專利名稱：降低高得率紙漿的抽提物含量的方法以及生產(chǎn)漂白的高得率紙漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降低高得率機械紙漿的抽提物含量的方法。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)具有降低的抽提物含量的漂白的高得率紙漿的方法。
現(xiàn)有技術(shù)說明抽提物是可用有機溶劑提取的木材和紙漿物質(zhì)中的已知成分。在抽提物中發(fā)現(xiàn)的最主要的化學基團是脂肪和樹脂酸、萜烯、植物甾醇和酚類化合物。發(fā)現(xiàn)抽提物為酯化、糖化和非衍生化形式。在木材中最有問題的抽提物主要是親油化合物。它們是脂肪酸、樹脂酸、萜烯和甾醇，且它們的功能是通過防止真菌、細菌等進攻保護樹木。革葉軟木含有約1.5％重量抽提物，而溫帶硬木通常含有2-2.5％重量。一般來說，成問題的抽提物常常被稱為木瀝青。通常在高剪切力區(qū)域內(nèi)且當溫度、pH或木瀝青的濃度變化時，發(fā)現(xiàn)問題。
在不同區(qū)域內(nèi)來自木瀝青的常見有害影響如下所述。在漂白植物中，形成沉積物，且還可增加化學品的消耗。在最終產(chǎn)品中，發(fā)現(xiàn)斑點和高含量的抽提物。
機械紙漿的現(xiàn)代漂白工藝常常包括高稠度的過氧化物漂白(PHC)。在過氧化物漂白之后，常常用來自于造紙機的白水稀釋紙漿，之后使紙漿漿液脫水。這一洗滌步驟降低攜帶到造紙機中的陰離子廢料，且還允許殘留的過氧化物循環(huán)。堿性過氧化物氧化抽提物并相當有效地從紙漿中除去抽提物。然而，若在PHC漂白塔的底部內(nèi)或者在PCH漂白之后的紙漿用白水稀釋，則可在紙漿或工藝設(shè)備的表面內(nèi)再沉淀抽提物，這是由于水的較低pH、高硬度或電介質(zhì)(鹽)濃度導致的。沉淀的抽提物在纖維表面內(nèi)轉(zhuǎn)移到造紙機上，從而導致濕端與紙張質(zhì)量的問題。當PHC洗滌濾液再循環(huán)回到該工藝的早期工段中時，可能在洗滌濾液內(nèi)發(fā)現(xiàn)的抽提物在酸性或中性環(huán)境內(nèi)可在工藝設(shè)備或者纖維內(nèi)再沉淀。
US4363699公開了穩(wěn)定漂白所使用的過氧化物化合物的堿溶液的方法，其中聚α-羥基丙烯酸的堿式鹽作為穩(wěn)定劑加入到溶液中。穩(wěn)定的溶液可用于漂白紙漿和紡織品。當漂白紡織品時，漂白溶液可含有潤濕劑(它是一種表面活性劑)。
US4963157公開了一種用過氧化氫漂白纖維素纖維材料，特別是棉的方法。該方法包括用含過氧化物和穩(wěn)定劑的漂白溶液浸漬纖維材料。穩(wěn)定劑包括聚α-羥基丙烯酸或其鹽或其相應(yīng)的聚內(nèi)酯，和有機膦酸或其鹽。
DE3423452公開了避免使用水玻璃的溶液，其包括聚α-羥基丙烯酸(PHAA)和丙烯酸或甲基丙烯酸的水溶性均聚物或者丙烯酸和/或馬來酸的共聚物的混合物。一起混合鹽，特別是PHAA的鈉鹽和聚羧酸聚合物的鈉鹽?？蓪Ⅱ蟿┘尤氲皆摶旌衔镏?，于是獲得用于漂白工藝的改進的穩(wěn)定劑。根據(jù)DE3423452，通過使用含有所述穩(wěn)定混合物的堿性過氧化物漂白液，從而進行漂白工藝。
發(fā)明概述本發(fā)明基于下述事實在堿性條件下，抽提物更加可溶，因此當用稀釋水，例如漂白之后的白水稀釋紙漿時，特別是當稀釋水的pH低于從漂白塔中流出的紙漿的pH時，抽提物可再沉積在纖維表面上。根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)，一些表面活性劑可抑制抽提物的沉淀，并因此使它們保持在水相內(nèi)。然后，可在下一脫水擠壓機處從紙漿中洗出抽提物，這繼而導致紙漿內(nèi)降低的抽提物含量。由于抽提物被分散和顆粒被穩(wěn)定，因此當濾液再循環(huán)到早期的工藝段中時，不存在抽提物的再沉淀。
當在不使用硅酸鹽作為穩(wěn)定劑的情況下漂白紙漿時，本發(fā)明是特別有利的，這是因為注意到二氧化硅對抽提物具有某種分散效果。然而，本發(fā)明在硅酸鹽存在下操作時也是良好的。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，提供在過氧化物漂白工段中降低高得率紙漿的抽提物含量的方法，所述工段包括過氧化物漂白和隨后的脫水或洗滌，所述方法包括在過氧化物漂白中使紙漿與有機穩(wěn)定劑接觸，并在過氧化物漂白之中或之后，與表面活性劑接觸，之后對漂白紙漿進行所述脫水或洗滌以便與水相一起除去抽提物。
在本發(fā)明的上下文中，過氧化物漂白工段包括過氧化物漂白紙漿，任選地稀釋紙漿，并使紙漿脫水或洗滌。
根據(jù)本發(fā)明，還提供生產(chǎn)抽提物含量下降的漂白的高得率紙漿的方法，該方法包括用過氧化物漂白高得率紙漿，其中在過氧化物漂白過程中，紙漿與有機穩(wěn)定劑接觸，和在過氧化物漂白過程中或者在過氧化物漂白之后與表面活性劑接觸，并使漂白紙漿脫水或洗滌以便與水相一起除去抽提物和生產(chǎn)抽提物含量下降的漂白的高得率紙漿。
從本發(fā)明的紙漿中除去的抽提物來源于木瀝青。抽提物包括酯化、糖化和/或非衍生化形式的脂肪酸、樹脂酸、萜烯、植物甾醇和酚類化合物。最成問題的抽提物包括脂肪酸、樹脂酸、甘油三酯、steryl酯、甾醇和木酚素。
可獨立地添加有機穩(wěn)定劑和表面活性劑，或者可事先混合這些化學品與漂白溶液。此外，可同時或者典型地作為一種化學混合物，即產(chǎn)品添加有機穩(wěn)定劑和表面活性劑。
可在過氧化物漂白之中或者在過氧化物漂白之前，將有機穩(wěn)定劑和表面活性劑加入到紙漿中。
還可在過氧化物漂白之后，將表面活性劑加入到紙漿中。在此情況下，可將表面活性劑加入到稀釋水中，所述稀釋水在過氧化物漂白與脫水或洗滌之間加入到紙漿中。稀釋水可以是從造紙機中循環(huán)的白水。
在本發(fā)明方法中所使用的有機過氧化物穩(wěn)定劑優(yōu)選是聚合物穩(wěn)定劑，例如聚-α-羥基丙烯酸或其鹽或相應(yīng)的聚內(nèi)酯，丙烯酸、甲基丙烯酸或馬來酸的均聚物，或者丙烯酸和/或甲基丙烯酸與不飽和二羧酸的共聚物。聚合物穩(wěn)定劑也可以是聚-α-羥基丙烯酸和該均聚物和/或該共聚物的混合物。不飽和二羧酸優(yōu)選是馬來酸。聚-α-羥基丙烯酸的鹽優(yōu)選是鈉、鉀或銨鹽。聚-α-羥基丙烯酸的分子量可以是至少5000，優(yōu)選至少10000，和更優(yōu)選至少15000(以PHAA的鈉鹽形式計算)。均聚物和共聚物的分子量可以是至少4000，優(yōu)選至少10000，和更優(yōu)選至少20000。
有機穩(wěn)定劑也可以是膦酸或其鹽。鹽優(yōu)選是鈉、鉀或銨鹽。合適的膦酸例如是(多)氨基膦酸，例如氨基三(亞甲基膦酸)、亞乙基二胺四(亞甲基膦酸)，即EDTMPA或二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)，即DTPMPA。
除了所述的有機穩(wěn)定劑以外，還可引入另一種穩(wěn)定劑。該另一種穩(wěn)定劑可以是堿土金屬化合物，例如鎂和/或鈣化合物。堿土金屬化合物可以是鹽，例如，硫酸鹽、氯化物或任何其它水溶性鹽形式，或者與聚合物或螯合劑的絡(luò)合物形式。優(yōu)選的堿土金屬鹽是硫酸鎂。
以每噸干燥紙漿計，有機穩(wěn)定劑的用量優(yōu)選為0.1kg-5kg，更優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.25kg-3kg，和甚至更優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.5kg-3kg。
在本發(fā)明方法中所使用的表面活性劑可以是陰離子表面活性劑，例如萘磺酸鹽或者木素磺酸鹽，或者非離子表面活性劑，例如O/W乳化劑，例如脂肪醇乙氧基化物或者烷基苯酚乙氧基化物。
也可使用陰離子和非離子表面活性劑的混合物。可結(jié)合表面活性劑使用消泡劑，以防止發(fā)泡。
以每噸干燥紙漿計，表面活性劑的用量優(yōu)選為0.005kg-2kg，更優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.05kg-1kg。
在漂白高產(chǎn)機械紙漿，例如磨木漿、磨石磨木漿和壓力磨木漿(GW、SGW、PGW)、盤磨機械紙漿(RMP)、熱法機械紙漿(TMP)和化學熱磨機械紙漿(CTMP、APMP)中使用本發(fā)明的方法。
在過氧化物漂白中，過氧化氫優(yōu)選用作漂白劑?？稍谄字惺褂闷渌瘜W品，例如漂白穩(wěn)定劑、螯合劑和/或硫酸鎂。特別有利的是，在漂白之前，或者在使用漂白化學品的同時，添加化學品。若存在數(shù)個漂白工段，則可在任何一個漂白工段中或者在數(shù)個工段中添加化學品。
在漂白中的停留時間可在寬范圍內(nèi)變化，例如30-240分鐘，優(yōu)選45-180分鐘，和最優(yōu)選60-120分鐘。停留時間還取決于在漂白中所使用的溫度。
可在30-90℃的溫度下，優(yōu)選在50-90℃的溫度下進行高得率紙漿的漂白?？稍谶x擇稠度下進行漂白，但最優(yōu)選在高稠度下，即在大于或等于約30％下進行漂白。也可在各段之間具有脫水段的兩段中進行漂白。
在本發(fā)明的堿漂白中，pH可以是7-14，優(yōu)選8-11。堿，典型地氫氧化鈉，與過氧化物之比可在寬范圍內(nèi)變化，這取決于原材料和漂白程度。也可使用可供替代的堿源，例如碳酸鈉。
通過下述實施例闡述本發(fā)明。除非另有說明，百分數(shù)為％重量?！発g/t”是指以每噸干燥紙漿計的千克數(shù)?！癈s”是指稠度?！癙”代表過氧化物工段。
實施例對比例該對比例的目的是澄清本發(fā)明所要解決的問題。使用水玻璃或聚-α-羥基丙烯酸鹽(PHAA)作為穩(wěn)定劑，用過氧化物漂白高稠度的TMP紙漿(云杉)。隨后，用離子交換水稀釋紙漿，然后脫水到30％的稠度。下表中示出了詳細的實驗數(shù)據(jù)。

在稀釋之后，濾液的高濁度可歸因于抽提物。對抽提物的分析表明，大部分抽提物在漂白中被除去。結(jié)果表明，硅酸鹽(水玻璃)對抽提物具有某種分散能力，這是因為在采用丙烯酸鹽基穩(wěn)定劑的情況下，抽提物含量高得多。這意味著特別是在不含硅酸鹽的漂白情況下，木瀝青分散劑是有利的。
實施例1從磨碎機取出CTMP-紙漿(山楊)樣品，并用過氧化物漂白到83-84％ISO的亮度。漂白條件如下所述t＝120分鐘，70℃，稠度30％，H2O238kg/t，NaOH 21kg/t，Na2CO38kg/t。在磨碎機中紙漿已經(jīng)被螯合，且錳含量為1.5ppm，F(xiàn)e含量為5ppm。在過氧化物漂白工段中投入添加劑，并在漂白之后，在不同pH水平下，稀釋紙漿到10％稠度，隨后脫水。下表示出了在脫水之后濾液的濁度。使用每噸干燥紙漿2kg聚合物(聚-α-羥基丙烯酸鹽)作為穩(wěn)定劑和0.1kg萘磺酸鹽+0.1kg非離子表面活性劑(脂肪醇乙氧基化物7mol EO，C12-C14，HLB 12.3)，進行本發(fā)明的實驗。在對比實驗中，水玻璃和聚-α-羥基丙烯酸鹽用作穩(wěn)定劑。在每一情況下，漂白結(jié)果和化學品的消耗大致相同。
根據(jù)該結(jié)果可看出，來自于水玻璃(硅酸鈉)的二氧化硅增加濁度。這可歸因于濾液內(nèi)較高的抽提物含量。當用聚合物基穩(wěn)定劑替代硅酸鹽時，濁度較低，且紙漿內(nèi)抽提物含量較高。根據(jù)本發(fā)明的化學組合物得到較高的濁度，這證明溶解于堿性過氧化物內(nèi)的抽提物在稀釋之后沒有再沉淀。
實施例2
從磨碎機取出CTMP-紙漿(山楊)樣品，并在高稠度下用過氧化物漂白。下表示出了漂白條件和結(jié)果。在漂白工段中添加表面活性劑，并在漂白之后用離子交換水稀釋紙漿。此處表面活性劑的組成是重量比為2∶1的萘磺酸縮合產(chǎn)物(Na鹽)和脂肪醇乙氧基化物(與前一實施例一樣)(以20％水溶液稀釋投料)。聚合物基穩(wěn)定劑是活性物質(zhì)含量為25％的聚-α-羥基丙烯酸鹽和馬來酸鹽-丙烯酸鹽共聚物的混合物(1∶4w∶w)。
*來自紙漿DCM代表二氯甲烷。
結(jié)果表明，本發(fā)明的方法降低紙漿內(nèi)的抽提物且不影響漂白結(jié)果。
實施例3從磨碎機取出CTMP-紙漿(山楊)樣品，并用過氧化物漂白到83-84％ISO的亮度。在過氧化物漂白工段中投入添加劑，并在漂白之后，在不同pH水平下，稀釋紙漿到10％稠度，隨后脫水。在一個實驗中，還在稀釋之后投入表面活性劑添加劑。下表中示出了結(jié)果。此處所使用的表面活性劑添加劑是萘磺酸縮合產(chǎn)物(A)和脂肪醇乙氧基化物(B，25mol EO，C16-C18，HLB 16)。聚合物基穩(wěn)定劑是活性物質(zhì)含量為25％的聚-α-羥基丙烯酸鹽和馬來酸鹽-丙烯酸鹽共聚物的混合物(1∶4w∶w)。
結(jié)果表明，聚合物基穩(wěn)定劑和陰離子和/或非離子表面活性劑的結(jié)合比水玻璃得到較低的抽提物含量。
權(quán)利要求
1.在過氧化物漂白工段中降低高得率紙漿的抽提物含量的方法，所述工段包括過氧化物漂白和隨后的脫水或洗滌，所述方法包括在過氧化物漂白中使紙漿與有機穩(wěn)定劑接觸，并在過氧化物漂白之中或之后與表面活性劑接觸，之后對漂白的紙漿進行所述脫水或洗滌以便與水相一起除去抽提物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在過氧化物漂白中將有機穩(wěn)定劑和表面活性劑加入到紙漿中。
3.權(quán)利要求1的方法，其中在過氧化物漂白之前將有機穩(wěn)定劑和表面活性劑加入到紙漿中。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在過氧化物漂白之后將表面活性劑加入到紙漿中。
5.權(quán)利要求1-4任何一項的方法，其中在過氧化物漂白和脫水或洗滌之間將稀釋水加入到紙漿中。
6.權(quán)利要求5的方法，其中將表面活性劑加入到稀釋水中。
7.權(quán)利要求1-6任何一項的方法，其中有機穩(wěn)定劑包括聚合物穩(wěn)定劑，例如，聚-α-羥基丙烯酸或其鹽或相應(yīng)的聚內(nèi)酯，丙烯酸、甲基丙烯酸或馬來酸的均聚物，或者丙烯酸和/或甲基丙烯酸與不飽和二羧酸的共聚物，或者這些聚合物的混合物。
8.權(quán)利要求1-7任何一項的方法，其中以每噸干燥紙漿計，有機穩(wěn)定劑的用量為0.1kg-5kg，優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.25kg-3kg。
9.權(quán)利要求1-8任何一項的方法，其中表面活性劑包括陰離子表面活性劑，例如萘磺酸鹽或者木素磺酸鹽，或者非離子表面活性劑，例如O/W乳化劑，例如脂肪醇乙氧基化物或者烷基苯酚乙氧基化物。
10.權(quán)利要求1-9任何一項的方法，其中以每噸干燥紙漿計，表面活性劑的用量為0.005kg-2kg，優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.05kg-1kg。
11.生產(chǎn)抽提物含量下降的漂白的高得率紙漿的方法，該方法包括用過氧化物漂白高得率紙漿，其中在過氧化物漂白過程中，紙漿與有機穩(wěn)定劑接觸，和在過氧化物漂白過程中或者在過氧化物漂白之后，與表面活性劑接觸，并使漂白紙漿脫水或洗滌，以便與水相一起除去抽提物并產(chǎn)生抽提物含量下降的漂白的高得率紙漿。
12.權(quán)利要求11的方法，其中在過氧化物漂白中將有機穩(wěn)定劑和表面活性劑加入到紙漿中。
13.權(quán)利要求11的方法，其中在過氧化物漂白之前將有機穩(wěn)定劑和表面活性劑加入到紙漿中。
14.權(quán)利要求11的方法，其中在過氧化物漂白之后將表面活性劑加入到紙漿中。
15.權(quán)利要求11-14任何一項的方法，其中在過氧化物漂白和脫水或洗滌之間將稀釋水加入到紙漿中。
16.權(quán)利要求15的方法，其中將表面活性劑加入到稀釋水中。
17.權(quán)利要求11-16任何一項的方法，其中有機穩(wěn)定劑包括聚合物穩(wěn)定劑，例如，聚-α-羥基丙烯酸或其鹽或相應(yīng)的聚內(nèi)酯，丙烯酸、甲基丙烯酸或馬來酸的均聚物，或者丙烯酸和/或甲基丙烯酸與不飽和二羧酸的共聚物，或者這些聚合物的混合物。
18.權(quán)利要求11-17任何一項的方法，其中以每噸干燥紙漿計，有機穩(wěn)定劑的用量為0.1kg-5kg，優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.25kg-3kg。
19.權(quán)利要求11-18任何一項的方法，其中表面活性劑包括陰離子表面活性劑，例如萘磺酸鹽或者木素磺酸鹽，或者非離子表面活性劑，例如O/W乳化劑，例如脂肪醇乙氧基化物或者烷基苯酚乙氧基化物。
20.權(quán)利要求11-19任何一項的方法，其中以每噸干燥紙漿計，表面活性劑的用量為0.005kg-2kg，優(yōu)選以每噸干燥紙漿計，為0.05kg-1kg。
全文摘要
本發(fā)明涉及在過氧化物漂白工段中降低高得率紙漿的抽提物含量的方法，所述工段包括過氧化物漂白和隨后的脫水或洗滌，所述方法包括在過氧化物漂白過程中，紙漿與有機穩(wěn)定劑接觸，和在過氧化物漂白過程中或者在過氧化物漂白之后，與表面活性劑接觸，之后對漂白紙漿進行所述脫水或洗滌，以便與水相一起除去抽提物。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)漂白的高得率紙漿的方法。
文檔編號D21C9/16GK1922359SQ200580005933
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者A·帕倫, J·亞卡拉 申請人:凱米羅總公司