[发明专利]使用多硫化物蒸煮液的硫酸盐蒸煮方法

说明书

发明领域

本发明涉及制浆产率增加的使用多硫化物(PS)蒸煮液由含木质素的纤维素材料制备硫酸盐(kraft)纸浆的方法。

发明背景

在1960-1970年代，在连续蒸煮器(digester)中实施的常规硫酸盐蒸煮中，将所需用的全部白液(WL)添加至蒸煮器的顶部。很快出现的是，在高蒸煮温度下形成的高碱浓度对纸浆粘度不利。

因此，开发了蒸煮方法，以降低蒸煮开始时不利的高碱峰值浓度，并因此在以诸如MCC、EMCC、ITC和低固形物(Lo-Solids)蒸煮的蒸煮方法实施的蒸煮期间采用碱的分批进料。

其它蒸煮方法在蒸煮阶段之前使用黑液(BL)浸渍来实施，其中黑液中残留的碱被用来中和木材的酸度并用硫化物浸渍木片。美卓(Metso)所出售的这样的一种蒸煮方法是紧凑蒸煮(Compact Cooking)，其中从蒸煮的早期阶段抽取具有相对高残留碱水平的黑液，并将其进料至在前的浸渍阶段。

蒸煮过程(即，包括浸渍在内)中的碱消耗的一个方面是，很大一部分的碱消耗是由于木材酸度的初始中和，并且高达50-75%的总碱消耗是在中和过程中发生的。因此，需要像初始中和加入大量碱。这导致很麻烦的问题，因为已发现，当在常规蒸煮中进料至蒸煮器顶部时，高碱浓度对纸浆粘度不利。满足高碱消耗以及在蒸煮器顶部降低碱浓度的必要性的一种解决方案是进料大体积的碱处理液，优选具有残留碱含量但具有低碱浓度的黑液，这导致每公斤木材存在相对大量的总碱但仍为低碱浓度。

在US7270725(=EP1458927)中，美卓公开了在黑液处理之前使用多硫化物蒸煮液的预处理阶段。在该方法中，在预处理阶段之后和开始黑液处理之前排出多硫化物处理液。还优选使多硫化物处理阶段保持较短时间，处理时间为2-10分钟。

在最近授权的US专利US7828930中，示出了硫酸盐蒸煮法的一个实例，其中100%的多硫化物液(也称为橙液(orange liquor))形式的蒸煮液进料至蒸煮器的顶部以及浸渍阶段的开始。在此，在多硫化物处理阶段的开始，温度也从60℃升高至120℃。然而，如实施例1所示，通过添加适量的水，在蒸煮器的顶部形成约3.5的液体与木材的比例。该数量级的液体/木材的比例经常被视作连续蒸煮中达到稳定过程所必需的标准液体/木材的比例。根据该建议，在蒸煮阶段开始时将具有相对高碱浓度的残留多硫化物处理液的一部分抽取出来并用具有相对低碱浓度的蒸煮液替换，并且将抽取出的残留多硫化物处理液在蒸煮的后期阶段中添加。

因此，一直存在对使用(除其它之外)添加使碳水化合物稳定的多硫化物蒸煮液的蒸煮方法的持续开发，其中不但降低了蒸煮开始时的碱浓度，而且寻求增加的蒸煮法产率。

发明概述

本发明基于以下令人惊讶的发现：应当在蒸煮之前，使用大大低于通常所用的液体与木材的比例，使多硫化物在低温预处理阶段中在相对较长的保留时间内保持高浓度。已显示如果使用约2.9的液体与木材的比例代替约3.5的常规液体与木材的比例，同时所有其它条件相同，则碳水化合物的稳定性作用(添加多硫化物的主要目的)得到显著改善。尽管有众多的用多硫化物蒸煮液来改善蒸煮产率的建议，但以前并未公开或认识到低液体与木材的比例的这种不成比例的作用。

本发明的一个目的是提供制浆产率增加的改进的使用多硫化物蒸煮液由含木质素的纤维素材料制备硫酸盐纸浆的方法，其中将含木质素的纤维素材料加热到50-100℃的温度，然后向第一浸渍阶段添加多硫化物蒸煮液，随后再进行蒸煮阶段以得到卡伯值(kappa number)低于40的硫酸盐纸浆，且其中浸渍阶段是以2.0至3.2的液体与木材的比例使用多硫化物蒸煮液在高碱浓度、低温和高多硫化物浓度下进行，且保留时间期间的温度为80-120℃，导致浸渍阶段的h-因子在2-20范围内，优选在2-10范围内。这种低h-因子表明，在所述第一浸渍阶段未获得蒸煮或去木质作用，且因此未观察到纸浆粘度的下降，而如果在蒸煮阶段中在较高温度下使用高碱浓度则会观察到纸浆粘度的下降。

根据所述方法的一个优选实施方案，在添加多硫化物蒸煮液时，浸渍阶段期间的有效碱浓度为高于60g/l。

根据所述方法的另一个优选实施方案，在添加多硫化物蒸煮液时，浸渍阶段期间的多硫化物浓度为高于3g/l，或高于0.09mol/l。