制造溶解纸浆的方法技术

本发明专利技术涉及使用木质材料制造溶解纸浆的方法，该方法包括以下步骤：a)使用蒸汽和/或水对所述木质材料进行水热处理；b)在硫酸盐法蒸煮工艺中将步骤a)得到的木质材料煮解成纸浆；c)对所述纸浆进行冷碱提取CCE；和对所述纸浆进行脱水、洗涤以及压制以得到具有碳水化合物成分的纸浆产品。所述木质材料为针叶木质材料，且进行所述水热处理直到P因子达到100‑300；进行所述冷碱提取使得脱水甘露糖和脱水木糖的浓度之和为所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的5wt％或更少。本文公开的方法填补了目前在前序步骤中使用诸如硼酸盐作为添加剂的常规硫酸盐法蒸煮工艺和涉及严苛水热处理的工艺之间的空白。

Method of Manufacturing Dissolved Pulp

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造溶解纸浆的方法
本专利技术涉及使用木质材料，特别是针叶木质材料制造溶解纸浆的方法。本方法包括如下步骤：采用水热处理将木质材料处理至选定的P因子，以及随后进行冷碱提取，即CCE。
技术介绍
溶解纸浆，也称为溶解纤维素，是具有高纤维素含量的漂白木浆，其通常是通过使用亚硫酸盐工艺或预水解-硫酸盐(PHK)工艺的化学制浆由木材生产的。没有前序预水解步骤的硫酸盐法工艺(kraftprocess)，是常用的生产造纸纸浆的制浆工艺。在常规的硫酸盐法工艺中，采用氢氧化钠和硫化钠的含水混合物对木材进行处理。该处理降解并溶解木质素，导致木质纤维的纤维分离(defibration)。此外，在通过包含预水解步骤的硫酸盐法工艺常规制造溶解纸浆时，预水解步骤中的水热处理会导致木质材料中碳水化合物的大量水解。不仅半纤维素被水解，而且纤维素也在一定程度上被水解。这意味着常规的PHK方法由于需要严苛条件以去除预水解步骤中的半纤维素，而会有较低的纤维素产率。在已公布的国际专利申请WO2013/178608A1，CellAB,ChemiefaserLenzingAG中公开了采用蒸煮前蒸汽活化和冷碱提取(CCE)步骤的工艺方案。该文献公开了硬木纸浆工艺。其提供了CCE步骤以减少脱水木糖含量。该文献证实：当使用的硬木具有高脱水木糖含量时，该工艺是非常有利的，并且使用CCE步骤可以很容易地除去脱水木糖。该文献还公开了各种针叶树例如云杉和松树不太适合用于碱基纸浆工艺中，例如该文献中公开的溶解纸浆工艺。因为针叶树中脱水甘露糖的含量相对较高且如果可能的话脱水甘露糖也很难在CCE步骤中溶解，到目前为止针叶树一直被认为是不适合的。因此，目前还没有基于针叶树原料，采用CCE步骤作为半纤维素去除工艺步骤的高效溶解纸浆工艺。在过去的十年中，随着采用溶解纸浆生产粘胶纤维的增加，溶解纸浆的工业重要性也在增加。溶解纸浆生产者的效率和竞争力取决于纸浆产率、能源消耗和生产率。因此需要不损害纸浆质量的改进的高产率制浆工艺。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供溶解纸浆工艺，该工艺具有高纤维素产率，同时可生产出半纤维素含量低且质量好的溶解纸浆。本专利技术的一个目的是通过提供使用木质材料制造溶解纸浆的方法来解决或至少缓解上述一个或多个问题，该方法包括以下步骤：a)使用蒸汽和/或水对所述木质材料进行水热处理；b)在硫酸盐蒸煮工艺中将步骤a)得到的所述木质材料煮解(digest)成纸浆，任选地随后进行氧脱木质素步骤；c)对所述纸浆进行冷碱提取CCE；和d)对所述纸浆进行脱水、洗涤以及压制，以得到具有碳水化合物成分的纸浆产品。1.所述木质材料为针叶木质材料，且进行所述水热处理直到P因子达到100-300。进行所述冷碱提取使得脱水甘露糖和脱水木糖的浓度之和为所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的5wt％或更少，优选地在所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的2.5-4.5wt％范围内。此外，根据本专利技术的另一个方面，提供了可通过上述方法获得的溶解纸浆。在另一个方面，也提供了由针叶木质材料制成的溶解纸浆，该溶解纸浆的特点为：在干燥形态下具有73％到80％的形状因子，优选在干燥形态下具有74％到76％的形状因子，和/或脱水木糖与(脱水木糖和脱水甘露糖)的比例为20-40％，其中所述纸浆优选使用上述方法制备。本文公开的方法填补了目前低产率PHK工艺与已知的但存在环境问题的将硼酸盐提取与冷碱提取相结合用于半纤维素的后萃取来生产低半纤维素纸浆的可能性之间的空白。根据本专利技术公开的方法，可以不使用硼酸盐等添加剂并且采用剧烈程度比以前更小的水热处理而以高产率提供高质量的溶解纸浆。这是通过温和的水热处理和随后的冷碱提取相结合实现的。该方法为基于针叶树的纸浆中具有高浓度脱水甘露糖的问题提供了解决方案，而在此之前冷碱提取步骤不能有效地解决这一问题。本专利技术公开的方法即使在高纤维素产率时，也能提供具有良好性能的溶解纸浆。由于可以减少或消除在工艺中使用硼酸盐等添加剂的需要，因此按照所公开的方法制造溶解纸浆是经济有效和环境友好的。因此，现在的研究结果表明，如果按照本文公开的方法进行处理，来自针叶树如云杉或松树的木材，仍可能是一种选择。该方法包括以下步骤：采用水热处理将木质材料处理至选定的P-因子，随后进行冷碱提取CCE。研究发现，在特定条件下这些步骤的组合可以提供高纤维素产率而不影响溶解纸浆的质量。进行水热处理以使得P因子达到100-300，优选为100-250，更优选为150-250。已经发现：当和CCE步骤相结合时，木质材料的水热处理可以是相对温和的，但具有适当的效果。选定的P因子对纤维素分子的破坏程度相对较低，然而令人惊讶的可提供高产率的具有低含量脱水甘露糖和脱水木糖的纸浆。进行冷碱提取以使得在步骤d)之后所述纸浆产品的脱水甘露糖浓度和脱水木糖浓度小于等于所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的4.0wt％。通过维持在水热处理常规水平之下的相对温和的水热处理，并结合CCE步骤，脱水甘露糖和脱水木糖的浓度甚至还可能更低。通常进行常规水热处理至P因子约为600-800。对从步骤a)获得的针叶木质材料进行处理直到在步骤d)之后的脱水甘露糖浓度为所述纸浆产品中所述碳水化合物成分的1.5-3.5wt％，和/或对从步骤a)获得的木质材料进行处理直到在步骤d)之后的脱水木糖浓度为所述纸浆产品中所述碳水化合物成分的1.0-1.5wt％。已经发现，该方法通过与CCE步骤结合的相对温和的水热处理，可提供具有极低含量脱水甘露糖和脱水木糖的最终产品。步骤c)的冷碱提取可包括以下步骤的一个或多个：-将工业白液，优选未添加硼酸盐，加入到所述纸浆中；-将温度在40℃-60℃保持至少5分钟，优选为40℃-50℃；和任选地，-采用的纸浆悬浮液液相中的碱浓度范围为60-150g/l，优选地为70-120g/l，更优选地为80-100g/l。惊奇地发现，即使在没有添加剂诸如硼酸盐等时，本文公开的方法在从纸浆中除去脱水甘露糖和脱水木糖方面具有较好的结果，且具有惊人的高纤维素产率。木质材料可以是针叶木质材料，其包含至少8wt％的脱水甘露糖、12wt％或更少的脱水木糖和剩余材料，所述剩余材料为其他木材组分，例如纤维素、木质素、提取物和其他碳水化合物。已经发现该方法可应用于具有相对高重量百分比脱水甘露糖的针叶木质材料。木质材料优选为选自云杉、松树、冷杉、落叶松和铁杉中的至少一种针叶木质材料。本文中所用的术语P因子由下列公式确定，其中，T为开尔文温度，t为以小时为单位的处理时间。P因子可通过在选定的温度下进行选定时间的热处理达到。在150-300之间的P因子可经由下列设置中一种或多种达到：在约130℃进行442-885分钟处理，在约140℃进行179-357分钟，在约150℃进行75-151分钟，在约160℃进行33-66分钟和/或在约170℃进行15-30分钟。由于P因子将温度和时间的作用结合为一个单一的参数，所获得的P因子将由处理时间内的温度曲线确定。为了将水热处理期间的工艺控制和保留时间有利的结合，最高温度一般在140℃至180℃之间，优选地在145℃至170℃之间。为了使水热处理需要的时间最小化，最好尽快将温度提高到选定的最高温度。然而，重要的是要确保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.使用木质材料制造溶解纸浆的方法，所述方法包括以下步骤：a)使用蒸汽和/或水对所述木质材料进行水热处理；b)在硫酸盐法蒸煮工艺中，将步骤a)得到的所述木质材料煮解成纸浆；c)对所述纸浆进行冷碱提取CCE；和d)对所述纸浆进行脱水、洗涤以及压制，以得到具有碳水化合物成分的纸浆产品，其特征在于，所述木质材料为针叶木质材料，进行所述水热处理直到P因子达到100‑300，进行所述冷碱提取使得脱水甘露糖和脱水木糖的浓度之和为所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的5wt％或更少，优选地，进行所述冷碱提取使得脱水甘露糖和脱水木糖的浓度之和在所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的2.5‑4.5wt％范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 SE 1651739-31.使用木质材料制造溶解纸浆的方法，所述方法包括以下步骤：a)使用蒸汽和/或水对所述木质材料进行水热处理；b)在硫酸盐法蒸煮工艺中，将步骤a)得到的所述木质材料煮解成纸浆；c)对所述纸浆进行冷碱提取CCE；和d)对所述纸浆进行脱水、洗涤以及压制，以得到具有碳水化合物成分的纸浆产品，其特征在于，所述木质材料为针叶木质材料，进行所述水热处理直到P因子达到100-300，进行所述冷碱提取使得脱水甘露糖和脱水木糖的浓度之和为所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的5wt％或更少，优选地，进行所述冷碱提取使得脱水甘露糖和脱水木糖的浓度之和在所述纸浆产品的所述碳水化合物成分的2.5-4.5wt％范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述水热处理直到P因子达到100-250，优选地，进行所述水热处理直到P因子达到150-250。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，进行所述冷碱提取以使得所得到的所述纸浆产品的脱水甘露糖和脱水木糖的浓度小于等于所述纸浆产品的碳水化合物成分的4.0wt％。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对从步骤a)获得的所述木质材料进行处理直到脱水甘露糖浓度为所述纸浆产品中碳水化合物成分的1.5-3.5wt％。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对从步骤a)获得的所述木质材料进行处理直到脱水木糖浓度为所述纸浆产品中碳水化合物成分的1.0-1.5wt％。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述冷碱提取步骤包括一个或多个以下步骤：-将工业白液，优选未添加硼酸盐，加入到所述纸浆中；-将温度在40℃-60℃保持至少5分钟，且其中，纸浆悬浮液液相中碱浓度在60-150g/l的范围内，优选在70-120g/l的范围内，更优选在80-100g/l的范围内。7.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉姆·帕卡斯，哈拉尔德·布雷德，
申请(专利权)人：南方森林所有者经济协会，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE