fā)展和工藝消耗量方面進(jìn)行了深入和系統(tǒng)的研究。對硬木而言，據(jù)發(fā)現(xiàn)堿性過氧化物預(yù)處理與其它傳統(tǒng)的化學(xué)預(yù)處理例如堿性亞硫酸鹽和冷苛性鈉方法相比，通常在相似的強(qiáng)度性質(zhì)下可獲得更好的光學(xué)性質(zhì)，更好的漂白率和更高的紙漿產(chǎn)量。當(dāng)與過氧化物后漂白方法相比，對一些硬木品種例如北美白楊，在給定的拉伸強(qiáng)度下，在磨漿之前應(yīng)用堿性過氧化物具有獲得更大的體積的趨勢。
在非常廣泛的意義上講，堿性過氧化物磨漿機(jī)機(jī)械制漿是將不同形式的過氧化氫和堿與各種用量的不同的過氧化物穩(wěn)定劑一起在磨漿機(jī)中脫纖維或纖絲化過程中或之前，應(yīng)用到木素纖維素原料上的一類方法。在這類制漿方法發(fā)展的早期，有兩個基本概念。一個是應(yīng)用堿性過氧化物處理木片從而使得在磨漿之前漂白反應(yīng)完全或接近完全。另一個基本概念是在磨漿機(jī)內(nèi)應(yīng)用所有的堿性過氧化物，而在磨漿機(jī)中應(yīng)用堿性過氧化物之前，不是沒有預(yù)處理就是使用穩(wěn)定劑或其它堿性預(yù)處理。
發(fā)明概述本發(fā)明，這里稱作P-RC(預(yù)調(diào)節(jié)然后進(jìn)行磨漿機(jī)化學(xué)處理)結(jié)合了在初級磨漿之前應(yīng)用化學(xué)品例如堿性過氧化物對木素纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理的概念和在初級磨漿機(jī)中應(yīng)用化學(xué)品例如堿性過氧化物的概念。
這點(diǎn)在優(yōu)選實(shí)施方案中，可通過四步法來實(shí)現(xiàn)，該四步法包括(i)在低于95℃特別是低于80℃下預(yù)調(diào)節(jié)原材料，(ii)限定磨漿機(jī)內(nèi)反應(yīng)的時間和/或溫度，(iii)急速冷卻反應(yīng)從而保持溫度低于例如80℃，和(iv)隨后，高濃度漂白。
本發(fā)明的一方面是在初級磨漿機(jī)中應(yīng)用部分堿性過氧化物(和/或本領(lǐng)域已知的其它化學(xué)品漂白或加工木素纖維素成為紙漿或紙漿前體)結(jié)合上游的一個和/或多個木片化學(xué)浸漬作用步驟，以得到在降低能耗和漂白方面與在木片浸漬作用或在磨漿機(jī)中應(yīng)用所有化學(xué)品相比更有效的方法。
本發(fā)明的另一個方面是通過在預(yù)處理引入化學(xué)品和/或化學(xué)穩(wěn)定劑結(jié)合在初級磨漿機(jī)中加入化學(xué)品和/或化學(xué)穩(wěn)定劑把更多的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)移到磨漿階段而獲得更高的效率。
本發(fā)明還有一方面是通過能用來在初級磨漿的時候或之前降低或消除影響紙漿亮度發(fā)展和過氧化氫或其它化學(xué)品的效率的升溫和/或其它條件或因素的操作的不利影響的配置來改進(jìn)或簡化磨漿過程、工藝和操作。
本發(fā)明還有一方面是通過能用來在初級磨漿機(jī)套出料的時候或之后降低或消除影響紙漿亮度發(fā)展和過氧化氫或其它化學(xué)品的效率的升溫和/或其它條件或因素的操作的不利影響的配置來改進(jìn)或簡化磨漿方法、工藝和操作。
附圖簡述參照附圖將更好地理解本發(fā)明。其中，

圖1是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，總體描述了P-RCAPMP方法。
圖1A是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，描述了把木素纖維素原料轉(zhuǎn)移到具有常壓套和在常壓下出料的磨漿機(jī)中的步驟。
圖1B是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，描述了把木素纖維素原料轉(zhuǎn)移到具有高壓套和高壓下出料的磨漿機(jī)中的步驟。
圖1C是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，描述了通過一個轉(zhuǎn)移裝置把在具有常壓力套的磨漿機(jī)中制造的原漿轉(zhuǎn)移到高濃度塔的步驟。
圖1D是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，描述了把在具有常壓套的磨漿機(jī)中制造的原漿直接轉(zhuǎn)移到高濃度塔的步驟。
圖1E是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，描述了通過轉(zhuǎn)移裝置把在具有高壓套的磨漿機(jī)中制造的原漿轉(zhuǎn)移到高濃度塔的步驟。
圖1F是與本發(fā)明的一個實(shí)施方案一致的方框圖，描述了直接通過出料把在具有高壓套的磨漿機(jī)中制造的原漿轉(zhuǎn)移到高濃度塔的步驟。
圖2是一個對比了本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的表格。
圖3是有關(guān)本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的游離度和能量消耗的關(guān)系圖。
圖4是有關(guān)本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的密度和能量消耗關(guān)系圖。
圖5是有關(guān)本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的拉力發(fā)展的拉力圖。
圖6是有關(guān)本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的破裂發(fā)展圖。
圖7是有關(guān)本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的亮度發(fā)展圖。
圖8是有關(guān)本發(fā)明和兩個現(xiàn)有技術(shù)方法的紙漿光散射系數(shù)作為游離度的函數(shù)的關(guān)系圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明常壓套和高壓套處理白楊木片的對比表格。
圖10是根據(jù)本發(fā)明用常壓套和高壓套加工樺木片的對比表格。
發(fā)明詳述圖1代表了本發(fā)明的P-RC堿性過氧化物機(jī)械制漿(APMP)方法一個實(shí)施方案的方法流程簡圖。一般來講，P-RC方法在木片預(yù)處理/木片浸漬步驟階段1，2中在原料送入到初級磨漿機(jī)3時，應(yīng)用堿性過氧化物化學(xué)品。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明有四步(i)在低于95℃特別是低于80℃下預(yù)調(diào)節(jié)原材料，(ii)限定磨漿機(jī)內(nèi)反應(yīng)的時間和/或溫度，(iii)急速冷卻反應(yīng)從而保持溫度低于例如80℃，和(iv)隨后，高濃度漂白，這在下文中會更全面地描述。
作為圖1步驟1和步驟2中實(shí)施的預(yù)調(diào)節(jié)步驟(i)，優(yōu)選包含一個或兩個常壓壓縮裝置例如螺桿壓榨機(jī)。木片原料通過進(jìn)口加入，經(jīng)過至少一個壓縮區(qū)域和至少一個膨脹區(qū)域，然后出料。把化學(xué)活性的溶液(預(yù)處理溶液)加入原料中，一般同時在出料或接近出料的地方減壓，以便使得溶液容易滲入到原料中。
用于實(shí)施步驟(ii)的磨漿機(jī)3是對化學(xué)機(jī)械制漿學(xué)科而言已知的傳統(tǒng)尺寸、配置和操作條件的初級磨漿機(jī)，但是要小心操作以便堿性過氧化物不被暴露于過高的溫度或時間-溫度結(jié)合之下。在磨漿機(jī)中加入的化學(xué)品將被稱作磨漿機(jī)溶液。
初級磨漿后接著實(shí)施步驟(iii)和(iv)，存在有相對較高濃度的從磨漿機(jī)而來的化學(xué)品，同時保持溫度受到控制以避免磨漿后化學(xué)活性提前降低。
圖1A到1F代表了P-RC方法的各種非限定性的實(shí)施方案。例如，圖1A和1B表明原料經(jīng)過在1和/或2中預(yù)處理后，向木素纖維素原料中加入溶液可能更明確地在交叉?zhèn)魉脱b置10、螺桿壓榨機(jī)下游和靠近磨漿機(jī)3之處發(fā)生，或在磨漿機(jī)自身內(nèi)部例如帶狀運(yùn)輸機(jī)12、磨盤14的進(jìn)口中心和/或磨盤16的盤面上的進(jìn)口區(qū)域上發(fā)生。正如這里使用的，“在原料導(dǎo)入磨漿機(jī)內(nèi)時”加入化學(xué)品包括在位置10，12，14和16。磨漿機(jī)可以有一個常壓套3A或一個高壓套3B，但是磨漿機(jī)的進(jìn)口一般在常壓下。原漿可以通過泄料閥或類似裝置從壓力套20a中出料，并且可以通過重力降等從常壓套20中出料。無論如何，從磨漿機(jī)放出的料直接或間接地進(jìn)入任何本領(lǐng)域已知類型的高濃度漂白塔24(但要控制溫度)。
預(yù)處理和磨漿機(jī)溶液在木素纖維素被磨漿成為原漿時與它發(fā)生化學(xué)作用。取決于木素纖維素原料和生產(chǎn)設(shè)備，更改原料對化學(xué)劑的化學(xué)暴露條件以使方法最佳，和/或消除或降低不希望的化學(xué)效應(yīng)或降解，這可能是有利的。這樣的化學(xué)條件更改可以通過在整個方法中連續(xù)加入化學(xué)品來實(shí)現(xiàn)，并可結(jié)合其它條件變量例如溫度，濃度，壓力和持續(xù)時間來進(jìn)一步加強(qiáng)希望的效果。
使用P-RC方法加工的木素纖維素原料從初級磨漿機(jī)套中放出4(或者常壓出料20或者高壓出料20a)，作為具有可測量的游離度原漿，并可被適當(dāng)?shù)胤Q作可以形成手抄紙的紙漿。如圖1C和1D所示，從磨漿機(jī)中常壓出料可以通過轉(zhuǎn)移裝置22例如轉(zhuǎn)移螺桿轉(zhuǎn)移到塔24，或更直接地經(jīng)過送料槽等轉(zhuǎn)移到塔28。如圖1E和1F所示，在有壓力套時，磨漿紙漿可以典型地通過出料閥放出并直接或間接地轉(zhuǎn)移到塔中。任選的，如圖1C和1E所示，從塔中出來的漂白紙漿可以進(jìn)一步在例如二級磨漿機(jī)中加工。高濃度貯留塔24允許從木片預(yù)處理和磨漿開始的化學(xué)漂白反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
在初級磨漿機(jī)中存在有大量的堿性過氧化物化學(xué)品(例如把大部分的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)移到磨漿機(jī)化學(xué)處理步驟中)可以提高效率。這是由于除了木片和纖維的自然不均勻性之外，木片的形式和質(zhì)量不同，使得在木片預(yù)處理/浸漬步驟中得到較好的化學(xué)分布比較難，如果不是不可能的話。在這些情況下，根據(jù)本發(fā)明在初級磨漿機(jī)中的混合作用就大大有助于化學(xué)分布，因此提高了化學(xué)效率。漂白化學(xué)品例如過氧化物快速分布到發(fā)色團(tuán)部位上與有效漂白有相關(guān)性。該效率的獲得是由于在感興趣的反應(yīng)部位快速發(fā)生了目標(biāo)過氧化物反應(yīng)而沒有過分地暴露于在過程中存在的不均勻環(huán)境中。傳統(tǒng)上，初級磨漿機(jī)在板之間的進(jìn)口溫度可以促使發(fā)色團(tuán)的脫落和半纖維素堿反應(yīng)如此快，以至于PH過早降低。根據(jù)本發(fā)明用初級磨漿機(jī)作為化學(xué)混合裝置和磨漿機(jī)的結(jié)合，化學(xué)品的分布足夠快，在很大程度上可以有利的對抗在磨漿機(jī)中有可能的溫度升高。這種有利的分布部分上是上游在螺桿壓榨機(jī)中調(diào)節(jié)木片的結(jié)果。
放出的原漿也應(yīng)該保持在可以使目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行的條件下。保持的條件包括但不限于溫度、壓力、PH、化學(xué)濃度、固含量和時間，使得紙漿的漂白可以繼續(xù)而限制漂白劑通過與漂白紙漿無關(guān)的反應(yīng)降解。這樣的無關(guān)反應(yīng)可能對紙漿漂白無生產(chǎn)效果，無效率和/或有害。需要或不需要控制一些或全部條件取決于例如在方法中使用的木素纖維素原料的類型和條件以及裝置本身的類型、尺寸和操作環(huán)境。例如，在整個反應(yīng)過程中，可以通過加入水、高壓氣體和通過其它加熱或冷卻方法更改溫度條件。在原漿22通過使用混合螺桿轉(zhuǎn)移的過程中，在將紙漿混合和轉(zhuǎn)移到塔中的同時加入水，可以實(shí)施溫度更改的方法。如果原漿通過本領(lǐng)域已知的方法直接排放入塔28，原漿的溫度也可以在塔內(nèi)調(diào)整。例如可通過加入液體或氣體，和/或通過使用例如管子，塔套等熱轉(zhuǎn)移部件調(diào)節(jié)紙漿溫度。出料的方法，或者從高壓磨漿機(jī)套通過出料閥20a出料或者從常壓套20通過重力出料，可以用來保持和調(diào)節(jié)原漿的溫度。
如這里所使用的，術(shù)語“控制”應(yīng)該理解為包括主動的也包括被動的技術(shù)。因此，控制可以通過靜態(tài)的硬件配置或連續(xù)地測量一個或多個過程參數(shù)并控制一個或多個過程變量來實(shí)現(xiàn)。
可以通過添加劑而改變在本發(fā)明方法中任何位置存在的化學(xué)條件來防止無關(guān)的降解。例如，這種改變可以發(fā)生在預(yù)處理步驟1和/或2，交叉?zhèn)魉脱b置10，帶狀進(jìn)料機(jī)12，磨盤14的進(jìn)口中心，磨盤16的盤上。穩(wěn)定劑的一個例子是螯合劑。螯合劑指具有與木素纖維素和原漿中存在的金屬形成稱作螯合物的配合物的能力的化合物。這樣的金屬可以包括單價金屬鈉和鉀、二價堿土金屬鈣、鎂和鋇，以及重金屬例如鐵、銅和錳。在原料加工時原料中保留的金屬離子使得用氧化物(例如過氧化氫)漂白的效率降低，并導(dǎo)致過量的化學(xué)品消耗以及本領(lǐng)域眾所周知的其它問題。為了降低或消除這些金屬離子對加工的影響，可以使用螯合劑例如二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)，乙二胺四乙酸(EDTA)和腈三乙酸(NTA)。取決于加工條件所需要或希望的，本領(lǐng)域已知的這些和其它螯合劑可以單獨(dú)或聯(lián)合使用。另外，例如silcate和硫酸鹽也可以作為穩(wěn)定劑并且提供本領(lǐng)域公知的其它功能，這種應(yīng)用是很有利的。
本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方案和方面在下面給出的實(shí)施例和描述中將是顯而易見的。
說明性的實(shí)施例實(shí)施例系列A在下面的實(shí)施例中將說明的是三個通常的中試方法。在下面的實(shí)施例中使用的原料和條件除非特別指出否則是木材在此研究中，使用50％白楊和50％椴木的混合物。白楊中心腐爛了，這使得漂白要比一般預(yù)期的更困難。木材全部來自于美國威斯康星州，在進(jìn)一步加工前去皮，切片和過篩。
化學(xué)浸漬木片先預(yù)汽蒸10分鐘，然后在使用堿性過氧化物化學(xué)溶液浸漬之前使用Andritz 560GS單動盤磨機(jī)以4∶1的壓縮比壓榨?；瘜W(xué)溶液加入壓榨機(jī)的出料中，在磨漿之前保留30分鐘。
磨漿對所有磨漿加工， 使用Andritz 92cm(36″)model 401雙盤常壓磨漿機(jī)，轉(zhuǎn)速為傳統(tǒng)的1200rpm轉(zhuǎn)速。在初級和二級磨漿之間有15分鐘或更多的停留時間，在初級磨漿之后和二級磨漿之前不要稀釋。在初級和二級磨漿機(jī)中的磨漿濃度都是20％。
紙漿檢測除了游離度以外全部紙漿檢測采用Tappi標(biāo)準(zhǔn)，游離度采用Canadian standard Freeness(CSF)檢測方法。
在所比較的三種方法的第一系列中，在木片浸漬作用(預(yù)調(diào)節(jié)或預(yù)處理)階段，(只使用一個木片浸漬作用階段)，加入全部堿性化學(xué)品(總堿度3.3％，(TA)，H2O22.4％，和DTPA0.2％，MgSO40.07％和Na2SiO33％)，然后在常壓下磨漿。因而，這一系列稱作“木片”。第二系列在木片浸漬階段使用全部堿性化學(xué)品的大約2/3，(或TA2.4％，H2O21.6％，DTPA0.08％，MgSO40.04％和Na2SiO32.4％)，在初級磨漿機(jī)中心使用全部堿性化學(xué)品的大約1/3，(或TA1.0％，H2O21.0％，DTPA0.19％，MgSO40.05％和Na2SiO30.9％)。這稱為“木片+磨漿機(jī)”并代表了本發(fā)明。第三系列稱為“磨漿機(jī)”，先使用與前面兩個系列相同的木片壓榨機(jī)壓榨木片，然后在初級磨漿機(jī)的中心中應(yīng)用全部的堿性過氧化物(TA4.2％，H2O23.3％，DTPA0.36％，MgSO40.11％和Na2SiO34.3％)。在所有的系列中，從初級獲得的紙漿在第二階段磨漿之前在有蓋子的桶中保留15分鐘(溫度約80-90℃)。各階段之間沒有洗滌。
圖2總結(jié)了從每一個系列獲得的一些工藝條件和結(jié)果。紙漿全部來自于第二階段磨漿。在機(jī)械制漿中的過氧化物漂白中通常優(yōu)選在較高的溫度下使用較低的TA/H2O2比例，從而避免或降低堿的暗色化反應(yīng)的可能性。由于這個原因，如表1所示，最低的TA/H2O2比例1.27用于“磨漿機(jī)”系列，次低的TA/H2O2比例1.31用于“木片+磨漿機(jī)”系列，最高的TA/H2O2比例1.37用于“木片”系列。在“磨漿機(jī)”系列中，使用更大量的TA(4.2％)以避免由于磨漿中產(chǎn)生的高溫和熱量使得磨漿時PH降低得太快和太低。在圖2中每個系列維持了合理的過氧化物和PH的殘留量。
“木片”和“木片+磨漿機(jī)”系列之間關(guān)于化學(xué)方面的主要區(qū)別是后者在將更多的堿性過氧化物化學(xué)品移至磨漿機(jī)化學(xué)處理階段方面更加積極。
圖3到8圖解了經(jīng)過不同的研究方法獲得的經(jīng)過次級磨漿后的紙漿的數(shù)據(jù)。圖3表明應(yīng)用不同的化學(xué)品對紙漿游離度發(fā)展與包括在木片預(yù)處理階段中的能量消耗在內(nèi)的能量消耗率(SEC)之間關(guān)系的影響?！澳酒?磨漿機(jī)”系列比“木片”系列使用的SEC稍低，但是這兩個系列都比磨漿機(jī)漂白系列“磨漿機(jī)”低了平均大約200kwh/odmt，即使后者比前兩個應(yīng)用了更多的苛性化學(xué)品并具有和“木片+磨漿機(jī)”相同的PH殘留值8.2。這表明在磨漿機(jī)中心在高溫下加入堿性化學(xué)品導(dǎo)致更多的堿被非生產(chǎn)性地消耗了或消耗在與紙漿性質(zhì)發(fā)展無關(guān)的副反應(yīng)上。
應(yīng)該指出，在商業(yè)生產(chǎn)中，對硬木進(jìn)行化學(xué)機(jī)械制漿的SEC通常低于實(shí)驗(yàn)室獲得的數(shù)據(jù)。因此把圖3中的SEC值用于比較目的比使用它們的絕對值更好。
由于許多紙漿性質(zhì)特別是強(qiáng)度性質(zhì)取決于手抄紙的密度，該性質(zhì)也用SEC分析，圖4給出了結(jié)果。在這種情況下，更強(qiáng)的磨漿機(jī)化學(xué)處理P-RC APMP系列，“木片+磨漿機(jī)”對手抄紙密度的發(fā)展具有最大的效率，接下來是“木片”和“磨漿機(jī)”系列。這些結(jié)果解釋了在化學(xué)機(jī)械制漿中，方法能量效率不止取決于應(yīng)用的化學(xué)品的多少而且取決于如何應(yīng)用。
但是如圖5和6所闡明的，對于紙漿固有特性的發(fā)展三個系列沒有不同，意味著只要化學(xué)品在磨漿之前加入，包括纖維強(qiáng)度發(fā)展在內(nèi)的機(jī)理也保持相同。
至于紙漿光學(xué)性質(zhì)的發(fā)展，在機(jī)械制漿中紙漿亮度經(jīng)常取決于游離度。圖7給出了來自于每個系列的不同游離度下的亮度。令人感興趣的的是“木片+磨漿機(jī)”系列與“磨漿機(jī)”系列具有相似的亮度發(fā)展，即使前者使用了更少的漂白化學(xué)品，即2.6％H2O2/3.4％TA對3.3％H2O2/4.2％TA。在浸漬作用階段加入所有化學(xué)品，“木片”系列也比“木片+磨漿機(jī)”系列的漂白效率低2點(diǎn)或更多。這意味著在P-RC APMP方法中，漂白效率對化學(xué)品在木片浸漬和磨漿中如何分配敏感。既然這樣，對漂白和過氧化物消耗，在木片浸漬作用或在磨漿機(jī)中心加入所有的化學(xué)品之間的折中顯然是最有效的。
圖8表明對所研究的所有系列，光散射性質(zhì)的發(fā)展沒有區(qū)別，這意味著只要化學(xué)品在磨漿之前加入，紙漿表面的發(fā)展機(jī)理也保持相同。
實(shí)施例系列B下面的實(shí)施例舉例說明了一個不同的磨漿配置，其中初級磨漿機(jī)在進(jìn)口保持可忽略的表壓，在套上保持低壓(大約140kpa)。這種配置的優(yōu)點(diǎn)包括1)從磨漿機(jī)尤其是大容量磨漿機(jī)(300t/d或更高)出料時蒸氣被更好控制；2)容易把原漿從磨漿機(jī)轉(zhuǎn)移到階段間的高濃度(HC)塔；3)有使用在初級磨漿中產(chǎn)生的一些蒸汽的潛在可能(通過使用旋風(fēng)分離器分離蒸汽和紙漿纖維)；4)容易把現(xiàn)有的TMP系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為P-RC APMP方法。
這些實(shí)施例表明在套中使用低壓(140kpa)和在進(jìn)口使用常壓操作被級磨漿機(jī)操作初級磨漿機(jī)可獲得與在套上和進(jìn)口都使用常壓相似的漂白效率。在初級磨漿機(jī)進(jìn)口和板間的溫度可以促使發(fā)色團(tuán)離開和木素纖維素堿水解反應(yīng)足夠快，以便在紙漿離開磨盤到達(dá)套之前PH大大降低。在下面的實(shí)施例中，從初級磨漿機(jī)排放出的在旋風(fēng)分離器上的紙漿的PH為9.3-9.7，這樣的條件即使在所觀察到的高溫(80-90℃)下，過氧化物也容易穩(wěn)定。
下面的實(shí)施例所使用的原料和條件如下所示木材在本研究中，使用從東加拿大的商品制漿廠獲得的白楊和樺木木片。
木片浸漬在此研究中使用傳統(tǒng)的中試木片浸漬作用系統(tǒng)。在所研究的所有P-RC APMP體系中，只有DTPA用于木片浸漬作用的第一階段。然后在第二階段木片浸漬作用中使用堿性過氧化物(AP)化學(xué)品浸漬。經(jīng)過AP處理的木片然后在磨漿之前存放30到45分鐘(沒有蒸汽處理)。
常壓磨漿機(jī)系統(tǒng)在傳統(tǒng)P-RC APMP方法研究中典型地使用Andritz36″直徑(92cm)雙磨盤401系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個開放計(jì)量帶，一個傾斜的雙螺旋進(jìn)料器，磨漿機(jī)和一個開放出料帶。初級和以后的磨漿階段都使用該系統(tǒng)。當(dāng)用于初級磨漿階段時，把放出的紙漿收集到桶中，并蓋蓋在高溫下(典型的80-90℃)保持一定時間。
高壓磨漿機(jī)系統(tǒng)在此研究中，對于常壓進(jìn)口/高壓套的配置使用改進(jìn)的Andritz單盤36″直徑(92cm)高壓系統(tǒng)。原有的磨漿機(jī)系統(tǒng)有傳統(tǒng)TMP系統(tǒng)所有的標(biāo)準(zhǔn)特征。為了在進(jìn)口為常壓下運(yùn)行該系統(tǒng)，在縱向蒸氣處理管的頂端設(shè)置了一個閥門，并在磨漿時保持開放。在實(shí)驗(yàn)中，在50rpm(TMP通常的速度為10-20rpm)下運(yùn)行螺塞進(jìn)料器(PSF)以保證化學(xué)浸漬的木片不壓縮。將AP浸漬的木片放進(jìn)木片倉，然后從木片倉出料到鼓風(fēng)機(jī)中。木片然后被吹入旋風(fēng)分離器，再排放到給PSF送料的傳遞裝置上。然后木片在送進(jìn)磨漿機(jī)前落入縱向的蒸汽管內(nèi)。在磨漿時控制初級磨漿機(jī)的進(jìn)口壓力為零而套壓力為140kpa。原漿從套吹入旋風(fēng)分離器然后出料并用桶收集，然后以與常壓磨漿相似的操作方法處理。
紙漿測試亮度測試用TAPPI標(biāo)準(zhǔn)。用標(biāo)準(zhǔn)碘量滴定法測量過氧化物殘留。
在對白楊和樺木的市售木片的P-RC APMP制漿中，在高壓套和常壓進(jìn)口條件下操作初級磨漿機(jī)，與傳統(tǒng)常壓磨漿作比較。結(jié)果表明兩種磨漿配置給出了相似的漂白效率。對一些裝置而言，使用高壓套能夠大大簡化P-RC APMP方法的過程、工藝和操作。
圖9代表了白楊的P-RC APMP制漿所使用的化學(xué)條件和在常壓和高壓套條件下運(yùn)行初級磨漿機(jī)的亮度結(jié)果。在兩種情況下使用相似的AP化學(xué)品策略，具有相似的總化學(xué)品消耗量(總堿度TA5.2-5.4％，H2O23.7-3.9％)，常壓和高壓套都獲得了相似的亮度結(jié)果，分別為84.2％ISO和84.7％ISO。
在兩種情況下，殘留的PH(8.8-9.0)都比理想值(約7.0-8.5)稍高，H2O2殘留(o.d.紙漿1.5-2.0％)也比正常值(0.5-1.0％)高，這意味著如果化學(xué)處理進(jìn)一步最優(yōu)化，兩種情況的紙漿性質(zhì)都可以進(jìn)一步提高。
值得指出的是表1給出的漂白效率(消耗H2O23.7-3.9％，TA5.2-5.4％，獲得亮度84.2-84.7％ISO)可以與對白楊紙漿的TMP或CTMP H2O2漂白中正常獲得的漂白效率相當(dāng)或比之更好。
圖10代表了樺木P-RC APMP制漿的條件和結(jié)果。漂白這種特別的樺木片比白楊稍困難一些。使用相似的化學(xué)品策略，常壓和高壓套再次給出了相似的漂白效率TA3.1-3.2％，H2O23.4-3.6％，獲得亮度82.4-82.6％ISO。在這種情況下，殘留化學(xué)品(TA0.1-0.2％，H2O20.5-0.6％，PH是8)在理想的H2O2漂白條件內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，包括下列步驟把木素纖維素原料送進(jìn)第一壓榨機(jī)；壓榨木素纖維素原料；從第一壓榨機(jī)放出木素纖維素原料；使用第一堿性過氧化物預(yù)處理溶液浸漬從第一壓榨機(jī)放出的木素纖維素原料，并在第一反應(yīng)時間內(nèi)保持浸漬作用；把使用第一預(yù)處理溶液浸漬的木素纖維素原料送入在套內(nèi)有一個進(jìn)口和一個旋轉(zhuǎn)盤的磨漿機(jī)；當(dāng)把木素纖維素原料送入磨漿機(jī)時加入堿性過氧化物磨漿機(jī)溶液；在原料磨漿成為原漿時用磨漿機(jī)混合磨漿機(jī)溶液和木素纖維素原料；把原漿從磨漿機(jī)套轉(zhuǎn)移到高濃度塔；在塔內(nèi)保留原漿來制造漂白原漿；和進(jìn)一步加工漂白原漿成為二級紙漿。
2.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，進(jìn)一步包括；把已經(jīng)用第一預(yù)處理溶液在第一反應(yīng)時間內(nèi)浸漬過的木素纖維素原料送進(jìn)第二壓榨機(jī)；壓榨木素纖維素原料并從第二壓榨機(jī)出料；用第二堿性過氧化物預(yù)處理溶液浸漬從第二壓榨機(jī)放出的木素纖維素原料并在第二反應(yīng)時間內(nèi)保持第二浸漬。
3.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中第一浸漬溶液浸漬作用在約0℃到約90℃的溫度下進(jìn)行并且保持所述的第一反應(yīng)時間，約為5到約45分鐘。
4.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中第一預(yù)處理溶液包含基于干原料重量至多約0.5％的螯合劑，基于干原料重量至多約4％的NaOH和基于干原料重量至多約4％的H2O2；和基于干原料重量約0％到約4％的硅酸鈉；和基于干原料重量約0％到約2％的MgSO4。
5.權(quán)利要求2的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中第二預(yù)處理溶液浸漬作用在約10℃到約80℃的溫度下進(jìn)行，并且保持所述的第二反應(yīng)時間，為約5到約60分鐘。
6.權(quán)利要求2的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中第二預(yù)處理溶液包含；基于干原料重量至多約0.5％的螯合劑，基于干原料重量約0.5％到約6％的NaOH，基于干原料重量約0.5％到約6％的H2O2；和基于干原料重量約0％到約4％的硅酸鈉；和基于干原料重量約0％到約2％的MgSO4。
7.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中磨漿機(jī)溶液包含；基于干原料重量至多約0.5％的螯合劑，基于干原料重量至多約4％的NaOH和基于干原料重量至多約4％的H2O2；和基于干原料重量約0％到約4％的硅酸鈉；和基于干原料重量約0％到約2％的MgSO4。
8.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中磨漿機(jī)在進(jìn)口和套具有常壓力。
9.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中磨漿機(jī)進(jìn)口保持常壓力，套保持高于常壓力。
10.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中磨漿機(jī)套保持表壓至少約0.5bar。
11.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中將原漿從磨漿機(jī)套轉(zhuǎn)移到高濃度塔的步驟進(jìn)一步包含在原漿轉(zhuǎn)移時用水冷卻原漿。
12.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中通過出料閥實(shí)現(xiàn)把原漿從磨漿機(jī)套轉(zhuǎn)移到高濃度塔的步驟。
13.權(quán)利要求12的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，進(jìn)一步包含把原漿從出料閥轉(zhuǎn)移到混合螺桿，用螺桿混合原漿，和在原漿混合時向原漿內(nèi)加水的步驟。
14.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中磨漿機(jī)進(jìn)口的壓力高于常壓和套壓力高于常壓。
15.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中原料在高濃度塔保留的時間是約15分鐘。
16.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中把木素纖維素送入磨漿機(jī)時向木素纖維素內(nèi)加入磨漿機(jī)溶液的步驟發(fā)生在第一壓榨機(jī)和磨漿機(jī)之間的交叉?zhèn)鬟f裝置上。
17.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中把木素纖維素送入磨漿機(jī)時向木素纖維素內(nèi)加入磨漿機(jī)溶液的步驟發(fā)生在磨漿機(jī)進(jìn)口的帶狀進(jìn)料機(jī)上。
18.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中把木素纖維素送入磨漿機(jī)時向木素纖維素內(nèi)加入磨漿機(jī)溶液的步驟發(fā)生在磨漿機(jī)磨盤進(jìn)口上。
19.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中壓榨用第一預(yù)處理溶液浸漬的木素纖維素原料的步驟是利用壓縮比至少約1.5∶1的第一壓榨機(jī)完成的。
20.權(quán)利要求2的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中壓榨用第二預(yù)處理溶液浸漬的木素纖維素原料的步驟是利用壓縮比至少約1.5∶1的第二壓榨機(jī)完成的。
21.權(quán)利要求1的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中用第一浸漬溶液進(jìn)行第一浸漬的原料是濃度約15％到約50％的木片形式。
22.權(quán)利要求2的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中原料是木片形式，并且用第二浸漬溶液進(jìn)行第二浸漬的木片的濃度約20％到約50％。
23.權(quán)利要求2的堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，其中用第一浸漬溶液進(jìn)行第一浸漬的原料是濃度約15％到約50％的木片形式，并且用第二浸漬溶液進(jìn)行第二浸漬的木片的濃度約20％到約50％。
24.一種堿性過氧化物機(jī)械制漿方法，包括下列步驟把木素纖維素原料送進(jìn)第一壓榨機(jī)；壓榨木素纖維素原料；從第一壓榨機(jī)放出木素纖維素原料；使用第一堿性過氧化物預(yù)處理溶液浸漬從第一壓榨機(jī)放出的木素纖維素原料，并在第一反應(yīng)時間內(nèi)保持浸漬作用；把使用第一預(yù)處理溶液浸漬的木素纖維素原料送入在套內(nèi)有一個進(jìn)口和一個旋轉(zhuǎn)盤的磨漿機(jī)；向磨漿機(jī)中的木素纖維素原料中加入堿性過氧化物磨漿機(jī)溶液；在原料磨漿時用磨漿機(jī)混合磨漿機(jī)溶液和木素纖維素原料；和從套中放出木素纖維素原料并且將排放出的木素纖維素原料保持在可以對原漿繼續(xù)進(jìn)行過氧化物漂白的條件下。
25.一種化學(xué)機(jī)械制漿方法，包括下列步驟把木素纖維素原料送進(jìn)第一壓榨機(jī)；壓榨木素纖維素原料；從第一壓榨機(jī)放出木素纖維素原料；使用第一化學(xué)漂白預(yù)處理溶液浸漬從第一壓榨機(jī)放出的木素纖維素原料，并在第一反應(yīng)時間內(nèi)保持浸漬作用；把使用第一預(yù)處理溶液浸漬的木素纖維素原料送入在套內(nèi)有一個進(jìn)口和一個旋轉(zhuǎn)盤的磨漿機(jī)；向磨漿機(jī)內(nèi)的木素纖維素原料中加入化學(xué)磨漿機(jī)漂白溶液；在原料磨漿成為原漿時用磨漿機(jī)混合磨漿機(jī)溶液和木素纖維素原料；把原漿從套排放到高濃度塔；把放出的原漿保持在能夠減少與漂白原漿無關(guān)的化學(xué)反應(yīng)的條件下；和進(jìn)一步加工原漿成為二級紙漿。
全文摘要
在化學(xué)磨漿前和在初級磨漿機(jī)(3)中對木化纖維素原料進(jìn)行化學(xué)品例如堿性過氧化物預(yù)處理(1)的方法。優(yōu)選的實(shí)施方案包括(i)在低于95℃特別是低于80℃下預(yù)調(diào)節(jié)，(ii)限定磨漿機(jī)內(nèi)的時間和/或溫度，(iii)急速冷卻反應(yīng)從而保持溫度低于80℃，和(iv)隨后，高濃度漂白(4)。
文檔編號D21C3/22GK1533459SQ02814472
公開日2004年9月29日 申請日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月19日
發(fā)明者許超, T·普肖恩, M·赫爾克爾, ざ, 碩, 超 許 申請人:安德里茲有限公司