生產化學機械漿的方法
【專利說明】生產化學機械漿的方法
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?00680045154. 6(國際申請日為2006年12月01日）、發(fā)明名 稱為"生產化學機械漿的方法"的進入國家階段的PCT申請的分案申請。
[0002] 本發(fā)明設及根據(jù)權利要求1的前序部分由包含木片的木材原料生產化學機械漿 的方法。
[0003] 在該種方法中，使包含木材原料的木片與堿性浸潰液在該溶液滲入木片的條件下 接觸W浸潰木片，并且精煉用浸潰液浸潰過的木片W生產機械漿。
[0004] 本發(fā)明還設及根據(jù)權利要求14的化學機械漿。
[0005] 化學機械漿通過精煉已經用化學品備過料的木片來生產，W達到所需的濾水性 能，備料通常使用堿液?；瘜W處理能促進精煉，并能改善機械漿的性能。在化學蒸煮中，也 用堿性溶液來為木片備料，W促進纖維分離。
[0006] 在機械漿W及化學漿的生產中，化學品被很好地且均勻地吸收到紙漿中非常重 要。吸收不均勻導致紙漿中木節(jié)（sliver)的百分比高，從而降低強度潛能。
[0007] 兩種機理，即滲透和擴散，使得液體和化學品被吸收到木材內。發(fā)生滲透是由于有 壓力差，相應地，擴散是由于有濃度差。在浸潰階段開始時，木片內部的壓力差相應地勝過 木片外部的壓力差是驅動滲透直到壓力差消失的因素。當所有的木片都被液體充滿時，擴 散占優(yōu)勢，該意味著化學品遷移到木片內，而反應產物遷移出木片。
[000引有兩種滲透；自然的和強制的。在自然滲透中，壓力差由毛細管力生成，而在強制 滲透中，壓力差由外部壓力或者通過在木片內生成真空而生成。
[0009] 堿性浸潰液潤脹了纖維壁，因而使毛細管變窄。該減少了縱向滲透。然而同時，堿 性溶液也使纖維的組分溶解，該又促進了滲透。
[0010] 擴散要比滲透慢得多。升高溫度會增加擴散速度，但眾所周知反應速度的增加比 擴散速度的增加快得多。因此，有文獻記載，例如，在硫酸鹽蒸煮過程中，用擴散系數(shù)和活 化能計算表明170°c時的擴散速度比100°C時的高約4倍。同時，反應速度增加了 900倍 (Talton，J.，The diffusion of sodium hydroxide in wood at high pH as a function of temperature and degree of pulpingUaltoniJ.，在高抑值下氨氧化鋼在木材中的擴 散與溫度和打漿度的關系），M. Sc.論文，北卡羅來納州立大學，1986,45s)。
[0011] 當反應速度增加時，堿的消耗也增加。
[0012] 反過來，堿的用量和木片的大小對擴散也有影響。為了避免生成更多的尾漿，當木 片厚度增加時，堿的用量必須增加。當堿的用量上升時，木片和周圍溶液之間的堿梯度也增 加（溶液/木材比相同），因此擴散速度也增加。
[0013] 還應指出的是，用于浸潰的堿的用量是影響化學機械漿（CTM巧得率的最重要的 因素。纖維損耗主要由己酸的分解W及木素的溶解和酸性聚糖的溶解引起，所有該些都是 由堿所致。堿用量對硬木的影響比對軟木的大，并且對白楊的影響尤其大。在常規(guī)方法中， 當堿用量（例如化0H的量）從0.5%上升到3%時，白楊木的得率從約95%直線下降到 89%。
[0014] 部分得率損失在浸潰過程中就已經發(fā)生，而部分直到后面的高溫精煉階段才發(fā) 生。
[0015] 實際上，必須使用大的堿量來保證最大限度的浸潰。堿溶液滲透到木片內是緩慢 的，并且堿往往在木片的外部就被消耗了，對于木片內部來說，留下的堿不足。在精煉階段 中，該表現(xiàn)為較高的木節(jié)百分比。
[0016] 堿對化學機械漿的散射性能的影響尤是個問題。散射性能隨堿用量的增加而下 降，而且當精煉水平相同而堿用量較大時，散射總是較小。同樣，漂白使得散射進一步下降。 為了制造高級印刷紙，預先要求紙漿的散射和亮度性能必須好?？蒞生產高亮度的硬木 CTMP漿，ISO亮度甚至最高達88%。
[0017] 本發(fā)明的目的是消除至少一些與已知技術有關的缺點，并提供一種生產化學機械 漿的新方案。
[0018] 本發(fā)明是根據(jù)如下原則做出的；在生產化學機械漿時，木片的浸潰在過壓下進行。
[0019] 化chardson和LeM址ieu已經提供了一種生產超級磨木漿的方法，在該方法中白 楊木片在木片精煉W前在大約75°C的溫度和4己的壓力下用氨氧化鋼和亞硫酸鋼的混合 物進行浸潰[Ta卵i 1965(48)，No.6，p. 344-346]。根據(jù)該篇文章，增加堿的濃度，紙漿強度 可W增加，同時，能耗減小。然而，已知方案中的問題在于增加堿降低了紙漿的漂率。
[0020] 與本發(fā)明有關，我們已經出乎意料地發(fā)現(xiàn)當木片的有效脫氣和加壓浸潰結合起來 時，可W使浸潰更有效，并且顯著減少堿的用量，其中木片的有效脫氣最適合通過汽蒸進 行。當在相同的自由度水平下比較時，可W使用顯著較小的堿用量來實現(xiàn)相同乃至更低的 木節(jié)百分率，同時紙漿的散射度比在常規(guī)的不加壓浸潰中更高。
[0021] 本發(fā)明的方法是通過串聯(lián)安排包括W下裝置的設備進行的；木片脫氣裝置、木片 浸潰裝置和木片精煉裝置，在此情況下，浸潰裝置包括密閉容器，浸潰處理可W在該密閉容 器內在過壓下進行。
[0022] 更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的方法的主要特征在于在權利要求1的特征部分中陳述 的內容。
[0023] 再次，根據(jù)本發(fā)明的紙漿的特征在于在權利要求14的特征部分中陳述的內容。
[0024] 借助于本發(fā)明獲得了相當大的好處。因此，通過中試試驗已經表明使用加壓浸潰 可W使堿用量減少50%或更多。另外，本發(fā)明增加了紙漿的散射度：在試驗中，散射度出乎 意料地甚至比在TMP對照試驗（0%的堿）中更高。還值得注意的是增加散射度而不增加木 節(jié)百分率是可能的。在相同的自由度水平下，松密度也得W改善。
[0025] 在實驗室試驗中，加壓浸潰產生了超過95%的滲透度。在試驗中所用的參照點中， 最大滲透度為63-74%。在中試試驗運行中，在木節(jié)百分率沒有上升的情況下，堿濃度也可 W從常規(guī)的0. 8-1. 2 % /A化（風干噸漿）的水平甚至減小到0. 25% /A化的水平。在所有 的試驗點中，散射度明顯高于在對照試驗中。
[0026] 加壓浸潰可W改善用于不同的最終用途的化學機械精煉機漿的質量。
[0027] 下面將借助詳細的解釋并參照下面給出的應用實例來更詳細地說明本發(fā)明。
[002引附圖顯示了在本發(fā)明的方法中所用的設備的簡圖。
[0029] 如上所述，本發(fā)明的方法包括=個階段，它們是
[0030] -第一，除去包含在包括木片在內的木材原料內的至少大部分的空氣（即，使木片 脫氣），
[0031] -第二，如此獲得的原料用堿性溶液在過壓下浸潰，W便堿被有效地吸收到木片 中，和
[0032] -第=，處理過的木片被精煉到預定的濾水性能。
[0033] 正如從上面可W看出的那樣，紙漿是通過化學機械法生產的。在本發(fā)明中，化學機 械漿的生產一般是指如上所述的同時包括化學和機械纖維分離階段的方法。CMP和CTMP 方法都是化學機械方法。在CMP方法中，木材原料在標準大氣壓下精煉，而在CTMP方法中， 生產的是壓力精煉機械漿。因為在CMP中使用較高用量的化學品，因此它的得率一般小于 CTMP方法的得率（小于90%)。在兩種情況下，木材的化學處理傳統(tǒng)上是用亞硫酸鋼（橫 化處理）進行的，在此情況下，硬木也可W用氨氧化鋼來處理。在該種情況下，在CTMP方法 中，化學品的典型用量為約0-4%的亞硫酸鋼和1-7%的氨氧化鋼，溫度為約60-120°C。相 比之下，在CMP方法中，化學品用量為10-15%的亞硫酸鋼和/或4-8%的氨氧化鋼（W干 木材計算），溫度是130-16