專利名稱：紙漿加堿工藝中洗滌壓榨部的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對木漿進行處理的方法，具體說，涉及一種對粗漿進行氧氣脫木素的方法，在不損害漿料強度的前提下，生產(chǎn)出脫木素程度高的紙漿。
木材的主要成份包括纖維素及半纖維素纖維，還有無定形的、非纖維質(zhì)的木質(zhì)素，木質(zhì)素的功能是使各纖維組份結(jié)合在一起。半纖維素及纖維素有時統(tǒng)稱為全纖維素。在對木材進行處理以生產(chǎn)紙漿的過程中，通過將木材中的大部分木質(zhì)去除而使之轉(zhuǎn)化為纖維物質(zhì)。在紙及紙品的生產(chǎn)過程中，一般包括一個制漿階段，在這階段，木材，一般以木片的形式，被加工成纖維物質(zhì)。在現(xiàn)有技術(shù)中有幾種不同的制漿方法，它們總的被分成機械制漿、化學(xué)或半化學(xué)制漿。
化學(xué)制漿包括各種不同的處理方法，例如亞硫酸鹽法、酸式亞硫酸鹽法，堿法以及硫酸鹽法等。其中硫酸鹽法是化學(xué)制漿的主要方法。
化學(xué)制漿的過程一般包括漿木片送入一蒸煮容器的過程，在該容器中用化學(xué)液體對木片進行蒸煮。在硫酸鹽法中，蒸煮液包括一種氫氧化鈉與硫化鈉的混合物，經(jīng)過一個必需的蒸煮周期之后，柔軟的脫木素化的木片便從蒸煮液中分離出來，用作生產(chǎn)紙漿的纖維物質(zhì)。用化學(xué)制漿法制得的紙漿被稱作“粗漿”。粗漿經(jīng)過典型的洗滌去除蒸煮液之后可以用于生產(chǎn)末漂白級的紙產(chǎn)品，也可對之進行漂白處理，以生產(chǎn)高白度的紙品。
由于木素中的發(fā)色基團是造成紙漿帶色的主要原因，因此需要采用許多方法對粗漿進行漂白，從而使粗漿進一步脫木素。例如，可以使粗漿在酸性介質(zhì)中與氯元素進行反應(yīng)，也可在堿性溶液中與次氯酸鹽進行反應(yīng)，以便進一步除木素。在這些處理步驟之后，一般用二氧化氯作進一步處理，以便生產(chǎn)出一種充分漂白的產(chǎn)品。用氧氣進行脫木素處理是近幾年來越來越多被采用的一種紙漿漂白方法，這是因為該方法使用的漂白藥劑是廉價的，而且產(chǎn)生的附產(chǎn)品可以在回收鍋爐中進行燃燒，從而減少環(huán)境污染。用氧進行脫木素處理之后往往跟隨一個用氯氣或二氧化氯的漂白過程，由于在氧處理階段已經(jīng)實現(xiàn)了一些漂白作用，因此所需的漂白劑的量很少，產(chǎn)生的環(huán)境污染也很小。
在某些漂白過程中，紙漿保持在一種低濃度到中等濃度的水平，紙漿濃度是紙漿中固體纖維材料百分含量的一個量度，所說的低濃度到中等濃度是指紙漿的濃度在大約10%(重量)以下。在低到中等濃度進行漂白的過程，在下列專利及出版物中都有所描述KirK等人的美國專利4，198，266，Markham等人的美國專利4，431，480，Prough的美國專利4，220，498，以及于1978年5月發(fā)表在TAPPI上的由KirK等人撰寫的題為“在管線反應(yīng)器中進行低濃度氧氣脫木素-中間試驗研究”。上述每一篇文獻都揭示了一種在低到中等濃度范圍內(nèi)對紙漿進行氧氣脫木素處理的過程。
授權(quán)Elton的美國專利4，806，203描述了一種堿性提取的過程，最適合于用氯處理過的漿料，其中必須將堿性溶液同步去除，以防止溶解了的木素重新沉積到紙漿上。如果在這一過程中時間周期過短或過長，則該處理過程的收益都很小。
用氧對木漿進行的脫木素處理可以在疏松的高濃度紙漿中，在一個加壓反應(yīng)器中進行，在氧氣脫木素階段該紙漿的典型濃度保持在20%～30%(重量)之間，將壓力為80～100磅/(英寸)2的氧氣輸入使之與高濃度的紙漿產(chǎn)生反應(yīng)。詳見G.A.Smook的《紙漿及造紙技術(shù)人員手冊》第11.4章節(jié)(1982年版)。在先前的氧氣脫木素處理過程中，蒸煮后的紙漿被進行洗滌及脫水，所生產(chǎn)出高濃度的漿墊，通過對漿墊的表面噴灑堿性溶液，使該漿墊被一種堿溶液的薄膜或薄層所復(fù)蓋，噴到漿墊上的堿溶液的量約為烘干后紙漿重量的0.8～7%。
先前采用的高濃度狀態(tài)下的氧氣脫木素處理具有幾個方面的缺點，尤其已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將堿性溶液噴灑在高濃度的漿墊上時，不能使溶液穿透纖維物質(zhì)均勻分布，不能耐受這種漿墊的疏松狀態(tài)。這種分布不均勻造成高濃度漿墊的某些部位，通常是其外部，與過量的堿溶液相接觸，這種在堿性溶液中過份的暴露必然導(dǎo)致全纖維素材料的降解，使紙漿變得相當(dāng)軟弱，至少是局部。另一方面，高濃度漿墊的其他部位，尤其是其內(nèi)部，可能尚未能充分暴露在堿性溶液之中，以達到所期望的脫木素程度，這就使紙漿的整體質(zhì)量下降。
本發(fā)明為高濃度狀態(tài)下用氧氣脫木素處理提供了一種可以使紙漿的脫木素選擇性得到提高的新的加工方法，使用該方法，氧脫木素處理后的紙漿比現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)出的紙漿強度更高而木素含量更低，此外，采用了一種洗滌壓榨方式，以便減少堿性物質(zhì)的含量，這種堿性物質(zhì)是以適當(dāng)?shù)牧渴┘佑诩垵{中的，同時也減少了進入氧氣脫木素反應(yīng)器中的紙漿內(nèi)固體顆粒的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，紙漿在洗滌壓榨過程中首先被洗滌到濃度至少為18%。接下來再使這一濃度減少到低于10%(重量)，最好是低于5%(重量)，從而制得一種低濃度的紙漿。使低濃度的紙漿與一定量的堿性物質(zhì)在堿溶液中以一定方式相結(jié)合，從而將首批量的堿性物質(zhì)施加到低濃度的紙漿中去，以便使首批量的堿性材料透過紙漿作均勻分布。首批量的堿性物質(zhì)的這種均勻分布，與堿性物質(zhì)僅僅施加到高濃度紙漿中去或者僅僅以非常低的量施加到低濃度的紙漿中去相比較，在高濃度氧氣脫木素處理過程中，足以提高脫木素的選擇性。
在完成首批量堿性物質(zhì)往紙漿中添加的過程之后，將紙漿的濃度提高到至少為18%，以便形成一種高濃度的紙漿。這一提高紙漿濃度的過程包括壓榨或其他方式的處理，即以一定的方式對低濃度紙漿進行處理，在維持首批量的堿性物質(zhì)均勻分布在紙漿中的同時，去除含有堿性物質(zhì)的壓榨液(Pressate)。
在本發(fā)明的一個實施例中，借助洗滌壓榨的方式使紙漿的濃度增加到一個數(shù)值，該數(shù)值等于或大于高濃度的紙漿的濃度值。這就可以使所有的壓榨液直接返回到堿性物質(zhì)結(jié)合步驟中去，在該步驟中，所有的堿性物質(zhì)都被施加到低濃度紙漿中去，以便對其總量進行分配，而且，由于所有壓榨液的再循環(huán)，施加到紙漿中的堿性物質(zhì)的使用量也被減少了。
在第二個實施例中，在漿料完成洗滌壓榨過程之后，采用了一個零散的堿性物質(zhì)的添加工序，將堿性物質(zhì)的總量提供給紙漿。首批量的堿性物質(zhì)是施加到低濃度紙漿中去的，而第二批量的堿是施加到高濃度的紙漿中去的。
在每一個實施例中，在一個存儲罐中保留一予定數(shù)量的壓榨液，這一定量的壓榨液可以連續(xù)地返回或在堿性物質(zhì)結(jié)合步驟中直接再循環(huán)。施加到紙漿中的堿性物質(zhì)的總量約為紙漿烘干后重量的0.8～7%，然后紙漿被置于氧氣之中進行脫木素處理，從而提高其脫木素程度。


圖1是本發(fā)明一個實施例的概述圖;
圖2是本發(fā)明第二個實施例的概述圖;
圖3是一個圖表，它表明依照本發(fā)明用堿性物質(zhì)對軟木漿進行處理再用氧氣進行脫木素處理后的紙漿粘度與K值之間的相互關(guān)系，并與現(xiàn)有技術(shù)中的代表曲線作比較;
圖4是一圖表，它表明依照本發(fā)明對紙漿用堿性物質(zhì)進行處理再用氧進行脫木素處理時，加入到高濃度紙漿中的堿性物質(zhì)的比例與百分比粘度變化之間的相互關(guān)系，并將之與僅在低濃度狀態(tài)下用堿性物質(zhì)進行處理或僅在高濃度狀態(tài)下用堿性物質(zhì)進行處理的紙漿作比較。
本發(fā)明涉及一種粗漿的處理過程，在高濃度狀態(tài)下用氧進行脫木素處理之前，用堿性物質(zhì)先處理粗漿，其中紙漿通過一種方式受到堿性物質(zhì)均勻的處理;采用這種方式可以減少堿性物質(zhì)的使用量及固體顆粒在紙漿中的聚集。
本發(fā)明提供了一種由硫酸鹽漿或由其他化學(xué)制漿過程制得的紙漿制得的高質(zhì)量，高強度的脫木素木漿，理想的起始材料是在蒸煮液中對木片或其他纖維材料進行蒸煮而獲得的未漂白漿，例如通過硫酸鹽或硫酸鹽AQ工藝制得的漿。
參照附圖1，木片1及含有氫氧化鈉和硫化鈉的白液2被引入蒸煮器3中。蒸煮器中白液的量應(yīng)足以將木片復(fù)蓋。將蒸煮器中的物料加熱到一定溫度并保持一段時間，以便使白液能夠浸入到木片之內(nèi)從而完成蒸煮反應(yīng)。
這一木片蒸煮階段如同公知的硫酸鹽蒸煮工藝，或硫酸鹽工藝，由該工藝生產(chǎn)出的紙漿稱作硫酸鹽漿或硫酸鹽粗漿。根據(jù)不同的木質(zhì)纖維起始材料，通過采用延長脫木素處理的技術(shù)或硫酸鹽-AQ工藝可以借助傳統(tǒng)的硫酸鹽工藝，可以提高原料的脫木素程度。進一步說，這些技術(shù)可以在蒸煮階段獲得一種紙漿，其K值的降低達到最大程度，而紙漿的強度及粘度特性并不受不利的影響。
當(dāng)采用硫酸鹽-AQ技術(shù)時，蒸煮液中的蒽醌含量至少為制漿用木片烘干重量的0.01%，最好是在0.02～0.1%之間。在硫酸鹽制漿工藝中使用的蒽醌可以有效地去除木質(zhì)素而不對剩余的纖維素的強度特性產(chǎn)生不利的影響。同時，由于使用蒽醌所帶來的額外花費，一部分也被紙漿氧化脫木素之后所進行的漂白過程中所使用的化學(xué)藥品的節(jié)省費用所抵銷。
作為對硫酸鹽-AQ工藝的替換或附加，是一種延長脫木素處理技術(shù)的使用，例如KamyrMCC，BeloitRDH及SundsSuperBatch方法。這些技術(shù)同樣具有在蒸煮過程中去除更多的木質(zhì)素而不破壞保留的纖維素的強度特性的能力。
蒸煮器3所產(chǎn)生的黑液含有木質(zhì)溶解化的產(chǎn)物以及粗漿料4。在蒸煮階段之后一般跟隨著一個洗滌過程，以便將多數(shù)的溶解后的有機物及蒸煮藥液去除，用以進行再循環(huán)及回收，還有一個篩漿階段(未示出)，在該階段，紙漿通過一個篩裝置，以便將紙漿中尚未分離開的纖維束除去。然后粗漿4被送往一噴放倉5。
用水流15的一部分15A將噴放倉5中的粗漿6稀釋到3.5%的濃度。該紙漿6進入洗滌壓榨部7，用循環(huán)液流27進行洗滌。也可以用其他含有堿性物質(zhì)的適宜的洗滌液流取代液流27，這一點對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。然后紙漿從洗滌壓榨部7中被送出，此時液流8的濃度為25～35%。在最佳實施例中，紙漿8的濃度為32%。
用洗滌壓榨部7取代傳統(tǒng)的洗滌器，減少了紙漿所需的堿性物質(zhì)的量，此外，離開洗滌壓榨部的紙漿中所含的有機和/或無機固體顆粒的數(shù)量也被減少了，這樣，由紙漿帶入氧氣反應(yīng)器中的污物就少了，在氧氣反應(yīng)器中消耗的化學(xué)藥品的數(shù)量也隨之減少，此外，與傳統(tǒng)的洗滌器相比，由于壓榨出的排放液從壓榨處進入洗滌器廢水中，因而使進入工廠液體回收系統(tǒng)的堿性物質(zhì)的量也減少了。
洗滌后的紙漿8進而被送入混合槽9中，在那里與足夠量的新鮮堿液10及循環(huán)堿液14進行均勻結(jié)合，經(jīng)過一段時間之后，使首批量的堿性物質(zhì)穿過紙漿均勻分布。在這一處理過程中，粗漿的濃度降低了并保持在10%以下，最好在5%以下(重量濃度)。紙漿的濃度一般大于0.5%，因為更低的濃度對于這種處理方式來講是不經(jīng)濟的。最佳濃度范圍是0.5～4.5%。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以選擇出這一處理階段最合適的堿液量(即濃度及流量)，以及紙漿處理時間，從而使所需的堿量進入紙漿進行均勻分布。具體說來，使氫氧化鈉水溶液與低濃度的紙漿相結(jié)合，堿液的量應(yīng)足以使增濃后的紙漿中至少含有相對其烘干重量0.8～7%的氫氧化鈉。如同上面所提及的，具有相同氫氧化鈉含量的其他堿液來源也可以被采用，例如氧化后白液。
堿性物質(zhì)處理后的紙漿11被送到增濃單元12，在此，紙漿濃度增大，例如被壓榨到至少18%的百分濃度，最好達到25%～35%。在上述的最佳實施例中，其濃度被增加到29%。紙漿的增濃過程同時也去除了殘存的液體或壓榨液13。當(dāng)進入混合槽9中的紙漿濃度達到與離開增濃器12的紙漿17的濃度相同的等級(即大致相同或略微大一些)時，在結(jié)合階段所使用的堿量被降至最低，這是因為所有的壓榨液13可以被直接流回混合槽9，如圖1所示，洗滌壓榨部7的使用允許紙漿8獲得一個足夠高的濃度，這樣，所有的壓榨液都可以經(jīng)由液流14循環(huán)到混合槽9中。
也可以設(shè)置一個存儲罐16，用來接受壓榨液13。存儲罐16的設(shè)置可以保持一定量的壓榨液13，有助于處理過程平穩(wěn)連續(xù)地進行，這樣，就可以為混合槽9提供一個含有堿性物質(zhì)的、不受干擾的壓榨液流14。于是，存儲罐16的任務(wù)便是為堿性物質(zhì)提供一個存儲器。所述的堿性物質(zhì)可以連續(xù)不斷地送往混合槽9，以供低濃度的紙漿堿處理階段使用，例如，該存儲罐的尺寸可以是約6000(英尺)3，以便為日產(chǎn)1000噸(1000ADT/d)的工廠所產(chǎn)生的壓榨液提供一個足夠大的存儲容器。
壓榨液14往混合槽9或存儲罐16中的添加，使所有的堿性物質(zhì)在低濃度紙漿的堿處理階段保持不變。這就避免了堿性物質(zhì)流入回收系統(tǒng)，如果壓榨液14借助一個噴淋器或分散噴淋結(jié)構(gòu)被送入傳統(tǒng)的洗滌器，由于液流“穿透”進入洗滌器的廢水中，將會導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。這樣就形成了一個封閉系統(tǒng)，其中的壓榨液13直接對混合槽9進行再循環(huán)。加入到增濃紙漿中的堿性物質(zhì)的“消耗”量，借助于向混合槽9或存儲罐16中添加堿性物質(zhì)的方式，很容易得到補償，按照這種排布方式，在處理過程中使用的堿性物質(zhì)的量被降至最低，因為沒有任何堿性物質(zhì)被有意或無意地排入工廠的回收系統(tǒng)。
氧處理階段洗滌器23的濾液26，其第一部分27可以用于重新流入洗滌壓榨部7，以便對工藝過程中消耗的堿性物質(zhì)進行回收。
從洗滌壓榨部7流出的洗滌濾液15的支流15A，15B可以用于稀釋紙漿6或洗滌壓榨部7的上游紙漿。如果需要的話，洗滌濾液15的保留部分15C可以排入工廠的回收系統(tǒng)以便保持水量平衡。氧處理階段的洗滌器23流出的濾液26的第二部分28還可以采用與濾液15相似的方式加以利用。
作為本領(lǐng)域的一個技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了二個“數(shù)量”之間的區(qū)別，一個“數(shù)量”是指低濃度低漿所使用的堿性物質(zhì)的數(shù)量，另一個“量”是指提供給紙漿或保留在紙漿中的量。為了使紙漿在壓榨之后仍保留所需量的堿性物質(zhì)，在混合槽9中，必須確保有相當(dāng)大量的堿性物質(zhì)與低濃度的紙漿相結(jié)合。這樣，在混合槽中所使用的(即存在的)堿性物質(zhì)的量應(yīng)總是大于向壓榨成高濃度的紙漿所實際供應(yīng)的量(即紙漿中所帶的堿量)。而且，在混合槽9中向紙漿所加入所有的堿性材料，以便使所需量的堿性物質(zhì)在低濃度紙漿中有一個均勻的分布，在增濃之后，紙漿所帶的堿量應(yīng)能符合紙漿高濃度狀態(tài)氧氣脫木素處理的要求，對于本實施例來說，在液流10中加入槽9中的堿性物質(zhì)的量與脫離增濃單元12的紙漿17中所帶的量相同。
本發(fā)明的第二個實施例也如同圖1所示，在氧氣反應(yīng)器20中進行高濃度脫木素處理時紙漿所需堿性物質(zhì)的總量的第一部分是加入到混合槽9內(nèi)的低濃度紙漿中的。一般說來，約占總量一半的堿是在上述低濃度處理過程中加入的，在其后，補充堿性物質(zhì)18的第二部分被加入到高濃度的硫酸鹽漿17內(nèi)，該漿是借助增濃單元12用傳統(tǒng)的噴灑技術(shù)生產(chǎn)的，例如，在氧氣脫木素之前使紙漿中帶有全部量的堿性物質(zhì)。第二部分堿性物質(zhì)的量用于補充堿性的不足部分(也約占總量的一半)，應(yīng)能使后續(xù)的氧氣脫木素處理階段中脫木素化達到所期望的程度，這一處理階段是對堿性物質(zhì)處理過的高濃度紙漿進行的。這種二步法被稱作堿性物質(zhì)分步加入工藝。
如上所述，實際加在紙漿中的堿性物質(zhì)的總量一般為烘干紙漿重量(OD)的0.8～7%之間，對于南方軟木原料最好為1.5～4%，而對于硬木原料則最好為1～3.8%。在圖1的替換實施例中，總堿量的一半分別被加在低濃度的紙漿及高濃度處理過程中，也就是說，大約重量為0.5～2%的堿，對于硬木最好為0.5～1.9%，對于軟木最好為0.75～2%，分別加入到低濃度紙漿及高濃度紙漿堿處理過程中去。
這種分步加入工藝改進了堿性物質(zhì)往紙漿中添加的控制。高濃度堿處理過程允許對即將進入氧化脫木素反應(yīng)器20中去的紙漿中所含的堿性物質(zhì)的總量作迅速的改變或調(diào)整。通過在高濃度處理過程中對供給到紙漿中的堿性物質(zhì)18的量進行調(diào)整，可以避免在低濃度處理過程中長時間的平衡調(diào)節(jié)。高濃度狀態(tài)下的堿溶液的處理過程達到平衡時速度的加快，可以使氧氣系統(tǒng)對改變脫木素化的需求作出迅速的反應(yīng)，施加到紙漿中的精確總量能夠很方便很迅速的改變，以便對粗漿的性質(zhì)(即本質(zhì)的種類、K值及粘度)的改變作出補償，或者對某種特殊的紙漿來說改變其氧化脫木素的程度。
經(jīng)充分堿處理的紙漿19被送入氧氣脫木素反應(yīng)器20中，在那里通過任何一種眾所周知的方式使之與氣態(tài)的氧21相接觸。本發(fā)明中對氧氣脫木素處理過程最適合的條件包括在大約80～100磅/英寸2的條件下將氧氣輸入到高濃度紙漿中去，并將紙漿的溫度維持在90～130℃。高濃度紙漿與氧氣之間的平均接觸時間約在15～60分鐘之間。
在反應(yīng)器20中的氧氣脫木素反應(yīng)之后，脫木素后的紙漿22被送往洗滌單元23，在那里用水24對紙漿進行洗滌，以去除任何溶解后的有機物并生產(chǎn)出高質(zhì)量低色度的紙漿25，由此處紙漿25可以被送往后續(xù)的漂白工序以生產(chǎn)出充分漂白過的產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個實施例如圖2所示，它描述了圖1所示的部分工序。在圖2的工藝中，為方便起見，相同的元部件用相同的標(biāo)號示出，在圖2中未示出的元部件采用圖1中的標(biāo)號。
在該實施例中，經(jīng)堿性物質(zhì)處理后的紙漿11被送往洗滌壓縮部30，而不是送往增濃單元12，以便除去壓榨水13而使紙漿的濃度提高。存儲罐16可以設(shè)置在循環(huán)線中，其原因如上所述。
圖2的實施例中，堿性物質(zhì)添加到紙漿中時有二種不同方式，第一種是使全部的堿性物質(zhì)都在混合槽9中與紙漿相結(jié)合，如同上面結(jié)合圖1所作的描述。圖2實施例的第二種方式是圖1所示的分步添加堿性物質(zhì)的工藝，此時，僅為堿性物質(zhì)總需求量一部分的堿被加入到混合槽9內(nèi)的紙漿中去，而剩余部分18則被加入到高濃度紙漿17中去。在每一步中所加入的堿性物質(zhì)的相應(yīng)量以及優(yōu)點如同上面結(jié)合圖1對分步添加堿性物質(zhì)實施例所作的解釋是相同的。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點可以在后續(xù)的對氧氣脫木素紙漿25進行漂白處理時體現(xiàn)出來，這種漂白過程可以采用各種各樣的漂白劑，包括臭氧、過氧化物、氯氣、二氧化氯、次氯酸鹽等。當(dāng)采用傳統(tǒng)的氯/二氧化氯漂白工藝時，為了提高經(jīng)上述堿性物質(zhì)處理過的紙漿的白度，與采用傳統(tǒng)技術(shù)進行氧氣脫木素處理后的紙漿的漂白過程相比，可以采用較少量的總有效氯。根據(jù)本發(fā)明的方案，使用的含氯化合物的總量比采用相同的初始漿而不經(jīng)低濃度漿堿處理的工藝所需的量大約減少15～35%(重量比)。同樣，當(dāng)氯/二氧化氯處理后的紙漿緊隨一個堿提取過程的話，在該過程所需要的堿性物質(zhì)的量也比未在低濃度狀態(tài)下與堿性物質(zhì)均勻混合過的紙漿的漂白過程減少許多。采用上述方法，在低濃度狀態(tài)下用堿性物質(zhì)處理過的紙漿其堿提取階段所使用的堿量將減少25～40%(重量比)。
這種處理過程，除了減少必需的化學(xué)藥品的量而具有花費低的優(yōu)點之外，本發(fā)明的工藝還減少了氯氣所造成的環(huán)境污染的程度，這是因為氯氣的用量減少了，進而言之，由于該系統(tǒng)中使用的化學(xué)藥品的量較少，來自工廠的需進行處理的廢水中的污染物的量相應(yīng)也降低了，這就節(jié)約了廢水處理設(shè)備及相應(yīng)的花費。
為了對本發(fā)明方法的優(yōu)點及最佳操作作出說明，對采用圖1所示的處理工藝進行了幾個方面的試驗作為本發(fā)明所使用的概念，脫木素選擇性是纖維素的降解相對于紙漿中殘存的木質(zhì)素的程度的標(biāo)志，它表明該工藝過程生產(chǎn)出高強度低木素成分的紙漿的能力。特殊紙漿的氧氣脫木素過程中脫木素選擇性的不同可以通過比較紙漿的粘度與K值或卡伯值之間的比例關(guān)系得到反映。對于本發(fā)明來說，紙漿的木素含量可以借助K值或卡伯值進行測量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以識別出這些數(shù)值間的差異，如果需要并且可以將一個數(shù)值轉(zhuǎn)換成另一個數(shù)值。
漂白漿的粘度代表了漂白漿中纖維素的聚合度，其本身就是紙漿的代表特性。另一方面，K值代表了殘存在紙漿中的木素量，這樣，具有高選擇性的氧氣脫木素反應(yīng)所產(chǎn)生的漂白紙漿強度高(即高粘度)，木素含量低(即K值低)。
實例1(現(xiàn)有技術(shù)中高濃度紙漿的堿處理過程)。
將K值約為24(卡伯值為30.9)的南方松木硫酸鹽粗漿在不經(jīng)堿溶液處理的條件下壓榨到重量濃度為30～36%，制得一種高濃度的粗漿墊。用10%的氫氧化鈉溶液對粗漿墊進行噴淋，其量足以使氫氧化鈉的重量含量達到紙漿干重的2.5%。將稀釋水加入，使粗漿墊的濃度達到27%左右。采用下述條件對高濃度粗漿墊進行氧氣脫木素處理110℃，30分鐘，80磅/英寸的氧氣壓力。對該工藝產(chǎn)生的氧氣脫木素紙漿進行測試，發(fā)現(xiàn)其K值為13(卡伯值為15.2)，CED粘度值為14.8cps。再用常規(guī)技術(shù)對氧氣脫木素漿進行進一步漂白處理，氧氣脫木素處理后的紙漿及充分漂白后的紙漿的強度及物理特性分別列入表1和表2中。
表1由例1和例2生產(chǎn)出的紙漿氧氣階段脫木素結(jié)果比較例1例2K值139粘度(cps)14.814.0粘度/K值之比1.141.55表2由例1和例2生產(chǎn)出的紙漿經(jīng)充分漂白后強度性能的比較例1例2最終G.E.白度(%)8383
C.S.游離度斷裂長度撕裂因子斷裂長度撕裂因子(ml) -Km Dm2-Km Dm26586.4255.77.0055.55168.2573.68.3567.43378.8074.19.0771.8氧氣脫木素紙漿的漂白分下述三個階段進行氯氣處理、氫氧化鈉提取及二氧化氯處理，采用表3的漂白及提取條件進行處理，可以得到白度為83G.E.的最終漂白漿，化學(xué)藥品的排放量(相對烘干紙漿的百分?jǐn)?shù))列于表4，另外，在漂白階段之間，對紙漿進行充分的洗滌。
表3對例1和例2的紙漿在氯漂、提取及二氧化氯漂白過程中采用的漂白條件氯漂階段:
時間(分)15溫度(℃)50濃度(%)3提取階段:
時間(分)60溫度(℃)70濃度(%)12二氧化氯階段:
時間(分)120溫度(℃)60濃度(%)12
表4在氯漂、提取及二氧化氯階段漂白藥劑的用量例1例2氯漂階段:
氯氣對纖維百分?jǐn)?shù)(%)3.62.4二氧化氯(%)0.60.4提取階段:
氫氧化鈉(%)1.51.5二氧化氯階段:
二氧化氯(%)0.280.23例2～例5(低濃度紙漿的堿處理)例2至例5表明了僅在低濃度狀態(tài)下對紙漿進行堿處理，再在高濃度狀態(tài)下進行氧氣脫木素處理后的紙漿在脫木素度及脫木素選擇性方面的優(yōu)點。
例2采用例1中所使用的松木硫酸鹽粗漿，將其送入混合槽，如圖1及圖2所示的9中。加入足量的稀釋水使混合槽中的粗漿重量濃度達到3%左右，加入足夠量的10%的NaOH溶液，使NaOH的重量占烘干紙漿重量的30%。在室溫下將粗漿及氫氧化鈉水溶液均勻混合約15分鐘，使堿性物質(zhì)與粗漿相結(jié)合，將帶有粗漿的堿性物質(zhì)壓榨至重量濃度為27%左右，壓榨后氫氧化鈉約占纖維的重量的2.5%，如同例1一樣。將堿性物質(zhì)處理過的粗漿根據(jù)氧氣脫木素的程序進行漂白，如例1所描述的一樣，再將氧氣脫木素后的紙漿進行洗滌去除有機物質(zhì)。所生產(chǎn)的氧氣處理階段的紙漿的K值為9(卡伯值為10.8)，CED粘度為14.0，按照例1所示的條件用已知技術(shù)對氧氣漂白后的紙漿作進一步漂白。本實例中經(jīng)氧氣脫木素處理的紙漿及充分漂白的紙漿的性質(zhì)也在上述表1和表2中分別示出。
從例1和例2的比較中可以看出，采用例2的工藝生產(chǎn)出的氧氣脫木素紙漿在相同粘度的情況下，脫木素程度高(K值低)于采用例1現(xiàn)有技術(shù)工藝制得的紙漿，后者是將全部的堿性物質(zhì)加到高濃度紙漿中去的。而且采用例2的方法對紙漿進行低濃度堿處理，其脫木素程度增加而強度性能無明顯變化。這樣，其脫木素選擇性就得到提高。
根據(jù)例2生產(chǎn)出的紙漿具有較低的K值，可以對后續(xù)的漂白工藝進行調(diào)節(jié)以便與高脫木素的紙漿相適應(yīng)。在該紙漿的漂白階段，可以使用較少的漂白劑(如表4所示)或采用較短的漂白時間，這是相對于那種未經(jīng)低濃度狀態(tài)下進行堿處理的紙漿而言的。
例3將采用類似例2的方法由軟木(松木)制出的紙漿與例1所述的采用常規(guī)方法生產(chǎn)的紙漿(即不存在低濃度狀態(tài)下的堿處理過程)相比較，為了后續(xù)的氧氣脫木素處理而僅僅施加到高濃度紙漿中的平均氫氧化鈉劑量為45磅/噸烘干漿(lb/t)或百分比為2.3%，這時，通過氧氣脫木素反應(yīng)器后K值的平均降低值是10個單位。如果將相同的劑量的氫氧化鈉在高濃度氧氣脫木素之前僅僅加在低濃度的紙漿中，在脫木素處理過程中平均K值的下降為13個單位，比現(xiàn)有技術(shù)提高30%。
傳統(tǒng)的紙漿的平均K值及粘度值分別為12.1和14.4cps，而對于低濃度狀態(tài)堿處理工藝來說，當(dāng)其粘度值保持不變時(14.0cps)其平均K值則為8.3，脫木素選擇性提高約41%(1.69比1.19)，如表5所示。
負(fù)責(zé)對采用上述低濃度堿處理工藝制備的紙漿進行漂白的工廠與負(fù)責(zé)對采用傳統(tǒng)工藝制備的紙漿進行漂白的工廠的情況對比情況如表5所示。
表5紙漿性質(zhì)及漂白藥劑的比較(松木)傳統(tǒng)的低濃度處理的蒸煮:
K值21.920.5粘度(cps)21.520.5粘度/K值之比0.981.0氧氣脫木素處理:
K值12.18.3粘度(cps)14.414.0粘度/K值之比1.191.69氫氧化物(lb/t)39.446.0脫木素度(%)44.759.5漂白工廠:
氯氣/二氧化氯階段:
Cl2(lb/t) 51.2 34.4ClO2(lb/t) 7.0 4.6總有效氯(lb/t)69.446.4提取階段:
NaOH(lb/t)35.223.8二氧化氯漂白階段:
ClO2(lb/t) 10.6 9.0
粘度(cps)12.611.9污物5.62.5表5表明，在下一個漂白階段中總有效氯的使用量降低了約1/3(即每噸69.4磅比每噸46.4磅)。此外，在提取階段所需的NaOH量也降低了約1/3(24lb/t比35lb/t)。在最終漂白階段二氧化氯用量減少約1/6(9lb/t比10.6lb/t)。
例4對硬木紙漿所作的對比試驗類似于例3。同樣也發(fā)現(xiàn)，采用僅在低濃度狀態(tài)下進行堿處理工藝的漿比常規(guī)工藝的漿在氧氣脫木素反應(yīng)中，其K值的降低更為明顯。硬木漿在氧氣脫木素過程中氫氧化鈉的劑量為27lb/t，或1.4%，在脫木素處理階段，其K值比常規(guī)工藝下降5個單位。采用上述低濃度處理工藝，如果使用相同水平的氫氧化鈉，則K值的平均下降幅度約為7.3個單位，幾乎提高了50%。
硬木漿的平均K值和粘度值分別為7.6和16cps，而對于上述低濃度處理工藝，所得的K值為6，粘度值為17.7，而且發(fā)現(xiàn)，如果保持粘度同于現(xiàn)有技術(shù)堿處理的紙漿(16cps)，則其K值為5.8，使脫木素選擇性提高了約40%(2.95對2.10)，如表6所示。
脫木素選擇性的大小同樣也可以用粗漿與脫木素漿之間粘度變化值與K值變化值的比例關(guān)系來表達。將采用僅在低濃度狀態(tài)下進行堿處理的紙漿與常規(guī)漿作比較，前者比后者的脫木素選擇性有很大提高。該選擇性的提高可以提高脫木素的程度。對于常規(guī)漿來說，K值每變化4個單位，則粘度的平均變化量為4cps。與之相比，對于低濃度處理工藝的紙漿來說，粘度變化相同，其K值的變化量卻為7個單位。用選擇性比率這一概念來表示，低濃度處理漿為1.75，而常規(guī)漿為1(cps/K值)，提高約75%。
對上述低濃度堿處理制得的紙漿在氧氣脫木素之后進行漂白處理的工廠與對常規(guī)氧氣脫木素后的紙漿進行漂白處理的工廠，其漂白藥劑的使用情況之比較列于表6。
表6紙漿性能及漂白藥劑的比較(硬木)蒸煮:常規(guī)低濃度處理K值12.313.0粘度(cps)21.623.4粘度/K值比1.751.80氧氣脫木素階段:
K值7.66.0粘度(cps)16.017.7粘度/K值比2.102.95氫氧化物,lb/t27.626.4脫木素化(%)38.054.0漂白工廠:
氯氣/二氧化氯階段:
Cl2,lb/t 27.0 22.7ClO2,lb/t 5.6 4.7總有效氯,lb/t41.634.9提取階段:
NaOH,lb/t18.913.3
二氧化氯漂白階段:
ClO2,lb/t 5.5 4.7粘度(cps)14.614.9污物32.034.0表6表明，在氯氣處理階段，總有效氯的用量比常規(guī)漿降低約1/6(即34.9lb/t與41.6lb/t之比)，而提取階段氫氧化物的需要量降低29%以上(即13.3lb/t與18.9lb/t之比)，在最后的漂白階段二氧化氯的用量減少14%以上(即4.7lb/t與5.5lb/t之比)，而紙漿的最終性質(zhì)，包括粘度值及污物量基本持平。
例5現(xiàn)展示以下試驗室測試數(shù)據(jù)，以進一步闡明采用本發(fā)明的處理工藝對堿性物質(zhì)均勻分布在紙漿內(nèi)所起到的作用。
制備一種未經(jīng)漂白的松木粗漿，其K值為19.54，粘度為24.9，將該紙漿的二個試樣在7.7%的濃度下用3%的NaOH，在60℃條件分別處理1分鐘和15分鐘，然后將紙漿濃度提至27%，紙漿中NaOH的含量約為0.67%，該紙漿被送入一氧氣脫木素反應(yīng)器，其壓力為80磅/英寸2，溫度為110℃，處理30分鐘，不再添加堿性物質(zhì)。
取另外二個未漂白漿的試樣，其濃度為3%，對其用35%的NaOH進行處理，溫度為60℃，時間分別為1分和15分。再將紙漿的濃度提至27%，使紙漿中NaOH含量為3%，將紙漿送入氧氣脫木素裝置，壓力為80磅/英寸2，溫度為110℃，處理30分鐘，不再添加堿性物質(zhì)。試驗結(jié)果如表7。
表7氧氣脫木素處理后的性質(zhì)樣品濃度(%)混合時間(分)K值(25ml)粘度(cps)A7.7117.3723.2B7.7117.4322.6C7.71517.7724.3D7.71517.3422.0E3.018.7414.8F3.018.3414.8G3.0158.2415.3H3.0158.7314.3在經(jīng)處理的E-H漿樣中所含有的NaOH量(即3%)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樣品A-D，這是因為前者是將大量的NaOH與紙漿相混合的。樣品E-H中，紙漿的K值降低數(shù)至少為55.3%，而樣品A-D的K值下降數(shù)卻非常小，最好的才約為11.3%。所以，根據(jù)本發(fā)明的工藝處理過的樣品(E-H)其脫木素程度比對比樣品約提高49.6%。
對于本實例未經(jīng)漂白的相同粗漿重復(fù)復(fù)進行上述試驗，僅有下列變化變化1變化2第一階段:NaOH對紙漿%324濃度,%3.53溫度,℃4848氧氣處理階段:NaOH對紙漿%0.443濃度,%2020
對上述每一個變化試驗，NaOH的處理時間都是2分鐘和15分鐘，未漂白漿的濃度基本相同(3.5%對3%)，試驗結(jié)果如表8。
表8氧脫木素處理后的性質(zhì)樣濃度混合時間K值粘度GE白度品(%)(分)(25ml)(cps)I3.5215.7523.424.8J3.5215.3422.425.2K3.51514.7822.625.9L3.51515.0022.725.5M3.028.5913.336.6N3.028.2914.235.3O3.0158.1413.136.3P3.0158.4413.836.5由于與低濃度紙漿相混合的NaOH量的增加，至使高濃度紙漿中存留的NaOH量較大，鑒于NaOH量的增加，樣品M-P的K值約降低至少56%，而樣品I-L中最好的情況僅降低約24.4%，根據(jù)本工藝制備的樣品(M-P)的脫木素程度至少比對比樣品增加41.9%。如上所述，其原因在于由于適量的NaOH與低濃度紙漿均勻的混合及分布導(dǎo)致高濃度紙漿中保存的NaOH量的增大。
例6為了闡明在氧氣脫木素之前100%低濃度堿性物質(zhì)對紙漿進行處理及其分布對卡伯值降低效果及總生產(chǎn)率的影響，測定了常規(guī)的及低卡伯值的硫酸鹽AQ法粗漿的卡伯值及生產(chǎn)率，其結(jié)果列入表9。
表9低濃度堿處理氧氣脫木素粗漿時間起始最終產(chǎn)率卡伯產(chǎn)率最終粘(分)卡伯值卡伯值(%)值(%)度(cps)①常規(guī)528.126.599.512.095.214.7②常規(guī)1528.127.598.713.496.315.1③K/AQ521.620.3100.08.996.715.2④K/AQ521.6--8.197.213.9注①2.4%NaOH，②2.1%NaOH，③2.1%NaOH，④2.6%NaOH用NaOH(壓榨后占紙漿2.4%)對濃度為3%的常規(guī)硫酸鹽粗漿處理5分鐘，處理前的卡伯值為28.1，處理后的卡伯值為26.5，下降了1.6，這相當(dāng)于經(jīng)過后續(xù)的堿處理及氧氣脫木素處理后卡伯值總下降值的9.6%(卡伯值為12.0)。通過低濃度堿處理階段的產(chǎn)率為99.5%，0.5%的損失率中約一半是由于木質(zhì)素及殘留物的損失，它們轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔锪?。在氧氣脫木素處理之后總的生產(chǎn)率為95.2%。
用NaOH(壓榨后占紙漿2.1%)對濃度為3%的同樣起始粗漿處理15分鐘，起始紙漿的卡伯值降低0.6個單位，達到27.5，這相當(dāng)于經(jīng)過后續(xù)的低濃度堿處理及氧氣脫木素處理后卡伯值總下降值的4.2%(卡伯值為13.4)，通過堿處理階段的生產(chǎn)率為98.7%。
用NaOH(壓榨后占紙漿2.11%)對濃度為3%的低卡伯值硫酸鹽AQ粗漿處理5分鐘，卡伯值下降1.3個單位，達到20.3。這一下降值相當(dāng)于經(jīng)后續(xù)氧氣脫木素處理后卡伯值總下降值的10%(卡伯值為8.9)，在堿處理階段基本上無任何產(chǎn)量損失，經(jīng)過氧氣脫木素之后，總生產(chǎn)率為96.7%。采用相同的硫酸鹽AQ起始粗漿的第二個氧氣脫木素處理其結(jié)果相類似，卡伯值為8.1，生產(chǎn)率為97.2%。
例5表明，在紙漿的低濃度堿處理過程中，脫木素反應(yīng)量不明顯，這一實例也表明，對低濃度紙漿作堿處理的處理時間延長至15分鐘，效果也不明顯。然而，例2至例6表明，與常規(guī)方法處理的紙漿相比，低濃度堿處理的確明顯地提高了其對于后續(xù)高濃度氧氣脫木素階段所獲得的脫木素的相對量。該實例還表明，用處理工藝對于低卡伯值的粗漿進行處理可以獲得很小的卡伯值而粘度卻沒有明顯下降。
在低濃度處理中，堿性物質(zhì)在紙漿中的均勻分布確保了紙漿中的纖維與堿性材料的結(jié)合狀態(tài)最佳，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的任何工藝，這就使后續(xù)的氧氣脫木素處理中的脫木素選擇性得以加強，使脫木素后的粗漿具有優(yōu)于采用現(xiàn)有技術(shù)所獲得的強度及脫木素度。而且，氧氣脫木素反應(yīng)的脫木素選擇性也得到出乎意料的改進。
對本發(fā)明來說，施加到低濃度紙漿中的堿性物質(zhì)的最小量是該量與加在高濃度紙漿中的堿量相加，應(yīng)足以提高紙漿在后續(xù)氧氣脫木素反應(yīng)階段的脫木素選擇性。以下實例表明，在氧化脫木素之前所加入總堿量的至少50%，應(yīng)在低濃度紙漿中加入，如果加入低濃度紙漿中的堿量低于50%，則脫木素選擇性方面所具有的優(yōu)勢將明顯降低。
如果象現(xiàn)有技術(shù)那樣，堿性材料僅僅加到高濃度紙漿中去，在不嚴(yán)重破壞紙漿纖維素部分(即不降低強度)的前提下，脫木素程度(即K值的降低)可以達到50%。在本發(fā)明中，經(jīng)氧氣脫木素處理在不破壞紙漿纖維素部分的前提下，可以使進入紙漿的K值降低50%以上，至少為60%。如果需要還可以降低70%或更多。
例如，對于某種紙漿，在進入氧氣脫木素階段時其K值范圍約為10～26，該值大小取決于木材的類型及依照特殊木材所進行的制漿方式。脫木素處理之后，K值下降至約5～10。對軟木漿來說，在脫木素前K值一般為20～24(指標(biāo)為21)，而脫木素之后，K值在8～10的范圍內(nèi)。對硬木漿來說，按照本發(fā)明方法脫木素前K值為10～14(指標(biāo)為12.5)，脫木素后K值可達5～7。
對于二種類型的紙漿，在脫木素前粘度一般為19或更高，而脫木素之后約為13(軟木一般為14或更高，硬木為15或更高)。
一般說，脫木素處理前后粘度的變化約為6cps或更低。而且業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在K值降至17個單位之前，粘度的變化是K值變化的常數(shù)。
通過100%低濃度狀態(tài)堿處理工藝，脫木素選擇性得以增強，與現(xiàn)有技術(shù)的脫木素處理相比，脫木素化至少增加20%。通過減少氧氣脫木素反應(yīng)前后紙漿粘度的變化，顯著避免了紙漿中纖維素成分的破壞。
例7下列數(shù)據(jù)表明對于南方松木粗漿在高濃度氧氣脫木素之前所需要的堿性物質(zhì)的相應(yīng)量。
要想使?jié)舛葹?7%的漿獲得重量相當(dāng)于烘干漿2.2%的NaOH，每噸漿大約需要40磅左右的化學(xué)物質(zhì)。在例1的現(xiàn)有技術(shù)中，這一數(shù)量就是所需量的全部。因為它是直接加到高濃度紙漿中的而且所施用的堿性物質(zhì)全部進入氧氣反應(yīng)器。對于例2所述的對低濃度紙漿所作的堿處理中，已經(jīng)測定出在混合槽中所加入堿量的35～54%左右最終附著在紙漿中并被帶入氧氣反應(yīng)器，這就表明，每噸漿約需使用45～91磅的NaOH才能使紙漿獲得所需的堿量。然而如上所述，例2的工藝增加了脫木素程度而沒明顯影響其強度性質(zhì)。這樣，堿性物質(zhì)的補充加入量可以被允許。該過程如圖1所示，由于此時并沒有堿性物質(zhì)從壓榨液循環(huán)系統(tǒng)中排出，離開該系統(tǒng)的堿性物質(zhì)就是進入氧氣反應(yīng)器的堿性物質(zhì)，因此每噸所使用的堿僅為所需的40磅。這樣例2的工藝既提高了脫木素選擇性，又使用于本發(fā)明工藝的堿性物質(zhì)節(jié)省了約51磅/噸。
例8以下的實例表明通過使用分步添加堿性物質(zhì)的工藝，使本發(fā)明既達到了與例2-5所示100%低濃度紙漿堿處理工藝相似的脫木素選擇性，同時又減少了排入回收系統(tǒng)的堿性物質(zhì)的量。
下列實驗涉及6個試樣，它表明了本發(fā)明二步添加工藝對脫木素選擇性的影響，其結(jié)果列入表8和9中。為了便于比較，將樣品A(100%的堿施加到低濃度紙漿中)和B(100%的堿施加到高濃度紙漿中)也收集在表內(nèi)。
試驗中使用的初始粗漿是南方松木，將原料用常規(guī)方法蒸煮成粗漿，粗漿的40mlK值為22.1，25mlK值為19.8，粘度為24.5cps。
將紙漿稀釋至約3.5%的低濃度，通過加入氧化白液溶液使足量的堿在紙漿中分布，然后使?jié){液增濃至約27%，壓縮之后的漿中所含堿性物質(zhì)的量示于表10中。
然后將第二批堿量(也示于表10中)再加入高濃度紙漿中，用于提供指定量的堿溶液是氧化白水，它含有84.5g/L的NaOH，還有0.1%的硫酸鎂。
然后將堿處理過的高濃度紙漿送入氧氣反應(yīng)器20(圖1)，其操作溫度為110℃，壓力為80磅/英寸2，時間是30分鐘，施加到高、低濃度紙漿中的總堿量約為2.96～4.23%，如表10所示，堿量在低濃度與高濃度紙漿處理過程的分配情況也示于表10中，氧氣脫木素紙漿的粘度，K值以及選擇性能比被示于表11中。
表10樣品低濃度加堿量高濃度加堿量總加堿量(對紙漿,%)(對紙漿,%)(對紙漿,%)A3.1003.1012.330.632.9622.251.173.4231.811.803.6141.392.343.7351.062.923.9860.633.604.23B04.504.50
表11樣品高濃度加入量粘度K值粘度/K值比率(%)(cps)(25ml)A014.910.11.475121.415.19.651.565234.313.79.961.376349.815.310.081.518462.714.010.661.313573.414.311.821.210685.213.911.161.246B10014.412.801.125結(jié)果表明，將49.8%(約50%)的堿性物質(zhì)添加到高濃度紙漿的樣品強化了脫木素化及選擇比率，在粘度不變或提高的前提下，K值降低了。樣品1、2、3制備的脫木素紙漿與對比樣A相當(dāng)，該對比樣品是將100%的堿在低濃度紙漿中加入的。樣品1-3及A之所以比較好，是因為與樣品4-6及B相比，脫木素選擇性提高了，當(dāng)K值減少時粘度值卻增加了。與樣品1-3及A相比樣品4-6及B的紙漿進一步漂白需要再加入漂白藥劑，這是因為樣品4-6及B的紙漿的K值比較高。這些結(jié)果表明在低濃度階段分步加入的至少50%的堿所具有的強化脫木素程度的作用可以由在低濃度狀態(tài)下將堿全部加入這一方案來達到。
例9對于軟木漿，在例2～5以及例7中所得到的數(shù)據(jù)以及其他一些預(yù)測及觀測到的數(shù)值已經(jīng)以曲線的形式被匯集在圖3和4中。圖3中還包括了用實際測試數(shù)據(jù)進行結(jié)合分析所得到的曲線，以及許多其他預(yù)測及觀測結(jié)果，它們表明了來自于例1的對軟木漿用現(xiàn)有技術(shù)進行處理的粘度與K值間的相互關(guān)系。
如圖3所示，例1所采用的常規(guī)工藝在氧氣脫木素處理后所達到的典型紙漿性能由標(biāo)為現(xiàn)有技術(shù)的曲線代表。人們總希望能保持住紙漿的強度。用粘度表示，應(yīng)具有高粘度水平，同時又達到有效的脫木素程度，它是由K值的降低來表示的，圖3表明，根據(jù)代表本發(fā)明的曲線，與現(xiàn)有技術(shù)的曲線所表示的較低脫木素程度及較低粘度相比，采用低濃度紙漿堿處理工藝，在保持粘度不變的情況下，可以得到更高的脫木素程度(即K值較低)。
圖4表示了在高濃度紙漿處理中增大用堿的百分?jǐn)?shù)所帶來的影響，水平實線位于粘度變化為0的數(shù)字附近，它代表在低濃度紙漿中用100%的堿性物質(zhì)進行處理所達到的原始粘度。在實線0二側(cè)的二條水平虛線勾畫出粘度變化±6%的區(qū)域。從圖4可明顯看出，當(dāng)加入高濃度漿中的堿量超過紙漿處理過程使用總堿量的50%時，紙漿的粘度將低于可以接受的變化范圍。
隨著紙漿高濃度處理的強化，在低濃度處理時使用的堿量就減少，只有在低濃度狀態(tài)下進行處理時堿性物質(zhì)在紙漿中的均勻分布才能得以實現(xiàn)，由于在低濃度處理階段堿用量降低，低濃度處理時在提高選擇性方面的優(yōu)勢就削弱了。當(dāng)然，與將全部堿性物質(zhì)加入高濃度紙漿的工藝相比，任何分步加堿的工藝都可以使脫木素選擇性有某種程度的改進，而對分步工藝而言，脫木素選擇性提高最大的情形發(fā)生于在高濃度紙漿處理過程中的加堿量不超過總堿量的50%的工藝。
例10業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對于南方松木硫酸鹽粗漿來說，要想獲得期望的脫木素選擇性，在氧氣脫木素之前，需達到這樣一個指標(biāo)，即NaOH的加入量為烘干紙漿重量的2.4%。為了使進入氧氣反應(yīng)器的紙漿帶有2.4%的NaOH，每噸空氣干燥漿約需43.2磅(lb/ADT)的NaOH。
由于各種壓榨液排放而造成堿性物質(zhì)的流失情況如表12所示。
表12在氧氣脫木素之前加入紙漿中堿性物質(zhì)的量(LB/ADT)排入回收系統(tǒng)加入低濃度紙漿中的堿性物質(zhì)的分量(%)的壓榨液(%)100%80%60%50%043.243.243.243.2205451.850.048.6407266.260.557.66010895.082.175.6應(yīng)當(dāng)注意，表10所列出的量值是指用于本工藝紙漿中堿性物質(zhì)的總量，即在低濃度紙漿及高濃度紙漿中所加入堿量的總和(如果適用的話)，在壓榨液排放量為0時，如果平均分加則在混合槽內(nèi)加給低濃度紙漿以及加給高濃度紙漿的堿量均為21.6lb/ADT。同樣在平均分加的情況，如果有20%的榨液放掉，則對低濃度紙漿除了加入21.6lb/ADT的堿之外還需對該系統(tǒng)添加5.4lb/ADT的堿(總量為27lb/ADT)，以便補償榨液排放的損失量。這一外加量一般加入混合槽中，以便使加入高濃度紙漿中的量維持在不高于總量50%的水平。
表13列出了與表12相同的數(shù)據(jù)，只不過還表示出了為達到紙漿中含NaOH2.4%的指標(biāo)，在低濃度紙漿中所加的額外的堿量。如果加入高濃度紙漿中的堿量增加到50%，則應(yīng)對低濃度紙漿減少額外堿的補加量，以便使紙漿中帶有合適的堿量以適應(yīng)高濃度氧氣脫木素的要求。對于無榨液流失的情況，如上所述，特別考慮圖1實施例的情況，對于特殊設(shè)計方案，則不存在堿性物質(zhì)的流失并適當(dāng)?shù)毓?jié)省了化學(xué)藥品。
表13為補償榨液排放而在低濃度紙漿中添加堿性物質(zhì)的量(LB/ADT)排入回收系統(tǒng)加入低濃度紙漿中堿性物質(zhì)的分量(%)的壓榨液(%)100%80%60%50%2010.88.66.85.44028.82317.314.46064.851.838.932.4表14表示出如同表12和13的相同數(shù)據(jù)，只不過僅僅列出了20%、40%及60%壓榨液排放時加入低濃度紙漿中的堿量(括號中表示相應(yīng)的重量百分?jǐn)?shù))。
表14加入低濃度紙漿中的堿性物質(zhì)lb/ADT(總量%)壓榨液排放加入低濃度紙漿中堿性物質(zhì)的分量(%)(%)100%80%60%50%043.234.625.921.6
(100%)(80%)(60%)(50%)205443.232.727(100%)(83.4%)(65.4%)(55.5%)407257.643.236(100%)(87%)(71.4%)(62.5%)6010886.464.854(100%)(90.9%)(73.79%)(71.4%)以上數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明使用的分步加堿工藝，在混合槽9中加入低濃度紙漿中的堿應(yīng)至少為總堿量的50%，最好為55～90%，以補償排入回收系統(tǒng)的壓榨液所帶走的堿量，余額部分的堿在高濃度紙漿中加入。
對將100%的堿加入低濃度紙漿的數(shù)值進行檢測，結(jié)果如同期望的一樣，隨著壓榨液排放所造成堿性物質(zhì)流失百分比的增大，必須增大加入紙漿中的堿性物質(zhì)量。對于將全部堿用于低濃度紙漿的情況，經(jīng)由榨液排放系統(tǒng)15C送入回收系統(tǒng)的堿量要明顯高于僅將一部分堿用于低濃度紙漿中的情況。在分步添加中，隨著加入低濃度紙漿中堿性物質(zhì)的比例減少，用于補償排放損失而加入的額外堿量也減少，這是由于在低濃度處理過程用堿量減少而造成的。
這樣，減少對低濃度紙漿的堿性物質(zhì)的添加比例可以減少混合槽9中所使用的堿量，同時也減少了經(jīng)由壓榨排放系統(tǒng)所帶走的堿量。在高、低濃度紙漿中分步加堿的方式減少了壓榨排放系統(tǒng)15C的量，從而也減少了重新添加的堿量，這樣也就節(jié)省了化學(xué)藥品。
很明顯，在此對本發(fā)明的描述是為了對上述主題作出解釋的，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其提出種種改進和提供許多實施例。權(quán)利要求書的范圍應(yīng)包括落入本發(fā)明原則和范圍的全部改進及實施例。
權(quán)利要求
1.在高濃度紙漿氧氣脫木素處理過程中為了獲得高脫木素選擇性而采取的工藝，該工藝包括在第一洗滌壓榨過程中首先將紙漿沖洗至濃度至少為18%；通過將洗滌后的紙漿濃度降至低于10%(重量)的方式向洗滌后的紙漿加入第一批量的堿性物質(zhì)，從而制得一種低濃度紙漿，使該低濃度紙漿與一定量的堿相結(jié)合，從而使堿性物質(zhì)在紙漿中到均勻分布，再提高含有堿性物質(zhì)的紙漿的濃度，使之至少達到18%左右(重量)，以獲得一種高濃度紙漿，在保持首批量的堿在高濃度紙漿中均勻分布的同時，去除榨液；將大都分的壓榨液重新輸入堿性物質(zhì)結(jié)合階段；使高濃度紙漿中堿性物質(zhì)的總重量至少達到烘干紙漿重量的0.8～7%，所述的總重量也包括所述的首批量的堿；以及對含有堿性物質(zhì)的高濃度紙漿進行氧氣脫木素處理，以提高其脫木素選擇性并獲得氧氣脫木素的紙漿。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中幾乎全部的壓榨液都重新流入堿性物質(zhì)結(jié)合步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中全部的堿性物質(zhì)都是加在低濃度紙漿中的，使高濃度紙漿所得到的全部堿性物質(zhì)的量等于首批堿量。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，它還包括將第二批堿加在高濃度紙漿中，此時，第一批及第二批堿的總和等于高濃度紙漿中所帶的堿性物質(zhì)的總量。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中紙漿由第二洗滌壓榨進行增濃。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，它還包括在一存儲罐中對予定量的壓榨液進行存儲，以便當(dāng)增濃階段一旦發(fā)生中斷時，可將壓榨液直接送往堿性物質(zhì)結(jié)合步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，它還包括對氧氣脫木素紙漿的洗滌，將所產(chǎn)生的洗滌廢水的一部分對初始紙漿洗滌步驟進行再循環(huán)。
8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中當(dāng)紙漿與一定量的堿性物質(zhì)相結(jié)合時，其重量濃度低達5%以下。
9.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中在氧氣脫木素處理之前，紙漿的重量濃度被增加到約25～35%。
10.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中在氧氣脫木素步驟中紙漿的脫木素選擇性得以提高，此時到高濃度紙漿的K值的減少高于50%，而紙漿的纖維素成分未遭受明顯破壞。
11.如權(quán)利要求10所述的工藝，其中K值由脫木素處理前的10～26左右降至脫木素處理之后的5～10左右。
12.如權(quán)利要求4所述的工藝，其中的紙漿是未經(jīng)漂白的軟木漿，用于紙漿中的總堿量約為1.5～4%(重量)，其中第一批及第二批堿量均為0.75～2%(重量)。
13.如權(quán)利要求4所述的工藝，其中的紙漿是未漂白的硬木漿，用于紙漿中的總堿量約為1～3.8%左右(重量)，其中第一批及第二批堿的用量均為0.5～1.9%左右(重量)。
14.一種在高濃度氧氣脫木素處理中可以提高紙漿脫木素選擇性的工藝，它包括在第一洗滌壓榨部將紙漿濃度初步洗至至少約18%;在將洗滌后的紙漿濃度降低到少于10%(重量)時，將首批量的堿性物質(zhì)加入到洗后的紙漿中去，以便形成一種低濃度紙漿，使該低濃度紙漿與一定量的堿性物質(zhì)相結(jié)合，以使堿性物質(zhì)在紙漿中基本上呈均勻，在第二洗滌壓榨部將紙漿濃度增加到至少18%(重量)左右，以獲得一種高濃度紙漿，在保持第一批堿性物質(zhì)基本上均勻分布于高濃度紙漿中的情況下除去壓榨液;將一部分壓榨液重新循環(huán)到堿性物質(zhì)結(jié)合步驟中去;使高濃度紙漿中的總含堿量至少為紙漿烘干重量的約0.8～7%，所述的總量包括所述的第一批堿量;以及對含有堿性物質(zhì)的高濃度紙漿進行氧氣脫木素處理，以提高其脫木素選擇性并獲得氧氣脫木素紙漿。
15.如權(quán)利要求14所述的工藝，其中全部的堿性物質(zhì)都用來減少紙漿的濃度，這樣，高濃度紙漿所含的總堿量等于第一批堿量。
16.如權(quán)利要求14所述的工藝，它還包括將第二批堿施加到高濃度紙漿中，第一、二批堿量之和等于高濃度紙漿中所帶的總堿量。
17.如權(quán)利要求14所述的工藝，它還包括存儲罐中存儲一定量的壓榨液，以便在增濃步驟的操作間斷時仍能將壓榨液連續(xù)地直接送往堿性物質(zhì)結(jié)合步驟。
18.如權(quán)利要求14所述的工藝，其中還包括對氧氣脫木素處理后的紙漿的沖洗，所產(chǎn)生的一部分洗滌廢水重新流回第一洗滌壓榨部。
19.如權(quán)利要求16所述的工藝，其中采用的紙漿是未漂白的軟木漿，用于紙漿中的全部堿性物質(zhì)的總量約為1.5～4%(重量)，其中第一、二批堿的用量均為約0.75～2%(重量)。
20.如權(quán)利要求16所述的工藝，其中采用的紙漿是未漂白的硬木漿，用于紙漿中的總堿量約為1～3.8%(重量)，其中第一、二批堿的用量均為約0.5～1.9%(重量)。
21.如權(quán)利要求14所述的工藝，其中在氧氣脫木素步驟使脫木素選擇性得以提高，使高濃度紙漿的K值降低50%以上，而紙漿中的纖維素成分未遭受明顯破壞。
22.如權(quán)利要求21所述的工藝，其中K值由脫木素之前的約10～26降至脫木素之后的約5～10。
全文摘要
使堿溶液在紙漿處于低濃度狀態(tài)時與未漂白紙漿相結(jié)合，以便使第一批堿性物質(zhì)基本上均勻分布于紙漿內(nèi)，然后將紙漿濃度提高到18％左右，然后對含堿的高濃度紙漿進行氧氣處理，實現(xiàn)脫木素化。另一部分堿可以在氧氣脫木素之前加到高濃度紙漿中去，使總堿量為烘干紙漿重量的0.8～7％。本發(fā)明還考慮使用一個或更多的洗滌壓榨部，以便減少工藝過程中所使用的總堿量，這樣就可獲得一種高強度，低木質(zhì)素的紙漿，可按照本發(fā)明的方法對其作進一步漂白加工，達到高白度，同時降低化學(xué)藥品的量。
文檔編號D21C9/10GK1070969SQ9211087
公開日1993年4月14日 申請日期1992年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月14日
發(fā)明者J·C·約瑟夫, C·H·馬修斯, S·T·特雷特, S·W·埃哈斯, B·F·格里格斯 申請人:友聯(lián)坎普專利控股有限公司