一种在提取阶段中通过用水从木质纤维素材料中提取半纤维素材料来生产纸浆的方法，其中，所述提取阶段为单一提取或双提取工艺；在处理阶段用氧化剂处理所述木质纤维素材料，其中，所述处理阶段选自由第二提取工艺、试剂浸渍工艺和第一预处理工艺组成的组；在所述处理阶段用还原剂处理所述木质纤维素材料，其中，所述处理阶段选自由第二提取工艺、试剂浸渍工艺和第二预处理工艺组成的组；以及随后使所述木质纤维素材料经受改性硫酸盐法制浆工艺，以生产纸浆。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及之前通过半纤维素提取的制浆工艺领域，更具体地，本专利技术涉及改性制浆工艺，特别是改性硫酸盐法制浆工艺，之前通过半纤维素提取工艺，以保持纸浆的产率和品质。与之前不通过半纤维素提取的硫酸盐法制浆工艺相比，本专利技术还涉及通过改性制浆工艺可实现的产率和强度优势领域。
技术介绍
制浆为将木材或其他木质纤维素材料转化为分离的纸浆纤维的工艺，该纸浆纤维用于，例如，造纸。通常的简单的制浆工艺，例如如图1所示，包括(a)将木质纤维素材料机械研磨成为纤维和(b)化学降解和溶解将纤维结合在一起的木质素。化学制浆包括蒸煮化学品的含水混合物中的木屑以溶解木质素，使得产生分离的纤维，洗涤纤维，以及随后可选地漂白产生纸浆的纤维。可将洗涤废水送至再循环和化学回收工艺。硫酸盐法工艺，例如如图2所示，为通常的化学制浆工艺，其中将木质纤维素材料 (例如纤维素、半纤维素和木质素)和白液(氢氧化钠、硫化钠和碳酸钠)在浸煮器中蒸煮，产生纸浆和黑液(溶解的木质素、白液中未用的化学品、其他化学品以及纤维素和半纤维素的降解产物)。硫酸盐法工艺以及其他当前的化学工艺可能无效，产生显著的废物流， 并且产生含有其他可用的组分的化学废物，可将这些其他可用的组分转化为有附加值的产品。
技术实现思路
简略地说，本专利技术包括之前通过半纤维素提取工艺的改性制浆工艺，其中，在制浆之前，从木质纤维素材料中提取半纤维素材料，例如多糖和其他的有机化合物。在制浆之前提取半纤维素材料，并在制浆之前或期间将化学品和/或其他化合物加入到木质纤维素材料中，以补偿半纤维素材料的损失。使用本专利技术，可将半纤维素材料去除，作为制浆工艺的有附加值的副产品，然而向木质纤维素材料中加入化学品和/或其他化合物产生与常规制浆工艺(例如硫酸盐法制浆工艺)类似的产率和品质的纸浆。因此，本专利技术产生更经济的制浆工艺，其中，可将副产品提取并销售，然而没有这种副产品的除去和捕集，仍将生产与常规制浆工艺类似的数量和品质的纸浆。纸浆行业已认识到，必须连续生产化学纸浆而且必须从现有的技术中寻找另外的收入流。例如，在本专利技术中，不是简单地拿来木屑和取出木质素，可将半纤维素材料除去，也不是将半纤维素材料留在黑液中等待处理，而是可将一些半纤维素材料除去并用于生产更高价值的副产品。大多数副产品为具有潜在高的价值的多糖(糖)，例如，其可用于制备乙醇或其他化学品。然而，在典型的提取工艺中，将一些半纤维素材料移出降低了可进行制浆的木材的量。如果除去显著量的半纤维素材料，则该纸浆可具有与现有技术的纸浆不同的特性。通过为提取半纤维素材料做准备同时保持纸浆产率和纸浆性能，本专利技术解决了该问题。本专利技术包括一种在碱性制浆工艺中保护预提取半纤维素的木质纤维素材料，例如木屑，免受降解的连续工艺。本专利技术的一方面为将现有的化学纸浆磨机进化为用于生产有附加值的产品的木材生物精炼工厂(iraR)。例如，使用本专利技术，人们可在制浆之前选择性地和有效地预提取半纤维素，同时保持纸浆的产率和品质。本专利技术的另一方面在于可使用改性制浆工艺来代替硫酸盐法工艺，以在相同水平的木质素去除下实现产率增加，而纸浆性能没有任何降低。本文公开了几种代表性工艺。每一种工艺包括从木质纤维素材料(例如木屑)中预提取半纤维素材料。预提取可为水提取或用加入的化学品的其他类型的提取。在预提取之后，在使木质纤维素材料经受改性制浆工艺(例如在浸煮器中的改性硫酸盐法工艺)之前，用某种化学品预处理和/或处理木质纤维素材料。第一种工艺为双提取工艺，在第一阶段用水，接着用碱性硫化钠与添加剂(DE或双提取)加上用蒽醌的改性硫酸盐法制浆(SK或单一硫酸盐法)。第二种工艺为用水单一阶段提取(SE或单一提取)，接着是两阶段改性硫酸盐法制浆(DK或双硫酸盐法)。第三种工艺为单一阶段多硫化物预处理工艺。第四种工艺为单一阶段多硫化物和硼氢化钠预处理工艺。第五种工艺为两阶段预处理工艺，包括多硫化物第一预处理阶段，接着是多硫化物/ 硼氢化钠/蒽醌第二预处理阶段，同时在第一预处理阶段中使用多硫化物再循环。第六种工艺为用于使用多硫化物再循环使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆的单一阶段多硫化物/还原剂/蒽醌预处理工艺。第七种工艺为单一阶段多硫化物/还原剂/蒽醌预处理，没有多硫化物再循环。第八种工艺为两阶段预处理工艺，包括多硫化物/蒽醌第一预处理阶段，接着是多硫化物/还原剂/蒽醌第二预处理阶段，同时在第一预处理阶段中使用多硫化物再循环。还考虑其他工艺和变体。根据本专利技术，在半纤维素材料已被提取之后，保持纸浆的产率和品质的一种方式包括使用还原剂和/或氧化剂例如多硫化物和/或硼氢化钠以及使用蒽醌处理经提取的木质纤维素材料。实际上，由于每一种物质的相对成本，优选使用多硫化物来代替硼氢化钠， 或相对于硼氢化钠使用更大相对量的多硫化物。在标准压力下，增加的处理阶段优选在约 120°C -180°C之间进行。在低于约120°C的温度下，工艺进展太慢而不具有经济性。结合附图，由优选实施方式的以下描述，本专利技术的这些和其他方面将是显而易见的。对于本领域技术人员来说显然的是，在不偏离本公开的新颖观念的精神和范围的情况下，可以实现本专利技术的许多变体和修改。附图说明图1代表现有技术制浆工艺。图2代表现有技术硫酸盐法制浆工艺。图3为双提取工艺的方框图，在第一阶段用水，接着用碱性硫化钠与添加剂(DE或双提取)加上用蒽醌的改性硫酸盐法制浆(SK或单一硫酸盐法)。图4为用水单一阶段提取(SE或单一提取)，接着是两阶段改性硫酸盐法制浆(DK 或双硫酸盐法)的方框图。图5为用于使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆的单一阶段多硫化物预处理工艺的方框图。图6为用于使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆的单一阶段多硫化物和硼氢化钠预处理工艺的方框图。图7为两阶段预处理工艺的方框图，在第一阶段中使用多硫化物，在第二阶段中使用多硫化物与硼氢化钠一起作为还原剂以及使用蒽醌，用于使用在第一预处理阶段中多硫化物再循环使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆。图8为用于使用多硫化物再循环使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆的单一阶段多硫化物预处理工艺的方框图。图9为用于不使用多硫化物再循环使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆的多硫化物和还原剂的单一阶段双预处理的方框图。图10为用于使用多硫化物再循环使预提取半纤维素的木质纤维素材料碱性制浆的用多硫化物接着用还原剂的两阶段预处理工艺的方框图。在本说明书附上表格和各种图表，并且更详述于优选实施方式的详细描述。 具体实施例方式参考附图，说明本专利技术的各种实施方式。为了容易理解，附图和以下说明用于有限数量的实施方式。然而，本专利技术不局限于这些示例性实施方式。还考虑其他工艺和变体。 例如，图3-10分别说明代表性工艺1-8的方框图。表1描述各种示例性工艺的条件。图表 1-28说明各种示例性工艺的结果，并与对照(例如现有技术的纸浆和由现有技术的纸浆制成的纸)相比较。本专利技术包括用于在碱性制浆工艺中保护预提取半纤维素的木质纤维素材料，例如木屑，免受降解的连续工艺。在预提取之后，在碱性制浆工艺之前或期间用还原剂和/或氧化剂处理木质纤维素材料，以保持生产的纸浆的产率和品质。本文公开了几种代表性工艺。工艺1为双提取工艺，在第一本文档来自技高网...
【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：尹相勋，H·T·库里南，G·A·克里希纳戈帕拉，
申请(专利权)人：奥本大学，
类型：发明
国别省市：
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