用甲酸一步蒸煮和用含过甲酸的甲酸冲洗制备高白度纸浆的方法技术

基于一步甲酸煮炼制备高白度纸浆的方法，该方法包括以下步骤： ａ）用甲酸，可能和其它有机酸一起，在一步煮炼中将纤维素原材料去纤维， ｂ）从去纤维的纸浆中去除煮炼液并用甲酸冲洗纸浆， ｃ）从纸浆中除去酸， ｄ）用氧化漂白剂漂白纸浆， 其特征在于（ｂ）步中的甲酸冲洗包括作为最后酸洗步骤的一步（ｂ１），其中无煮炼液并具有中等或高稠度态的纸浆用甲酸冲洗，甲酸含有就地形成的过甲酸并且可能有其它过酸。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用甲酸一步煮炼，用过甲酸冲洗和用氧化漂白剂制备高白度的纸浆的方法。在过甲酸冲洗时，过甲酸(MCOOOH)的快速形成和迅速反应被用于改性剩余木质素。本专利技术的方法不用氯试剂而得到ISO白度大于90％。这种方法可以应用于草本植物和木材。从草木植物(一般的麦秸，山羊豆)生产纸浆在以下刊物中有描述Leamanen J.&Sundqvist,J.,Agrokuidun tuotantoja Kytt Suomessa,Jokioinen1996，农业研究中心，刊物5辑A,69～88页。一般的麦秸是用一步，二步和三步Milox方法进行煮炼。在一步Milox方法煮炼中，使用了在最高温度80℃下的甲酸和过氧化氢的混合物。在二步法中，首先单独用甲酸煮炼草，然后在甲酸和过氧化氢的混合物中煮炼。在三步法中，首先进行过甲酸煮炼步骤，接着二步Milox煮炼。在Milox煮炼之后，纸浆用碱性过氧化物进行漂白。出版物指出单用碱性过氧化物一般麦秸纸浆达到80～85％的目标白度，但是，虽然它的卡伯值较低，但比由例如桦木片制成的Milox纸浆要使用更多的过氧化物。漂白的产率是也相当低，大约80％。要用五个过氧化物步骤和消耗3.3％过氧化物(按纸浆量)达到最大的白度83.4％。关于煮炼山羊豆，指出山羊豆Milox纸浆可以单用碱性过氧化物漂白得到大于85％的白度，碱性过氧化物的耗量与一般麦秸Milox纸浆(4％)处于同一范围。四个过氧物化步骤用约3％的过氧化物消耗量(按纸浆量)得到84.5％的白度。出版物的总结表明在用一般的麦秸和用山羊豆时通过二步Milox方法已经得到最好结果，二步Milox法包括首先单独在甲酸中煮炼，然后在甲酸和过氧化氢的混合物中80℃下煮炼3小时。用以上的方法还没有达到大于90％的白度。芬兰专利74750公开了由含木质素纤维素原料例如软木或硬木片制备漂白纸浆的方法。有机过氧酸，如甲酸的过氧酸，被用于作为去纤维试剂。去纤维剂可以通过例如将过氧化氢加入甲酸中制备。含过氧化氢的碱溶液被用于漂白。在该专利的实施例中，得到的最高白度是90.3％。但是，所使用的过氧化氢量相对较高，优选5～20％(按原料量)，并且煮炼时间较长。从出版物Sundqvist J.，基于甲酸的化学制浆-Milox研究总结，纸和木材(paper and Timber)78(1996)3,92～95页已知，将过氧化氢加入多步甲酸煮炼的第一和第三煮炼步骤。在这种方法中，在第一步中木片用甲酸和少量过氧化氢在60～80℃下进行处理。在第二步中在90℃～100℃下进行主要的去木质作用。在第三步中，纸浆在含甲酸和过氧化氢的溶液中煮炼。在所有的三个步骤中，在煮炼溶液中的甲酸含量超过80％，每一步的煮炼时间在1～3小时之间变化。液体设计为循环的以致于在煮炼纸浆用酸冲洗之后，酸进入第三步，从此处酸进入第一煮炼步骤，再进入第二煮炼步骤，然后继续重新使用。过氧化氢和过甲酸是通过溶解的木质素氧化作用而消耗的，并且过酸对杂质敏感，杂质分解过氧化氢和过酸，从而导致额外过氧化物的消耗。返回的酸使纸浆的卡伯值保持比用纯酸煮炼的纸浆要高，从而导致过氧化氢消耗量增加。在本专利技术的方法中，上述方法的缺点(即主要是非木类材料白度不够，过氧化氢消耗大和投资成本高)已经消除，它通过利用在大于85℃温度下甲酸较好的去木质性能，优选在大于甲酸正常沸点的温度，以及利用过甲酸的迅速形成和单独与剩余木质素的迅速反应。另外，甲酸煮炼步骤可以从二或三步减至一步。在本专利技术的方法中。去纤维之后，过甲酸冲洗和水冲洗之后纸浆的卡伯值(20～30)足以得到最终目标的白度(大于90％)。纸浆可以以比以前更少的步骤漂白，并在没有含氯试剂下漂白到比以前有更高的白度。得到高白度同时保持较好的粘度。本专利技术涉及一种基于一步甲酸煮炼制备高白度纸浆的方法，该方法包括以下步骤a)在一步煮炼中用甲酸，可能一起有其它有机酸，将纤维素原料去纤维，b)从去纤维的纸浆中除去煮炼液，并用甲酸冲洗纸浆。c)从纸浆中除去酸，d)用氧化漂白剂漂白纸浆。本方法的特征在于(b)步骤中的甲酸冲洗，包括步骤(b1)作为最后的酸洗步骤，其中没有煮炼液而处于中等或高度稠态的纸浆用甲酸冲洗，甲酸中含有就地形成的过甲酸以及可能还有其它过酸。在步骤(a)中，纤维素原料用一步甲酸煮炼进行去纤维化。甲酸煮炼在大于85℃的温度下进行，优选温度105～135℃，最优选温度110～125℃。草本植物的煮炼时间在15～80min之间变化，优选20～40min。对草本植物的典型煮炼时间例如是20min。对硬木材的典型煮炼时间为25～90min。这种方法也适用于麦秆和其它纤维类农产品废弃物。温度升到反应温度的时间，包括煮炼试剂可能吸收的时间，为30～70min。单用甲酸一步煮炼的较短时间允许对草使用最优选的连续性螺旋型反应器技术而对木材片使用连续性卡米尔蒸煮锅和分批Super蒸煮锅。除了甲酸，也使用其它有机酸，如醋酸，它们的小部分量本身是在过程中形成的。作为煮炼试剂，但是醋酸不如甲酸有效。煮炼液通过让它经过一螺旋或压榨机，真空过滤器或类似物从步骤(b)中去纤维的纸浆中除去。所去除的煮炼液含有大量溶解的木质素。在压榨或过滤的步骤中纸浆的稠度可以为20～55％，优选30～50％。然后，纸浆通常进入酸洗步骤，在这一步中除去更多的煮炼液。一般纸浆用甲酸进行冲洗，优选以逆向冲洗，使用于冲洗的酸从过甲酸冲洗步骤(b1)中作为返回酸得到。而在过甲酸冲洗步骤中使用的甲酸本身优选来自煮炼液的再生利用。从冲洗步骤中去除的酸优选返回到步骤(a)中的甲酸煮炼。在冲洗步骤所使用的甲酸浓度一般为65～99％。纸浆进行数个步骤的冲洗和压缩，一般为2～6步，优选在压缩冲洗机中。在用过甲酸处理之前，即最后一步冲洗，纸浆稠度是很高的，一般为10～50％，优选20～35％干物质。当纸浆已经进行以上描述的加工处理并且有中度和高度稠态时，木质素，半纤维素，脂肪和金属已经被除去。这些物质的去除加剧了下一步中进行的过氧化氢和甲酸的反应，即过酸的形成，由此增强剩余木质素的反应。仅有剩余的木质素并且十分少量的木质素存在于用这种方法加工的纸浆中。否则步骤(b1)的过甲酸将被不必要的反应所占据并且过氧化氢将分解或与金属一起导致自由基的形成和粘度的降低。也应当指出脂肪和脂肪酸利用过甲酸形成环氧化物。因为甲酸能够水解脂肪和脂肪酸，所以可以减少这些物质的形成，根据本专利技术，脂肪和脂肪酸是和煮炼液一起被分离出来，并且过酸/过氧化氢只有在无脂肪酸的纸浆中使用。如果过甲酸进行了对过程非必要的副反应，过氧化氢消耗升得相当高，这如同以前方法一样。在本专利技术的方法中通过将以上(a)和(b)步骤中的纸浆处理使得只有一小部分剩余木质素残留在过甲酸反应中，以此消除这个缺点。酸洗对植物养分的意义是重要的，因为和植物一同去纤维的所有养分可能转移到酸煮炼时的煮炼液中。结合煮炼液再生利用蒸发浓缩的木质素和半纤维素相包含有养分，酸被蒸发回收。可以利用养分作为非木地的燃灰肥料或者作为在半纤维素发酵中的养分盐。在步骤(b1)中，没有煮炼液的中或高稠度的纸浆用含就地制成的过甲酸的甲酸进行处理。过甲酸是通过将过氧化氢加入到甲酸中在使用之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：帕希·罗素，佩维·罗素，艾萨·罗素，
申请(专利权)人：坎普利斯公司，
类型：发明
国别省市：