提高化学制浆效率的方法和化学品组合物技术

本发明专利技术提供了用于增强化学制浆过程中纸浆之蒸煮的方法和组合物。所述方法使用在制浆过程就要开始前在进料至白液管线的稳定碱溶液中施加的超低的经济上可行投配量的BH，以通过节省制浆化学品、增加纸浆亮度和产率以及降低卡伯值来改进该过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于联邦政府资助研究或开发的声明不适用。
技术介绍
本专利技术涉及用于提高化学制浆效率的组合物、方法和装置。用硫化钠的化学制浆(硫酸盐法)和不用硫化钠的化学制浆(碱法)可通过特定添加剂例如9，10-蒽醌(AQ)或多硫化钠来增强。这些添加剂在制浆过程期间提供能量和化学品节省，并且在后续漂白阶段中提供化学品节省。特别地，这通过提供允许在较低温度下/较短时间内制浆并用较少化学品漂白的较低卡伯值和较高产率来实现。然而，现有添加剂具有严重缺点，使得本领域有必要进一步发展。因此，多硫化物不是相当有效且大量施加；如果未完全除去，则AQ目前因环境和健康法规而受限。因此，在可部分或全部代替化学(碱和硫酸盐)制浆中的AQ的新添加剂方面存在明确用途。除非如此特别指出，否则本部分中所述技术不旨在构成对本文中提及的任何专利、公开或其他信息是关于本专利技术的“现有技术”的承认。此外，本部分不应解释为意味着已进行检索，或者不存在37CFR§1.56(a)中限定的其他相关信息。
技术实现思路
为了满足上述久而未决的需求，本专利技术的至少一个实施方案涉及用于蒸煮纸浆的方法。所述方法包括向经历脱木质素过程的纸浆中添加组合物，所述组合物包含相对于纸浆的烘干质量为少投配量的硼氢化物(BH)(优选硼氢化钠)。可在温度升高开始之前将所述组合物添加至白液并与白液一起进料至蒸煮器中。BH可为在水中的碱性溶液的形式。以活性物质计，BH相对于烘干纸浆的量可小于0.1％。作为添加至工厂液中的产品的BH溶液可足够碱性，因此其在正常条件下稳定并且不释放氢。BH的投配量可为不足以有效漂白纸浆的量。本专利技术的至少一个实施方案涉及用于蒸煮木片的方法。所述方法包括在制浆过程中向具有木质素的基材(substrate)中添加组合物，然后对所述基材应用后续漂白步骤。所述组合物包含相对于所述基材的烘干质量为少投配量的BH。BH在制浆过程中于这样的点投配：已经没有黑液与所述基材接触，并已从所述基材中分离出不大于至少0.001％至10％或更多或更少的最初存在于木片形式的所述基材中的半纤维素。所述投配的量足够高以选择性还原基材中至少0.001％至10％或更多或更少的木质素α-羰基，从而使其在制浆过程期间更易发生后续容易的醌甲基化物β-O-4键断裂，但不高到其自身使木质素中至少0.001％至10％或更多或更少的生色团实质上失活。漂白步骤涉及添加投配量不大于如下量的漂白剂：要不是存在低投配量BH，则不足以导致所得纸料在不存在AQ的情况下被实质上增白，并且其中所述所得纸料被增白。本专利技术的至少一个实施方案可改进碱法制浆或硫酸盐法制浆。所述方法可包括在制浆之前向纸浆液中添加在碱中包含硼氢化钠的组合物的步骤；所述方法提供了新鲜白液节省、降低的卡伯值、增加的亮度、较低的淘汰率和较高的纸浆产率。所述组合物可包含10％至40％的碱和5％至25％的硼氢化物。所述方法还可包括向纸浆中添加表面活性剂。所述方法还可包括向纸浆中添加多硫化物。所述少投配量的特征可为导致BH选择性攻击对促进在制浆过程中进一步脱木质素极其重要的子结构中的木质素中的官能团，并钝化同一过程中趋向化学降解的半纤维素。所述方法可排除使用足以漂白纸浆的投配量的BH。其他特征和优点将在本文下面的具体实施方式中进行描述，并从中明显可见。附图说明下文中具体参照附图描述了本专利技术的详细说明，所述附图中：图1为经过9天期3天试验的白液/总液比的原始数据图。图2为经过1天用1.5lb/t产品(0.07％为产品，0.008％为活性物质)试验中的％碱节省的图。为了本公开内容的目的，除非另外指出，否则图中类似的附图标记指代类似特征。附图仅为本专利技术原理的示例，并且不旨在将本专利技术限于举例说明的具体实施方案。具体实施方式提供以下定义以确定在本申请中使用的术语，并且特别是权利要求如何解释。定义的组织仅仅为了方便，并且不旨在将任何定义限制于任何具体种类。“AQ”意指9，10-蒽醌。“BH”意指硼氢化物，其包括但不限于附属于任何阴离子的BH离子(例如但不限于碱金属和碱土金属)，其可为固体和/或溶液形式。“主体脱木质素阶段”意指硫酸盐法蒸解阶段，其中大部分脱木质素作为一级反应发生，并且具有相对于初始脱木质素高的选择性，G.A.Smook编写的教科书HandbookofPulp&PaperTerminology，AngusWilde，Vancouver，BC，(1990)，一般且具体地在第75至85页中对其进行了进一步描述。“脱木质素”意指在造纸工艺中的任意点从木材中除去木质素的一个或更多个过程。“漂白”意指通过除去和/或化学改变纸浆或纸中的生色团而从纸浆或纸中除去颜色的一个或更多个过程，漂白可包括但不限于除去或改变至少一些最初存在于纸浆或纸中的木质素，漂白可涉及但不限于添加强氧化剂和/或还原剂，例如二氧化氯。“增白”意指除去纸或纸浆中大部分颜色的过程，测量白度的代表性方法包括但不限于ASTME313和TechnidyneCorporation的MeasurementandControloftheOpticalpropertiesofPaper，NewAlbany，Indiana，(1996)，一般且具体地在第16至18页中的说明。“少投配量”或“低投配量”意指相对于纸浆材料的烘干质量小于0.25％活性物质的量，其包括但不限于相对于烘干纸浆低至(或低于)0.05％至0.5％产品(其可为在典型的10％至12％碱溶液中0.005％至0.06％活性物质)。“钝化”意指使第一材料对第二材料在两种材料间接触之前是基本上、更为、和/或实质上钝化的或无反应性的，但要不是钝化，第一材料和第二材料在接触时将是反应性的。“基本上由......组成”意指所述方法和组合物可包括另外的步骤、组分、成分等，但前提是另外的步骤、组分和/或成分不实质性地改变所要求保护的方法和组合物的基本特征和新特征。“纸料”意指已完成制浆过程并准备或将准备进料至造纸机中的基材，GaryA.Smook的HandbookforPulpandPaperTechnologists，第3版，AngusWildePublicationsInc.，(2002)一般且具体地在第190至204页中对其进行了更详细的描述。“纸产品”意指造纸过程的最终产物。其包括但不限于书写纸和/或图纸、打印纸、薄页纸、卡纸板、纸板和包装纸。“造纸工艺”意指由木浆制造纸产品的方法的任何部分，包括形成水性纤维素造纸配料、从所述配料中排水以形成纸页并干燥所述纸页。形成造纸配料、排水和干燥的步骤可以以本领域技术人员通常已知的任何常规方式进行。造纸工艺还可包括制浆阶段(即，由木质纤维素原料制造纸浆)和漂白阶段(即，为提高亮度对纸浆的化学处理)，参考文献GaryA.Smook的HandbookforPulpandPaperTechnologists，第3版，AngusWildePublicationsInc.，(2002)和DanielFlynn的TheNalcoWaterHandbook(第3版)，McGrawHill(2009)一般且具体地在第32.1至32.44页中对造纸作了进一步描述。“基材”意指正在经历或已经经历造纸工艺中任意点的包含纸/纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蒸煮木片的方法，所述方法包括在制浆过程中向具有木质素的基材中添加组合物，然后对所述基材应用后续漂白步骤，所述组合物包含相对于基材的烘干质量为少投配量的BH，其中所述BH在所述制浆过程中于这样的点投配：已经没有黑液与所述基材接触，并且已从所述基材中分离出不多于1％的最初存在于木片形式的所述基材中的半纤维素，并且任选地当所述基材与白液接触时，所述投配的量足够高以选择性还原基材中至少1％的木质素α‑羰基，从而使其在制浆过程期间更易发生后续容易的醌甲基化物β‑O‑4键断裂，但又不高到自身使所述木质素中的生色团实质上失活，其中所述漂白步骤涉及添加投配量不大于如下量的漂白剂：要不是存在低投配量BH，则不足以导致所得纸料在不存在AQ的情况下被实质上增白，以及其中所得纸料被增白。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 14/330,9581.一种用于蒸煮木片的方法，所述方法包括在制浆过程中向具有木质素的基材中添加组合物，然后对所述基材应用后续漂白步骤，所述组合物包含相对于基材的烘干质量为少投配量的BH，其中所述BH在所述制浆过程中于这样的点投配：已经没有黑液与所述基材接触，并且已从所述基材中分离出不多于1％的最初存在于木片形式的所述基材中的半纤维素，并且任选地当所述基材与白液接触时，所述投配的量足够高以选择性还原基材中至少1％的木质素α-羰基，从而使其在制浆过程期间更易发生后续容易的醌甲基化物β-O-4键断裂，但又不高到自身使所述木质素中的生色团实质上失活，其中所述漂白步骤涉及添加投配量不大于如下量的漂白剂：要不是存在低投配量BH，则不足以导致所得纸料在不存在AQ的情况下被实质上增白，以及其中所得纸料被增白。2.一种用于蒸煮纸浆的方法，所述方法包括向经历脱木质素过程的纸浆中添加组合物，所述组合物包含相对于所述纸浆的烘干质量为少投配量的BH。3.根据权利要求2所述的方法，其中在温度升高开始之前将所述组合物添加至白液中并与所述白液一起进给至蒸煮器中。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述BH为在水中的碱性溶液的形式。5.根据权利要求2所述的方法，其中以活性物质计，BH相对于烘干纸浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：普拉萨德·Y·达吉拉拉，谢尔盖·M·舍甫琴柯，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US