由木质纤维素材料生产溶解纸浆的方法技术

本发明专利技术涉及一种由水解‑牛皮纸制浆蒸煮法制备溶解纸浆的改进方法，水解‑牛皮纸制浆蒸煮法中产量的增加会导致粘度降低减少，从而不能达到所制备的溶解纸浆的目标粘度。为了弥补在增加产量时蒸煮过程中的粘度降低的损失，采用在氧脱木质阶段加入适量的过氧化物进料，来引入额外的粘度降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本公开总体上涉及一种由木质纤维素材料制备低粘度的溶解纸浆的方法。生产低粘度纸浆的溶解过程通常包含如下阶段：第一水解阶段，随后是牛皮纸制浆蒸煮阶段，然后是在最终漂白之前进一步降低木素含量的氧脱木素阶段。
技术介绍
在木基制浆工业中前人已作出显著贡献，设计出了用于不同等级纸浆的不同方法。在常规的牛皮纸制浆中，目的是生产具有高产率和高纸浆强度等级的纸浆，其具有可接受的亮度水平和稳定性。对于完全漂白的纸浆级别，ISO亮度高于88％经常是最优选的，并且如果要求最小的纸浆返黄(brightnessreversion)，则木素和己烯糖醛酸的残留含量必须保持在较低的状态。近年来随着印刷纸市场规模的减少，制浆工业努力寻找木材的替代产品，并且发现具有更好利润率的新产品。溶解纸浆已经成为纸浆厂扩大市场重获新生的选择，并且人们已经非常注意改良制浆方法以使其能够生产不同等级的溶解纸浆，所述溶解纸浆用于生产大量产品，例如人造丝浆或专业纸浆。由于棉花短期短缺、成本增加以及长期对土地至林地的竞争日益加剧，导致对棉花的需求日益增长，因此更增加了对寻找替代棉花的纺织材料的关注。溶解纸浆可以由棉绒、源自木材或者年生植物的通过亚硫酸盐方法或预水解牛皮纸制浆法制备的纸浆组成。然而，在纸浆工业中，溶解纸浆通常表示由木材制造的漂白纸浆，其具有高α纤维素含量，通常超过92％，并且仅含有少量的半纤维素，其含量通常低于10％。因此，来自该方法的溶解纸浆的木材产量通常较低，约为35-40％。溶解纸浆用于制造各种纤维素衍生的产品，例如用于纺织工业和特种化学品的人造丝，以及诸如醋酸纤维素和羧甲基纤维素的材料。当制备人造丝时，将溶解纸浆转化成黄原酸纤维素，其溶解在苛性钠中，并且将所得的粘稠液体在酸性浴中挤出以产生纤维。作为替代方法，可将溶解纸浆溶解在离子溶剂中以使挤出成纤维成为可能。对于这些方法和特定的最终产物来说，为了平稳地进行衍生/溶解过程，溶解纸浆的粘度同时要低并且在适于该方法的特定范围内是很关键的。对于一些溶解纸浆级别，最终漂白的溶解纸浆中所需的固有粘度必须低至350ml/g，并且在只有±20ml/g的较窄范围内可接受。这需要在蒸煮之后已经具有低粘度，或者能以可控的方式降低粘度，并且在随后的脱木质和/或漂白阶段中更大程度降低粘度。根据本专利技术说明书的公开，粘度是溶解纸浆的主要纸浆性质。粘度数表示为固有粘度，并以ml/g作为测量单位。纤维素的固有粘度的标准测试方法可以在ISO-标准ISO5351中找到。现在，粘度测量表示纤维素聚合物的平均分子量，即纤维素链的长度。纤维素链的长度影响衍生和增溶过程，以及最终产物的特性。过氧化物被认为是在常规的牛皮纸制浆后氧脱木素中的增强化学物质。已公开了很多种方案，但是这些方案都使用相对于纸浆为约0.5％，即5kg/odt的少量过氧化物，与不使用过氧化物的方案相比，它在改善脱木素的同时也提高了在一定的κ值下的纸浆粘度。EP866895中公开了一种改进的2-阶段氧脱木素的方法，其中仅将过氧化物加入到最后阶段。使用的进料为0.5％。然而，向第一或第二甚至同时向两个脱木素阶段选择性加入过氧化物以被科研组V.R.Parthasarathy、R.Klein、V.S.MSundaram、H.Jameel和J.S.Gratzl于1990年7月出版在TappiJournal(第177-187页)的文章《氢过氧化物增强的南方松木牛皮纸浆的氧脱木素和短序列漂白》(Hydrogen-peroxide-reinforcedoxygendelignificationofsouthernpinekraftpulpandshortsequencebleaching)指出。他们证明O-PO，PO-O和PO-PO纸浆比O-O纸浆表现出更好的纸浆强度，当向两个阶段即PO-PO序列中都添加入过氧化物时，纸浆显示出最好的强度性能。如本文所述，如果加入的过氧化物小于0.5％，则预期会发生κ值(kappa)减少并保持粘度。然而，在较高的过氧化物进料量情况下，其粘度变得比没有使用过氧化物进料的O-O序列中纸浆的粘度低，因此不推荐。然而，对于用于优化纸浆脱木素和漂白方法的标准而言，旨在用于纸、纸板和纸巾级的常规牛皮纸浆的标准与溶解纸浆方法的标准不同。后者通常需要以获得低粘度的方式处理，而对于常规牛皮纸浆，需要尽可能地保持粘度，以获得高纸浆强度。旨在用于常规牛皮纸浆工艺中产生的纸、纸板和纸巾等级中纸浆的粘度，在蒸煮后约为1200-1400ml/g，在最终漂白后约为700ml/g。然而，对于溶解纸浆，粘度在蒸煮之后通常为约900ml/g或低于900ml/g，或者在预漂白(即氧脱木素或其它预漂白阶段(其中目的更重要的是降低κ值和粘度，其重要性要优于增加亮度))之后为至少低于800ml/g，并且在最终漂白后低于600ml/g。通常来说，最终溶解纸浆的粘度目标应保持在相对窄的范围内，如在450-500ml/g的范围内。生产溶解纸浆的问题在于达到最终纸浆所需的低粘度，最常见的方法是需要延长和强化蒸煮过程，即更长的蒸煮时间和更苛刻的蒸煮条件(如碱性进料和温度)，以在蒸煮后获得足够低的粘度。如果期望增加现有纸浆厂的产量，则延长蒸煮会带来问题，这是因为如果设备相同，增加的产量将导致蒸煮时间减少。当木质纤维素材料的通量增加时，这会导致更高的粘度。如果在增加产量的情况下，蒸煮后粘度降低不能直接达到足够低的水平，则已经发现，一些标准漂白工序几乎不可能通过在最终的漂白过程中实施更苛刻的工艺条件达到最终要求的粘度水平。通常，通过在最终漂白阶段中实施更苛刻的漂白条件，如温度，以及额外的漂白剂，或增加所使用的标准漂白剂进料，在最终漂白过程中粘度降低可以略微增加约50ml/g。臭氧步骤还能够在更大程度上降低粘度，但是这以增加成本为代价，特别是在现有的漂白设备中。当使用含有D0-EP-D1-P的最终漂白序列时，已经表明通过强化D0-EP-D1-P序列中的条件实际上也不可能达到目标粘度以弥补增加产率时蒸煮过程中粘度降低的损失。尤其是D阶段，在更加苛刻的条件下也不会使粘度降低更多。这对于具有以下所述特征的漂白生产线特别重要：其中漂白阶段设计为低于100℃的低温，因此不能设计为压力容器,这完全阻止操作者将温度升高至高于90-100℃。因此，认为仅增加现有纸浆厂中溶解纸浆的产量，而不明显改进蒸煮和漂白设备，是非常难以实现的。专利技术概述本专利技术的首要目标问题是能够在现有纸浆厂中增加溶解纸浆的产量，同时仍然能够达到最终漂白的溶解纸浆所需的较低粘度，并且能够将该低粘度控制在适合于最终溶解纸浆级别的窄范围内。本专利技术的第二个目标问题是能够在现有纸浆厂中增加溶解纸浆的产量，在现有纸浆厂中可以通过改变氧脱木素中的操作条件来实现蒸煮后粘度降低损失的补偿控制。因此，要解决的问题是找到能在氧阶段中降低粘度的替代方式，而不是可能的仅使用强化的条件如碱、氧气和温度来实现目的。必须能够获得额外的粘度降低，这能把氧气、碱和蒸汽的进料减少到合理和实用的水平，同时仍能够使粘度降低在较大范围内控是可控的，该粘度降低范围可以补偿例如产量增加导致的进料到氧阶段的粘度的增加。氧阶段的操作条件涉及氧气与碱的进料，温度、纸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由木质纤维素材料生产低粘度溶解纸浆的方法，所述溶解方法包括：第一酸性水解过程，随后是牛皮纸制浆蒸煮过程，使经洗涤经蒸煮的纸浆能达到低于30的卡伯值，所述经蒸煮和洗涤的纸浆随后在至少一个氧脱木素阶段中进一步脱木素，以及最后在至少一个漂白阶段漂白，其中漂白的溶解纸浆的最终目标粘度主要通过使用温度、碱进料和氧气进料调节氧阶段的条件进行控制，通过所述对温度以及碱和氧气进料的调节使所述氧阶段中基本的粘度降低在50‑300ml/g的范围内，所述氧阶段通过加入至少一种额外的氧化剂进一步增强，以在所述氧阶段中获得至少为额外的50‑100ml/g的额外粘度降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.17 SE 1450753-71.一种由木质纤维素材料生产低粘度溶解纸浆的方法，所述溶解方法包括：第一酸性水解过程，随后是牛皮纸制浆蒸煮过程，使经洗涤经蒸煮的纸浆能达到低于30的卡伯值，所述经蒸煮和洗涤的纸浆随后在至少一个氧脱木素阶段中进一步脱木素，以及最后在至少一个漂白阶段漂白，其中漂白的溶解纸浆的最终目标粘度主要通过使用温度、碱进料和氧气进料调节氧阶段的条件进行控制，通过所述对温度以及碱和氧气进料的调节使所述氧阶段中基本的粘度降低在50-300ml/g的范围内，所述氧阶段通过加入至少一种额外的氧化剂进一步增强，以在所述氧阶段中获得至少为额外的50-100ml/g的额外粘度降低。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述额外的氧化剂是过氧化氢。3.根据权利要求2所述的方法，所述溶解方法依次包括以下步骤：a)使粉碎的纤维素材料经受酸性水解过程，其中木质纤维素材料的原始半纤维素含量的至少20％在该水解过程中降解，b)使水解的木质纤维素材料经受牛皮纸制浆蒸煮，获得经蒸煮的纸浆，c)使所述经蒸煮的纸浆经受氧脱木素作用，其中氧脱木素的条件如下：c1)在所述氧脱木素中的停留时间为至少40分钟，优选60分钟，并且最多为180分钟；c2)初始温度等于或高于90℃，最高为140℃；c3)等于或高于20kg/odt的碱进料，使得最终pH等于或高于12.0；c4)所述碱以氢氧化钠或至少部分氧化的白液的形式加入，白液中至少超过50％的含硫离...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·达罗夫，S·安童森，M·维纳斯特姆，L·拉米，L·索丁，
申请(专利权)人：维美德公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE