CN110770391A - 提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法 - Google Patents

提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110770391A
CN110770391A CN201880040972.XA CN201880040972A CN110770391A CN 110770391 A CN110770391 A CN 110770391A CN 201880040972 A CN201880040972 A CN 201880040972A CN 110770391 A CN110770391 A CN 110770391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refining
chips
composition
lignocellulosic
pulp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880040972.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110770391B (zh
Inventor
J·A·兰多尔夫
L·J·里斯
F·莱费尔德
A·费森贝克尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of CN110770391A publication Critical patent/CN110770391A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110770391B publication Critical patent/CN110770391B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22—Other features of pulping processes
    • D21C3/222—Use of compounds accelerating the pulping processes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/007—Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/14—Disintegrating in mills
    • D21B1/16—Disintegrating in mills in the presence of chemical agents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

本发明涉及提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法，包括如下步骤：提供多量木质纤维素屑、提供精炼组合物、向多量木质纤维素屑施加精炼组合物和机械精炼多量木质纤维素屑以形成纸浆。精炼组合物包括水和包含糖和醇的反应产物的润滑添加剂。向木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤在机械精炼木屑以形成纸浆的步骤前少于5分钟或同时进行。

Description

提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法
公开领域
本公开大体上涉及提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法。该方法利用包括特定润滑添加剂的精炼组合物。
相关技术描述
如制浆工业中已知，木质纤维素材料，如木屑在各种制浆工艺中化学和/或机械精炼以制浆。用于制浆的木质纤维素材料包含四种主要组分，纤维素纤维、木质素(将纤维素纤维粘合在一起的三维聚合物)、半纤维素(较短的支化碳水化合物聚合物)和水。制浆工艺分离木质纤维素材料内的纤维素纤维，并且分离的纤维素纤维被称为纸浆。化学制浆工艺利用各种苛性化学品分解木质素和半纤维素并分离木质纤维素材料内的纤维素纤维以形成纸浆。机械制浆工艺机械精炼，即物理撕裂木质纤维素材料内的纤维素纤维以形成包含分离的纤维素纤维的纸浆。
制浆厂利用制浆工业中已知的各种机械制浆工艺，包括磨石磨木浆(SGW)、压力磨木浆(PGW)、盘磨机械浆(RMP)、加压RMP(PRMP)、加热RMP(TRMP)、热磨机械浆(TMP)、热化学机械浆(TCMP)、热机械化学浆(TMCP)、长纤维化学机械浆(LFCMP)和化学处理长纤维(CTLF)以在纸浆生产线上生产纸浆。许多现代制浆厂利用资本密集型连续纸浆生产线，其通过在被称为盘磨磨片的脊形金属圆盘之间研磨而机械精炼木屑。纸浆生产线的吞吐量受限，并且机械制浆工艺需要相当大量的能量。仍有机会开发改进的机械制浆工艺。
公开概述和优点
本公开的方法提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用并包括步骤：提供多量木质纤维素屑、提供精炼组合物、向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物和机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆。精炼组合物包括水和包含糖和醇的反应产物的润滑添加剂。向木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤在机械精炼木屑以形成纸浆的步骤前少于5分钟或同时进行。有利地，该方法高效生产具有理想的化学和物理性质，如强度、白度、不透明度、游离度等的纸浆。
附图的若干视图的简述
当联系附图考虑时，参考下列详述容易认识到并可更好地理解本公开的其它优点，其中：
图1是描述本公开的提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法的各种实施方案的流程图。
图2是显示施加了本公开的润滑组合物的多量木质纤维素屑的吸水的条形图。
公开详述
本公开提供一种提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法。如本文中详细描述，该方法包括步骤：提供多量木质纤维素屑、提供精炼组合物、向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物和机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆。本公开的方法可用于本领域中已知的任何机械制浆工艺。本方法可包括这些方法的一个或多个与纤维素的分离和回收有关的步骤，但这些步骤不是必要的。
术语“木质纤维素屑”用于描述木质纤维素材料的碎屑。木质纤维素材料不受具体限制并可进一步定义为是、或包括、基本由(例如不含非木质纤维素材料)或由衍生自木材、甘蔗渣、稻草、亚麻残渣、坚果壳、谷物壳或任何包括木质素和纤维素的材料及其组合的材料(或其前体)构成。在各种实施方案中，如本领域中理解，由各种物种的硬木和/或软木制备木质纤维素材料。木质纤维素材料可衍生自各种工艺，如通过将圆木、工业木废料、枝条、粗木浆等粉碎成木屑、碎屑、薄片、切片、细条、稀松织物(scrim)、纤维、片材等形式的碎片。最通常，木质纤维素材料进一步被定义为木质纤维素屑、木屑、木片或木浆。
精炼组合物:
精炼组合物包括包含糖和醇的反应产物的润滑添加剂和水。
I.润滑添加剂:
通过使单糖或可水解成单糖的化合物与醇如脂肪醇在酸介质中反应制造润滑添加剂。
该糖具有式：[C6H12O6]n+1，其中n是0或更大的平均值。在各种实施方案中，n是0、1、2、3、4、5、6、7或8的平均值。在各种实施方案中，n是0至8、1至7、1至3、1至2、2至6、3至5、或4至5的平均值。在各种实施方案中，n+1具有1至3、1至2.5、1至2、1.5至3、1.5至2.5、1.5至2、1.2至2.5、1.1至1.9、1.2至1.8、1.3至1.7、1.4至1.6、1.4至1.8、或1.5的值。在另一些实施方案中，n+1是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2的平均值。
可以使用任何具有上述式的糖或其任何异构体。例如，该糖可以是己醛糖或己酮糖。在各种实施方案中，该糖选自阿洛糖、阿卓糖、半乳糖、葡萄糖、古洛糖、艾杜糖、甘露糖、塔罗糖及其组合。在另一些实施方案中，该糖选自果糖、阿洛酮糖、山梨糖、塔格糖及其组合。在进一步实施方案中，该糖选自葡萄糖、果糖和半乳糖。在进一步实施方案中，该糖是葡萄糖或果糖或半乳糖。该糖可以是各自具有式C6H12O6的上述糖的任何一种或多种。此外，当n大于0时，该糖可以是上述糖的任何一种或多种复合物。这些复合物也可被描述为碳水化合物。
通常，该润滑添加剂由葡萄糖形成，即包括葡萄糖作为其结构单元。预计可使用葡萄糖的任何已知异构体或异头物。例如，葡萄糖具有四个光学中心，以致葡萄糖可具有15个光学立体异构体，可以使用其中任一种。
烷基醇具有式：ROH，其中R是具有1至20个碳原子的烷基。烷基可具有1至20的任何碳原子数或在它们之间的任何数值或数值范围。在各种实施方案中，R是具有8、9、10、11、12、13、14、15或16个碳原子的烷基。在另一些实施方案中，R是具有8至12个碳原子的烷基。在进一步实施方案中，R是具有8至14个碳原子的烷基。在再进一步实施方案中，R是具有8至16个碳原子的烷基。该烷基可以是直链、支链或环状的。在各种实施方案中，该烷基进一步被定义为具有一个或多个C＝C双键的烯基。所述一个或多个C＝C双键可存在于烯基中的任何点。
在一个特定实施方案中，烷基醇进一步被定义为包含具有式：ROH的第一烷基醇，其中R是具有1至20个碳原子的烷基，和具有式：R’OH的第二不同烷基醇，其中R’独立地为具有1至20个碳原子的烷基。R和R’各自可以是上述任何值。在各种实施方案中，R和/或R’独立地为8、10、12、14或16。在另一些实施方案中，R和/或R’各自独立地为9、11、13、15或17。此外，包括上述数值和在上述数值之间的所有数值和数值范围特此明确设想用于非限制性实施方案。
合并烷基醇和糖以形成具有式[C6H12O6][C6H11O5]nOR的润滑添加剂。该式的各部分可以是C6H12O6的任何异构体。换言之，在上式的任一部分中可以使用C6H12O6的任何结构或形式。上式的第一个[C6H12O6]可以是与第二个[C6H12O6]不同的异构体。在各种附加非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间并包括上文提到的数值的所有数值和数值范围。
此外，R可以是具有1至20个碳原子的任何烷基，直链、支链、环状等。换言之，R可具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子。在各种实施方案中，R具有2至19、3至18、4至17、5至16、6至15、7至14、8至12、8至13、8至14、9至10、10至11、10至12、8至12、8至10、8至14、10至14、10至12、6至14、6至12、6至8、6至10、或6至12个碳原子。在一个实施方案中，R是直链的并具有10个碳原子。在另一些实施方案中，R是C8-C10、C10-C12、C12-C14、C8、C10、C12、C14或C16，或它们的任何组合。在该式中，n是平均值或0或更大的数。在各种附加的非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间并包括上文提到的数值的所有数值和数值范围。
在各种实施方案中，该润滑添加剂可大致描述为具有结构：
Figure BDA0002325804910000041
其中n如上所述。
在另一些实施方案中，n是1或更大。在各种实施方案中，n+1的平均值是该润滑添加剂的聚合度并且为1.2至2.5、1.3至1.7、或1.5至1.7。在各种实施方案中，n+1的平均值是1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5。在各种附加的非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间并包括上文提到的数值的所有数值和数值范围。
在进一步实施方案中，该润滑添加剂具有结构：
Figure BDA0002325804910000051
其中R可以是如上所述的任一种，例如C8-C14或在它们之间的任一种。
市售润滑添加剂的合适实例包括但不限于可购自BASF Corp.的
Figure BDA0002325804910000052
和
Figure BDA0002325804910000053
产品。
从相容性角度看，该润滑添加剂可溶于碱性、亚硫酸盐和某些酸性溶液。因此，精炼组合物可与范围广泛的其它组分一起使用该润滑添加剂。
此外，该润滑添加剂耐受溶液中的电解质，如氢氧化钠和亚硫酸钠。因此，包含该润滑添加剂的精炼组合物在电解质存在下特别稳定和有效。
在机械制浆工艺中，该润滑添加剂迅速湿透木质纤维素屑并有效降低精炼木质纤维素屑所需的能耗而不负面影响用制成的纸浆形成的产品。更具体地，该润滑添加剂不影响纸浆和由其形成的产品的关键性质。
在各种实施方案中，该润滑添加剂以基于所述多量木质纤维素屑的总重量计小于10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.5、0.4、0.3、0.2重量％的量存在于精炼组合物中。在另一些实施方案中，该润滑添加剂以基于所述多量木质纤维素屑的总重量计0.01至10、0.2至10、0.5至8、或1至5重量％的量存在。预计一个或多个上述数值可以是在上述范围内的任何数值或数值范围(整数和分数)和/或可变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％、±30％等。
II.水:
该精炼组合物还包括水。水的类型或纯度不受特别限制并可包括蒸馏水、井水、自来水等。此外，该精炼组合物中存在的水量也不受特别限制。在各种实施方案中，水以基于精炼组合物的总重量计大于5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98或99重量％的量存在于精炼组合物中。在另一些实施方案中，水以基于精炼组合物的总重量计50至99.5、80至99.5、90至99、或95至99重量％的量存在。预计一个或多个上述数值可以是在上述范围内的任何数值或数值范围(整数和分数)和/或可变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％、±30％等。
III.附加添加剂:
除润滑添加剂和水外，精炼组合物还可包括一种或多种附加添加剂，包括但不限于缓蚀剂、表面活性剂、pH调节剂、增稠剂、稳定剂、加臭剂、着色剂及其组合。如果包括，添加剂可以各种量包括在该组合物中。在一些实施方案中，包括的添加剂可以是非离子型、阴离子型或阳离子型。
在一些实施方案中，精炼组合物可包括缓蚀剂。缓蚀剂可笼统地定义为在添加时降低暴露于乙醇工艺的各种材料的金属的腐蚀速率的物质。为此，缓蚀剂可用于抑制该工艺中使用的设备表面的腐蚀。该工艺可包括本领域中已知的任何缓蚀剂。当然，精炼组合物可包括多于一种缓蚀剂，即不同缓蚀剂的组合。在一个实施方案中，缓蚀剂包括两性表面活性剂。因此，缓蚀剂可以是两性表面活性剂或可包括一种或多种附加组分，如水。如果缓蚀剂包括水，两性表面活性剂可以各种浓度提供。对本公开而言，合适的两性表面活性剂包括甜菜碱、咪唑啉和丙酸盐。合适的两性表面活性剂的进一步实例包括磺基甜菜碱、两性基丙酸盐、两性基二丙酸盐、氨基丙酸盐、氨基二丙酸盐、两性基乙酸盐、两性基二乙酸盐和两性基羟丙基磺酸盐。在某些实施方案中，两性表面活性剂是丙酸盐或两性基二乙酸盐的至少一种。合适的两性表面活性剂的进一步的具体实例包括N-酰基氨基酸，如N-烷基氨基乙酸盐和椰油酰两性基二乙酸二钠，和胺氧化物，如硬脂胺氧化物。在一个实施方案中，两性表面活性剂包括椰油酰两性基二乙酸二钠。
在一些实施方案中，精炼组合物可包括表面活性剂。表面活性剂通常选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和离子表面活性剂。对本公开而言，合适的两性表面活性剂包括聚环氧烷、烷基聚环氧烷、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、烷基聚葡糖苷、烷基聚葡糖苷的阴离子衍生物、脂肪醇、脂肪醇的阴离子衍生物和磷酸酯。
但是，在另一些实施方案中，精炼组合物由或基本由润滑添加剂和水构成。精炼组合物基本由润滑添加剂和水构成的实施方案不含会实质影响所请求保护的发明的基本和新颖特征的任何附加添加剂或其它组分。
在一些实施方案中，该组合物不含添加剂，包括但不限于表面活性剂、缓蚀剂、螯合剂、聚合物、丙烯酸系聚合物、酸、碱、醇和/或多元醇。在另一些实施方案中，精炼组合物不含表面活性剂、缓蚀剂、螯合剂、聚合物、丙烯酸系聚合物、酸、碱、醇和/或多元醇。本文中关于可包括在精炼组合物中的组分所用的术语“不含”可被定义为包括基于精炼组合物的总重量计少于0.5或少于0.1或少于0.01或包括0重量％的该组分。
IV.精炼组合物的性质:
该精炼组合物在中性pH下有效，因此在性质上不是苛性的。在许多实施方案中，该精炼组合物具有1.5至12、4至10、5至9、6至8、或6.5至7.5的pH。在各种非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间的所有数值和数值范围。
在一些实施方案中，该精炼组合物具有使用ASTM D2281测定的小于100秒的德拉夫斯(Draves)润湿时间。在各种实施方案中，该精炼组合物具有如使用ASTM D2281测定的小于95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5秒的德拉夫斯润湿时间，或它们的任何范围，包括在上述那些内的任何和所有分数值和分数值范围。在另一些实施方案中，该精炼组合物具有如使用ASTM D2281测定的1至20、2至18、3至17、4至16、5至15、6至14、7至13、8至12、9至11、或10至11秒的德拉夫斯润湿时间。小于100秒的德拉夫斯润湿时间表明该支化消化添加剂有效润湿木质纤维素材料以使水和精炼组合物可与木质纤维素材料相互作用并渗透木质纤维素材料。在各种实施方案中，明确设想了该精炼组合物可具有0至100秒的任何德拉夫斯润湿时间，或时间范围，包括整数和分数。
方法:
本公开的方法提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用。在制浆工艺中，机械精炼木质纤维素屑以制浆。木质纤维素屑包括四种主要组分，纤维素纤维、木质素(将纤维素纤维粘合在一起的三维聚合物)、半纤维素(较短的支化碳水化合物聚合物)和水。制浆工艺精炼，即物理撕裂木质纤维素屑内的纤维素纤维以形成包括分离的纤维素纤维的纸浆。
如上所述，本公开的方法包括提供木质纤维素屑的步骤。提供步骤不受特别限制并可包括输送、供应等。在各种实施方案中，提供步骤可进一步定义为通过研磨、切碎、磨碎、粉碎、切丝和切削木质纤维素材料或其前体而以如上所述的一种或多种形式供应木质纤维素屑。在一个实施方案中，木质纤维素材料包括、基本由或由木质纤维素屑，例如木屑构成。
本公开的方法还包括提供精炼组合物的步骤。精炼组合物正好如上所述。提供步骤不受特别限制并可包括输送、供应等。在各种实施方案中，提供步骤可进一步定义为以一种或多种形式供应精炼组合物，例如作为待稀释的浓缩物。
在一些实施方案中，润滑添加剂以纯形式提供，然后在向木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤前用溶剂，例如水稀释，以形成润滑组合物。
在本文中还设想了该精炼组合物可以两种或更多种独立组分供应，它们可在使用前掺合在一起。例如，该精炼组合物可在两种组分体系中供应，一种组分包含润滑添加剂，另一组分包含水和其它添加剂。在这一实例中，这两种组分可单独提供并在临使用前在使用地点现场掺合在一起，并且如果需要，用水稀释。
本公开的方法包括向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤。在一些实施方案中，在5至99、5至85、5至45、或15至35℃的温度下向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物。在各种非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间的所有数值和数值范围。
向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物。在一些实施方案中，以基于所述多量木质纤维素屑的总重量计0.5至125、5至100、或10至80重量％的量施加精炼组合物。或者，以使得润滑添加剂以基于精炼的多量木质纤维素屑的总重量计0.01至10、0.01至5、0.01至2.0、0.01至1.0、0.1至0.7、或0.1至0.5重量％的量存在的量施加精炼组合物。在各种非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间的所有数值和数值范围。
本公开的方法包括机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤。在机械精炼所述多量木质纤维素屑的步骤的过程中，撕裂木质纤维素屑内的纤维素纤维以形成包括分离的纤维素纤维的纸浆。在典型的实施方案中，机械精炼所述多量木质纤维素屑的步骤在精磨机中进行，其通过在被称为盘磨磨片的脊形金属圆盘之间研磨而机械精炼纤维素屑。
在各种实施方案中，机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤在一个或多个精磨机，例如初级、二级和三级精磨机的任何组合中进行。在一个实例中，该方法的一个实施方案包括在精磨机中机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆的单个步骤。在另一实施例中，该方法的一个实施方案包括在初级精磨机中机械精炼所述多量木质纤维素屑，然后在二级精磨机中进一步机械精炼所述多量木质纤维素屑的步骤。在再一实例中，该方法的一个实施方案包括在初级精磨机中机械精炼所述多量木质纤维素屑、在二级精磨机中进一步机械精炼所述多量木质纤维素屑和在三级精磨机中机械精炼所述多量木质纤维素屑的步骤。图1是描述利用初级、二级和三级精磨机的本公开的提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法的各种实施方案的流程图。
该精炼组合物提高在机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤的过程中的吞吐量和/或降低能量使用。有利地，不需要将木质纤维素屑浸透在精炼组合物中。该精炼组合物减少在精炼过程中所需的能量，在木质纤维素屑上的停留时间非常短。为此，在本公开的方法中，向木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤在机械精炼木屑以形成纸浆的步骤前少于5分钟或同时进行。在一些实施方案中，向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤在机械精炼木屑以形成纸浆的步骤前不多于4、不多于3、不多于2和不多于1分钟进行。
在许多实施方案中，向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤与机械精炼木屑以形成纸浆的步骤同时进行。
在许多实施方案中，向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤包括一个或多个子步骤，或一次或多次施加精炼组合物。例如，在该方法的一个实施方案中，在机械精炼所述多量木质纤维素屑的步骤的过程中在初级精磨机中向所述多量木质纤维素屑施加精炼组合物总量的5至100、或25至100重量％。在一些实施方案中，所有或一部分精炼组合物在初级、二级和/或三级精磨机中施加于所述多量木质纤维素屑。在各种非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间的所有数值和数值范围，例如在初级、二级和三级精磨机中施加的精炼组合物的部分。
在一些实施方案中，该方法进一步被定义为连续法，其中机械精炼所述多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤以1kg/hr至1000ton/hr、50kg/hr至700ton/hr、500kg/hr至500ton/hr、或1ton/hr至300ton/hr的速率进行。在各种非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的数值之间的所有数值和数值范围。
在该方法的许多实施方案中，在精炼步骤过程中的能量用量比在不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量少至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45％。或者，在该方法的一些实施方案中，在精炼步骤过程中的能量用量比在精炼步骤过程中不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量少1至50、5至50、5至40、5至30、5至20、10至20、或8至16％。
在该方法的许多实施方案中，在精炼步骤过程中的能量用量比在不利用任何表面活性剂或润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量少至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40或至少45％。或者，在该方法的一些实施方案中，在精炼步骤过程中的能量用量比在精炼步骤过程中不利用任何表面活性剂或润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量少1至50、5至50、5至40、5至30、5至20、10至20、或8至16％。
在该方法的许多实施方案中，当在精炼步骤过程中的能量用量等于或小于在精炼步骤过程中不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量时，吞吐量比不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的参比吞吐量高至少1、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20％。或者，在该方法的一些实施方案中，当在精炼步骤过程中的能量用量等于或小于在精炼步骤过程中不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量时，吞吐量比不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的参比吞吐量高1至20、5至20、10至20、或8至16％。
在该方法的许多实施方案中，当在精炼步骤过程中的能量用量等于或小于在精炼步骤过程中不利用任何表面活性剂或润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量时，吞吐量比不利用表面活性剂或润滑添加剂的参比方法的参比吞吐量高至少1、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20％。或者，在该方法的一些实施方案中，当在精炼步骤过程中的能量用量等于或小于在精炼步骤过程中不利用任何表面活性剂或所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量时，吞吐量比不利用任何表面活性剂或润滑添加剂的参比方法的参比吞吐量高1至20、5至20、10至20、或8至16％。
如上所述，制浆厂利用机械制浆工艺，其成问题地能量密集。因此，需要提高机械制浆的吞吐量而不增加能量使用，或在标准吞吐量下降低此类机械制浆工艺的能量使用的解决方案，如本方法。当然，这样的解决方案不应损害纸浆质量。不受制于理论，但相信，该润滑添加剂降低精炼组合物的水的表面张力并能使水更好地渗透所述多量木质纤维素屑，以带来更高的吸水量，其“溶胀”和软化所述多量木质纤维素屑，以使精炼能量降低，这不影响纸浆质量(或由纸浆形成的纸的质量)。
在该方法的许多实施方案中，用本公开的方法制成的纸浆具有50至800、75至600、或100至300的如根据加拿大标准游离度(Canadian Standard Freeness)(“CSF”)测得的原纤化程度。或者，用本公开的方法制成的纸浆的CSF为通过不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法制成的纸浆的原纤化程度的大约±5、大约±10、大约±15、大约±20、大约±25％。在附加的非限制性实施方案中，特此明确设想了在上文提到的范围端点内并包括端点的所有数值和范围。
CSF是测量在1升水中的3克纤维浆材料的滤水速率的实证检验程序。CSF测量根据TAPPI T227试验程序进行。在进行CSF测量时，要指出，原纤化程度越高的纤维浆材料具有越低的滤水速率和因此越低的“ml CSF”值，原纤化程度越低的纤维浆材料具有越高的“mlCSF”值。
在该方法的许多实施方案中，用本公开的方法制成的纸浆具有在根据TAPPI T494测试时100至8,000、600至6,000、或1,200至4,000N/m的湿拉张强度。
例示本公开的组合物和方法的下列实施例意在例示而非限制本公开。
实施例
实施例1:吸水
根据本公开形成包含实施例1的润滑添加剂的一系列精炼组合物。还形成两个系列的对比精炼组合物，但不代表本公开。
将1-500克云杉方块(cube)样品(木质纤维素屑)浸没在各精炼组合物中以形成混合物，该混合物在90℃下搅拌30分钟。将各云杉方块样品与精炼组合物分离并再称重。测量云杉方块样品的重量增加％并记录在图2的条形图中。下面立即阐述关于实施例1和对比例1和2的精炼组合物的细节。
现在参考图2，用实施例1的润滑添加剂形成包含水的精炼组合物、包含具有中性pH(7)的水的精炼组合物、包含具有碱性pH(12)的水的精炼组合物、包含具有酸性pH(1.5)的水的精炼组合物和包含亚硫酸盐溶液的精炼组合物并以黑色显示。实施例1的润滑添加剂包括具有式[C6H12O6]n+1的糖(其中n是1至2的平均值)和具有式ROH的烷基醇(其中R是具有8至10个碳原子的烷基)的反应产物。
仍参考图2，形成无任何表面活性剂或润滑添加剂的一系列对比精炼组合物，包含水(pH 7)、具有碱性pH(12)的水、具有酸性pH(1.5)的水和亚硫酸盐溶液，并且被称为对比例1并以白色显示。这些精炼组合物基本是不包括任何表面活性剂或润滑添加剂的对照组合物。
仍参考图2，用对比例2的醇乙氧基化物表面活性剂形成在水中的精炼组合物、在具有中性pH(7)的水中的精炼组合物、在具有碱性pH(12)的水中的精炼组合物、在具有酸性pH(1.5)的水中的精炼组合物和在亚硫酸盐溶液中的精炼组合物并以灰色显示。
如图2中所示，与对比例1和2相比，实施例1的精炼组合物加速云杉方块样品的吸水。此外，实施例1的润滑添加剂在宽范围的条件(例如酸性、碱性、中性等)中表现良好。实施例1的润滑添加剂降低精炼组合物的水的表面张力并允许水更好地渗透所述许多云杉方块，以带来更高的吸水量，其溶胀和软化云杉方块。
实施例2:提高吞吐量和/或降低能量使用
在实施例2的方法中利用包含水和润滑添加剂的精炼组合物。实施例2的方法符合本公开。实施例1的方法的润滑添加剂包括具有式[C6H12O6]n+1的糖(其中n是1至2的平均值)和具有式ROH的烷基醇(其中R是具有8至10个碳原子的烷基)的反应产物。
将实施例1的精炼组合物引入具有初级、二级和三级精磨机的连续机械精炼工艺。将精炼组合物以加入基于精炼的木质纤维素屑的总重量计0.4重量％的润滑添加剂的量添加到初级精磨机中。实验结果列在下表1中。
表1
Figure BDA0002325804910000141
现在参考上表1，利用包含润滑添加剂和水的精炼组合物的实施例2的方法产生与由对照方法制成的纸浆相当质量的纸浆，并且使用比对照方法少15％的能量(以KW/小时计)。
要理解的是，一个或多个上述数值可变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％、±30％等等，只要该差异保持在本公开的范围内。此外，在各种非限制性实施方案中明确设想了在各上述数值内或之间的所有数值和数值范围，包括整数和分数。还要理解的是，所附权利要求书不限于表示详述中描述的任何特定化合物、组合物或方法，它们可在落在所附权利要求书范围内的特定实施方案之间改变。关于本文中赖以描述各种实施方案的特定特征或方面的任何马库什群组，要认识到，可由各马库什群组的各成员独立于所有其它马库什成员获得不同、特殊和/或出乎意料的结果。可以独立和/或组合依赖马库什群组的各成员并为所附权利要求书范围内的具体实施方案提供足够的支持。
还要理解的是，赖以描述本公开的各种实施方案的任何范围和子范围独立地并共同地落在所附权利要求书的范围内，并被理解为描述和设想了包括其内的整数和/或分数值的所有范围，即使在本文中没有明确写出这些值。本领域技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围足以描述和实现本公开的各种实施方案，且这样的范围和子范围可进一步描绘成相关的1/2、1/3、1/4、1/5诸如此类。仅举一例，“0.1至0.9”的范围可进一步描绘成下1/3，即0.1至0.3，中间1/3，即0.4至0.6，和上1/3，即0.7至0.9，它们独立地并共同地在所附权利要求书的范围内并可独立地和/或共同地赖以为所附权利要求书范围内的具体实施方案提供足够的支持。此外，对于界定或修饰范围的词语，如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等，要理解的是，这样的词语包括子范围和/或上限或下限。作为另一实例，“至少10”的范围固有地包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围，诸如此类，并且可以独立地和/或共同地依赖各子范围并为所附权利要求书范围内的具体实施方案提供足够的支持。最后，可以依赖所公开的范围内的独立数值并为所附权利要求书范围内的具体实施方案提供足够的支持。例如，“1至9”的范围包括各种独立整数，如3，以及含小数点的独立数值(或分数)，如4.1，可以依赖它们为所附权利要求书范围内的具体实施方案提供足够的支持。
在本文中明确设想了独立和从属权利要求(单项和多项从属)的所有组合的主题，但为简洁起见没有详细描述。已经以示例性方式描述了本公开，并且要理解的是，所用术语意为描述性而非限制性词语。根据上述教导有可能作出本公开的许多修改和变动，并且本公开可与具体描述不同地实施。

Claims (22)

1.一种提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法，所述方法包括如下步骤：
A.提供多量木质纤维素屑；
B.提供精炼组合物，其包含：
(i)水，和
(ii)以基于多量木质纤维素屑的总重量计0.01至10重量％的量存在的润滑添加剂，润滑添加剂包含糖和醇的反应产物；
C.向多量木质纤维素屑施加精炼组合物；和
D.机械精炼多量木质纤维素屑以形成纸浆；
其中向木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤在机械精炼木屑以形成纸浆的步骤前少于5分钟或同时进行。
2.如权利要求1中所述的方法，其中糖具有式：[C6H12O6]n+1，其中n为0、1、2、3、4、5、6、7或8的平均值。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其中烷基醇具有式：ROH，其中R为具有1至20个碳原子的烷基。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中烷基醇进一步被定义为包含具有式：ROH的第一烷基醇，其中R为具有1至20个碳原子的烷基，和具有式：R’OH的不同于第一烷基醇的第二烷基醇，其中R’独立地为具有1至20个碳原子的烷基。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中润滑添加剂具有下列通式结构：
Figure FDA0002325804900000011
其中n为平均值并大于0，且各R为具有2至19个碳原子的烷基。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中n+1的平均值为润滑添加剂的聚合度并且为1.2至2.5。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中R为具有8至14个碳原子的烷基。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中润滑添加剂以基于多量木质纤维素屑的总重量计0.2至10重量％的量存在于精炼组合物中。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中水以基于精炼组合物的总重量计50至99.5重量％的量存在于精炼组合物中。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中精炼组合物具有6至8的pH。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中精炼组合物基本由润滑添加剂和水构成。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中向多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤在机械精炼木屑以形成纸浆的步骤前不多于4分钟进行。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中向多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤与机械精炼木屑以形成纸浆的步骤同时进行。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中机械精炼多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤包括在初级精磨机中机械精炼多量木质纤维素屑，然后在二级精磨机中进一步机械精炼多量木质纤维素屑的步骤。
15.如权利要求12中所述的方法，其中在机械精炼多量木质纤维素屑的步骤的过程中向多量木质纤维素屑施加的精炼组合物总量的25至100重量％在初级精磨机中施加。
16.如权利要求12或13中所述的方法，其中机械精炼多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤包括在初级精磨机中机械精炼多量木质纤维素屑、在二级精磨机中进一步机械精炼多量木质纤维素屑和在三级精磨机中再机械精炼多量木质纤维素屑的步骤。
17.如权利要求14中所述的方法，其中向多量木质纤维素屑施加精炼组合物的步骤进一步被定义为在初级、二级和/或三级精磨机中将所有或一部分精炼组合物直接施加于多量木质纤维素屑。
18.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中精炼组合物在施加于多量木质纤维素屑时具有5至99℃的温度。
19.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中机械精炼多量木质纤维素屑以形成纸浆的步骤以1kg/hr至100ton/hr的速率进行。
20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在精炼步骤过程中的能量用量比在不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量少至少5％。
21.如前述权利要求中任一项所述的方法，其具有比不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的参比吞吐量高至少1％的吞吐量，且在精炼步骤过程中的能量用量等于或小于在不利用所请求保护的润滑添加剂的参比方法的精炼步骤过程中的参比能量用量。
22.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中纸浆具有在根据TAPPI T227测试时50至800的加拿大标准游离度(CSF)和/或在根据TAPPIT494测试时100至8,000N/m的湿拉张强度。
CN201880040972.XA 2017-06-20 2018-06-12 提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法 Active CN110770391B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762522387P 2017-06-20 2017-06-20
US62/522387 2017-06-20
PCT/EP2018/065478 WO2018234097A1 (en) 2017-06-20 2018-06-12 METHOD OF INCREASING THE FLOW AND / OR REDUCING THE ENERGY UTILIZATION OF A PULP REDUCTION PROCESS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110770391A true CN110770391A (zh) 2020-02-07
CN110770391B CN110770391B (zh) 2022-02-11

Family

ID=62705559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880040972.XA Active CN110770391B (zh) 2017-06-20 2018-06-12 提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11624153B2 (zh)
EP (1) EP3642411A1 (zh)
JP (1) JP7353188B2 (zh)
KR (1) KR102650372B1 (zh)
CN (1) CN110770391B (zh)
AU (1) AU2018286673B2 (zh)
CA (1) CA3066949A1 (zh)
MX (1) MX2019015896A (zh)
RU (1) RU2769241C2 (zh)
WO (1) WO2018234097A1 (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4229251A (en) * 1974-12-09 1980-10-21 Domtar, Inc. High-yield semi-chemical carbonate pulping process
US4388148A (en) * 1981-06-23 1983-06-14 Nalco Chemical Company Process for producing pulp
EP0492600A1 (en) * 1990-12-25 1992-07-01 Japan Pmc Corporation Refining assisting agent and refining method using the same
US6267841B1 (en) * 1992-09-14 2001-07-31 Steven W. Burton Low energy thermomechanical pulping process using an enzyme treatment between refining zones
WO2002010507A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-07 Ashland Inc. Process for digesting woodchips and digester additives
CN1890428A (zh) * 2003-12-04 2007-01-03 赫尔克里土公司 增加精磨机生产率和/或减少木材制浆比能的方法
CN102264888A (zh) * 2008-10-30 2011-11-30 克劳罗克斯公司 聚合铝组合物
WO2012004459A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Upm-Kymmene Corporation A method and a system for producing raw material for thermal insulation
CN102348848A (zh) * 2009-03-09 2012-02-08 纳尔科公司 提高机械木浆效率的方法和化学组合物
WO2015036655A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Kemira Oyj Impregnation system and its use

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE470555B (sv) * 1992-12-30 1994-08-22 Sunds Defibrator Ind Ab Förfarande för tillverkning av mekanisk och kemimekanisk massa med ett utbyte av över 85 % från lignocellulosahaltigt fibermaterial
JP4275936B2 (ja) 2002-12-24 2009-06-10 日本製紙株式会社 機械パルプの製造方法
US8262851B2 (en) 2006-08-10 2012-09-11 Andritz Inc. Processes and systems for the pulping of lignocellulosic materials
US20080105392A1 (en) 2006-11-03 2008-05-08 Duggirala Prasad Y Method and composition for improving fiber quality and process efficiency in mechanical pulping
US8282773B2 (en) * 2007-12-14 2012-10-09 Andritz Inc. Method and system to enhance fiber development by addition of treatment agent during mechanical pulping
JP2009263855A (ja) 2008-03-31 2009-11-12 Nippon Paper Industries Co Ltd オフセット印刷用塗工紙
JP2010203388A (ja) 2009-03-05 2010-09-16 Honda Motor Co Ltd 電装品の配置構造
JP5550945B2 (ja) 2009-06-26 2014-07-16 日本製紙株式会社 印刷用塗工紙
WO2016004481A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Leaf Sciences Pty Ltd Methods for treating lignocellulosic material

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4229251A (en) * 1974-12-09 1980-10-21 Domtar, Inc. High-yield semi-chemical carbonate pulping process
US4388148A (en) * 1981-06-23 1983-06-14 Nalco Chemical Company Process for producing pulp
EP0492600A1 (en) * 1990-12-25 1992-07-01 Japan Pmc Corporation Refining assisting agent and refining method using the same
US6267841B1 (en) * 1992-09-14 2001-07-31 Steven W. Burton Low energy thermomechanical pulping process using an enzyme treatment between refining zones
WO2002010507A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-07 Ashland Inc. Process for digesting woodchips and digester additives
CN1890428A (zh) * 2003-12-04 2007-01-03 赫尔克里土公司 增加精磨机生产率和/或减少木材制浆比能的方法
CN102264888A (zh) * 2008-10-30 2011-11-30 克劳罗克斯公司 聚合铝组合物
CN102348848A (zh) * 2009-03-09 2012-02-08 纳尔科公司 提高机械木浆效率的方法和化学组合物
WO2012004459A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Upm-Kymmene Corporation A method and a system for producing raw material for thermal insulation
WO2015036655A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Kemira Oyj Impregnation system and its use

Also Published As

Publication number Publication date
CN110770391B (zh) 2022-02-11
KR102650372B1 (ko) 2024-03-21
EP3642411A1 (en) 2020-04-29
RU2769241C2 (ru) 2022-03-29
US20200123707A1 (en) 2020-04-23
AU2018286673B2 (en) 2023-04-27
AU2018286673A1 (en) 2020-01-02
JP2020524228A (ja) 2020-08-13
MX2019015896A (es) 2020-02-10
KR20200019951A (ko) 2020-02-25
RU2020101924A3 (zh) 2021-10-15
RU2020101924A (ru) 2021-07-20
US11624153B2 (en) 2023-04-11
CA3066949A1 (en) 2018-12-27
BR112019027005A2 (pt) 2020-06-30
WO2018234097A1 (en) 2018-12-27
JP7353188B2 (ja) 2023-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0832319B1 (en) Process for enhancing white liquor penetration into wood chips
EP1541753A1 (en) Refiner bleaching with magnesium oxide and hydrogen peroxide
US20210062231A1 (en) Method and an apparatus for treating plant based raw material with an enzymatic hydrolysis
EP0465579A1 (en) Improved method of producing pulp
CN110770391B (zh) 提高制浆工艺的吞吐量和/或降低能量使用的方法
DE602005002933T2 (de) Verfahren zur verringerung des extraktgehalts von hochausbeute- zellstoffen und verfahren zur herstellung von gebleichten hochausbeutezellstoffen
CN101568685A (zh) 处理木质纤维素材料的方法
EP0791099B1 (de) Verfahren zur gewinnung von zellstoff
Jahn et al. Utilization of hemicelluloses as example for holistic recovery of agricultural residues
Fillat et al. Elucidating the effects of laccase‐modifying compounds treatments on bast and core fibers in flax pulp
EP1077282A1 (en) Improved chemical pulping process
BR112019027005B1 (pt) Método para aumentar a produtividade e/ou diminuir o uso de energia de um processo de polpa
US20060169432A1 (en) Method of preparing modified cellulose pulp
US20230160140A1 (en) Process for increasing digestion efficiency of lignocellulosic material in a treatment vessel
EP2812375B1 (en) Method of digesting lignocellulosic material
US20220259246A1 (en) Method and an apparatus for washing a crude lignin, a soluble carbohydrate containing fraction, a solid fraction and their use
JP7089959B2 (ja) リグノセルロース材料用の蒸解促進剤及びパルプの製造方法
WO2009003286A1 (en) N0n-scaling chip conditioning system for energy reduction in mechanical pulping
SU1044703A1 (ru) Варочный раствор дл получени полуцеллюлозы
CN113089366A (zh) 一种黑卡纸染色原料配方及生产方法和黑卡纸生产方法
DE102005034413A1 (de) Verminderung klebriger Bestandteile bei der Papierherstellung aus Altpapier
Gurung STRENGTH CHARACTERISTICS OF CHEMI-MECHANICAL PULP FROM RAPESEED STRAW
Balkissoon et al. –A novel approach to produce a high purity cellulose product from sawdust waste material

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant