[发明专利]生产纸浆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产纸浆的方法。更具体地说，本发明涉及包括蒸汽相预水解步骤的置换间歇式蒸煮工艺，其中，副产物的收取得到改善。

背景技术

在20世纪30年代，开发出了用于生产具有高的α纤维素含量的特殊纸浆的预水解-硫酸盐(Kraft)蒸煮，参见例如Rydholm，S.E.的Pulping Processes(第649-672页，Interscience Publishers，纽约，1968)。基本思想是在进行去脱质素时从纤维素纤维中尽可能多地除去半纤维素，从而获得高的α纤维素含量。这是必要的，因为这种纸浆的各种最终用途(例如溶解纸浆)都不能容忍具有无规接枝分子结构的短链半纤维素分子。

单独的预水解步骤允许通过改变水解条件来对半纤维素的水解进行所需调节。在预水解-硫酸盐法蒸煮方法中，直到单独的第二蒸煮步骤才进行必需的去脱质素。预水解作为水或蒸汽相预水解进行，或者，预水解在催化剂的存在下进行。在前一方法中，在该方法期间从木材中释放出的有机酸实施了主要部分的水解，而在后一方法中，可加入少量的无机酸或二氧化硫以“辅助”预水解。在蒸汽相中进行的预水解阶段中，将直接蒸汽引入到蒸煮器中的木屑柱内。

传统上，在使反应器中的纤维素材料预水解后，在该反应器中用碱性中和液体使水解产物和经预水解的纤维素材料中和，从而产生中和的水解产物以及中和的经预水解的纤维素材料。水解产物不但存在于木屑外的自由液体中，而且还捕集和固定在木屑内。如果期望的话，可以在中和步骤之前尽可能多地收取水解产物，以能够利用在预水解中放出的碳水化合物。可以在预水解步骤和蒸煮步骤之间采用单独的洗涤步骤，在该单独的洗涤步骤中，首先用洗液填充蒸煮器，然后从蒸煮器中移出含有碳水化合物的液体。但这是耗时的，不利于能量平衡且产生非常稀的碳水化合物溶液。

WO2007/090925描述了处理木质纤维素材料的改善方法，其中，首先用直接蒸汽将蒸煮器及其内容物加热至预定的水解温度，然后从一端向蒸煮器中引入一定体积的洗液，并从蒸煮器的与所述引入端相对的另一端除去所述洗液。

根据专利公开WO2007/090926中所述的方法，通过利用水解产物的滴流床型下降流来收取水解产物。在该方法中，将向下滴流的水解产物的第一级分收集作为产物级分，并将第二级分从蒸煮器排出至热水解产物储罐以在下一批次中用作第一滴流液体。通过滴流床型收取，获得了浓水解产物，但是，该收取步骤太慢，因而对于纸浆品质是不利的。另外，该处理对于蒸煮器的内容物而言是不均匀的；显然，在处理期间将出现沟流，液体流向最容易的地方。

在除去水解产物后，该方法可通过本领域已知的中和-蒸煮方法继续进行。

本发明的目标在于在预水解-硫酸盐蒸煮法中优化水解产物的收取。通过本方法，现有方法的缺点能够被克服或者至少被显著地减小。实现了对蒸煮器的全部内容物的均匀处理，获得了高等级的溶解纸浆或造纸等级的纸浆，而且，能够基本无硫地获得收取的水解产物。基本无硫是指，根据本发明，可以不向收取的水解产物加入含硫液体，即根据一种实施方案，仅存在来源于木材的硫。由此，对碳水化合物的进一步处理更为容易。而且也顾及到了该方法的能量效率。

发明内容

根据本发明的用于生产纸浆的置换间歇式制浆方法包括以下步骤：填充木屑；加热木屑；使木屑预水解；收取水解产物，包括对蒸煮器内容物进行中和，通过提高pH即通过加入碱性蒸煮液来制备用于硫酸盐法蒸煮的蒸煮器内容物，以及蒸煮至所需的H-因数。在本发明的收取步骤中，在达到预水解阶段中的目标P-因数后，将热洗液从蒸煮器的底部引入蒸煮器中。所述洗液可为来自热水存储器的热水。如果需要的话，可以在将热水引入到蒸煮器中之前将氢氧化钠加入到热水中。当蒸煮器中的热洗液的水平面超过真空筛浆机(suction screen)时，开启蒸煮器循环泵，并开始循环到蒸煮器的顶部和底部。持续进行热洗液的泵送，直至所有木屑均“处于”洗液中。该收取步骤将在蒸汽阶段(即预水解步骤)期间由木屑产生的水解产物以及蒸汽冷凝物洗涤到洗液中，以便在将用过的洗液置换至冷凝物储存器之前，在用过的洗液中具有尽可能高的溶解的糖/碳水化合物浓度。同时，预水解以受控方式停止，从而防止纤维品质的损失。使用碱性液体，将冷凝物即含有副产物的洗液从蒸煮器顶部置换，冷凝物的置换是收取步骤的最后部分。在收取步骤结束后，蒸煮器内容物的pH值可以为pH 9-12。