CN101275374B

CN101275374B - 纸浆清洗剂、纸浆制造方法、及纸浆清洗方法

Info

Publication number: CN101275374B
Application number: CN2008100840954A
Authority: CN
Inventors: 木幡贤二
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: CN101275374A; KR101132744B1; KR20080089284A; JP2008248454A; JP4973284B2

Abstract

本发明的目的在于提供可更加充分地从纸浆原料提取木质素的纸浆清洗剂、纸浆制造方法、以及纸浆清洗方法。根据本发明的纸浆清洗剂以有效量含有螯合性化合物和水溶性聚合物。通过将这种纸浆清洗剂添加到清洗区(212)和纸浆清洗部(30)，可以改善木质素提取。此外，优选添加到清洗区(212)和纸浆清洗系统(30)的上游侧，并且增大水溶性聚合物相对于螯合性化合物的添加量比。

Description

纸浆清洗剂、纸浆制造方法、及纸浆清洗方法

技术领域

本发明涉及清洗纸浆的纸浆清洗剂、清洗后的纸浆的制造方法、以及纸浆的清洗方法。

背景技术

制造纸浆的工序包括：蒸煮木屑而获得纸浆的蒸煮步骤；将该纸浆与含有木质素的黑液分离并清洗所分离的纸浆的清洗步骤；漂白清洗后的纸浆的漂白步骤(例如，参照专利文献1)。这样制造的漂白纸浆可以用于造纸等。

以往，在通过清洗步骤从蒸煮液去除木质素(即，脱木质素作用)时，从保护环境的角度考虑，大多采用使用氧的技术。然而，该技术存在如下问题：当蒸煮液中存在有重金属(例如，铁、锰)时，由重金属生成的活性氧类会加剧纸浆的损伤。

因此，公开了为了封固重金属而向蒸煮液添加指定的有机螯合剂的技术(参照专利文献2)。利用该技术，可以在进行使用氧的脱木质素作用的同时，抑制纸浆的损伤。

专利文献1日本专利特公昭48-39763号公报

专利文献2日本专利特开平5-93385号公报

然而，即使利用专利文献2所示的技术，也有不能充分提取木质素的情况。因此，也有人提出在脱木质素作用后再添加有机螯合剂的技术，但是提取木质素的程度仍然不充分。

为了提高纸浆的清洁度可以考虑在清洗步骤中增加所使用的清洗水量。但是，由于随着清洗水量的增加，被回收的黑液被稀释，所以在将黑液作为氢氧化钠来源进行利用时，黑液的浓缩(即，利用蒸发来去除水)需要许多的能量。

此外，当木质素提取不充分时，为了减少利用木质素的着色，需要使用大量的漂白剂，从环境保护的角度看来并不优选。

发明内容

本发明鉴于以上的情况，其目的在于提供可从纸浆原料充分提取木质素的纸浆清洗剂、纸浆制造方法、以及纸浆清洗方法。

本发明者发现作为碱土类金属的钙的存在形成妨碍木质素提取的主要原因，最终完成本发明。具体地，本发明提供了以下几点。

(1)以有效量含有螯合性化合物和水溶性聚合物的纸浆清洗剂。

(2)根据(1)所述的纸浆清洗剂，所述螯合性化合物选自包括EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二乙烯三胺五乙酸)、HEDTA(羟乙二胺四乙酸)、EDDS(乙二胺二琥珀酸)、TTHA(三乙撑四胺六乙酸)、HEDP(羟基乙叉二膦酸)、NTMP(次氮基三亚甲基膦酸)、PBTC(2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸)的组中的至少一种。

(3)根据(1)或(2)所述的纸浆清洗剂，所述水溶性聚合物是丙烯酸类聚合物和/或马来酸类聚合物。

(4)一种纸浆制造方法，包括：在蒸煮部蒸煮纸浆材料而获得纸浆的蒸煮步骤；在纸浆清洗系统中清洗所述纸浆的清洗步骤；在漂白部漂白清洗后的纸浆的漂白步骤；其中，还具有在所述纸浆清洗系统中添加螯合性化合物和/或水溶性聚合物的添加步骤。

(5)根据(4)所述的纸浆制造方法，所述螯合性化合物是选自包括EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二乙烯三胺五乙酸)、HEDTA(羟乙二胺四乙酸)、EDDS(乙二胺二琥珀酸)、TTHA(三乙撑四胺六乙酸)、HEDP(羟基乙叉二膦酸)、NTMP(次氮基三亚甲基膦酸)、PBTC(2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸)的组中的至少一种。

(6)根据(4)或(5)所述的纸浆制造方法，所述水溶性聚合物是丙烯酸类聚合物和/或马来酸类聚合物。

(7)根据(4)至(6)中任一项所述的纸浆制造方法，对应于所添加的部位的液体中含有的钙浓度增大，所述水溶性聚合物相对于所述螯合性化合物的添加量比增大。

(8)根据(4)至(7)中的任一项所述的纸浆制造方法，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度小于等于第一预定值时，仅添加所述螯合性化合物。

(9)根据(4)至(7)中的任一项所述的纸浆制造方法，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度大于等于第二预定值时，仅添加所述水溶性聚合物。

(10)一种纸浆清洗方法，在纸浆清洗系统中清洗蒸煮纸浆材料而获得纸浆，其中，具有在所述纸浆清洗系统中添加螯合性化合物和/或水溶性聚合物的添加步骤。

(11)根据(10)所述的纸浆清洗方法，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度小于等于第一预定值时，仅添加所述螯合性化合物。

(12)根据(10)所述的纸浆清洗方法，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度大于等于第二预定值时，仅添加所述水溶性聚合物。

根据本发明，由于以有效量添加有螯合性化合物和/或水溶性聚合物，所以可以显著改善木质素提取的程度，并可以更充分地从纸浆原料提取木质素。

附图说明

图1是示出使用根据本发明的清洗剂的纸浆制造系统的一例的框图。

附图标记

10纸浆制造系统 20蒸煮清洗系统

211蒸煮区(蒸煮部) 30纸浆清洗部

36氧反应器

具体实施方式

以下，对本发明的具体实施方式进行说明，但本发明不局限于此。

<纸浆制造系统和纸浆制造方法>

图1是示出使用根据本发明的清洗剂的纸浆制造系统的一例的框图。纸浆制造系统10以从上到下的顺序包括蒸煮清洗系统20、纸浆清洗部30、漂白部。

蒸煮清洗系统20具有蒸煮锅21，在该蒸煮锅21中蒸煮纸浆材料，并预先清洗。具体地，在蒸煮锅21的蒸煮区211中将作为纸浆材料的木屑与含有氢氧化钠等的溶液混合并加压蒸煮，从而溶解木屑中的非纤维成分，并在蒸煮锅21的清洗区212中进行预先清洗。混合了经过清洗区212后得到的且溶解有非纤维成分的黑液和纸浆的纸浆生料经由未图示的卸料桶(blow tank)移送到下一个纸浆清洗部30。本发明的蒸煮部由蒸煮区211构成，构成本发明的纸浆制造方法的蒸煮步骤是指直至清洗区212的上游的操作。

纸浆清洗部30从纸浆生料分离并清洗纸浆。具体地，从蒸煮锅21移送来的纸浆生料被导入扩散清洗装置31，并进行逆流清洗后，移送给结筛(knotter)32。去除通过结筛32残留的未蒸煮物，然后在第一前置鼓清洗装置33、第二前置鼓清洗装置34中置换清洗蒸煮液。从而，回收含有木质素的黑液。也可以从回收的黑液分离氢氧化钠来再利用。

接着，通过用蒸汽混合机35供给蒸汽来将去除黑液后的纸浆加热到指定温度，并存储到未图示的前置存储槽中。而且，存储在前置存储槽中的纸浆在被供给氧气之后，被导入氧反应器36，在该氧反应器36中进而进行脱木质素作用。将从氧反应器36排出的纸浆移送给卸料桶37，并导入第一后置鼓清洗装置38、第二后置鼓清洗装置39。在上述第一后置鼓清洗装置38、第二后置鼓清洗装置39中，进一步清洗纸浆，去除木质素等。来自第二后置鼓清洗装置39的纸浆被存储到未图示的后置存储槽之后，被移送给漂白部。本发明的纸浆清洗系统由清洗区212及纸浆清洗部30构成，构成本发明的纸浆制造方法的清洗步骤是指从以上的清洗区212直到漂白部的上游的操作。

接着，通过在漂白部漂白纸浆，可以制造适合用于造纸的优质纸浆。漂白部及所使用的漂白剂也可以是现有技术中公知的。以上为构成本发明的纸浆制造方法的漂白步骤的一例。

如上所述，在清洗区212及纸浆清洗部30内流通的液体中存在大量的钙，该钙会阻碍木质素提取。该浓度相当于重金属量的10～100倍。

另一方面，为了封固钙所需的螯合化合物量是，相对于钙为10mg/L，EDTA为70mg/L左右，因此，当钙量达到20mg/L左右时，EDTA的添加量变得极其多，事实上不可行。

本发明的纸浆制造方法除了具有蒸煮步骤、清洗步骤、及漂白步骤，还具有在清洗区212及纸浆清洗部30添加本发明的纸浆清洗剂的添加步骤，从而解决了以上的问题。下面，对本发明所使用的纸浆清洗剂作如下说明。此外，本发明的纸浆清洗方法除了清洗步骤还具有添加步骤。

<纸浆清洗剂>

本发明的纸浆清洗剂以有效量含有螯合性化合物和水溶性聚合物。此处，“有效量”的意思是指对木质素提取产生影响的程度的量，可根据添加条件适当设定，也包括零。

具体地，对应于所添加的部位的液体中含有的钙浓度的增大，优选水溶性聚合物相对于螯合性化合物的添加量比增大。通常，清洗区212及纸浆清洗部30的上游的钙浓度高于下游，由于在清洗区212及纸浆清洗部30的上游侧中使用，所以水溶性聚合物相对于螯合性化合物的添加量比增大。

具体地，通常，当被添加到钙浓度大于10mg/L且小于60mg/L的范围的液体中时，本发明的纸浆清洗剂优选包含螯合性化合物及水溶性聚合物两者。另一方面，当钙浓度小于等于10mg/L(第一预定值的一例)时，优选仅为螯合性化合物，当钙浓度大于等于60mg/L(第二预定值的一例)时，优选仅为水溶性聚合物。另外，通常，被导入到扩散清洗装置31的蒸煮液中的钙浓度为80～150mg/L，存储在前置存储槽中的液体中的钙浓度为40～80mg/L，存储在后置存储槽中的液体中的钙浓度为5～40mg/L。由于此处所说明的钙浓度可能根据添加纸浆清洗剂的部分中的温度等各种条件而变化，所以可以根据其条件进行适当设定。此外，也可以通过手动进行这样的调整，也可以设置检测钙浓度的浓度检测装置和根据该检测值空中添加量比的控制装置，从而根据这些装置进行自动控制。

本发明的纸浆清洗剂的添加量通常为0.1～1.5kg/t纸浆(此处所说的“纸浆”是指干燥纸浆)。该范围的添加量是在成本上可行的。此外，纸浆清洗剂可以被添加到清洗区212及纸浆清洗部30的一个位置或多个位置，也可以根据螯合性化合物及水溶性聚合物等的成分添加到同一位置或不同位置。

螯合性化合物是指具有使金属形成络合物的作用的化合物。作为可使用的螯合性化合物，没有特别限定，可以是例如选自包括EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二乙烯三胺五乙酸)、HEDTA(羟乙二胺四乙酸)、EDDS(乙二胺二琥珀酸)、TTHA(三乙撑四胺六乙酸)、HEDP(羟基乙叉二膦酸)、NTMP(次氮基三亚甲基膦酸)、PBTC(2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸)的组中的至少一种。即，螯合性化合物可以单独使用一种，也可以同时使用多种。

作为水溶性聚合物，没有特别限定，可以使用例如丙烯酸类聚合物、马来酸类聚合物。此外，水溶性聚合物可以单独使用一种，也可以同时使用多种。但是，丙烯酸和/或马来酸的单体比率优选大于等于30％。

作为丙烯酸类聚合物，可以列举聚丙烯酸(AA)、丙烯酸与2-羟基-3-烯丙氧基-1-丙烷磺酸的共聚物(AA/HAPS)、丙烯酸与马来酸的共聚物(AA/MA)、马来酸与异丁烯的共聚物(MA/IB)、及丙烯酸甲酯与丙烯酸与醋酸乙烯的共聚物的一种以上。

作为马来酸类聚合物，可以使用现有技术中公知的各种聚合物。

实施例

在上述的纸浆制造系统10中使用了各种组成的纸浆清洗剂。所添加的纸浆清洗剂的组成及量、添加位置如表1～5所示。第二后置鼓清洗装置39中的钙浓度为10mg/L、第一后置鼓清洗装置38中的钙浓度为50mg/L、第二前置鼓清洗装置34中的钙浓度为80mg/L。此外，表1～5中所省略的记录如上所述。

在添加6小时以后，在所添加的各清洗装置34、38、39的出口回收纸浆。根据“JIS P 8211”所述的方法对回收的纸浆测定卡伯值(kappa number)(Kα)。将其结果在表1～5中一起示出。此外，卡伯值是纸浆中的木质素量的指标，若卡伯值越少，则表示越能够提取出木质素。

表1

※AA：“アクアリツクDL40S”(日本催化剂公司制造)

表2

表3

※AA：“アクアリツクDL40S”(日本催化剂公司制造)

表4

※AA：“アクアリツクDL40S”(日本催化剂公司制造)

表5

※磺酸类：“ポリテイPS1900”(ライオン公司制造)

AA：“アクアリツクDL40S”(日本催化剂公司制造)

AA/HAPS：“アクアリツクGL386”(日本催化剂公司制造)

AA/MA：“アクアリツクTL37”(日本催化剂公司制造)

MA：“ベルクレン200”(BWA公司制造)

如表1所示，可以理解，纸浆清洗剂的添加量(处理浓度)在小于等于1.5kg/t纸浆的范围内时，添加量越多则越能够提取木质素。此外，在钙浓度为10mg/L的条件下，通过减少水溶性聚合物相对于螯合性化合物的添加量比，可以进而改善木质素提取，尤其大大改善了仅添加螯合性化合物时的木质素提取。

此外，可以理解，如表2所示的螯合性化合物均可以改善木质素提取。因此，本发明的纸浆制造方法可以使用各种螯合性化合物，教导了其优异的通用性。

可以理解，如表3所示，在钙浓度为50mg/L的条件下，螯合性化合物和水溶性聚合物中的任一者均改善了木质素提取，通过同时使用螯合性化合物及水溶性聚合物，可以进一步改善木质素提取。

如表4所示，在钙浓度为80mg/L的条件下，通过增大水溶性聚合物相对于螯合性化合物的添加量比，可以进一步改善木质素提取，尤其是大大改善仅添加水溶性聚合物时的木质素提取。

可以理解，如表5所示，无论哪种水溶性聚合物均可以改善木质素提取。因此，本发明的纸浆制造方法可使用各种水溶性聚合物，说明了其优异的通用性。此外，即使是在水溶性聚合物中，丙烯酸类聚合物(实施例26～29)也可以进一步改善木质素提取。

Claims

1.一种纸浆制造方法，其特征在于，所述纸浆制造方法包括在蒸煮部蒸煮纸浆材料而获得纸浆的蒸煮步骤、在纸浆清洗系统中清洗所述纸浆的清洗步骤、在漂白部漂白清洗后的纸浆的漂白步骤，其中，还包括在所述纸浆清洗系统中添加由螯合性化合物和/或水溶性聚合物构成的脱木质素剂的添加步骤，对应于所添加的部位的液体中含有的钙浓度的增大，所述水溶性聚合物相对于所述螯合性化合物的添加量比增大。

2.根据权利要求1所述的纸浆制造方法，其特征在于，所述螯合性化合物为选自包括EDTA、DTPA、HEDTA、EDDS、TTHA、HEDP、NTMP、PBTC的组中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的纸浆制造方法，其特征在于，所述水溶性聚合物为丙烯酸类聚合物和/或马来酸类聚合物。

4.根据权利要求1所述的纸浆制造方法，其特征在于，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度小于等于第一预定值时，作为所述脱木质素剂仅添加所述螯合性化合物。

5.根据权利要求1所述的纸浆制造方法，其特征在于，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度大于等于第二预定值时，作为所述脱木质素剂仅添加所述水溶性聚合物。

6.一种纸浆清洗方法，其特征在于，在纸浆清洗系统中清洗蒸煮纸浆材料而获得的纸浆，其中，包括在所述纸浆清洗系统中添加由螯合性化合物和/或水溶性聚合物构成的脱木质素剂的添加步骤，对应于所添加的部位的液体中含有的钙浓度的增大，所述水溶性聚合物相对于所述螯合性化合物的添加量比增大。

7.根据权利要求6所述的纸浆清洗方法，其特征在于，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度小于等于第一预定值时，作为所述脱木质素剂仅添加所述螯合性化合物。

8.根据权利要求6所述的纸浆清洗方法，其特征在于，当所添加的部位的液体中含有的钙浓度大于等于第二预定值时，作为所述脱木质素剂仅添加所述水溶性聚合物。