漂白纸浆的方法技术

本发明专利技术提供了用于漂白纸浆的方法。在该方法中将至少一种叔胺化合物引入到漂白过程阶段中。该过程阶段为包含将纸浆和能漂白的氯化合物混合的阶段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及纸浆漂白方法。更具体地说，本专利技术涉及在漂白中使用胺作为催化剂。背景在化学制浆中，借助化学溶液将木屑蒸解(digest)以溶解其中的部分木质素，实现木质素的去除，这些蒸解过程通常包含亚硫酸盐、硫酸盐(牛皮纸(Kraft))、苏打和修改的亚硫酸盐过程。蒸解以连续方式或间歇蒸解过程进行。一旦木屑已经被蒸解，得到的纸浆材料通常为深色的纤维素纤维，即褐色原料。该材料被称作未漂白纸浆。深色意味着在蒸解期间不是所有木质素已经被去除，且剩余的木质素已经被化学改性。来自蒸解过程的纸浆悬浮液包含溶解的有机材料和使用的无机蒸煮化学品。在蒸解之后褐色原料洗涤中的目标为回收尽可能多的溶解有机物质用于能量生产，和尽可能多的有价值的无机化学品用于以最小稀释量再生。通过木质素的去除，使木纤维彼此分离以使得能形成纤维网。需要漂白以进一步增加纸浆的亮度。在洗涤后，第一漂白阶段通常为氧脱木质素，其中氧化的白液或/和氢氧化钠用于脱木质素。在现代的纤维生产线中，在氧脱木质素之后实施除节、筛选和洗涤。来自氧脱木质素之后的洗涤的滤液在褐色原料洗涤中用作洗液，即逆流洗涤。来自蒸解过程的纸浆和氧脱木质素不可避免地包含不需要的固体材料。一些木屑可能未经适当地蒸煮，和一些纤维材料可能不完全是单独纤维的形式。除了木材之外的污染物还可与木屑一起进入蒸煮。除节（即节的去除）和筛选的目的为从主要纸浆流去除杂质和未纤维化的颗粒以减少漂白化学品消耗。在较旧的纤维生产线中或如果真空过滤器和洗涤压床用于洗涤，则在蒸解过程之后进行除节。随后，漂白经常为多阶段过程，使用氯、二氧化氯、氧、臭氧、过氧化氢、氢氧化钠、过氧酸、酶或它们的混合物。在许多国家，二氧化氯现今仍然为优选的用于漂白化学品的选择。二氧化氯方法具有一些优点，如与例如次氯酸盐相比良好的漂白能力，且对于得到的纸浆，其提供良好的强度和亮度值。不论它的广泛应用，二氧化氯方法不无缺点。即使二氧化氯的价格与一些其它化学品相比有竞争性，但在水系统上的设备成本和负荷导致要减少它的消耗甚至寻找备选的漂白溶液的压力。漂白化学品的大量消耗的原因包含副反应，该副反应中消耗了化学品，对纸浆产品质量没有任何影响。例如，结合至羧酸基团的重金属倾向于增加由化学品分解导致的漂白化学品消耗，以及增加在制浆期间形成的或释放的化学组分，如己烯糖醛酸基团，其进一步与漂白化学品反应。一些已知的方法讨论了通过例如使用各种型式的螯合剂或络合剂来去除金属。叔胺类的络合剂如DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)，已经在制浆方法中用于从特定制浆阶段如氧化阶段去除金属，以对氧化剂如过氧化氢提供合适的长反应时间，金属倾向于催化氧化剂分解。在制浆中，大部分木质素在蒸解中去除，且仅小部分(少数百分比)剩余在纸浆浆料中。为了进一步减少该剩余的木质素含量，需要与剩余木质素的量成比例的相当大量的漂白化学品。这暗示了当前应用的漂白方法或化学品仍然是低效的。在通过木材中的半纤维素成分改性将牛皮纸制浆期间，形成己烯糖醛酸。在漂白期间，二氧化氯的亲电中间体，如次氯酸，易于与己烯糖醛酸反应导致漂白化学品的增加的消耗。通常，在漂白之前从纸浆中去除己烯糖醛酸是使用选择性酸水解进行的，其导致己烯糖醛酸转化为2-糠酸、甲酸和5-羧基-2-糠醛。遗憾的是，酸水解方法是费时的步骤。EP 0786029B1公开了在纤维素纸浆中通过热处理去除己烯糖醛酸的方法。在该方法中，通过硫酸盐或碱性方法制造的具有小于24的卡帕值(kappa number)的纤维素纸浆，在85-150℃温度下，在pH2-5下处理5分钟-10h的时间。该处理导致至少50%的己烯糖醛酸基团被去除且卡帕值减少2-9单位。WO 87/03313公开了用于漂白纸浆的方法，包含使用基于次氯酸且还包含卤盐、二氧化氯和/或氮化合物如六亚甲基四胺的预混合物。将该预混合物添加到纸浆中用于最小化纤维降解和提高亮度。这类漂白组合物的漂白时间为2-4小时且最佳pH范围为2-6。US 4298428公开了通过使用次氯酸盐漂白，来改进化学纸浆强度和亮度的方法，其中纸浆还包含0.01-0.5重量%的选自以下的胺化合物：乙胺、甲氧基丙胺、单乙醇胺、正丁胺、3-氨丙醇、异丙胺、乙二胺、苯胺、2-氨基-2-甲基丙醇、2-氨基丙二醇、三亚乙基四胺、1,3-二氨基丙烷、二氨基羟基丙烷、亚乙基二胺、六亚甲基二胺和吗啉。当前使用的漂白化学品的效率需要改进以避免在漂白步骤中通常几小时的延迟时间。慢反应速率和长延迟时间的结果会造成使用的反应器的巨大尺寸。另一个缺点为发生的反应的低选择性。有价值的漂白化学品在竞争相同化学品且不去除己烯糖醛酸的副反应中被消耗。此外，能实现更好封闭式循环的更有效率的再循环将是高度期望的且有利于减少由于漂白的环境影响。专利技术概要本专利技术的目标为提供漂白方法或过程，其是快速的，即有效减少纸浆停留在漂白阶段所需的时间。本专利技术的另一个目标为通过减少提供必要的漂白效果所需要的漂白化学品的量，来提高漂白阶段效率。此外，另一个目标为提供在能量和材料成本以及时间上的节约，而不牺牲得到的纸浆品质。这些目标通过权利要求1的方法获得。目前由本专利技术的专利技术人意外地发现，引入到漂白步骤和与漂白化学品接触的叔胺化合物的催化量能提供增强的漂白效果。在化学纸浆漂白中，当使用本专利技术的方法时，纸浆停留在漂白步骤所需的时间显著地减少。漂白反应从小时加快至几分钟或更少。这提高了漂白阶段的处理量，使得能使用较小的漂白反应器，且减少总过程时间。漂白反应的选择性增强。反应更好地集中在造成亮度提高的化学品物类上。需要较少的漂白化学品，由于非期望的副反应的量减少或由于可利用更少活性氯更有效地实施氧化和/或氯化。通常，活性氯消耗可高达45kg/吨，其中三分之二可能用于非期望的副反应。本专利技术的另一个优点为漂白步骤所需的pH范围为宽的范围。在酸性和碱性pH范围两者中获得了优良的漂白结果。宽的可操作范围使得能在不同漂白步骤中使用本方法而不需通过额外的酸或碱进行任何预先的pH调节。此外，另一个通用性优点为，本专利技术的方法不是温度敏感的，因此在本专利技术的漂白阶段之前不需要加热或冷却，提供了能源节约。减少的漂白时间对和反应路径的选择性增强的组合效果特别导致慢副反应降低的量，由于其可用时间较少。附图图1描绘了纸浆漂白中二氧化氯的反应。图2说明了漂白方法对pH、活性氯的量和温度的依赖性。图3显示了在漂白期间纸浆的UVRR光谱的变化。图4显示了己烯糖醛酸的反应速率作为处理温度的函数。图5进一步说明了己烯糖醛酸的量随时间的减少。图6为放大视图，说明利用胺的反应的速度。图7显示了木质素反应速率的细节图。专利技术详述术语“化学纸浆”是指准备进入漂白过程的纸浆，其具有50或更少的卡帕值，即木质素的至少80%已经在制浆中由此去除，或优选通过制浆和氧脱木质素，卡帕值可降低到40以下。术语“活性氯”是指漂白化学溶液的氧化势，不论漂白化学品的品质或价态。通常，添加的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漂白纸浆的方法，其特征在于将至少一种叔胺化合物引入到漂白过程阶段中，所述漂白过程阶段包含将纸浆和能漂白的氯化合物混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.03 FI 201253781. 一种漂白纸浆的方法，其特征在于将至少一种叔胺化合物引入到漂白过程阶段中，所述漂白过程阶段包含将纸浆和能漂白的氯化合物混合。
2. 权利要求1的方法，其中所述叔胺化合物为通式(1)
(1)
其中R1、R2和R3为相同或不同的烷基且连接到中心氮(N)原子。
3. 权利要求1或2的方法，其中所述叔胺化合物为非平面的多环N-取代化合物，优选非平面的稠合双环N-取代化合物，其中至少一个氮原子在桥头位置。
4. 权利要求1-3任一项的方法，其中所述叔胺化合物为通式(2)
其中X为N或C，且R1-R12为相同或不同的烷基、卤化物、酯、醇盐或氢。
5. 权利要求1-4中任一项的方法，其中所述叔胺选自奎宁环、三亚乙基二胺和它们的任何混合物或衍生物。
6. 权利要求1-5中任一项的方法，其中所述叔胺化合物的量为催化量，优选小于5kg/吨纸浆，更优选小于3kg/吨，最优选小于2kg/吨，但是至少为0.01kg/吨，优选至少0.1kg/吨。
7. 权利要求1-6中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：T沃奧林恩，AS杰亚斯科莱恩，A林德伯格，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，安德里兹公司，芬欧汇川集团公司，斯托拉恩索公司，美真纤维公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI