一種由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紙漿的制備方法，具體地說是一種由生物質(zhì)原料生產(chǎn)紙漿的方法。本發(fā)明所述的方法是在過氧化氫的催化作用下，采用甲酸和乙酸形成的有機(jī)酸蒸煮生物質(zhì)原料制備紙漿，本發(fā)明提供的制備紙漿的方法紙漿的產(chǎn)率高，蒸煮時(shí)間短，漂白工藝簡(jiǎn)單，由于制漿過程中過氧化氫的加入最大限度的去除了木素質(zhì)，并保護(hù)了碳水化合物不被破壞從而后續(xù)漂白工藝，只需要簡(jiǎn)單地?zé)o氯漂白即可實(shí)現(xiàn)高白度的漿料，得到的紙漿濾水性好，卡伯值低，紙漿性能好。
【專利說明】一種由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紙漿的制備工藝，具體地說是一種在過氧化氫的催化作用下，利用甲酸和乙酸組成的有機(jī)酸蒸煮生物質(zhì)原料來制備紙漿的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)環(huán)境污染和資源危機(jī)等問題的認(rèn)識(shí)不斷深入，天然高分子所具有的可再生、可降解等性質(zhì)日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源的利用，是當(dāng)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大課題，也是對(duì)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)提出的新要求。
[0003]生物質(zhì)原料主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其中，纖維素占40左右，半纖維素占25左右，木質(zhì)素占20左右，地球上每年由光合作用生成的生物質(zhì)原料總量超過2000億噸，因此生物質(zhì)原料是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。全世界用于紡織造紙的纖維素，每年達(dá)800萬(wàn)噸。紙漿是造紙的基本原料，通常用以制漿原料的植物可分為4大類:莖干纖維類、韌皮纖維類、種毛纖維類和木材纖維類。其中尤以木材纖維類為最重要。目前我國(guó)木材資源遠(yuǎn)不能滿足日益發(fā)展的制漿造紙工業(yè)的需要。為了彌補(bǔ)原料的不足，每年要從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的紙漿。因此擴(kuò)大紙漿的原料來源，對(duì)于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
[0004]中國(guó)專利CN1170031C公開了一種用甲酸和乙酸的混合物作為蒸煮化學(xué)劑生產(chǎn)紙漿的方法。該專利在以甲酸蒸煮草本植物和闊葉樹生產(chǎn)紙漿時(shí)，添加乙酸作為附加的蒸煮化學(xué)劑，即可得到含有半纖維素和纖維素的紙漿，并且使用過的蒸煮液蒸餾出甲酸和乙酸的混合酸液進(jìn)行循環(huán)利用，并可以對(duì)剩余的濃縮液進(jìn)行處理得到木質(zhì)素。但采用該方法制備得到的紙漿濾水性能差，在制漿過程中，漿料濾水性能直接影響漿料洗滌、濃縮和置換漂白工藝的確定。得到的紙漿卡伯值高，產(chǎn)率低，該工藝方法蒸煮時(shí)間長(zhǎng)，蒸煮溫度高，這樣會(huì)破壞紙漿里的碳水化合物，使得率降低，后續(xù)漂白工藝復(fù)雜。
[0005]《Milox溶劑法制漂白竹漿的研究》(梁芳、劉亞康等，中華紙業(yè)，2007，28 (4)，40-43)，表明采用甲酸和過氧化氫作為蒸煮化學(xué)藥品的一種溶劑制漿方法，以達(dá)到溶解或軟化木質(zhì)素的作用，但使用該方法得到的未漂白細(xì)漿纖維素，白度只有24.82%IS0，α -纖維素含量為85wt%，該細(xì)漿纖維素的后續(xù)漂白工藝需要加入較大量的H202 (14wt%)和Na0H(5g/l)，這樣藥品消耗非常大。且上述方法只適用于竹漿等木類原料，由于構(gòu)成材料的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素及其含量的差別，以及灰分含量的差異，該方法對(duì)于草類原料并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明所要解 決的第一個(gè)技術(shù)問題在于通過合理的參數(shù)設(shè)置，提供一種的由生物質(zhì)原料制備高性能紙漿的工藝方法。
[0007]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題在于提供一種工藝路線簡(jiǎn)單的制備高性能紙漿的工藝方法。[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0009](I)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機(jī)酸液對(duì)所述原料進(jìn)行蒸煮，控制蒸煮溫度90-135°C，固液質(zhì)量比為1:5-1:12，反應(yīng)時(shí)間40-90min,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；所述有機(jī)酸液中，總酸濃60_95wt%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15:1-1:1，余量為水；過氧化氫占生物質(zhì)原料的l_8wt% ；
[0010](2)收集所述第一次固液分離得到的固體，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸組成的混合酸液對(duì)所述固體進(jìn)行酸洗，控制酸洗溫度20-100°C，固液質(zhì)量比為1:4-1:20，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；所述混合酸液中，總酸濃60-95wt%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15:1-1:1，余量為水；過氧化氫占生物質(zhì)原料的l_8wt% ；
[0011](3)收集所述第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25-90°C，水洗漿濃為l_10wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；
[0012](4)收集所述第三次固液分離得到的固體并篩選得到所需的細(xì)漿纖維素、再經(jīng)漂白得到所需的紙漿。
[0013]在上述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法中，堿處理，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素的0.5-5wt%,溫度為50-100°C，抽提時(shí)間0.5_4h，漿濃5_15wt% ;堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的l_10wt%，pH值控制在10-12之間，溫度50-100°C，漂白時(shí)間l_6h，漿濃5-15被％;和酸處理，所述酸的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的l_6wt%，pH值控制在2-4之間，溫度30-55°C，時(shí)間l_4h，漿濃3_6wt%。
[0014]優(yōu)選地，所述堿處理的步驟中，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素的l_3wt%，溫度為50-800C，抽提時(shí)間0.5-2h，漿濃6-10wt% ;所述堿性過氧化氫漂白的步驟中，過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的l_3wt%，溫度60-90°C，漂白時(shí)間l_5h，漿濃5_10wt% ;和所述酸處理的步驟中，溫度35-45°C，時(shí)間1.5-3h。
[0015]優(yōu)選地，所述由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝步驟還包括，收集所述第一次固液分離得到的液體和所述第二次固液分離得到的液體進(jìn)行蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸汽冷凝后作為蒸煮液回用于所述步驟(I)。
[0016]優(yōu)選地，所述從生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝步驟還包括，收集所述第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液作為蒸煮液回用于所述步驟(I)，得到的水作用水洗用水回用于步驟(3)。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟⑴中，固液質(zhì)量比為1:6-1:10，反應(yīng)溫度105_125°C，反應(yīng)時(shí)間40-70min;所述有機(jī)酸液的總酸濃為70_85wt%，乙酸與甲酸的質(zhì)量比為2:1_1:1，加入過氧化氫的質(zhì)量占生物質(zhì)原料質(zhì)量的l_4wt%。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟(2)中的混合酸液與所述步驟(I)中的有機(jī)酸液相同。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟⑵的酸洗溫度為30_90°C，固液質(zhì)量比為1:8-1:10,過氧化氫用量占生物質(zhì)原料質(zhì)量的l_3wt%。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟(3)的水洗溫度為60_90°C，漿濃為4_6wt%，所述步驟(3)的水洗過程為逆流水洗過程。
[0021]在上述由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法中，所述生物質(zhì)原料是木類原料或草類原料。[0022]所述生物質(zhì)原料為蘆葦、豆秸桿、小麥秸桿、稻草、瓜子殼、瓜子殼、竹片、瓜子桿等木類或草類原料中的一種或幾種。
[0023]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、本發(fā)明通過設(shè)計(jì)合理的工藝參數(shù)，使得整個(gè)工藝路線簡(jiǎn)單，且整個(gè)工藝不僅適用于木類原料，還適用于草類原料，并且由生物質(zhì)原料得到的細(xì)漿纖維素的產(chǎn)率為40-55wt%，半纖維素含量5-15wt%，灰分2_15wt%，白度可達(dá)40%IS0以上，卡伯值達(dá)到3~10，其中瓜子殼還可以到50%IS0以上，。細(xì)漿纖維素白度較高、卡伯值較低，漂白過程中過氧化氫的用量少。
[0025]2、本發(fā)明的工藝路線的后續(xù)漂白工藝簡(jiǎn)單，得到的紙漿濾水性能好。3、本發(fā)明的蒸煮過程在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行，由于甲酸、乙酸和過氧化氫的部分蒸發(fā)，使得容器中具有一定的壓力，從而縮短了原料的蒸煮時(shí)間，減少了對(duì)纖維素的破壞。
[0026]4、本發(fā)明所述的工藝選用甲酸、乙酸和過氧化氫共同蒸煮生物質(zhì)原料，甲酸作為一種強(qiáng)有機(jī)酸，催作降解原料中的木質(zhì)素，由于單獨(dú)使用甲酸會(huì)破壞纖維素中的α -纖維素，所以加入適量的乙酸不僅保護(hù)了半纖維素和α-纖維素不被破壞，而且利用甲酸和乙酸形成的有機(jī)溶劑溶解木質(zhì)素分子，過氧化氫的加入可形成過氧酸液的環(huán)境，加劇了木質(zhì)素的降解和溶解，并防止纖維高聚物的水解斷裂。
[0027]5、本發(fā)明所述工藝中，在蒸煮和酸洗步驟均加入了過氧化氫，由于制漿過程中過氧化氫的加入最大限度的去除了木素質(zhì)，并保護(hù)了纖維素不被破壞，從而后續(xù)漂白工藝只需要簡(jiǎn)單的氧漂即可達(dá)到要求。
[0028]6、本發(fā)明采用特定的漂白工藝對(duì)經(jīng)過篩選的漿料進(jìn)行漂白處理，漂白工藝，該工藝首先適用性強(qiáng)，不僅適用于針葉木、闊葉木原漿，而且適用于蘆葦、麥桿、棉桿、瓜子桿等草類原漿；其次該工藝實(shí)現(xiàn)了全無(wú)氯漂白，無(wú)污染；再次，該漂白工藝不僅提高了漿料白度，而且可使去除高灰分草漿中的灰分。
[0029]7、第一次蒸煮后，甲酸、乙酸和過氧化氫對(duì)固體進(jìn)行酸洗，一方面對(duì)前續(xù)蒸煮過程進(jìn)行調(diào)整，另一方面將其內(nèi)部殘余的少量木質(zhì)素分解及溶出，進(jìn)一步除去木質(zhì)素，此外，采用與步驟(1)相同的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗步驟，使得再生的甲酸和乙酸無(wú)需任何預(yù)處理調(diào)節(jié)即可直接用于工藝的循環(huán)。
[0030]8、本發(fā)明所述的工藝將收集的第一次和第二次固液分離得到的液體直接進(jìn)行蒸發(fā)，得到的甲酸、乙酸冷凝后作為蒸煮液，直接回流步驟(1)整個(gè)工藝路線簡(jiǎn)潔，由于甲酸和乙酸作為原料重新利用，對(duì)原料的蒸煮效率較高，相對(duì)于利用蒸煮后的蒸煮液循環(huán)的工藝而言，雖然省去了這一循環(huán)的步驟，但卻實(shí)現(xiàn)了在相同的工藝時(shí)間內(nèi)，對(duì)半纖維素和木質(zhì)素的去除率更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0032]圖1為本發(fā)明所述工藝的流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0033]下面將通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0034]以下實(shí)施例中，除有特殊說明外，所用百分含量均表示質(zhì)量百分含量，即“％”表示“wt%”;所述有機(jī)酸液中除了一定量的甲酸、乙酸外，余量為水，各步驟中所述總酸濃指甲酸和乙酸的總質(zhì)量占所述有機(jī)酸液質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，各步驟中的固液質(zhì)量比指該各步驟中固體的質(zhì)量與加入的總液體的質(zhì)量比。
[0035]各步驟中所述的漿濃=本步驟中固體的質(zhì)量/本步驟中固體與液體的質(zhì)量和X100%
[0036]各實(shí)施例中過氧化氫H2O2以質(zhì)量濃度為27%的過氧化氫水溶液的形式加入。例如經(jīng)計(jì)算需要加入2.7g過氧化氫，則對(duì)應(yīng)的應(yīng)該是加入10g(2.7 + 0.27=10)所述過氧化氫水溶液。
[0037]纖維素/紙漿的白度測(cè)定方法參照FZ/T50010.7-1998，灰分測(cè)定采用FZ/T50010.5-1998方法，卡伯值和半纖維素的測(cè)定方法與中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1170031C相同。打漿度的測(cè)定方法GB/T3332-2004。
[0038]生物碳中固定碳、灰分和水分的含量測(cè)定采用煤的工業(yè)分析方法GB/T212-2008進(jìn)行測(cè)定，硫含量的測(cè)定采用煤中全硫的測(cè)定方法GB/T214-2007進(jìn)行測(cè)定，生物碳的發(fā)熱量測(cè)定方法采用煤的發(fā)熱量測(cè)定方法GB/T213-2008。固體含量采用鹵素快速水分測(cè)定儀(梅特勒-托利多，型號(hào):HB43-S)在115°C下進(jìn)行測(cè)定。
[0039]各實(shí)施例中紙漿的產(chǎn)率=紙漿的質(zhì)量/原料的質(zhì)量X 100%。
[0040]實(shí)施例1
[0041]在本實(shí)施例中，首先將蘆葦打碎，粉碎至粒徑為2cnTlOCm，。本實(shí)施例從所述蘆葦中提取紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0042](I)將蘆葦粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃為60被％的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的蘆葦進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1，并在加入蘆葦原料前加入占蘆葦原料3wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度120°C，反應(yīng)90min,固液質(zhì)量比為1:5,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；
[0043](2)將上述分離得到的固體加入總酸濃為60wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃為60wt%的有機(jī)酸液中加入了占蘆葦原料3wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1，溫度為60°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:4，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；
[0044](3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，在50°C IKPa下進(jìn)行蒸發(fā)，直至蒸干，得到甲酸和乙酸蒸氣，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液，用于步驟(I)的蒸煮；
[0045](5)收集步驟(2)中固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25°C，水洗漿濃為4wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；
[0046](6)收集步驟(5)中固液分離得到的固體，并篩選得到細(xì)漿纖維素，通過上述過程得到的細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值為8，半纖維素含量為5wt%，白度55%IS0，灰分10wt%，產(chǎn)率55wt% ；
[0047](7)收集步驟(5)中固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(5)作用水洗用水；
[0048]將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到紙漿；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的紙漿其產(chǎn)率為50wt%，打漿度12° SR。
[0049]本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:
[0050](I)將篩選后的細(xì)漿纖維素首先利用占其質(zhì)量0.5wt%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為60°C，抽提時(shí)間0.5h，漿濃8wt% ；
[0051](2)再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為所述細(xì)漿纖維素的2wt%，并利用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值在10-12之間，溫度70°C，漂白時(shí)間2h，漿濃8wt% ;和
[0052](3)酸處理，本步驟中采用的酸為硫酸，其用量為所述細(xì)漿纖維素的lwt%的，pH值控制在2-4之間，溫度50。。，時(shí)間1.5h，漿濃3wt%。
[0053]實(shí)施例2
[0054]在本實(shí)施例中，首先將豆秸桿打碎，粉碎至粒徑為2cnTlOCm。本實(shí)施例從所述豆秸桿中提取紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0055](I)將豆秸桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃為70wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的豆秸桿進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為7:1，并在加入豆秸桿原料前加入占豆秸桿原料4wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度125°C，反應(yīng)80min,固液質(zhì)量比為1:6，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；
[0056](2)將上述分離得到的固體加入總酸濃為70wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃為70wt%的有機(jī)酸液中加入了占豆秸桿原料4wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為7:1，溫度為20°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:8，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；
[0057](3)收集步驟⑴和步驟⑵中兩次固液分離得到的液體，于80°C，llkPa下進(jìn)行低溫減壓蒸發(fā)，直至蒸干，得到甲酸和乙酸蒸氣，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液，用于步驟(I)的蒸煮；
[0058](4)收集步驟(2)中固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為50°C，漿濃為10wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；
[0059](5)收集步驟(4)中固液分離得到的固體并進(jìn)行篩選得到細(xì)漿纖維素，通過上述過程得到的細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值4，半纖維素含量為8wt%,白度50%IS0，灰分6wt%，產(chǎn)率50wt% ；
[0060](6)收集步驟(4)中固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；
[0061]將篩選后的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到紙漿；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的紙漿其產(chǎn)率為48wt%，打漿度12° SR。
[0062]本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:
[0063](I)將篩選后的細(xì)漿纖維素首先利用占所述細(xì)漿纖維素lwt%的氫氧化鉀進(jìn)行堿處理，控制溫度為70°C，抽提時(shí)間3h，漿濃6wt% ；
[0064](2)再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為所述細(xì)漿纖維素的3wt%，余量為氫氧化鉀，pH值控制在10-12之間，溫度90°C，漂白時(shí)間4h，漿濃10wt% ;和[0065](3)酸處理，本步驟中采用的酸為所述細(xì)漿纖維素2wt%的鹽酸，pH值控制在2_4之間，溫度30°C，時(shí)間2h，漿濃4wt%。
[0066]實(shí)施例3
[0067]在本實(shí)施例中，首先將稻草打碎，粉碎至粒徑為2cnTl0cm。本實(shí)施例從所述稻草中提取紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0068](I)將稻草碎預(yù)處理后，使用總酸濃為95wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的稻草進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為2:1，并在加入稻草原料前加入占稻草原料lwt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度105°C，反應(yīng)70min，固液質(zhì)量比為1:8，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；
[0069](2)將上述分離得到的固體加入總酸濃為95wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為95wt%的有機(jī)酸液中加入了占稻草原料lwt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為2:1，溫度為40°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:9，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；
[0070](3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于120°C，301kPa下進(jìn)行高溫高壓蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸氣，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液，用于步驟(I)的蒸煮；
[0071](4)收集步驟(2)中固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為80°C，漿濃為8wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；
[0072](5)收集步驟(4)中固液分離得到的固體進(jìn)行篩選得到細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值10，半纖維素含量為12wt%，白度45%IS0，灰分14wt%，產(chǎn)率45wt% ；
[0073](6)收集步驟(4)中固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；
[0074]將篩選后的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到紙漿；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的紙漿，其產(chǎn)率為40wt%，打漿度16° SR。
[0075]本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:
[0076](I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占所述細(xì)漿纖維素4wt%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為90°C，抽提時(shí)間lh，漿濃10wt% ；
[0077](2)再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為所述細(xì)漿纖維素的lwt%，并用氫氧化鉀調(diào)節(jié)PH值在10-12之間，溫度80°C，漂白時(shí)間lh，漿濃5wt% ;和
[0078](3)酸處理，本步驟中采用的酸為硫酸，其用量為所述細(xì)漿纖維素的2wt%，余量為水，pH值控制在2-4之間，溫度40°C，時(shí)間3h，漿濃5wt%。
[0079]實(shí)施例4
[0080]在本實(shí)施例中，首先將瓜子殼打碎，粉碎至粒徑為2cnTlOCm。本實(shí)施例從所述瓜子殼中提取紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0081](I)將瓜子殼碎預(yù)處理后，使用總酸濃為80wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的瓜子殼進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1.5:1，并在加入瓜子殼原料前加入占瓜子殼原料6wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度135°C，反應(yīng)60min,固液質(zhì)量比為1:10,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；[0082](2)將上述分離得到的固體加入總酸濃為80wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃為80wt%的有機(jī)酸液中加入了占瓜子殼原料6wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為19:1，溫度為30°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:10，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；
[0083](3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于160°C，701kPa下進(jìn)行高溫高壓蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸氣，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液，用于步驟(I)的蒸煮；
[0084](4)收集步驟(2)中固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為70°C，漿濃為6wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；
[0085](5)收集步驟(4)中固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值5，半纖維素含量為10wt%，白度50%IS0，灰分13wt%，產(chǎn)率53wt% ；
[0086](6)收集步驟⑷中固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；
[0087]將篩選后的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到紙漿；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的紙漿，其產(chǎn)率為41wt%，打漿度17° SR。
[0088]本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:
[0089](I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占其質(zhì)量2wt%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為100°c，抽提時(shí)間4h，漿濃15wt% ；
[0090](2)再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的5wt%，利用氫氧化鈉控制pH值在10-12之間，溫度600C，漂白時(shí)間5h,漿濃6wt% ;和
[0091](3)酸處理，本步驟中采用的酸為鹽酸，其用量為所述細(xì)漿纖維素的3wt%，pH值控制在2-4之間，溫度350C，時(shí)間2.5h，漿濃6wt%。
[0092]實(shí)施例5
[0093]在本實(shí)施例中，首先將棉花桿打碎，粉碎至粒徑為0.5-2cm。
[0094]本實(shí)施例從所述棉花桿中提取紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0095](I)將棉花桿碎預(yù)處理后，使用總酸濃為85wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的棉花桿進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15:1，并在加入棉花桿原料前加入占原料8wt%的過氧化氫(H202)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度90°C，反應(yīng)40min,固液質(zhì)量比為1:12,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；
[0096](2)將上述分離得到的固體加入總酸濃為85wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃為85wt%的有機(jī)酸液中加入了占原料8wt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15:1，溫度為901:，洗滌時(shí)間111，固液質(zhì)量比為1:16，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；
[0097](3)收集步驟(I)和步驟⑵中兩次固液分離得到的液體，于180°C，401kPa下進(jìn)行高溫高壓蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸氣，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液，用于步驟(I)的蒸煮；
[0098](4)收集步驟(2)中固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為90°C，漿濃為5wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；[0099](5)收集步驟(4)中固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值3，半纖維素含量為15wt%，白度40%IS0，灰分15wt%，產(chǎn)率40wt% ；
[0100](6)收集步驟⑷中固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；
[0101]將篩選后的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到紙漿，其產(chǎn)率為39wt%，打漿度15° SR。
[0102]本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:
[0103](I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占其質(zhì)量5wt%的氫氧化鈉進(jìn)行堿抽提，控制溫度為50°C，抽提時(shí)間2h，漿濃5wt% ；
[0104](2)再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的7wt%，并用氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH值在10-12之間，溫度50°C，漂白時(shí)間6h，漿濃13wt% ;和
[0105](3)酸處理，本步驟中采用的酸為硫酸，其用量為所述細(xì)漿纖維素的4wt%，pH值控制在2-4之間，溫度550C，時(shí)間Ih,漿濃5wt%。
[0106]實(shí)施例6
[0107]在本實(shí)施例中，首先將竹片打碎，粉碎至長(zhǎng)度為2?10cm厚2mm薄片。本實(shí)施例從所述竹片中提取紙漿的工藝，包括如下步驟:
[0108](I)將竹片碎預(yù)處理后，使用總酸濃為95wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的竹片進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為9:1，并在加入竹片原料前加入占原料lwt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)45min，所述有機(jī)酸液與竹片原料的固液質(zhì)量比為1:9，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；
[0109](2)將上述分離得到的固體加入總酸濃為95wt%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃為95wt%的有機(jī)酸液中加入了占原料lwt%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為9:1，溫度為100°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:20，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；
[0110](3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于110°C，21kPa下進(jìn)行低溫低壓蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸氣，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液，用于步驟(I)的蒸煮；
[0111](4)收集步驟⑵中固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為60°C，水洗漿濃為lwt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；
[0112](5)收集步驟(4)中固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值為3，半纖維素含量為4wt%，白度40%IS0，灰分2wt%，產(chǎn)率48wt% ；
[0113](6)收集步驟⑷中固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；
[0114]將篩選后的細(xì)漿纖維素漂白得到紙漿；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的紙漿，其產(chǎn)率為42wt%，打漿度12° SR。
[0115]本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:
[0116](I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素3wt%的氫氧化鉀進(jìn)行堿處理，控制溫度為80°C，抽提時(shí)間2h，漿濃12wt% ；[0117](2)再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的10wt%，并利用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值在10-12之間，溫度100°C，漂白時(shí)間3h,漿濃15wt% ;和
[0118](3)酸處理，本步驟中采用的酸為鹽酸，其用量為所述細(xì)漿纖維素的6wt%鹽酸，pH值控制在2-4之間，溫度45°C，時(shí)間4h，漿濃4.5wt%。
[0119]對(duì)比例1
[0120]本實(shí)施例中所用原料、工藝步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施例1基本一致，其區(qū)別在于，除漂白工藝的工藝步驟外，各步驟中均未加入過氧化氫作為催化劑。采用本實(shí)施例所述方法得到的細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值為30.2，半纖維素含量為10.5%，白度25%IS0，產(chǎn)率為40%，將得到的細(xì)漿纖維漂白后得到的紙漿其產(chǎn)率為35.3%。
[0121]對(duì)比例2
[0122]本實(shí)施例中所用到的原料及工藝步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施例1基本一致，其區(qū)別在于，步驟(1)的蒸煮過程是在過氧化氫的催化作用下，采用的有機(jī)酸液由60被％的甲酸和40wt°/c^K組成。其步驟(2)的酸洗步驟是在過氧化氫的催化作用下，采用的是由60wt%的甲酸和40wt%水組成的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗，各步驟中過氧化氫的添加比例與實(shí)施例3 —致，經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的細(xì)漿纖維素，測(cè)定卡伯值為26.8，半纖維素含量為8%，白度25%IS0，產(chǎn)率為38%，將得到的細(xì)漿纖維漂白后得到的紙漿其產(chǎn)率為33.3%。
[0123]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機(jī)酸液對(duì)所述原料進(jìn)行蒸煮，控制蒸煮溫度90-135°C，固液質(zhì)量比為1:5-1:12，反應(yīng)時(shí)間40-90min,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離； 所述有機(jī)酸液中，總酸濃60-95wt%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15:1-1:1，余量為水； 過氧化氫占生物質(zhì)原料的l_8wt% ； (2)收集所述第一次固液分離得到的固體，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸組成的混合酸液對(duì)所述固體進(jìn)行酸洗，控制酸洗溫度20-100°C，固液質(zhì)量比為1:4-1:20，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離； 所述混合酸液中，總酸濃60-95wt%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15:1-1:1，余量為水； 過氧化氫占生物質(zhì)原料的l_8wt% ； (3)收集所述第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25-90°C，水洗漿濃為l_10wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離； (4)收集所述第三次固液 分離得到的固體并篩選得到所需的細(xì)漿纖維素、再經(jīng)漂白得到所需的紙漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于，所述漂白包括如下步驟: 堿處理，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素的0.5-5wt%,溫度為50-100 °C，抽提時(shí)間0.5-4h，漿濃 5-15wt% ； 堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的l_10wt%，pH值控制在10-12之間，溫度50-100°C，漂白時(shí)間l-6h,漿濃5-15wt% ;和 酸處理，所述酸的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的l_6wt%，pH值控制在2-4之間，溫度30-550C，時(shí)間 l_4h，漿濃 3-6wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述堿處理的步驟中，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素的l_3wt%，溫度為50-80°C，抽提時(shí)間 0.5-2h，漿濃 6-10wt% ； 所述堿性過氧化氫漂白的步驟中，過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的l_3wt%，溫度60-90°C，漂白時(shí)間 l-5h,漿濃 5-10wt%jP 所述酸處理的步驟中，溫度35-45°C，時(shí)間1.5-3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝步驟還包括，收集所述第一次固液分離得到的液體和所述第二次固液分離得到的液體進(jìn)行蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸汽冷凝后作為蒸煮液回用于所述步驟(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述從生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝步驟還包括，收集所述第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液作為蒸煮液回用于所述步驟(1)，得到的水作用水洗用水回用于步驟(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述步驟(1)中，固液質(zhì)量比為1:6-1:10，反應(yīng)溫度105-125°C，反應(yīng)時(shí)間40_70min;所述有機(jī)酸液的總酸濃為70-85wt%，乙酸與甲酸的質(zhì)量比為2:1-1:1，加入過氧化氫的質(zhì)量占生物質(zhì)原料質(zhì)量的l_4wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述步驟(2)中的混合酸液與所述步驟(1)中的有機(jī)酸液相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述步驟(2)的酸洗溫度為30-90°C，固液質(zhì)量比為1:8-1:10,過氧化氫用量占生物質(zhì)原料質(zhì)量的l_3wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述步驟(3)的水洗溫度為60-90°C，漿濃為4-6wt%，所述步驟(3)的水洗過程為逆流水洗過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法，其特征在于: 所述生物質(zhì)原料是木類原料或草類原料。
【文檔編號(hào)】D21C3/22GK103898783SQ201210576375
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】唐一林, 江成真, 劉潔, 高紹豐, 孫智華 申請(qǐng)人:濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司