CN114096711A - 高α和高固有粘度纸浆生产设备、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本文中公开的生产高α和高固有粘度纸浆的设备、方法和系统(下文称为“高‑A高‑IV纸浆生产”)提供了与硫酸盐制浆法(KP)或预水解硫酸盐制浆法(PHKP)联用的纸浆加工、采用冷碱提取(CCE)阶段和/或适当的洗涤和漂白阶段的实施方案，从而产生具有高固有粘度(IV)和高纯度的纸浆，例如可以通过α纤维素含量和适当的亮度确定，其可用于下游应用，例如高强度再生纤维素和醚应用，或采用具有显著纯度(例如，α纤维素>92％)的高IV纸浆的其它应用。

Description

高α和高固有粘度纸浆生产设备、方法和系统

本专利特许证申请公开文件描述了包括多种新颖的创新的发明方面(下文简称“公开内容”)，并含有受版权、掩码作品和/或其它知识产权保护的材料。此类知识产权的各自所有者不反对任何人对公开的专利局文件/记录中出现的公开内容进行影印复制，但在其它方面保留所有权利。

技术领域

本发明大体上涉及纸浆加工，更具体地，包括高α和高固有粘度纸浆生产设备、方法和系统。

背景

与冷碱提取(cold caustic extraction，“CCE”)相关的预水解硫酸盐制浆法(pre-hydrolysis kraftprocess，“PHKP”)的使用先前已被描述，诸如美国专利8,734,612和美国专利8,535,480。两篇专利在此通过引用并入，如同在本文中充分阐述。这种方法的示意性描述在图1中作为框图给出。

蒸煮工艺和CCE工艺的关联已被描述，并呈现出用于生产高纯度纸浆(α纤维素含量为96％至98％)的有用工业应用。本领域的一个方面是将CCE滤液作为碱源进行管理，从而避免或至少使半纤维素的沉淀最小化，并已成功用于工业装置。

将所得纸浆以适当的方式洗涤、漂白和干燥以产生特别适用于制造醋酸纤维素(三醋酸酯和二醋酸酯)的商业产品。

这种工艺生产无元素氯(ECF)漂白的纸浆，其在高亮度水平(高于92％ISO)下的典型IV为700mg/l，其在正常商品纸浆亮度(89％至90％ISO)下可扩展至800mg/l。

蒸煮工艺可以在分批或连续装置中进行。现有技术装置是当前生产大部分高纯度纸浆的分批装置。

分批蒸煮设备以非常有效的方式实施PHKP，长时间(一年或更长时间)生产高质量的产品，而无需停止进行清洁或转换为KP生产。

连续蒸煮PHKP曾经在单个容器装置中尝试过，以生产质量可接受的纸浆，但存在污垢问题，从而导致短的运行时间，并且需要进行KP运行或停止组件以进行清洁(通常以几周的时间衡量)。

最近，借助于将PH阶段与KP阶段分离的2容器系统，PHKP已被重新用于连续蒸煮。该系统似乎具有更好的性能，但仍然存在一些污垢问题。

在这种系统中，大部分纯化工作在PHKP蒸煮121中完成，通常除去在木材中存在的超过80％的半纤维素。通常，这种蒸煮工艺将产生具有在94-96％范围内的α纤维素含量的纸浆。

来自蒸煮的纸浆通常将具有在7-13范围内的卡伯值(“KN”)和在700–1100范围内的IV，取决于原料和蒸煮条件(P因子(PF)通常>200，H因子(HF)通常<500，碱用量通常为18-24％有效碱，以NaOH对烘干的(OD)木材计)。

蒸煮后，将纸浆洗涤和清洁以除去碎屑122、未蒸煮的材料和其它废料，然后进入CCE阶段123。

随后的CCE阶段将通过应用在300-600kg NaOH/kg OD纸浆范围内的碱用量和高达50℃的温度，将α纤维素的纯度水平提高至98％。

如前所述，CCE通过溶解存在于纸浆纤维中的低分子量物质而起作用。通过这种作用，不仅从纤维中除去了半纤维素和降解的纤维素分子，还除去了一些降解的木质素，从而导致KN下降高达3个单位。

在CCE阶段之后，将纸浆洗涤124以除去残留的腐蚀性内容物以及CCE工艺中的木质素、半纤维素和低聚合度(“dp”)纤维素。来自该工艺的滤液被称作CCE滤液或CCE液，并再循环至蒸煮工艺。多余的滤液可以输出到其它地方(例如蒸发设备、半纤维素回收设备、木质素回收设备、其它纸浆生产线等)。

在漂白设备125中，用化学方法除去纸浆残留木质素，并且在通常为2到5个阶段的多阶段方案中增加亮度。漂白的纸浆然后可以进行进一步筛选和/或除砂126；脱水、挤压和/或干燥128；以及整理成卷或捆128以产生特别适用于制造醋酸纤维素(三醋酸酯和二醋酸酯)的商业产品。

ECF工艺可以包括二氧化氯(D)阶段、碱提取(E)阶段、氧气(O2)阶段和过氧化物(P)阶段。

D-P是2阶段顺序的例子，且D-E-D-E-D是5阶段顺序的例子，其中E可能会或可能不会被O2或过氧化物增强。可以使用其它化学品，如过乙酸(PAA)或酶。

完全无氯(TCF)漂白通常是2或3个阶段，包括O2、臭氧(O3)和P阶段。也可以使用PAA和酶。

一般而言，TCF漂白的选择性较低，从而导致较低的漂白纸浆粘度。

纸浆漂白不是完美选择性工艺，且纤维素IV通常会减少至少100mg/l，且更通常200-300mg/l，从而导致较低的最终产品粘度，较低的整体工艺产率(木材向最终产品的转化)，并且有时由于纤维素降解而造成较低的纸浆纯度(以α-纤维素计)。

发明概述

本文在不同的实施方案中公开的高α和高固有粘度纸浆生产设备、方法和系统(下文称为“高-A高-IV纸浆生产”)提供了与硫酸盐制浆法(kraft process，“KP”)和预水解硫酸盐制浆法(“PHKP”)联用的纸浆加工、采用冷碱提取(“CCE”)阶段和/或适当的洗涤和漂白阶段的实施方案，从而产生具有高固有粘度(“IV”)和高纯度的纸浆，例如可以通过α纤维素含量和适当的亮度确定，其可用于下游应用，例如高强度再生纤维素和醚应用，或采用具有显著纯度(例如，α纤维素>92％)的高IV纸浆的其它应用。

在一个实施方案中，公开了一种用于通过组合使用蒸煮和CCE工艺来产生具有良好纯度和亮度水平的高IV纸浆的改进方法，其中来自CCE阶段的滤液可用于蒸煮工艺而无需任何事先的纯化处理。合适的高选择性漂白工艺被认为是使最终产品IV最大化的手段。

在一个方面，所述方法包括在蒸煮步骤中使用未纯化的CCE滤液，而上述技术表明需要通过膜分离如纳滤或超滤的纯化。

在某些实施方案中，通过使用白液垫(White Liquor Pad)消除了CCE滤液纯化工艺的执行。

在另一个方面，本申请生产适用于纤维素醚和高强度再生纤维素的高固有粘度纸浆，而在上述技术中优化条件以生产适用于莱赛尔(Lyocell)或粘胶(Viscose)应用的纸浆，所述纸浆是用于纺织品市场的低固有粘度产品。

在KP和PHKP中，H-因子被描述为这样的控制参数：其结合来自蒸煮阶段的反应温度和反应时间，从而在所述阶段结束时达到所需的木质素含量。木质素含量可以间接测定，例如，通过KN(在Tappi T-236中描述)或来自其它标准(例如，作为ISO、ASTM、NBR、JIS和/或类似标准)的类似试验方法。同样，在PHKP中，P-因子被描述为这样的控制参数：其结合来自预水解阶段的反应温度和反应时间，以作为整个蒸煮工艺的最终结果达到所需的纸浆纯度。纸浆纯度可以间接确定，例如通过α纤维素试验(Tappi T-203)或碱溶解度方法(TappiT-235)或来自其它标准的类似方法。

如果IV与纤维素dp直接相关，则可以通过例如，固有粘度试验方法(ISO 5351)或来自其它标准的类似方法间接评价纤维素的dp。高IV值指示高纤维素dp，相反，低IV指示低纤维素dp，通常由大量的纤维素降解造成。

可以通过例如，溶解的纤维素聚合物的凝胶渗透色谱法进行更准确的dp测量，但该方法在某些情况下可能不适用于工艺控制，因此可以替代地采用IV或其它等效粘度测量。

CCE阶段的实施方案使用低温高碱度环境来诱导大量的纸浆溶胀，从而导致低分子量材料(诸如半纤维素、降解的纤维素和降解的木质素)的扩散，增加所得纸浆的α纤维素含量。

附图简要说明

随附的附录和/或附图解释了根据本说明书的各种非限制性示例创新方面：

图1呈现了用于纸浆生产的现有技术工艺流程的实例。

图2显示了高-A高-IV纸浆生产的一个实施方案中的示例工艺流程图。

图3显示了在高-A高-IV纸浆生产的一个实施方案中的蒸煮工艺的蒸煮处方，其包括逻辑流程和详细的工艺参数。

图4显示了在高-A高-IV纸浆生产的一个实施方案中具有蒸汽相预水解的单容器连续蒸煮器的示例表示。

图5显示了在高-A高-IV纸浆生产的一个实施方案中具有水相预水解的单容器连续蒸煮器的示例表示。

图6显示了在高-A高-IV纸浆生产的一个实施方案中的双容器连续蒸煮器的示例表示，其中预水解(水相和/或蒸汽相)在第一容器中进行，且随后的蒸煮步骤在第二容器中进行。

图7显示了在高-A高-IV纸浆生产的一个实施方案中的分批蒸煮设备工艺的表示。

发明详述

本文在不同的实施方案中公开的高α和高固有粘度纸浆生产设备、方法和系统(下文称作“高-A高-IV纸浆生产”)解决了来自组合蒸煮和CCE阶段的工艺条件的优化，导致高IV漂白纸浆(例如，>1200ml/g、α纤维素含量>94％和纸浆亮度>89％ISO)。经优化的条件超出了先前技术中原始描述的条件，但不需要改变主要设备。

高-A高-IV纸浆生产的实施方案也可应用于连续蒸煮工艺，带来关于工艺简化和降低设备规模潜力的潜在工艺益处。

高-A高-IV纸浆生产的实施方案可以包括在蒸煮和CCE阶段完成的纯化工作的重新分配，从而将大部分纯化效果转移到CCE阶段(例如，55％或更多的半纤维素减少；在某些实施中，90％或更多)，同时降低蒸煮工艺半纤维素减少作用。

结合蒸煮工艺的所述改进以及适当的(即选择性的)漂白条件，纯化策略的这种变化导致具有溶解级纯度和亮度的高粘度纸浆，其适用于特殊应用，诸如纤维素醚和高强度再生纤维素。

CCE滤液可以部分地或完全地再循环到蒸煮设备，无需如先前技术美国专利8,734,612(其通过引用整体并入本文)中应用的任何处理。

从蒸煮生产的纸浆通常具有在可漂白的KN(在20以下，对于阔叶树材浆)下在1200ml/g以上的粘度和在85％以上的α纤维素纯度。

在随后的CCE阶段，纸浆纯度提高到96％的α纤维素含量。对于其中丝光纤维素含量无关紧要的某些应用，α纤维素纯度可提高至98％。

KN将显著下降(通常4-5个单位)，且一旦除去了大部分低dp纤维素和半纤维素产物，就可以看到平均纸浆dp的显著增加，使IV在约1300ml/g水平以上。

在某些实施中，具有2或3个阶段(D-P或D-EP-D)的后续高选择性漂白顺序将在最终IV水平在1200ml/g以上的情况下使亮度达到商业水平(例如，88％-91％ISO；在某些实施中，89％-90％ISO)。

参见表1中先前技术结果与当前结果的比较。

表1试验规模实验的结果证明了与现有技术纸浆质量(美国专利8,734,612)相比的当前技术纸浆质量。使用的原料是巨尾桉(Eucalyptus Urograndis)。生产的纸浆具有与先前技术可达到的相同的亮度和纯度水平，固有粘度高出30％。

纸浆质量参数	现有技术(US 8,734,612)	当前技术
			固有粘度(g/ml)	950	1270
亮度(％ISO)	90.0	90.7
			S18(％)	3.8	3.2
S10(％)	4.7	4.0
			计算的α纤维素(％)	95.8	96.4

这样的粘度和纯度水平目前无法从阔叶树材KP或PHKP获得，只能通过针叶树材的亚硫酸盐蒸煮或通过使用棉绒获得。

CCE滤液将具有高半纤维素含量和显著的木质素含量，是半纤维素和木质素回收工艺的潜在候选物。独立于这样的回收工艺，CCE滤液可以再循环到蒸煮设备，无需进行除温度和碱度调整以外的其它处理作为蒸煮工艺的主要碱源(例如，超过70％的总EA量应用于BD木材)。

在以下示例性陈述中描述了实现所需粘度和纯度水平的工艺条件的例子。

在实施中，原料可以是阔叶树材、针叶树材或非木材来源。

蒸煮方法可以是PHKP，KP被视为PHKP的特定情况，其中P因子为0(零)。

蒸煮设备可以是分批蒸煮或连续蒸煮。

图2显示了在一个实施方案中从原料到成品的高-A高-IV纸浆生产的逻辑流示例。

图3呈现了在一个实施方案中高-A高-IV纸浆生产的详细蒸煮工艺参数，即蒸煮处方。在一个实施方案中，在一个或多个步骤中的实际条件可能由于实施特殊性(例如分批或连续蒸煮器，或在连续蒸煮器上的不同过滤器组布置)或由于其它辅助工艺限制(例如蒸汽供应或蒸发设备)而与所呈现的条件略有差别。进一步公开了蒸煮处方中每一步的详细程序。某些步骤可能具有公开的替代程序，但为了简化未在处方流程图中表示。

在某些实施中，PHKP蒸煮工艺221可以包括将木片进料至蒸煮器301并用例如直接蒸汽注射或类似方法将其加热302至例如110-135℃(例如，在一个实施中至115-125℃)，并且在这样的温度下保持足够的时间303以达到从0到100的P因子(例如，在一个实施中，从10到30)。在这种条件下，排气处于可接受的水平，并且会发生温和的预水解(对于P因子为0的特定情况没有预水解)。

在一个实施中，可以从蒸煮器中提取或转移包含半纤维素、纤维素和木质素降解产物(称为水解产物)的酸性水相。该流可以以加热或碎片转移媒介的形式再循环到碎片进料和/或碎片加热步骤。在一个实施中，水解产物可以被纯化，且它的关键的有价值的分子，诸如乙酸、糠醛和糖单体和寡聚体，作为额外的收入流被分离，或者可以被任何碱性流中和并被送到蒸发设备。

在一个实施中，下一步包括加入白液垫314，例如以避免半纤维素和木质素沉淀。在一个实施中，白液垫量将对应于BD木材重量的0-5％。

在一个实施中，下一步包括加入大量CCE滤液324用于木片碱浸渍，例如对应于蒸煮总碱需求的70-100％。

该滤液可以具有例如20-80g有效碱(EA)/l的典型浓度，其中EA表示为NaOH(例如，在一个实施中，40-60g EA/l)。该滤液的浓度可以通过加入白液而增加。

在某些实施中，CCE滤液将被预加热至例如90-140℃(例如，在一个实施中，至120-130℃)。

在分批蒸煮器的情况下通过使蒸煮器静止或使液体循环通过蒸煮器，或在连续蒸煮器中使浸渍区域保持足够的保留时间，可以获得足够的浸渍时间。

在某些实施中，下一步包括加热碎片以达到例如在130-160℃的范围内(例如，在一个实施中达到140-150℃)的所需蒸煮温度。例如，可以通过添加替代失效的CCE滤液的热黑液来和/或通过将蒸煮器液体强制循环到外部热交换器，或另一种形式的外部加热，来提供加热。

对于包括添加热黑液305的实施，在某些实施中可以采用例如5-45g EA/l(例如，在一个实施中为10-20g EA/l)的浓度，并且可以通过添加新鲜白液或CCE滤液进行调节。黑液温度可以是例如130-170℃(例如，在一个实施中，150-160℃)。热黑液的添加可能足以达到目标蒸煮温度，或低几度(例如，不超过10℃)。如果是后者，在一个实施中，可以将蒸煮器内的液体循环到外部加热形式以达到其所需温度。

一旦达到目标温度，可以将它保持306直到达到所需的H-因子。在一个实施中，可以设定H-因子目标以产生合适KN(例如，对于阔叶树材，KN可以为15-20(例如，在一个实施中，为16-18))的可漂白纸浆。

可以以CCE滤液或纯白液的形式在一个或多个中间H-因子添加额外的碱用量(0-5％)，例如，以避免在蒸煮器内的残留碱浓度达到低水平，这将促进通过蒸煮阶段的木质素和半纤维素沉淀。

在一个实施中，下一步包括用冷洗液置换蒸煮液307，所述冷洗液含有一些残留碱，例如高于2gEA/l，例如以避免木质素和半纤维素沉淀。

在某些实施中，洗液的碱度可以例如通过使用白液或CCE滤液而增加。可以将洗液温度调节到使得从蒸煮容器排出的纸浆将低于沸腾条件的水平。

在一个实施中，下一步包括从蒸煮容器排出纸浆308，例如排放到大气排放罐、大气洗涤设备(例如大气浸提器)、加压洗涤设备(例如加压浸提器)等。

在一个实施中，下一步包括纸浆的洗涤。在一个实施中，也可以筛选纸浆222。筛选可以在纸浆洗涤之前或之后进行，或在CCE阶段之后进行。

在一个实施中，下一步包括添加例如，以NaOH或白液或两者的组合的形式的冷新鲜碱223，，以进行冷碱提取(CCE)工艺。

例如，浓度为例如100-130g EA/l(例如，在一个实施中，115-125gEA/l)和硫化度为例如18-40％(例如，在一个实施中，28-32％)的白液可以在冷却后使用，以调整CCE阶段以在例如20-50℃(例如，在一个实施中，30-35℃)的温度下，在例如3-15％纤维重量(例如，在一个实施中，8-12％)的纸浆质量稠度，和纸浆浆液中例如50-120g EA/l(例如，在一个实施中，60-80g EA/l)的碱浓度下操作。可以通过添加稀释液，例如，在一个实施中，来自CCE之后的洗涤阶段的滤液，来调节纸浆浆液浓度。

在各种实施中，CCE阶段的保留时间可以是几分钟到几小时。例如，在一个实施中，时间跨度可以是在15到30分钟的范围内。

在一个实施中，下一步包括CCE纸浆的逆流洗涤224，例如在2个或更多个洗涤阶段(例如，在一个实施中，3-4个阶段)，例如以回收CCE滤液并使至后续漂白工艺的碱和有机溶解固体损失最小化。

可以用任何种类的洗涤设备(例如压榨机、洗涤压榨机、加压过滤器、真空过滤器、加压和大气浸提器和/或类似物)进行洗涤。

可以使用各种洗涤介质，例如纯水、来自蒸发设备的冷凝物和/或其它合适的洗液(例如，EOP滤液、P滤液和/或类似物)。洗涤介质温度可取决于例如洗涤机具体情况、总体工艺质量、热平衡和/或类似条件，并且可在50-85℃的范围内，但不限于该范围。

在一个实施中，下一步包括漂白纸浆225，例如，以高选择性漂白顺序，以使粘度损失最小化。

对于阔叶树浆，可采用3-阶段ECF顺序以达到89-91％ISO的最终亮度，而2-阶段ECF顺序可用于86-90％ISO的亮度水平。

漂白顺序可以包括使用诸如镁盐、螯合剂和/或类似物的粘度保护剂来控制过渡金属。

在某些实施中，接下来的步骤可以进一步包括额外的筛选和/或除砂226；脱水、挤压和干燥227；以及将所得纸浆整理成卷、捆和/或类似物228。

4)实施例

在以下实施例中说明高-A高-IV纸浆生产的进一步实施方案。在某些情况下，实施例是基于图2中呈现的原理以及图3中呈现的处方。在每个实施例中描述了偏差和细节。

实施例1

在一个实施方案中使用单容器蒸汽相连续蒸煮器的用于高固有粘度高纯度纸浆的硫酸盐制浆法，其中主要碱源是未处理的CCE滤液。

在这种情况下，在图2中所示的顺序在一个实施方案中在如图4中所述的单容器连续蒸煮器中实施。蒸煮处方与图3中所示的处方密切相关。

下游工艺包括如前面描述的洗涤、筛选、CCE处理、CCE洗涤和ECF漂白。

将木片(401)通过木片进料系统处理并转移(402)到蒸煮器容器。在各种实施中，木片进料系统可以包括例如具有向蒸煮器进料的木片泵送系统的木片仓、具有向蒸煮器进料的高压进料器的木片仓、具有计量和压力锁定装置的直接蒸煮器进料，和/或类似物。

第一蒸煮器部分

在蒸煮器顶部，可以将碎片用蒸汽(403)加热至所需温度和保留时间以实现给定的P因子。可以控制碎片水平和/或液体水平以建立定义的指定保留时间。可以控制蒸煮器压力以在不沸腾的情况下达到所需温度。

第二蒸煮器部分

一组粗滤器可位于第二蒸煮器部分中，例如以建立循环回路。可以从蒸煮器中提取液体，接收白液排出物(407)，并通过位于所述粗滤器组上方的中心管(404)返回到蒸煮器。该循环流可用于促进白液垫效应。

第三蒸煮器部分

第二组粗滤器可位于第三蒸煮器部分中，例如以建立循环回路。可从蒸煮器中提取液体(419)，接收CCE滤液排出物(408)并通过位于所述粗滤器组上方的中心管(405)返回蒸煮器。该循环流可用于促进CCE滤液分配和浸渍工艺。可选择保留时间以促进浸渍。

在一个实施中，该循环回路可以包括提取能力(414)以促进蒸煮器液体水平控制。

第四蒸煮器部分

第三组粗滤器可位于第四蒸煮器部分中以建立循环回路。可以从蒸煮器中提取液体，接收CCE滤液排出物(410)和/或白液排出物(409)，可以用蒸汽(411)加热并通过位于所述粗滤器组上方的中心管(406)返回蒸煮器。该循环流可用于促进碱分布和加热工艺。可选择保留时间以促进达到所需H因子的蒸煮时间。

在一个实施中，可以在该步骤中调节残留碱以促进卡伯值控制。

在一个实施中，该循环回路可以包括提取能力(412)以促进蒸煮器液体水平控制。

第五蒸煮器部分

第四组粗滤器可位于第五蒸煮器部分中，例如以建立主蒸煮器提取流。提取管(418)可被引导至热回收系统、液体过滤，和/或类似工艺，并然后被送到蒸发设备。

第六蒸煮器部分

可以将冷洗涤滤液(416)引入蒸煮器底部，例如以允许在纸浆排放(417)之前洗涤和/或冷却。

可选择该部分中的保留时间以促进纸浆冷却并提供洗涤效果。

在一个实施中，白液(415)和/或CCE滤液(413)可用于校正洗涤滤液碱度。

在一个实施中，可以在低于沸点的选定温度下将纸浆从蒸煮器排放(417)到随后的工艺步骤(例如，泄料罐、压力浸提器和/或类似容器)。

实施例2

在一个实施方案中使用单容器水力相连续蒸煮器的用于高固有粘度高纯度纸浆的硫酸盐制浆法，其中主要碱源是未处理的CCE滤液。

在一个实施方案中的原理图如图5所示。

类似于结合上述实施例1所描述的原理，除了蒸煮器是水力填充的以外，在第一蒸煮器部分采用一组额外的粗滤器以建立循环回路。可以从蒸煮器中提取液体，加热，并通过位于所述粗滤器组上方的中心管(520)返回到蒸煮器。该循环流可用于促进加热至所需温度。可采用提取管线以促进蒸煮器压力控制(512、514、521)。

在修改后的第一蒸煮器部分之后，该工艺可以通过如实施例1中描述的剩余部分继续。

实施例3

在一个实施方案中使用双容器蒸汽相连续蒸煮器的用于高固有粘度高纯度纸浆的硫酸盐制浆法，其中主要碱源是未处理的CCE滤液。

在一个实施方案中的原理图如图6所示。

类似于结合上述实施例1所描述的原理，不同之处在于可以在木片进料系统和蒸煮器之间引入用于预水解的第二容器。在某些实施中，这种容器可以是蒸汽/液体相、水力加压的和/或类似的装置。

在一个实施中，可以通过以下方式将碎片加热至指定的预水解温度：例如在蒸汽/液相容器的情况下通过直接蒸汽注入622，或通过在所述容器的顶部建立液体循环回路(粗滤器、循环泵和热交换器)的间接加热。

在一个实施中，用于蒸煮器的碎片转移620可以通过在这种蒸汽/液相容器的顶部用蒸汽和/或压缩空气加压和/或通过在木片进料系统中使用加压泵来实现，例如在水力填充的容器的情况下。

在另一个实施中，碎片泵送可用于预水解容器和蒸煮器之间的碎片转移。

这种容器可以采用设置成达到所需的P因子的保留时间。

在转移到蒸煮器之后，该工艺可以如实施例1中所描述的进行，可能的优化是，在两个所述容器(预水解和蒸煮器)之间的转移回路(620和621)中进行白液垫添加，使用该循环回路作为部分1和2的替换。

实施例4

在一个实施方案中使用分批蒸煮器系统的用于高固有粘度高纯度纸浆的硫酸盐制浆法，其中主要碱源是未处理的CCE滤液。

原理图如图7中的一个实施方案中所示。

在一个实施中，蒸煮容器(蒸煮器)的第一步包括填充木片701。在一个实施中，可以添加少量蒸汽以促进碎片压紧并开始加热工艺。

在一个实施中，第二步可以包括，在蒸煮容器装满碎片并关闭的情况下，加热到指定的温度和压力702。

在一个实施中，第三步可以包括维持指定条件(例如，温度和压力)直到达到目标P因子703。

在一个实施中，第四步可以包括将白液垫引入蒸煮容器704。

在一个实施中，第五步可以包括在蒸煮容器中引入指定量的预加热的CCE滤液并等待达到指定的浸渍程度705。

在一个实施中，第六步可以包括将容器加热到蒸煮温度706。例如，这可以如下实现：通过将容器中存在的液体循环通过外部加热器，通过用碱度受控的热黑液置换容器中存在的液体，和/或类似方式。在一个实施中，在该阶段中，例如可以通过循环、置换和/或类似方式引入来自新鲜白液或来自CCE滤液的额外碱用量。

在一个实施中，第七步可以包括保持指定条件直到达到目标H因子707。

在一个实施中，第八步可以包括例如用冷却的洗液置换容器中存在的液体708，从而在排放条件下将产品冷却到沸点以下。

在一个实施中，第九步可以包括排空蒸煮容器709，例如，使其成为空的并且准备好重新开始蒸煮循环。

为了解决各种问题并推进技术进步，本申请关于高α和高固有粘度纸浆生产设备、方法和系统的全文(包括封面、题目、标题、领域、背景、发明概述、附图简要说明、发明详述、权利要求、摘要、附图、附录和其它)通过举例说明示出了可以在其中可实践要求保护的创新的各种实施方案。本申请的优点和特征仅是实施方案的代表性示例，而不是详尽的和/或排他的。提供它们只是为了辅助理解和教导要求保护的原理。应当理解，它们并不代表所有要求保护的创新。因此，本文未讨论本公开内容的某些方面。对于创新的特定部分可能没有呈现替代实施方案，或者对于一部分可能可用的其它未描述的替代实施方案不应被视为对那些替代实施方案的放弃。应当理解，那些未描述的实施方案中的许多结合了相同的创新原理，而其它的则是等效的。因此，应当理解，在不脱离本公开内容的范围和/或精神的情况下，可以利用其它实施方案，并且可以进行功能、逻辑、操作、组构、结构和/或拓扑修改。这样，贯穿本公开内容，所有实施例和/或实施方案都被认为是非限制性的。此外，除了出于减少篇幅和重复的目的之外，不应进行关于本文讨论的那些实施方案相对于本文未讨论的那些实施方案的推断。例如，应当理解，在附图中和/或通篇描述的任何工艺步骤和/或特征集的任何组合的合乎逻辑和/或拓扑的结构不限于固定的操作顺序和/或排列，而是相反，任何公开的顺序都是示例性的，并且所有等效方案(无论顺序如何)均被本公开内容涵盖。因此，这些特征中的一些可能相互矛盾，因为它们不可同时存在于单个实施方案中。类似地，某些特征适用于创新的一个方面，而不适用于其它方面。此外，本公开内容包括目前未要求保护的其它创新。申请人保留那些目前未要求保护的创新的所有权利，包括要求保护这样的创新、提交其额外申请、延续申请、部分延续申请、分案申请等的权利。因此，应当理解，本公开内容的优点、实施方案、实施例、功能、特征、逻辑、操作、组构、结构、拓扑和/或其它方面不应视作对权利要求所限定的本公开内容的限制或对权利要求的等同方案的限制。

Claims (33)

1.一种用于生产高固有粘度纸浆的方法，包括：

在蒸煮器中通过蒸汽加热对原料进行预水解，以获得包含0至100的P因子的预水解条件；

向所述预水解的原料中加入白液垫；

加入未纯化的冷碱提取滤液，以生成碱浸渍的预水解的原料；

将所述碱浸渍的预水解的原料加热以达到目标温度并保持蒸煮时间以达到目标H因子并生成纸浆；

用冷洗液置换蒸煮液，直到所述纸浆低于沸腾条件；

从所述蒸煮器中排出所述纸浆；

洗涤所述纸浆；

筛选所述纸浆；

向所述纸浆中加入冷新鲜碱用于冷碱提取；

进行所述纸浆的逆流洗涤以回收所述冷碱提取滤液；和

以高选择性漂白顺序漂白所述纸浆。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料包含阔叶树材。

3.根据权利要求2所述的方法，其中选择所述目标H因子以产生在15至20范围内的卡伯值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述卡伯值在16至18的范围内。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料包含针叶树材。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料包含非木材源材料。

7.根据权利要求1所述的方法，其中蒸煮工艺包含PHKP蒸煮。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述PHKP蒸煮包含KP蒸煮。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述白液垫占原料重量的0％至5％。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述未纯化的冷碱提取滤液预热至在90℃至140℃范围内的滤液温度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述滤液温度在120℃至130℃的范围内。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述未纯化的冷碱提取滤液具有在20gEA/l至80gEA/l的范围内的滤液浓度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述滤液浓度在40gEA/l至60gEA/l的范围内。

14.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述碱浸渍的原料达到在130℃至160℃的范围内的目标温度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述目标温度在140℃至150℃的范围内。

16.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述碱浸渍的原料还包含：

添加一定量的加热至在130℃至170℃的范围内的液体温度的热黑液。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在达到目标H因子之前，在中间H因子值下蒸煮的过程中向所述原料添加额外的碱用量。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷洗液包含具有高于2gEA/l的浓度的残留碱。

19.根据权利要求1所述的方法，其中将所述纸浆从所述蒸煮器排放到大气排放罐、大气洗涤设备和加压洗涤设备中的至少一个。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷新鲜碱是NaOH、白液或两者的组合。

21.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷新鲜碱是具有在100gEA/l至130gEA/l范围内的白液浓度和在18％至40％范围内的硫化度的白液。

22.根据权利要求1所述的方法，其中加入所述冷新鲜碱用于冷碱提取以在20℃至50℃范围内的CCE温度下操作。

23.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷碱提取进行持续在15至30分钟范围内的提取时间。

24.根据权利要求1所述的方法，其中所述逆流洗涤通过压榨机、洗涤压榨机、加压过滤器、真空过滤器、加压浸提器和大气浸提器中的至少一种进行。

25.根据权利要求1所述的方法，其中所述逆流洗涤用包含纯水和蒸发设备浓缩物中的至少一种的洗涤介质进行。

26.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料是阔叶树材，并且其中所述高选择性漂白顺序包括三阶段ECF顺序以达到89％至91％ISO的最终亮度。

27.根据权利要求1所述的方法，其中以高选择性漂白顺序对所述纸浆进行漂白还包括：添加至少一种粘度保护剂。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述至少一种粘度保护剂包括镁盐和螯合剂中的至少一种。

29.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述纸浆脱水；

挤压所述纸浆；

干燥所述纸浆；和

使所述纸浆形成卷或捆。

30.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸煮器包含分批蒸煮器。

31.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸煮器包含连续蒸煮器。

32.一种用于生产高固有粘度纸浆的方法，包括：

在蒸煮器中通过蒸汽加热对阔叶树材碎片进行预水解硫酸盐制浆法蒸煮，以获得包含10至30的P因子的预水解条件；

将白液垫加入所述蒸煮的阔叶树材碎片，其中所述白液垫占所述阔叶树材碎片重量的0％至5％；

将具有40gEA/l至60g EA/l的滤液浓度的未纯化的冷碱提取滤液预热到120℃至130℃的滤液温度；

加入所述未纯化的冷碱提取滤液，以生成碱浸渍的蒸煮的阔叶树材碎片；

将所述碱浸渍的蒸煮的阔叶树材碎片加热至140℃至150℃的目标温度，以达到对应于16至18的卡伯值的目标H因子并生成纸浆；

用包含高于2gEA/l的浓度的残留碱的冷洗液置换蒸煮液，直到所述纸浆低于沸腾条件；

将所述纸浆从所述蒸煮器中排放到大气排放罐、大气洗涤设备和加压洗涤设备中的至少一个；

洗涤所述纸浆；

筛选所述纸浆；

向所述纸浆中加入冷新鲜碱用于冷碱提取，所述冷新鲜碱包括NaOH、白液或两者，以在30℃至35℃的提取温度下操作15至30分钟的提取时间；

在50℃至85℃的洗涤温度进行所述纸浆的逆流洗涤，以回收所述冷碱提取滤液；

以包含三阶段ECF顺序的高选择性漂白顺序漂白所述纸浆，以达到89％至91％ISO的最终亮度，其中所述漂白包括添加镁盐和螯合剂中的至少一种；

将所述纸浆脱水；

挤压所述纸浆；

干燥所述纸浆；和

使纸浆形成卷或捆。

33.一种用于生产高固有粘度纸浆的系统，包括：

用于提供原料的碎片进料器；

蒸煮器，用于接收来自所述碎片进料器的原料，所述蒸煮器包括：

预水解阶段，用于蒸汽加热所述原料以获得包括0至100

的P因子的预水解条件，

白液垫阶段，用于向所述原料中加入白液垫，

浸渍阶段，用于添加未纯化的冷碱提取滤液以生成碱浸渍的原料，

加热阶段，用以加热所述碱浸渍的原料以达到目标蒸煮温度，

蒸煮阶段，用以达到目标H因子并生成纸浆，和

洗涤或置换阶段，用以降低纸浆温度；

纸浆筛选设备，用以除去碎屑和结节；

洗浆机，用于除去溶解固体；

冷苛性提取阶段，包括：

混合设备，用于向所述纸浆中加入冷碱源，

反应器，以执行所需的保留时间，和

洗涤阶段，用于所述纸浆的逆流洗涤以回收冷碱提取滤液；漂白设备，用于以高选择性漂白顺序漂白所述纸浆；以及

纸浆干燥机和整理线，用以生成纸浆捆或卷。

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