[发明专利]亚硫酸盐煮解制浆法

说明书

本发明涉及一种用碱性单亚硫酸盐溶液，有机溶剂与醌衍生物制备纸浆的亚硫酸盐煮解法。

用于制备木浆的最重要化学方法是亚硫酸盐煮解方法与硫酸盐煮解法。此外，还知道使用氢氧化钠溶液与氯或使用硝酸的方法，然而它们还没有广泛用于工业规模的生产。

在亚硫酸盐煮解方法中，通常是把原料(已粉碎的木材)放入一个已调节到酸性或中性的蒸煮酸中，使含有木质纤维素的原料与亚硫酸氢盐或亚硫酸盐的溶液一起蒸煮。如果亚硫酸氢盐溶液中，另外还含有二氧化硫则该法称为“酸式的亚硫酸氢盐方法”。

常用的方法是亚硫酸氢钙方法，特别是亚硫酸氢镁方法。加拿大出版的纸浆与纸杂志中第354-369页由Ingruber和Allard(1973年)所著的“碱性亚硫酸盐制浆与牛皮纸强度”文章中详尽地概括了各种现有的亚硫酸盐煮解的方法。

碱性的亚硫酸盐煮解制浆液一般包括亚硫酸盐和碳酸盐或碱性液，根据不同的要处理木材种类决定所用的具体的不同的制浆方法。

众所周知，在亚硫酸盐制浆方法中，其中亚硫酸钠溶液可以使用纯的单亚硫酸盐溶液。此外，在上述蒸煮液中还可加入其它的甲醇和/或蒽醌。这样，就可以提高去木质作用速度与提高制浆效率[Tappi期刊65(10)，(1982年)29]。

欧洲专利EP-B1-0205778描述了一种特别有用的方法。在该亚硫酸盐制浆方法中，在含有主要单亚硫酸盐溶液量的煮解溶液中除了甲醇与醌衍生物外，还加入碳酸盐和/或氢氧化物。该方法被称为ASAM方法(碱性亚硫酸盐-蒽醌-甲醇方法)。

欧洲专利EP-A-0538576奥地利专利AT-B-398992分别描述了从ASAM方法的废碱液中回收其中用于煮解纸浆的化学制剂的方法。最后，废碱液在一个碱液焚烧炉中烧掉，残渣与灰溶解于水，转化成H₂S并焚烧之，从燃烧产生的废气中回收亚硫酸钠。

本发明的任务，是提供一种比上述现有技术更有改进的亚硫酸盐制浆方法。其中可以更有效地煮解原料，改进所用物质的回收，并涉及方法的工艺过程更为简化。

根据本发明通过用于含木质纤维原料的亚硫酸盐方法可以解决上述任务。它采用水溶性的碱式单亚硫酸盐溶液，有机溶剂，和至少一种醌衍生物而进行处理，按照该方法，在进行原料的煮解前，先把原料，在低于进行煮解反应所需的温度进行浸渍；上述浸渍碱液是仅由部分在煮解过程所必需的化学组分所构成。

该浸渍过程既可以在无溶剂条件下实施，其中，原料是用碱性单亚硫酸盐溶液进行浸渍，也可以在溶剂-水混合物条件下进行。

在原料浸渍时可以有醌衍生物，或者在煮解过程前，与其它的在煮解时必需有的组分一起加入。作为氧化还原催化剂醌衍生物在碱性煮解步骤中可以加速去木质作用的过程，而且还可以稳定要还原的碳水化合物的端基，以防止碱性“剥离”。较适用的醌衍生物是蒽醌。

当进行无溶剂的浸渍步骤时，只有在碱性单亚硫酸盐溶液的浸渍过程后，加入有机溶剂。当用溶剂-水混合物进行浸渍步骤时，则在浸渍步骤后，加入其它所需的无机的煮解化学制剂。

当用碱性单亚硫酸盐溶液进行原料浸渍时，则把上述木材原料用碱性单亚硫酸盐溶液浸渍5-360分钟，优选15-60分钟。通常的浸渍温度是60-150℃，优选100-130℃。

用碱性单亚硫酸盐溶液的浸渍作用，可以通过在浸渍碱液中加入有机溶剂或溶剂-水混合物而中止。在这过程中，由于加入了有机溶剂或溶剂-水混合物，而使浸渍碱液的离子强度调节到煮解过程所必要的浓度。

可以把上述溶剂，例如低级醇类，如甲醇，在要煮解物料的浸渍后，压力下加入到煮解体系中。接着将要煮解的物料与整个煮解溶液一起加热到反应所需的温度。或者通过现代置换工艺，用含有溶剂的完整的煮解碱液代替上述的浸渍溶液。

在这个改进方法中，尤其优选的是浸渍溶液具有比实际煮解溶液更高的离子浓度。这导致碱性的和单亚硫酸盐的煮解化学制剂可以更迅速又更均匀地分布在要煮解物料中。

浸渍碱液既可以使用比蒸煮时所需的量还要过剩的有机化学制剂量与液体量，也可以使用煮解所需的化学制剂量比蒸煮所需液体量更少液体量。

在第一种所述情况下，在加入溶剂到煮解体系前，必须把一部分在浸渍后仍存在其中的液体量和化学制剂量一起，或从煮解体系中除去，或进行置换。溶剂或溶剂-水混合物可以用作置换介质。该置换或除去的置换碱液可以使用新鲜的化学制剂，使其提高到初始浓度，并重新使用。

用于置换的溶剂可以加入水。以便使煮解的所必要的化学制剂浓度与溶剂浓度可以调节变化。由于对回收溶剂的浓度和纯度的要求较低，可以达到节能目的。