專利名稱：無廢液排放的制紙漿方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制紙漿的方法，特別屬于一種以廢渣排放不產(chǎn)生廢液的制紙漿方法。
現(xiàn)行的化學(xué)制紙漿的方法，有硫酸鹽法和亞硫酸鹽法，有代表性的是硫酸鹽法制紙漿。該方法是在一定的條件下，將纖維原料與苛性鈉、硫化鈉在容器中進行反應(yīng)。這種制漿方法在蒸煮過程中產(chǎn)生含硫的惡臭氣體，對大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響；生產(chǎn)中產(chǎn)生強至癌物質(zhì)有機氯化物，如二噁咽，對水環(huán)境造成了嚴重影響；并且使用復(fù)雜、龐大的設(shè)備，投資高；能耗很高。
某些有機溶劑質(zhì)具有選擇地溶解木素和部分半纖素的特性，從而使木素與纖維素分離，溶劑經(jīng)蒸鎦回收利用，剩下的近固體狀木素和半纖維素或用作化工原料和農(nóng)用資材，或送鍋爐燃燒，利用其熱能。代表性的溶劑制漿法有醇類藥劑制漿法、酚類藥劑制漿法和有機酸類藥劑制漿法等。醇類制漿法使大量的新鮮乙醇與原料接觸，能耗很高。制漿是在高溫高壓下進行，對設(shè)備的密封等要求相當(dāng)嚴；酚類制漿在大規(guī)模生產(chǎn)上應(yīng)用時，有可能引起酚的毒性問題。甲酸制漿存在對含木素高的針葉樹材脫木素難且對設(shè)備腐蝕嚴重等問題。
日本專利特開平4-300379采用鹽酸為催化劑的80-97％濃度的丙酸溶液進行纖維原料脫木素制漿。此法需要用大量的水，使木素沉淀，半纖維素溶解于溶液中而分離，在工藝上，使用了大量丙酮溶液，回收麻煩，且消耗能源大，蒸煮廢液濃縮分離木素，產(chǎn)生了大量的稀丙酸溶液，回收利用能耗高，使用鹽酸為催化劑，使設(shè)備腐蝕嚴重，對環(huán)境危害大。
本發(fā)明的目的是提供一種以有機溶劑為蒸煮藥劑，在溫和條件下節(jié)能無廢液、廢氣排放制取高得率化學(xué)漿的方法。這不僅可以解決造紙廠對大氣環(huán)境、水環(huán)境的污染，又可以降低制漿的能耗、藥劑消耗、水耗。
本發(fā)明的目的是通過以下措施來實現(xiàn)的蒸煮藥劑為乙酸或丙酸，在無機酸作為催化劑，較好的是在80～130℃下，更好的是在100～120℃下，最好的是在103～116℃進行反應(yīng)。
纖維原料在蒸煮溶劑乙酸或丙酸及催化條件下，進行蒸煮，使木素和半纖維素部分溶出至略高于纖維分離后，經(jīng)輕度的機械處理以幫助纖維離解為紙漿，再利用溶劑易于揮發(fā)的特點，經(jīng)蒸餾使溶液中的有機溶劑分離，并循環(huán)使用。
乙酸或丙酸起到木素去除劑的作用，它能溶解纖維原料中的木素和部分半纖維素，使纖維素與木素和半纖維素分離。乙酸在蒸煮藥劑中的濃度(重量百分比濃度)較好的是65～97％，而更好的是70～95％；丙酸在蒸煮藥劑中的濃度(重量百分比濃度)較好的是65～98％，而更好的是75～95％。
無機酸在有機溶劑中起到催化劑的作用。本方法中的催化劑最好選用硫酸，除硫酸外還可以選用磷酸或鹽酸。
硫酸和磷酸的濃度(重量百分比)較好的是0.05～0.5％，更好的是0.05～0.35％。
本發(fā)明在環(huán)境壓力下進行，反應(yīng)時間較好的是30～120分鐘，更好的是70～100分鐘。
本發(fā)明所用的纖維原料可以采用草類物質(zhì)，如麥桿、竹片和稻桿等，也可以采用木材類。
本發(fā)明使用有機酸蒸煮纖維原料用硫酸作催化劑，制漿條件為103-116℃，0.75-2小時，由于有機酸的汽化熱低，因此本發(fā)明蒸煮能耗和藥劑回收蒸鎦、蒸發(fā)能耗都遠低于硫酸鹽法制漿。本發(fā)明不使用硫化物等藥劑，因此蒸煮過程中無硫化氫、硫醇等惡臭氣體排出。蒸煮廢液經(jīng)蒸鎦回收有機溶劑后，木素和半纖維素以固體物形式收集，不再有黑液排放，大大降低對水域造成污染；在干燥器底部收集以木素和半纖維素為主的固體渣，送鍋爐房作燃料使用，或作化工原料可充分利用廢棄物。有機酸蒸煮條件較溫和，木素的變性小，漿料容易洗滌，降低了水耗，同時在此蒸煮條件下半纖維素約有50％保留于粗漿中，故打漿較容易，且漿得率也較高；在有機酸蒸煮中，纖維原料中的硅等灰分元素不會溶出于黑液中，處理黑液不存在硅干擾等問題，因此，本發(fā)明既適用于木材類原料，更適用于草類原料，原料適用范圍廣。
下面通過實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例1．在50升不銹鋼蒸煮器(夾套蒸汽加熱)中加入2.5公斤10-25毫米長的竹片(含水11.6％)，注入25升丙酸蒸煮藥液，每升藥液中含丙酸950克，硫酸3克。在115℃下，蒸煮120分鐘，將蒸煮廢液(黑褐色)壓送至蒸餾器中，再向蒸煮器中加入20升不含硫酸的丙酸溶液(丙酸含量950g/l)，在115℃下蒸煮30分鐘。將蒸煮廢液(淺褐色)壓送至蒸餾器中。向蒸煮器通入180℃的過熱蒸汽充分蒸出粗紙漿中殘留的丙酸。蒸出的丙酸經(jīng)冷凝器冷凝回收。
經(jīng)過上述處理的纖維材料經(jīng)熱水充分洗滌后烘干稱重，得粗紙漿1.30公斤，得率為58.8％。取樣化學(xué)分析，其木素含量為12.7％，半纖維素含量為13.2％。
蒸煮廢液經(jīng)蒸餾回收丙酸。全過程丙酸的總回收量為42.63公斤(以100％純度計)，每公斤粗紙漿的丙酸(100％)消耗量為0.092公斤。
實施例2．在50升不銹鋼蒸煮器(夾套蒸汽加熱)中，加入2.5公斤10-30毫米長的麥稈(水分含量12.3％)，注入25升乙酸蒸煮藥液。每升藥液中含乙酸750克，硫酸3克。在103℃溫度下蒸煮90分鐘，將蒸煮廢液壓送至蒸餾器中。再向蒸煮器中加入20升含乙酸750g/l而不含硫酸的藥液，在103℃蒸煮20分鐘。將蒸煮廢液壓送至蒸餾器中。向蒸煮器通入180℃過熱蒸汽充分蒸出粗紙漿中殘留的乙酸。蒸出的乙酸經(jīng)冷凝器冷凝回收。
經(jīng)上述處理的纖維原料經(jīng)熱水充分洗滌后烘干稱重，得粗紙漿1.21公斤，得率為55.2％，取樣化學(xué)分析，其木素含量為10.3％，半纖維素含量為12.6％。
蒸煮廢液經(jīng)蒸餾回收乙酸。全過程乙酸(100％)的總回收量為33.61公斤，每公斤粗紙漿的乙酸消耗量為0.116公斤。
實施例3．在50升不銹鋼蒸煮器(夾套蒸汽加熱)中，加入2.5公斤10-30毫米長的稻稈(水分含量13.1％)。注入25升乙酸蒸煮藥液，每升藥液中含乙酸850克，硫酸2克，在105℃溫度蒸煮60分鐘。將蒸煮液壓送至蒸餾器中。再向蒸煮器中加入20升含乙酸850g/l而不含硫酸的藥液，在105℃蒸煮15分鐘。將蒸煮廢液壓送至蒸餾器中。向蒸煮器通入180℃過熱蒸汽充分蒸出粗紙漿中殘留的乙酸。蒸出的乙酸經(jīng)冷凝回收。
經(jīng)上述處理的纖維原料經(jīng)熱水充分洗滌后烘干稱重，得粗紙漿1.28公斤，得率為58.9％。取樣化學(xué)分析，其木素含量為9.6％，半纖維素含量為10.8％。
蒸煮廢液經(jīng)蒸餾回收乙酸。全過程乙酸的總回收量為38.11公斤，每公斤粗紙漿的乙酸消耗為0.118公斤。
權(quán)利要求
1．一種無廢液排放的制紙漿方法，包括纖維原料和蒸煮藥劑，其特征在于蒸煮藥劑為乙酸或丙酸，在無機酸作為催化劑，80-130℃下進行反應(yīng)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無廢液排放的制紙漿方法，其特征在于蒸煮藥劑乙酸溶液的濃度(重量百分比)為65～97％。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無廢液排放的制紙漿方法，其特征在于蒸煮藥劑丙酸溶液的濃度(重量百分比)為65～98％。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無廢液排放的制紙漿方法，其特征在于硫酸溶液的濃度為0.05～0.5％。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無廢液排放的制紙漿方法，其特征在于纖維原料與蒸煮藥劑比為1∶8～17。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無廢液排放的制紙漿方法，其特征在于所述反應(yīng)在環(huán)境壓力下進行30～120分鐘。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無廢液排放的制紙漿方法，其特征在于所述的無機酸可以為H2SO4、H3PO4或HCl。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無廢液排放的制紙漿方法,它包括纖維原料和蒸煮藥劑,其特征在于蒸煮藥劑為:乙酸或丙酸,在無機酸作為催化劑,80—130℃下進行反應(yīng)。本發(fā)明提供了一種節(jié)能,無廢液排放制紙漿方法,有節(jié)能無公害的特點,并且還有原料適用范圍廣,資源利用較充分,工藝過程簡單易行等優(yōu)點,很適合草類資源特別豐富的我國造紙制漿業(yè)采用。
文檔編號D21H17/00GK1209481SQ9811219
公開日1999年3月3日 申請日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月19日
發(fā)明者徐紹林, 漆駿馳 申請人:重慶菲爾達技術(shù)公司