專利名稱：紙漿漂白方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紙漿漂白方法。更具體地說，本發(fā)明涉及將經(jīng)過氧脫木質(zhì)素的紙漿、諸 如經(jīng)過氧脫木質(zhì)素的硬木紙漿漂白至88-92% ISO的亮度的方法。
背景技術(shù)：
在用于軟木紙漿和硬木紙漿的漂白工藝中，紙漿通常在一個或多個氧步驟中脫木 質(zhì)素，然后借助各種工序進行漂白，這些工序包括二氧化氯步驟、抽提步驟、過氧化物步驟等。硬木紙漿與軟木紙漿的不同之處在于它們包含大量己烯糖醛酸(HexA)。HexA的 量取決于所用的原料和蒸煮條件?，F(xiàn)代的蒸煮方法采用相對較低的蒸煮溫度，通常導(dǎo)致大 量HexA。HexA可通過高錳酸鉀(KMNO4)來氧化，由此對卡帕值有貢獻。在卡帕值為10的 硬木紙漿中，卡帕值的50-70%可歸因于HexA，僅有30-50%歸因于木質(zhì)素和其它化合物。在漂白過程中，HexA可通過與諸如二氧化氯和臭氧之類的漂白化學(xué)物質(zhì)的氧化而 被還原。一種更為經(jīng)濟的方式是借助高溫酸解來降解HexA，其可降低剩余紙漿中的雙鍵數(shù) 量。因此，在現(xiàn)代漂白設(shè)備中常常采用高溫二氧化氯步驟(Dht)。在該階段，同時實施氧化 和酸解。Dht中的高溫可例如將卡帕值從10. 5降低至2. 5。因此，卡帕值的大部分降低(通 常85-90% )是在這種Dht步驟中實現(xiàn)的，而僅有小部分降低(通常10-15% )是在隨后的 抽提步驟(E)中實現(xiàn)的。而且，應(yīng)該相信，木質(zhì)素也在Dht步驟期間降解成更小的、更水溶性 的片段。SE 466 062披露了一種依次漂白化學(xué)紙漿的方法，包括至少四個漂白步驟，最后 在第一和第二二氧化氯步驟中進行漂白。在兩個二氧化氯步驟之間實施堿抽提，并在第 一二氧化氯步驟和抽提之間進行洗漿。緊接在所述洗漿步驟之后，以4-10千克/噸紙漿的 量充入NaOH。此后，以高達2千克/噸紙漿的量混入氧化劑。添加酸以降低PH值，但不實 現(xiàn)對剩余堿的完全中和。SE 526 162披露了一種用于硬木紙漿的漂白工藝，其中，經(jīng)過氧脫木質(zhì)素(oxygen delignified)和洗滌的紙漿可在諸如至少90°C的高溫下經(jīng)受二氧化氯漂白步驟，并用螯 合劑進行處理而沒有任何中間洗漿。此后對紙漿進行洗滌，并使紙漿經(jīng)受其中也加堿的加 壓過氧化物漂白步驟。最后對已漂白的紙漿進行洗滌，從而獲得亮度為88-90% ISO的紙 漿。WO 02/075046披露了一種最終漂白紙漿的方法，該方法包括兩個二氧化氯步驟。 在第一二氧化氯步驟之后，將紙漿洗滌和脫水至12-50%的濃度，從而去除溶解的金屬離 子。此后，加堿抽提并迅速增加PH值。在將紙漿引入第二二氧化氯步驟之前，將酸和氯氣 添加至紙漿。先前已知的方法大體運作良好，但是它們可能相當(dāng)昂貴或復(fù)雜。不過，總是希望進 一步改進漂白，尤其是對硬木紙漿的漂白，并降低漂白總成本。因此，本發(fā)明的目的是提供一種以成本有效的方式將硬木紙漿漂白至88-92%ISO的亮度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的借助如獨立權(quán)利要求1所述的紙漿漂白方法來實現(xiàn)。諸較佳實施例由諸 從屬權(quán)利要求來給出。該紙漿漂白方法包括使經(jīng)過氧脫木質(zhì)素的紙漿經(jīng)受高溫二氧化氯漂白步驟，所 述高溫二氧化氯漂白步驟在80-95 °C的溫度下和2-4的PH值下進行的，然后進行洗漿。在 所述漂白步驟期間，將實現(xiàn)卡帕值的顯著降低。紙漿然后經(jīng)受堿抽提步驟和與所述堿抽提 步驟結(jié)合的二氧化氯漂白步驟。在本發(fā)明中，“結(jié)合”應(yīng)被解釋為緊接在前述步驟之后而沒 有任何中間洗漿。已經(jīng)確定，在對硬木紙漿進行漂白時，借助本發(fā)明的方法可以獲得88% ISO以上 的亮度。此外，可實現(xiàn)良好的反向亮度。與用來獲得相同亮度的現(xiàn)有已知方法的漂白方法 相比，COD產(chǎn)生也降低了。而且，由于較低的化學(xué)成本和/或較低的漂白設(shè)備投資成本，主 要是由于較少的所需洗漿步驟，漂白硬木紙漿的總成本就可降低。盡管本發(fā)明的方法旨在漂白硬木紙漿，但是也可相信其適用于漂白軟木紙漿。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)過氧脫木質(zhì)素的洗滌的紙漿在反應(yīng)器中經(jīng)受高溫二氧化氯步驟 (Dht)，從而通常將卡帕值降低至3以下。對于濃度為8-20%、較佳地8-15%的紙漿，以 80-95°C、較佳地85-95°C的溫度，并以2_4、較佳地2. 5-3. 5的PH值，實施高溫二氧化氯步 驟持續(xù)充分的時間，從而將卡帕值降低至所想要的值。應(yīng)能注意到，實現(xiàn)所想要結(jié)果所需的 時間取決于以上給定參數(shù)的選定值。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地通過常規(guī)試驗確定對 于選定參數(shù)的合適持續(xù)時間。在高溫二氧化氯步驟之后，按照傳統(tǒng)技術(shù)來洗滌紙漿，例如使用洗滌壓榨機或脫 水壓榨機，從而去除溶解的物質(zhì)。此后，將例如呈含NaOH液體型式的堿添加至紙漿，從而使紙漿在8_14、較佳地 9-12的PH值下經(jīng)受堿抽提(alkaline extraction)步驟，持續(xù)時間足以溶解氧化的木 質(zhì)素。在該步驟中紙漿的濃度應(yīng)為8-20%，較佳地為8-15%。堿抽提步驟可以合適地在 75-85°C的溫度下實施2-30分鐘，較佳地實施5_15分鐘。緊接在所述堿抽提步驟之后，將二氧化氯添加至紙漿，而沒有任何中間洗漿，并將 紙漿的PH值調(diào)節(jié)至2-4，較佳地調(diào)節(jié)至2. 5-4。二氧化氯的添加將使紙漿經(jīng)受第二二氧化 氯漂白步驟。在該第二漂白步驟中的紙漿溫度較佳地應(yīng)與在堿抽提步驟中的紙漿溫度相同 或基本相同。由于在堿抽提步驟和第二二氧化氯步驟漂白步驟之間沒有洗漿步驟，所以它 們被認為是結(jié)合的步驟。在第二漂白步驟之后，紙漿可經(jīng)受過氧化物處理。這可緊接在第二漂白步驟之后 實施，即與堿抽提步驟和二氧化氯漂白步驟結(jié)合，或在中間洗漿步驟之后實施。在對紙漿的 后續(xù)洗滌之后，在75-90°C的溫度下實施過氧化物處理，持續(xù)的時間足以實現(xiàn)所想要的最終 亮度，諸如88-92% ISO。應(yīng)能注意到，實現(xiàn)所想要結(jié)果所需的時間取決于所用過氧化物的 量和以上給定的紙漿溫度，但可容易地由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過常規(guī)試驗確定。
根據(jù)本發(fā)明漂白方法的另一實施例，在中間洗漿之后重復(fù)堿抽提步驟和第二二氧 化氯漂白步驟。在根據(jù)本發(fā)明的工藝的每個步驟中用來獲得所想要結(jié)果所需的化學(xué)物質(zhì)的量可 容易地由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過使用漂白領(lǐng)域內(nèi)的公知常識或僅僅通過常規(guī)試驗來確定。
已經(jīng)注意到，根據(jù)本發(fā)明，通過使用包括高溫二氧化氯漂白步驟、結(jié)合的堿抽提和 二氧化氯漂白步驟的工序，可以在漂白硬木紙漿時獲得89% ISO的亮度。通過以該工序重 復(fù)所述結(jié)合的堿抽提和二氧化氯漂白步驟，可以獲得約92% ISO的亮度。而且，根據(jù)本發(fā)明 一較佳實施例，通過使用包括高溫二氧化氯漂白步驟、結(jié)合的堿抽提和二氧化氯漂白步驟、 以及后續(xù)過氧化物步驟的工序，也可獲得92% ISO。根據(jù)本發(fā)明的漂白方法已被證明尤其適用于對桉樹基紙漿進行漂白。實例1采用由巨桉木產(chǎn)生的硫酸鹽紙漿來進行實驗室試驗。未漂白的紙漿的卡帕值為 18。在氧脫木質(zhì)素之后，紙漿的卡帕值為10. 5，粘度為1090ml/g，亮度為65% ISO。使用根據(jù)本發(fā)明的兩個不同工序Sinvl和Sinv2以及兩個參照工序Sltefl和SKrf2來對 紙漿進行漂白。這些工序(Sinvl、Sinv2、SKrfl、SKrf2)在下文列出，結(jié)果示于表1中。SEefl在90°C的溫度下和2. 6的PH值下，對濃度為10%的紙漿進行二氧化氯漂白，持續(xù) 時間150分鐘，然后進行洗漿；在85°C的溫度下和10. 0的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行堿抽提步驟，持續(xù) 時間60分鐘，然后進行洗漿；在75°C的溫度下和3. 5-3. 9的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行第二二氧化氯 漂白，持續(xù)時間120分鐘，然后進行洗漿；在85°C的溫度下和10. 0的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行過氧化物步驟，持 續(xù)時間90分鐘，然后進行最終洗漿。Sref2在90°C的溫度下和2. 7的PH值下，對濃度為10%的紙漿進行二氧化氯漂白，持續(xù) 時間150分鐘，然后進行洗漿；在85°C的溫度下和11. 3的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行堿抽提步驟，其中 存在0. 2MPa的O2和過氧化物，持續(xù)時間60分鐘，然后進行洗漿；在75°C的溫度下和3. 7-3. 9的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行第二二氧化氯 漂白，持續(xù)時間120分鐘，然后進行洗漿。Sinvl在90°C的溫度下和2. 5的PH值下，對濃度為10%的紙漿進行二氧化氯漂白，持續(xù) 時間150分鐘，然后進行洗漿；在80°C的溫度下和10. 5的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行堿抽提步驟，持續(xù) 時間10分鐘，然后添加二氧化氯以在80°C的溫度下和3. 1-3. 5的PH值下實施二氧化氯漂 白，持續(xù)30分鐘；將過氧化物添加至紙漿以在85°C的溫度下和9. 5-10的PH值下實施過氧化物步 驟，持續(xù)90分鐘。
Sinv2在90°C的溫度下和2. 7的PH值下，對濃度為10%的紙漿進行二氧化氯漂白，持續(xù) 時間180分鐘，然后進行洗漿；在80°C的溫度下和10. 5的PH值下，對濃度為12%的紙漿進行堿抽提步驟，持續(xù) 時間10分鐘，然后添加二氧化氯以在80°C的溫度下和3. 1-3.5的PH值下實施二氧化氯漂 白，持續(xù)30分鐘，然后進行洗漿；將過氧化物添加至濃度為12%的紙漿以在85°C的溫度下和10. 0的PH值下實施 過氧化物步驟，持續(xù)90分鐘。結(jié)果表明，可以用本發(fā)明的工序Sinvl、以與參照工序SMf2幾乎相同的化學(xué)成本獲得 90% ISO的亮度。然而，工序Si-給出了較低的漂白設(shè)備投資成本，因為它需要較少的洗漿 步驟。此外，與SMf2相比，Sinvl還提供高0. 5% ISO的反向亮度和低20%的COD產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的另一工序Sinv2給出了較低的化學(xué)成本。此外，與SMf2相比，S—還 提供高0.5% ISO的反向亮度和低15%的COD產(chǎn)生。與工序SMf2相比，Sltefl具有最低的估計化學(xué)成本和稍高的反向亮度。COD產(chǎn)生也 低于Sref2，但由于所需的洗漿次數(shù)，該四個步驟工序的投資成本顯著高于根據(jù)本發(fā)明的工 序 Sinvl 禾口 Sinv2°表 1
權(quán)利要求
紙漿漂白方法，包括下列步驟(i)使經(jīng)過氧脫木質(zhì)素和洗滌的、濃度為8 20％的紙漿經(jīng)受二氧化氯漂白步驟，所述二氧化氯漂白步驟在80 95℃、較佳地85 95℃的溫度下和2 4的PH值下進行；(ii)對紙漿進行洗滌；(iii)使已洗滌的、濃度為8 20％的紙漿經(jīng)受堿抽提步驟，所述堿抽提步驟在8 14的PH值下、較佳地在9 12的PH值下進行；以及(iv)將二氧化氯添加至含堿紙漿并將PH值調(diào)節(jié)至2 4，從而獲得第二二氧化氯漂白步驟，其中，步驟(iv)是緊接在步驟(iii)之后進行的，而沒有任何中間洗漿。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(i)是在2.5-3. 5的PH值下進行的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述堿抽提步驟(iii)是在75-85°C的 溫度下進行的。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二二氧化氯漂白步驟 (iv)是在75-90°C的溫度下進行的。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，紙漿緊接在所述第二二氧化氯 漂白步驟(iv)之后、或在隨后的中間洗漿之后經(jīng)受過氧化物處理。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，紙漿在所述第二二氧化氯漂白 步驟(iv)之后被洗滌，隨后經(jīng)受PH值為8-14的第二堿抽提步驟和PH值為2-4的第三二 氧化氯漂白步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二堿抽提步驟和所述第三二氧化氯 漂白步驟的進行沒有任何中間洗漿。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述紙漿是硬木紙漿。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述紙漿是桉樹基紙漿。
全文摘要
披露了一種用于將硬木紙漿漂白至88-92％ISO的亮度的漂白方法。該方法包括使經(jīng)過氧脫木質(zhì)素的紙漿經(jīng)受高溫二氧化氯漂白步驟，然后經(jīng)受結(jié)合的堿抽提步驟和二氧化氯漂白步驟。
文檔編號D21C9/14GK101960069SQ200980106978
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者M·達爾, S·埃里克森, S·諾登 申請人:美佐紙業(yè)股份有限公司