[发明专利]用甲酸一步煮炼和用过甲酸冲洗生产纸浆的方法

说明书

本发明涉及一种用甲酸一步煮炼，用过甲酸冲洗和用氧化漂白剂制备高白度的纸浆的方法。在过甲酸冲洗时，过甲酸(MCOOOH)的快速形成和迅速反应被用于改性剩余木质素。本发明的方法不用氯试剂而得到ISO白度大于90％。这种方法可以应用于草本植物和木材。

从草木植物(一般的麦秸，山羊豆)生产纸浆在以下刊物中有描述：Leamanen J.&Sundqvist,J.,Agrokuidun tuotantoja Kytt Suomessa[芬兰农产品纤维的制备和用途1，此研究的最终报告，第三部分，Vaihtoehtioset kuidutusmenetelmt[另一种去纤维方法],Jokioinen1996，农业研究中心，刊物5辑A,69～88页。一般的麦秸是用一步，二步和三步Milox方法进行煮炼。在一步Milox方法煮炼中，使用了在最高温度80℃下的甲酸和过氧化氢的混合物。在二步法中，首先单独用甲酸煮炼草，然后在甲酸和过氧化氢的混合物中煮炼。在三步法中，首先进行过甲酸煮炼步骤，接着二步Milox煮炼。

在Milox煮炼之后，纸浆用碱性过氧化物进行漂白。出版物指出单用碱性过氧化物一般麦秸纸浆达到80～85％的目标白度，但是，虽然它的卡伯值较低，但比由例如桦木片制成的Milox纸浆要使用更多的过氧化物。漂白的产率是也相当低，大约80％。要用五个过氧化物步骤和消耗3.3％过氧化物(按纸浆量)达到最大的白度83.4％。

关于煮炼山羊豆，指出山羊豆Milox纸浆可以单用碱性过氧化物漂白得到大于85％的白度，碱性过氧化物的耗量与一般麦秸Milox纸浆(4％)处于同一范围。四个过氧物化步骤用约3％的过氧化物消耗量(按纸浆量)得到84.5％的白度。

出版物的总结表明在用一般的麦秸和用山羊豆时通过二步Milox方法已经得到最好结果，二步Milox法包括首先单独在甲酸中煮炼，然后在甲酸和过氧化氢的混合物中80℃下煮炼3小时。

用以上的方法还没有达到大于90％的白度。

芬兰专利74750公开了由含木质素纤维素原料例如软木或硬木片制备漂白纸浆的方法。有机过氧酸，如甲酸的过氧酸，被用于作为去纤维试剂。去纤维剂可以通过例如将过氧化氢加入甲酸中制备。含过氧化氢的碱溶液被用于漂白。在该专利的实施例中，得到的最高白度是90.3％。但是，所使用的过氧化氢量相对较高，优选5～20％(按原料量)，并且煮炼时间较长。

从出版物Sundqvist J.，基于甲酸的化学制浆-Milox研究总结，纸和木材(paper and Timber)78(1996)3,92～95页已知，将过氧化氢加入多步甲酸煮炼的第一和第三煮炼步骤。在这种方法中，在第一步中木片用甲酸和少量过氧化氢在60～80℃下进行处理。在第二步中在90℃～100℃下进行主要的去木质作用。在第三步中，纸浆在含甲酸和过氧化氢的溶液中煮炼。在所有的三个步骤中，在煮炼溶液中的甲酸含量超过80％，每一步的煮炼时间在1～3小时之间变化。液体设计为循环的以致于在煮炼纸浆用酸冲洗之后，酸进入第三步，从此处酸进入第一煮炼步骤，再进入第二煮炼步骤，然后继续重新使用。过氧化氢和过甲酸是通过溶解的木质素氧化作用而消耗的，并且过酸对杂质敏感，杂质分解过氧化氢和过酸，从而导致额外过氧化物的消耗。返回的酸使纸浆的卡伯值保持比用纯酸煮炼的纸浆要高，从而导致过氧化氢消耗量增加。

在本发明的方法中，上述方法的缺点(即主要是非木类材料白度不够，过氧化氢消耗大和投资成本高)已经消除，它通过利用在大于85℃温度下甲酸较好的去木质性能，优选在大于甲酸正常沸点的温度，以及利用过甲酸的迅速形成和单独与剩余木质素的迅速反应。另外，甲酸煮炼步骤可以从二或三步减至一步。在本发明的方法中。去纤维之后，过甲酸冲洗和水冲洗之后纸浆的卡伯值(20～30)足以得到最终目标的白度(大于90％)。纸浆可以以比以前更少的步骤漂白，并在没有含氯试剂下漂白到比以前有更高的白度。得到高白度同时保持较好的粘度。

本发明涉及一种基于一步甲酸煮炼制备高白度纸浆的方法，该方法包括以下步骤：

a)在一步煮炼中用甲酸，可能一起有其它有机酸，将纤维素原料去纤维，

b)从去纤维的纸浆中除去煮炼液，并用甲酸冲洗纸浆。

c)从纸浆中除去酸，

d)用氧化漂白剂漂白纸浆。

本方法的特征在于(b)步骤中的甲酸冲洗，包括步骤(b1)作为最后的酸洗步骤，其中没有煮炼液而处于中等或高度稠态的纸浆用甲酸冲洗，甲酸中含有就地形成的过甲酸以及可能还有其它过酸。