高得率针叶木溶解浆的制浆方法及其制备的溶解浆技术

本申请提供了一种高得率针叶木溶解浆的制浆方法。该制浆方法采用针叶木原料依次经蒸煮液预浸渍、硫酸盐法蒸煮、冷碱抽提和无元素氯漂白步骤制得，蒸煮液预浸渍的温度为20～100℃，硫酸盐法蒸煮的温度为170～185℃。与传统预水解硫酸盐可漂浆相比，本发明专利技术高温硫酸盐溶解浆仅需在漂前增加冷碱抽提段就可使聚戊糖含量降低到合适含量，且冷碱抽提段的废液可以重新用于蒸煮阶段，并未造成成本增加。本工艺对于具有硫酸盐法制浆生产线的浆厂生产溶解浆具有普适性，仅需改变蒸煮强度，就可在同一条生产线上生产不同级别的浆，实现产出的浆在纸浆和溶解浆之间转换，从而增加了企业的产品多样性；使企业能随时根据市场的变化生产出不同用途的浆，提高自身的抗风险能力。

The Pulping Method of High Yield Coniferous Dissolved Pulp and the Dissolved Pulp Prepared

This application provides a pulping method for high yield coniferous dissolved pulp. The pulping method is made of coniferous wood raw materials by pre-impregnation of cooking liquor, sulfate cooking, cold-alkali extraction and elemental chlorine-free bleaching step in turn. The pre-impregnation temperature of cooking liquor is 20-100 C, and the cooking temperature of sulfate method is 170-185 C. Compared with the traditional pre-hydrolyzable Kraft bleachable pulp, the high temperature kraft pulp can reduce the content of pentosan to an appropriate content only by adding a cold-alkali extraction section before bleaching, and the waste liquid from the cold-alkali extraction section can be reused in the cooking stage without increasing the cost. This process is universal for pulp mills with sulphate pulping production lines to produce dissolved pulp. Only by changing the cooking intensity, pulps of different grades can be produced on the same production line, and the pulp produced can be converted between pulp and dissolved pulp, thus increasing the product diversity of enterprises, and enabling enterprises to follow the market at any time. Variations in the field produce pulps for different purposes to improve their risk resistance.

【技术实现步骤摘要】
高得率针叶木溶解浆的制浆方法及其制备的溶解浆
本专利技术涉及制浆造纸工业领域，尤其涉及一种高得率针叶木溶解浆的制浆方法。
技术介绍
我国是纺织品生产大国，年均纺织纤维产量居世界第一。但受土地资源限制，粮棉争地、城乡争地矛盾日渐突出，棉、麻等天然纤维难以满足纺织工业发展需要，纤维消费量增长仍将主要依靠化纤的增长来支撑。而作为化纤原料的石油化工产品日益紧缺、价格持续走高，对纺织行业的可持续发展从源头造成障碍。为了从根本上解决石油资源短缺对于化纤及下游行业带来的不利影响，以棉短绒、麻、竹子以及木材等天然植物纤维原料生产的可再生纤维素纤维(即溶解浆)重新受到人们的重视。过去五年由于棉花价格上涨，作为棉花主要替代品的粘胶短纤需求量大幅上升，国外粘胶短纤的价格甚至比棉花高出10％。我国溶解浆的需求量逐年猛增。因此国内一些造纸企业借助行业共通点的优势向溶解浆行业渗透。目前，以木材为原料制取溶解浆的工艺主要是带预水解的硫酸盐法蒸煮工艺。该方法是在木片进入传统硫酸盐法蒸煮工序前，对其进行预水解。预水解的主要目的是降低原料中的半纤维素含量(特别是聚戊糖含量)，并改变其结构，提高浆的α-纤维素含量，并控制其聚合度。为了达到可漂溶解浆的一般指标，预水解后水解半料经硫酸盐法蒸煮后，所得可漂浆的得率一般为30％～35％。因该方法制得的溶解浆的得率偏低，而使生产成本增加。此外，在木片预水解后，会产生大量的预水解液。虽然现在已经有很多关于对预水解液进行回收利用的报道，而且也有企业已经对预水解中的化工原料——糠醛进行提取，但并不是全部浆厂都有能力提取预水解液中的副产物，并转化为高附加值产品。一般情况下，很多预水解硫酸盐溶解浆厂均是将预水解液与碱法制浆黑液混合后输送至碱回收车间，进行蒸发、燃烧等操作，以回收碱和热能。此外，在预水解过程中，因为预水解温度较高(一般为170℃)，植物纤维原料中的酸溶木素以及降解的碳水化合物还会发生一系列化学反应，生成具有粘性的产物，造成水解设备内壁严重结垢。因此，有必要开发出一种新的溶解浆蒸煮及漂白工艺，避免因处理预水解阶段产生的废液和去除反应器垢层带来的成本增加的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用碱法制浆脱木素及碳水化合物降解动力学的特点，克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种针叶木制备溶解浆的制浆及漂白方法，用于生产出合格的高得率针叶木溶解浆。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种高得率针叶木溶解浆的制浆方法。该制浆方法采用针叶木原料依次经蒸煮液预浸渍、硫酸盐法蒸煮、冷碱抽提和无元素氯漂白步骤制得，其中蒸煮液预浸渍的温度为20～100℃，硫酸盐法蒸煮步骤中的温度为170～185℃。进一步的，在蒸煮液预浸渍步骤之前还包括备料步骤，所述备料步骤包括将针叶木原木除节、剥皮，然后削成长15～30mm、厚3～5mm的木片。进一步的，在蒸煮液预浸渍步骤中，蒸煮液的用碱量为30％～40％(以NaOH计)，硫化度20％～35％；液比为1:3～1:7，十二烷基苯磺酸钠用量0.02％～0.08％，预浸渍时间为0～150min；进一步的，预浸渍过程结束后直接升温至170～185℃，并在170～185℃下保温，进行硫酸盐法蒸煮，控制升温时间为20～100min、保温时间为60～180min，蒸煮结束后，放料，洗净后制得可漂溶解浆。进一步的，无元素氯漂白过程依次包括：过氧化氢强化的冷碱抽提、高温二氧化氯漂白、过氧化氢强化的热碱抽提和二氧化氯漂白段。进一步的，过氧化氢强化的冷碱抽提过程为：将可漂溶解浆打散后与第一漂液混合，加入到反应容器中，搅拌均匀，在0～50℃下反应0.5～4h，所述第一漂液为氢氧化钠、过氧化氢和水的混合溶液，碱浓为30～100g/L，过氧化氢用量为0～2.0％。进一步的，高温二氧化氯漂白过程为：将过氧化氢强化的冷碱抽提后所得的浆料洗净，打散，与第二漂液混合后加入到反应容器中，控制温度在80～100℃，反应0.5～4h，所述第二漂液为二氧化氯和水的混合溶液，二氧化氯用量为1.0％～3.0％，漂后pH为1.0～5.0。进一步的，过氧化氢强化的热碱抽提过程为：将高温二氧化氯漂白所得的浆料打散后与第三漂液混合，加入到反应容器中，在60～90℃下反应1～3h，所述第三漂液为氢氧化钠、过氧化氢和水的混合溶液，用碱量为1％～5％，过氧化氢用量为0～2.0％。进一步的，二氧化氯漂白过程为：将过氧化氢强化的热碱抽提后所得的浆料洗净，打散，与第四漂液混合后加入到反应容器中，置于60～70℃的恒温水浴中，反应1～4h，所述第四漂液为二氧化氯与水的混合溶液，二氧化氯用量为0.5％～2.0％，漂后pH为2.0～5.0。为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，还提供了通过本专利技术公开的制浆方法制备得到的溶解浆产品。该溶解浆的特点如下：溶解浆的聚戊糖含量为3.0％以下，白度不低于89％，甲种纤维素含量大于94.5％，灰分不高于0.07％。本专利技术提供的制浆工艺及其制备得到的溶解浆的有益效果为：试样不需要预水解，操作简便，无预水解液处置及预水解装置结垢的问题，且蒸煮后浆料得率较高(约高出6％)，聚戊糖也稍高(约高出2％)。与传统预水解硫酸盐可漂浆相比，本专利技术所述的高温硫酸盐溶解浆仅需在漂前增加冷碱抽提段就可使聚戊糖含量降低到合适含量，且冷碱抽提段的废液可以重新用于蒸煮阶段，并未造成成本增加。因无需预水解装置，本方法所述之工艺对于一般具有硫酸盐生产线的浆厂生产溶解浆具有普适性。仅需改变蒸煮强度，就可以在同一条生产线上生产不同级别的浆，实现产出的浆粕在纸浆和溶解浆之间转换，从而增加了企业的产品多样性；使企业能随时根据市场的变化生产出不同用途的浆，提高自身的抗风险能力。具体实施方式众所周知，针叶木的聚戊糖含量一般在8％～12％，与成品溶解浆中聚戊糖含量要求(≤4％)相比，其本身聚戊糖含量就不是很高。与阔叶木(聚戊糖含量约为20％)相比，其并不需要在硫酸盐法蒸煮前进行预水解，来大幅降低聚戊糖含量。一般预水解后，水解半料(针叶木和阔叶木)中的聚戊糖含量均为8％左右，若进一步降低聚戊糖含量，得率(30％～35％)将会进一步降低。因此，认为针叶木制溶解浆时，并不像阔叶木那样，必须进行预水解后再进行蒸煮；而是结合针叶木的聚戊糖含量较低的特点，充分利用硫酸盐法蒸煮过程中，木素、纤维素、半纤维素的反应动力学特点，优化出一种适合于针叶木制溶解浆的工艺。在碱法制浆过程中，半纤维素中聚木糖的侧链基团4-O-甲基葡萄糖醛酸，在高温强碱的作用下，生成己烯糖醛酸(HexA)。而在碱性环境下，HexA比4-O-甲基葡萄糖醛酸的稳定性要高很多，所以在温度超过120℃的条件下，4-O-甲基葡萄糖醛酸基团转变为HexA，从而使聚戊糖得到保护而少降解。因此，HexA的形成对溶解浆要求脱出聚戊糖是非常不利的，应尽可能的避免或减少这一反应的发生。根据碱法制浆碳水化合物反应动力学的可知，聚戊糖的较高温度下(＞140℃)才能溶出。因此，可以利用HexA的形成(120℃左右开始形成)和聚戊糖发生大量水解(水解温度＞140℃)的特点，尽可能的缩短升温时间，直接进入最高温度下进行碳水化合物与木素大量的碱性水解，以期减少HexA的生成量、增大聚戊糖的溶出率；同时，在高温下脱除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，用针叶木原料依次经蒸煮液预浸渍、硫酸盐法蒸煮、冷碱抽提和无元素氯漂白步骤制得，蒸煮液预浸渍的温度为20～100℃，硫酸盐法蒸煮步骤中的温度为170～185℃。

【技术特征摘要】
1.一种高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，用针叶木原料依次经蒸煮液预浸渍、硫酸盐法蒸煮、冷碱抽提和无元素氯漂白步骤制得，蒸煮液预浸渍的温度为20～100℃，硫酸盐法蒸煮步骤中的温度为170～185℃。2.根据权利要求1所述的高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，在蒸煮液预浸渍步骤之前还包括备料步骤，所述备料步骤包括将针叶木原木除节、剥皮，然后削成长15～30mm、厚3～5mm的木片。3.根据权利要求1所述的高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，在蒸煮液预浸渍步骤中，蒸煮液的用碱量为30％～40％(以NaOH计)，硫化度20％～35％；液比为1:3～1:7，十二烷基苯磺酸钠用量0.02％～0.08％，预浸渍时间为0～150min。4.根据权利要求3所述的高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，预浸渍过程结束后直接升温至170～185℃，并在170～185℃下保温，进行硫酸盐法蒸煮，控制升温时间为20～100min、保温时间为60～180min，蒸煮结束后，放料，洗净后制得可漂溶解浆。5.根据权利要求4所述的高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，无元素氯漂白过程依次包括：过氧化氢强化的冷碱抽提、高温二氧化氯漂白、过氧化氢强化的热碱抽提和二氧化氯漂白段。6.根据权利要求5所述的高得率针叶木溶解浆的制浆方法，其特征在于，过氧化氢强化的冷碱抽提过程为：将可漂溶解浆打散后与第一漂液混合，加入到反应容器中，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋娟，何亮，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12