KR20200047704A - 화학 목재 펄프의 향상된 산소 탈리그닌화 방법 - Google Patents
화학 목재 펄프의 향상된 산소 탈리그닌화 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200047704A KR20200047704A KR1020207010477A KR20207010477A KR20200047704A KR 20200047704 A KR20200047704 A KR 20200047704A KR 1020207010477 A KR1020207010477 A KR 1020207010477A KR 20207010477 A KR20207010477 A KR 20207010477A KR 20200047704 A KR20200047704 A KR 20200047704A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pulp
- kraft pulp
- kappa
- psi
- stage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 87
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 93
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 93
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 93
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 20
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 title abstract description 16
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 title description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims abstract description 62
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 50
- -1 amine phosphonate Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L magnesium sulphate Substances [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 45
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 30
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 22
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 15
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 14
- SMVRDGHCVNAOIN-UHFFFAOYSA-L disodium;1-dodecoxydodecane;sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCOCCCCCCCCCCCC SMVRDGHCVNAOIN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 239000011122 softwood Substances 0.000 claims description 14
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 13
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 229940090960 diethylenetriamine pentamethylene phosphonic acid Drugs 0.000 claims description 9
- DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical group OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 6
- UUWJHAWPCRFDHZ-UHFFFAOYSA-N 1-dodecoxydodecane;phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.CCCCCCCCCCCCOCCCCCCCCCCCC UUWJHAWPCRFDHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 5
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 claims description 5
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L magnesium sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229940061634 magnesium sulfate heptahydrate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 abstract description 28
- 238000004537 pulping Methods 0.000 abstract description 12
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 46
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 25
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 21
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 20
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- 241000219927 Eucalyptus Species 0.000 description 14
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 14
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 5
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- MQNVHUZWFZKETG-UHFFFAOYSA-N P1(OCCCCCO1)=O.NCCNCCN Chemical compound P1(OCCCCCO1)=O.NCCNCCN MQNVHUZWFZKETG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 2
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical group OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 2
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000013055 pulp slurry Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- CMCBDXRRFKYBDG-UHFFFAOYSA-N 1-dodecoxydodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCOCCCCCCCCCCCC CMCBDXRRFKYBDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 1
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007472 Leucaena leucocephala Species 0.000 description 1
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 1
- GWASTCVCPXFIQT-UHFFFAOYSA-N NC1OP(=O)O1 Chemical compound NC1OP(=O)O1 GWASTCVCPXFIQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000011256 aggressive treatment Methods 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 150000004984 aromatic diamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical group 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L magnesium acetate Chemical compound [Mg+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011654 magnesium acetate Substances 0.000 description 1
- 229940069446 magnesium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000011285 magnesium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229940097364 magnesium acetate tetrahydrate Drugs 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XKPKPGCRSHFTKM-UHFFFAOYSA-L magnesium;diacetate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Mg+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O XKPKPGCRSHFTKM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- PTMHPRAIXMAOOB-UHFFFAOYSA-L phosphoramidate Chemical compound NP([O-])([O-])=O PTMHPRAIXMAOOB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 1
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 1
- OVSQVDMCBVZWGM-QSOFNFLRSA-N quercetin 3-O-beta-D-glucopyranoside Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1=C(C=2C=C(O)C(O)=CC=2)OC2=CC(O)=CC(O)=C2C1=O OVSQVDMCBVZWGM-QSOFNFLRSA-N 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007039 two-step reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
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
- 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
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/1026—Other features in bleaching processes
- D21C9/1036—Use of compounds accelerating or improving the efficiency of the 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
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate 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
- 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
- D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
- D21C9/005—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives organic compounds
-
- 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
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/147—Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
고 수율 크라프트 펄프의 제조 방법이 제공된다. 특히, 방법은 펄프화 공정에 유기 아민 포스포네이트 및 술폰화된 선형 알콜 에톡실레이트 계면활성제를 포함하는 조성물을 첨가하는 것을 포함한다. 조성물은 화학 목재 펄프에서 셀룰로스 섬유의 탈리그닌화를 향상시킨다.
Description
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2017년 9월 11일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/556,706을 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명은 화학 목재 펄프에서 셀룰로스 섬유의 탈리그닌화를 향상시키는 조성물에 관한 것이다. 특히 조성물은 목재 펄프의 화학적 펄프화 및 세척 후에 첨가될 수 있다.
펄프는 임의의 목재 종, 경목 또는 연목, 뿐만 아니라 대나무, 사탕수수 버개스, 곡물 짚, 및 한해살이 풀을 포함하나 이에 제한되지 않는 농업 바이오매스로부터 제조될 수 있다. 목재 칩을 화학 펄프로 변환하기 위한 펄프화 공정은 크라프트(Kraft) 공정, 중성 및 산 아황산염 펄프화, 소다 펄프화 (안트라퀴논과 같은 추가적인 촉매를 사용하거나 또는 사용하지 않음), 및 용매 펄프화를 포함한다.
화학 목재 펄프는 일반적으로 가압 산소를 사용하여 탈리그닌화되어 (산소 탈리그닌화) 리그닌 함량을 40-70%만큼 감소시킨다. 탈리그닌화는 전형적으로 다단계 표백에 앞서 수행된다. 이 공정에 전형적으로 사용되는 목재 펄프는 3-7%의 리그닌 함량을 함유하는 연목, 및 2-4% 리그닌을 함유하는 경목으로부터 생산된다. 이러한 펄프는 전형적으로 공지된 방법을 사용하여 크라프트 공정에 의해 제조되는데, 크라프트 증해가 더 일찍 종결된 경우 (또는 더 온화한 증해 후) 결과는 더 높은 리그닌 함량을 갖는 더 많은 양 (더 고 수율)의 펄프가 된다.
목재 펄프의 탈리그닌화를 향상시키는 현 방법은 2-단계 산소 탈리그닌화 공정에서 조성물로 처리된 펄프에 관한 것이다. 고 카파가 펄프의 탈리그닌화는 일반적으로 더 낮은 원하는 카파가 펄프를 수득하기 위해 더 공격적이거나 또는 가혹한 조건을 가질 필요가 있다. 공격적인 조건이란, 카파가를 낮추기 위한 공정 조건이, 리그닌 함량을 40-70%만큼 감소시키기 위해 더 높은 온도, 더 높은 알칼리도, 더 긴 시간, 또는 이들 인자의 다양한 조합을 필요로 한다는 것을 의미한다. 이러한 가혹한 또는 공격적인 조건의 결과로서, 덜 가혹한 조건 하에서보다 높은 셀룰로스 손실이 있을 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 또한 용액 점도 (TAPPI T230 om-13)에 의해 정의된 바와 같은 더 낮은 펄프 품질을 초래할 수 있다. 화학 펄프의 처리에서 산소 탈리그닌화 단계는 잔류 펄프 리그닌을 제한된 정도로 감소시키지만, 동시에 셀룰로스 사슬을 산화적으로 절단하고 (해중합), 펄프의 물리적 특성을 감소시킨다. 이는 그의 보다 효과적인 활용에 제한 요소가 된다. 산소 탈리그닌화 공정이 개선되거나 또는 향상될 수 있다면, 훨씬 더 많은 리그닌이 제거될 수 있지만, 현 실시에서 이것은 펄프 점도 및 섬유 인장 강도 TAPPI T231 cm-07에 의해 측정된 바와 같이 섬유 제품의 허용불가능한 약화를 초래한다.
기본적인 화학 반응, 공정의 산업적 적용, 및 방금 설명된 한계는 문헌(McDonough, Thomas J., Oxygen Delignification, Chapter IV-1); (Pulp Bleaching. Principles and Practices, Dence & Reeve Eds. 1996)에서 검토된다. 펄프 품질을 제어하기 위해 주력한 것은 역사적으로 반응 파라미터를 최적화하여 셀룰로스 해중합을 최소화하는 데 있었다. 셀룰로스 보호제로서 마그네슘 염의 초기 발견을 넘어, 유익한 화학 첨가제에 대한 설명은 거의 제공되지 않는다. 2006년 12월, 조지아 공과대학교, 위디아트모코(Widiatmoko)의 "ACACIA를 위한 산소 탈리그닌화 공정 화학"에 관한 최근 논문에서는, 표백된 크라프트 펄프의 생산에서 탈리그닌화 공정을 상세하게 설명하였다. 그러나, 산소 탈리그닌화를 향상시키는 가장 중요한 요소 중 하나가 화학물질을 상응하는 펄프와 효과적으로 혼합하는 것이라는 점만 생각한다면 마그네슘 첨가제가 언급된다. 현재 교시되는 화학 첨가제가 크라프트 펄프의 카파가를 감소시키는데 어떠한 영향을 미칠 것인지는 교시하고 있지 않다.
미국 특허 번호 6,454,900 B2는, 시스템의 온도, 압력 및 알칼리도가 최적화된 중간 농도 펄프의 카파가를 낮추기 위한 2-단계 산소 탈리그닌화 공정을 개시한다. 그러나, 산소 탈리그닌화 공정을 향상시킬 특정 화학 첨가제의 언급은 없다.
현 실시에서, 셀룰로스 해중합을 억제하고 펄프 강도를 보호하기 위해 산소 탈리그닌화 공정 동안 화학 첨가제가 사용된다. 마그네슘 염이 가장 일반적으로 사용되지만 (종종 엡솜(Epsom) 염, MgSO4·7H2O로서 적용됨), 추가적인 유기 착화제 또는 킬레이트제가 또한 셀룰로스를 보호하는 것으로 밝혀졌다.
캐나다 특허 1 120 210 (몬산토(Monsanto))은 아미노메틸렌 포스포네이트 킬레이트제를 마그네슘 염과의 조합으로 첨가하는 것을 개시하며, 이는 포스포네이트가 펄프의 건조 중량 (이하 오븐 건조 중량, OD로서 기재됨) 기준 0.1% 초과의 양으로 첨가된 경우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 상기 특허에서는 pH 중성 용액에 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTPMP)을 첨가하는 것을 개시하며, 여기서 DTPMP는 전형적으로 약 7개의 소듐 양이온으로 치환된 것이다 (DTPMP·7Na). 그러나, 탈리그닌화 및 셀룰로스 보호의 성능을 향상시킬 수 있는 계면활성제 또는 중합체와 같은 추가적인 물질의 개시내용은 없다.
US 2007/0272378 A1은 음이온성 계면활성제 및 중합체성 과산화물 안정화제를 첨가함으로써 기계 펄프의 과산화물 표백에서 추출물을 감소시키는 방법을 개시하며, 이는 추출물을 수 상에 유지함으로써 펄프 섬유 상의 추출물의 침전을 억제시킨다. 그러나, 과산화물 표백 공정의 일부가 아닌, 셀룰로스를 보호하고 탈리그닌화를 향상시키기 위한, 화학 펄프 또는 화학 펄프 상에 사용된 산소 탈리그닌화 공정을 사용한 용도의 개시내용 또는 교시내용은 없다.
JP2000/080582 (미쓰비시(Mitsubishi))는 펄프에 포스포네이트 킬레이트제를 단독으로 또는 계면활성제와의 조합으로 첨가함으로써 산소 표백에서 중간-농도 화학 펄프의 카파가를 감소시킬 수 있다는 것을 교시한다. 하나의 단계가 산성일 수 있고 다른 하나가 알칼리성일 수 있는 대안적인 2 단계 공정이 기재되어 있다. 셀룰로스 점도를 보호하기 위한 황산마그네슘의 첨가에 관한 개시는 이루어지지 않았다.
다른 산소 표백 공정에서, US4406735 및 US4439271은 알칼리성 산소 표백의 하나 또는 두 단계에서 셀룰로스 펄프의 탈리그닌화 전에 이산화질소로 펄프를 전처리하는 것을 기술한다. US4372811은, 마그네슘 및 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTPMP)과 같은 아미노메틸렌 포스폰산을 포함하는 킬레이트제에 더하여 하나 이상의 방향족 디아민을 첨가함으로써, 펄프 중의 탄수화물의 분해를 억제하면서 알칼리성 산소 탈리그닌화 및 화학 셀룰로스 펄프의 표백을 교시한다. 탈리그닌화를 향상시키고 셀룰로스 점도를 보호하기 위한 계면활성제 또는 중합체와 같은 물질의 첨가에 관한 개시는 이루어지지 않았다.
공개된 연구는 버개스의 소다 펄프화 동안 계면활성제의 적용이 카파가를 감소시키고 생성된 펄프의 수율 및 백색도를 개선시킨다는 것을 보여주었다. 그러나, 연구는 표백 실험 및 표백 공정으로 제한되었다 (BioResources, 4(4), 1267-1275, 2009, "Soda Pulping with Surfactants", Hamzeh et al). US 2005/0217813 A1은, 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTPMP)이 표백 화학물질의 수준을 감소시키면서 펄프의 백색도 수준을 유지 또는 증가시킬 수 있다는 것을 개시하지만, 산소 탈리그닌화에 대해 언급하고 있지 않다.
산소에 의해 탈리그닌화된 화학 펄프는 잔류 리그닌 함량 또는 표백성(bleachability)을 나타내는, 동일한 최종 카파가 (TAPPI T 236 om-13에 의해 결정된 바와 같음)로 탈리그닌화된 경우, 2-단계 시스템에서의 처리와 비교하여 펄프가 1-단계 시스템에서 처리되면 더 높은 셀룰로스 분해를 겪는다. 2-단계 시스템은 펄프가 더 높은 pH, 더 높은 산소 압력, 및 더 낮은 온도에서 1-단계 시스템보다 짧은 시간 기간 동안 먼저 반응할 수 있게 하고, 그 후 펄프는 제2 단계에서 더 낮은 압력, 더 낮은 pH, 및 더 높은 온도에서 더 긴 시간 동안 처리될 수 있다. 2-단계 산소 탈리그닌화의 공정은 US 6,454,900 (선드스(Sunds) 2002)에 개시되어 있다. 상기 공정은 2가지 상이한 조건에서 2번의 개별 산소 처리에 관한 것이다.
현 방법은 더 낮은 포스포네이트 수준이 실현되고, 일부 실시양태에서, 마그네슘 염의 완전한 제거를 보는 산소 탈리그닌화 공정의 향상을 제공한다. 또한 펄프화 및 표백 작업에 사용된 인 및 질소 함유 화학물질의 양을 감소시킴으로써 펄프 밀의 개선된 환경 성능이 필요하다. 또한, 감소된 리그닌 함량, 생산된 섬유의 증가된 강도, 및 더 높은 섬유 수율을 발생시킬 산소 탈리그닌화 공정에 대한 개선이 분명히 필요하다. 현 배합물은 상기 열거된 모든 이점을 달성하는 것으로 밝혀졌다.
요약
현 방법은 고 수율 크라프트 펄프의 제조에 관한 것이다. 특히, 방법은 유기 아민 포스포네이트 및 술폰화된 선형 알콜 에톡실레이트 계면활성제, 특히 소듐 라우릴 에테르 술페이트 (SLES)를 포함하는 조성물을 첨가하는 것을 포함한다. 조성물은 마그네슘 염, 예컨대, 황산마그네슘 (MgSO4), 황산마그네슘 7수화물 (MgSO4·7H2O), 산화마그네슘 (MgO), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 아세트산마그네슘 (Mg(CH3COO)2), 아세트산마그네슘 4수화물 (Mg(CH3COO)2·4H2O) 및 탄산마그네슘 (MgCO3)으로부터 이가 양이온 (Mg2+)으로서 마그네슘의 공급원을 임의적으로 함유할 수 있다.
또 다른 측면에서, 고 수율 산소 탈리그닌화 크라프트 펄프의 제조 방법이 제공되며, 여기서 크라프트 펄프는 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 23일 수 있고 적어도 약 20일 수도 있는 적어도 약 30의 카파가; 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 33일 수 있고 적어도 약 30일 수도 있는 적어도 약 40의 카파가를 갖는다. 크라프트 펄프는 a) 활성 산 기준 건조 중량 펄프 메트릭 톤당 약 0.6 킬로그램 (kg/MT) 내지 약 1.2 kg/MT의 양의 유기 아민 포스포네이트; b) 무수물 기준 약 0.1 kg/MT 내지 약 3.2 kg/MT의 양의 마그네슘 염; 및 c) 활성물질 기준 약 0.08 kg/MT 내지 약 0.16 kg/MT의 술폰화된 선형 알콜 에톡실레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 계면활성제를 포함하는 조성물로 처리된다. 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된다. 본 발명의 문맥에서 어구 "활성 산" 또는 "활성 고형물" 또는 "활성물질"은 펄프에 적용된 조성물 중의 각 화학물질의 중량을 의미한다.
현 방법의 또 다른 측면에서, 크라프트 목재 펄프에 첨가된 조성물은 유기 아민 포스포네이트 및 음이온성 폴리아크릴레이트, 특히 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)을 포함한다.
현 방법의 또 다른 측면에서, 유기 아민 포스포네이트는 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTPMP), 아미노트리스메틸렌 포스포네이트 (ATMP), (비스)헥사메틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (BHMTPMP), 및 폴리아미노 폴리에테르 메틸렌포스포네이트 (PAPEMP)일 수 있고 음이온성 폴리아크릴레이트는 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)이다.
방법의 다른 측면에서, 2-단계 산소 탈리그닌화 공정의 첫 번째 단계의 온도는 섭씨 약 80 도 (℃) 내지 약 100℃이고 두 번째 단계의 온도는 약 90℃ 내지 약 120℃이고; 첫 번째 단계의 압력은 약 80 파운드/제곱 인치 (psi) 내지 약 120 psi O2이고, 90 psi 내지 110 psi O2일 수 있고 두 번째 단계의 압력은 약 25 psi 내지 약 90 psi이고, 약 50 psi 내지 약 90 psi O2일 수 있고, 60 psi 내지 90 psi O2일 수 있다.
방법의 또 다른 측면에서, 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 23일 수 있고 적어도 약 20일 수도 있는, 적어도 약 30의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 33일 수 있고, 적어도 약 30일 수도 있는, 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프가 제공되고; 크라프트 펄프를 a) 활성 산 기준 약 0.17 kg/MT 내지 약 0.57g/MT의 양의 유기 아민 포스포네이트; b) 무수물 기준 약 0 kg/MT 내지 약 3.2 kg/MT의 양의 마그네슘 염; 및 c) 활성물질 기준 약 0.43 kg/MT 내지 약 1.43 kg/MT의 음이온성 폴리아크릴레이트, 예컨대 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)을 포함하는 조성물로 처리하고; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된다.
현 방법에 따르면, 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된다.
도 1은, 바람직한 리그닌 제거/카파 감소가 좌측을 향하고, 바람직한 더 높은 점도 보호가 상부를 향한다는 것을 보여준다.
도 2는, 다양한 계면활성제의 불량한 혼합 및 계면활성제 부재 조건하의 카파가를 나타낸다.
도 3은, 다양한 카파가에서 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 펄프 점도를 나타낸다.
도 4는, 다양한 카파가에서 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 펄프 점도를 나타낸다.
도 5는, 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 최종 카파가를 나타낸다.
도 6은, 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 최종 펄프 점도를 나타낸다.
도 7은, 다양한 반응 조건하의 처리된 펄프의 최종 펄프 카파가를 나타낸다.
도 8은, 다양한 반응 조건하의 처리된 펄프의 최종 펄프 점도를 나타낸다.
도 2는, 다양한 계면활성제의 불량한 혼합 및 계면활성제 부재 조건하의 카파가를 나타낸다.
도 3은, 다양한 카파가에서 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 펄프 점도를 나타낸다.
도 4는, 다양한 카파가에서 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 펄프 점도를 나타낸다.
도 5는, 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 최종 카파가를 나타낸다.
도 6은, 처리된 및 처리되지 않은 펄프의 최종 펄프 점도를 나타낸다.
도 7은, 다양한 반응 조건하의 처리된 펄프의 최종 펄프 카파가를 나타낸다.
도 8은, 다양한 반응 조건하의 처리된 펄프의 최종 펄프 점도를 나타낸다.
상세한 설명
이하의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며 본 발명 또는 본 발명의 적용 및 용도를 제한하려는 것은 아니다. 더욱이, 본 발명의 앞선 배경기술 또는 이하의 상세한 설명에 제시된 임의의 이론에 의해 구속될 의도는 없다.
하나의 측면에서 현 방법은 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 23일 수 있고 적어도 약 20일 수도 있는 적어도 약 30의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 33일 수 있고 적어도 약 30일 수도 있는 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 유기 아민 포스포네이트; b) 마그네슘 염; 및 c) 하나 이상의 술폰화된 에톡실레이트를 포함하는 조성물로 처리하는 것을 포함하며; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된 것인, 고 수율 크라프트 펄프의 제조에 관한 것이다. 특히, 하나 이상의 술폰화된 에톡실레이트는 소듐 라우릴 에테르 술포네이트 (SLES), 소듐 라우릴 에테르 포스페이트 (SLEP), 또는 소듐 라우릴 술페이트 (SLS)이다. 하기 화학식 I-III을 참조한다.
화학식 I: 소듐 라우릴 술페이트 (SLS)
화학식 II: 소듐 라우릴 에테르 술페이트 (SLES)
화학식 III: 소듐 라우릴 에테르 포스페이트 (SLEP)
또 다른 측면에서, 조성물의 유기 아민 포스포네이트는 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTPMP), 아미노트리스메틸렌 포스포네이트 (ATMP), (비스)헥사메틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (BHMTPMP), 및 폴리아미노 폴리에테르 메틸렌포스포네이트 (PAPEMP)로부터 선택되고 마그네슘 이가 양이온 Mg2+는 마그네슘 염, 예컨대 황산마그네슘, 또는 황산마그네슘 7수화물로부터 선택된다. 하기 화학식 IV-VII을 참조한다.
화학식 IV
아미노트리스메틸렌 포스포네이트 (ATMP)
화학식 V
디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스포네이트 (DTPMP)
화학식 VI
(비스)헥사메틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (BHMTPMP)
화학식 VII
폴리아미노 폴리에테르 메틸렌포스포네이트 (PAPEMP)
또 다른 측면에서, 산소 탈리그닌화 공정은 1 또는 2-단계 산소 탈리그닌화 공정이며, 고 수율 산소 탈리그닌화 크라프트 펄프의 제조 방법은 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 23일 수 있고 적어도 약 20일 수도 있는, 적어도 약 30의 카파가, 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 33일 수 있고, 적어도 약 30일 수도 있는 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 활성 산 기준 약 0.6 kg/MT 내지 약 1.2 kg/MT의 양의 유기 아민 포스포네이트; b) 무수물 기준 약 0.1 kg/MT 내지 약 3.2 kg/MT의 양의 마그네슘 염; 및 c) 활성물질 기준 약 0.08 kg/MT 내지 약 0.16 kg/MT의 양의 술폰화된 선형 알콜 에톡실레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 계면활성제를 포함하는 조성물로 처리하는 것을 포함하며; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된다.
또 다른 측면에서, 현 방법은 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 23일 수 있고 적어도 약 20일 수도 있는, 적어도 약 30의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 33일 수 있고, 적어도 약 30일 수도 있는, 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공함으로써 고 수율 크라프트 펄프를 제조하는 것에 관한 것이다. 제공된 펄프는 a) 유기 아민 포스포네이트 (DTMP); 및 b); 폴리아크릴레이트 중합체, 예컨대 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 (PHAS) (하기 참조)를 포함하는 조성물로 처리하고; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리한다.
폴리-알파-히드록시아크릴레이트
또 다른 측면에서, 고 수율 산소 탈리그닌화 크라프트 펄프의 제조 방법은 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 23일 수 있고 적어도 약 20일 수도 있는 적어도 약 30의 카파가, 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 33일 수 있고, 적어도 약 30일 수도 있는 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 활성 산 기준 약 0.17 kg/MT 내지 약 0.57 kg/MT의 양의 유기 아민 포스포네이트; 및 b) 활성물질 기준 약 0.43 kg/MT 내지 약 1.43 kg/MT의 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 (PHAS)를 포함하는 조성물로 처리하고; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된 것에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 방법은 유기 아민 포스포네이트/폴리아크릴레이트 조성물을 첨가하기 전에, 그와 동시에, 또는 그 후에 크라프트 펄프에 임의적인 마그네슘을 첨가하는 것을 포함할 수 있다.
실시예
실시예 1: 산소 탈리그닌화 단계에서 황산마그네슘 (MgSO4)으로 처리된 브라운스톡 펄프는 처리되지 않은 펄프보다 높은 리그닌 함량 (TAPPI T236 om-13에 의해 결정된 바와 같은 카파가에 의해 측정된 바와 같음)을 갖는 최종 펄프를 발생시킨다. 이것은 또한 반응에서 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스포네이트 염 (DTPMP)에 의해 더 적은 정도로, 그리고 두 가지가 다양한 비로 함께 사용된 경우 중간 정도로 발생한다. 예상외로, 배합된 생성물에서 특정 유형의 계면활성제의 조합된 킬레이트제에의 첨가는 더 낮은 카파가를 발생시킨다. 소듐 라우릴 에테르 술페이트 (SLES) 및 소듐 라우릴 에테르 포스페이트 (SLEP) 형태의 음이온성 선형 알콜 및 에톡실레이트가 특히 중요하다.
고 리그닌 유칼립투스 크라프트 펄프 (이하에서 그의 카파가, 즉 카파 23에 의해 식별됨)는 표 1에 나타낸 바와 같은 "공격적인" 조건하에 2-단계 공정으로 탈리그닌화되었다. 생성물은 대안적인 계면활성제와 배합되었고 모두 펄프에 대해 동일한 투여량으로 탈리그닌화 반응에 사용되었다.
산소 탈리그닌화 향상 생성물은 계면활성제 없이 (B), 포스폰산화 킬레이트제 없이 (C), 그리고 둘 다 없이 (A) 배합되었다. 대안적인 생성물은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 다양한 계면활성제 유형 (D-J)과 배합되었다 (표 3).
생성물 배합물 및 산소 탈리그닌화 반응 후 생성된 펄프 카파가 및 점도 측정치는 표 3에서 발견된다.
표 3
결과는 SLES 계면활성제의 배합물에의 첨가가 높은 점도를 유지하면서 더 낮은 카파가에 도달할 수 있게 한다는 것을 나타낸다. 도 1은, 바람직한 리그닌 제거/카파 감소가 좌측을 향하고, 바람직한 더 높은 점도 보호가 상부를 향한다는 것을 보여준다. 도 1은, 소듐 라우릴 에테르 술페이트 계면활성제를 함유하는 "배합물 D"가 최고 점도 및 최저 카파가를 제공했다는 것을 보여준다. 다른 에톡실화 음이온성 계면활성제 소듐 라우릴 에테르 포스페이트 (E) 및 비-에톡실화 음이온성 소듐 라우릴 술페이트 (F)는 더 작은 개선을 제공했다. 다른 계면활성제는 이러한 예상치 못한 이점을 제공하지 않았다.
실시예 2: 산소 탈리그닌화 단계 후 생성된 펄프의 최종 카파가는 펄프 제조기에 가장 중요하다. 최종 목표 백색도로 펄프를 표백하는 비용은 표백 공장으로 들어오는 이 카파가에 따라 달라진다. 계면활성제의 포함은 산소 탈리그닌화 단계의 성능을 향상시키고 카파가를 낮춤으로써 전체 표백 라인을 통한 처리 비용을 감소시킨다. 특정 바람직한 계면활성제 유형 (음이온성 선형 에톡실화 알콜)의 양은 펄프 점도를 여전히 보호하면서 탈리그닌화에 영향을 미치도록 조정될 수 있다.
고 리그닌 (카파 23) 유칼립투스 크라프트 펄프는 1-단계 산소 처리에서 섭씨 103 도 (℃), 4% 알칼리, 90 제곱 인치-당-파운드 (psi) O2 압력에서 60 분 동안 "공격적으로" 52%만큼 탈리그닌화되었다. 탈리그닌화 향상 생성물은 동일한 수준의 MgSO4 및 DTPMP와, 그러나 표 4에 정의된 바와 같은 다양한 수준의 소듐 라우릴 에테르 술페이트 (SLES) 계면활성제를 함유하도록 배합되었고 모든 실험에서 동일한 수준으로 투여되었다.
마지막 두 열에 나타낸 결과는 계면활성제 투여량을 증가시키는 것이 카파가를 감소시킨다는 것을 나타낸다. 펄프 점도 (적용 전반에 걸쳐 센티포아즈 (cP)로 제공됨)는 계면활성제의 더 낮은 용량 (OD 펄프 기준 < 0.03%)에서 비교적 영향을 받지 않고 남아있다.
표 4
실시예 3: 산소 탈리그닌화의 효율은 섬유와 반응하는 O2의 이용가능성에 의존한다. 이것은 O2가 기체 상으로부터 슬러리 내의 섬유를 둘러싸는 물 내로 확산되고, 이어서 리그닌과 반응하기 위해 수성 상으로부터 섬유 내로 확산되는 것을 필요로 한다. 임의의 주어진 시간에 작은 분율의 산소만 용액에 용해된다. 막대한 대부분은 반응기 탑으로 전달되기 전에 중간 농도 펌프에서 O2와의 매우 공격적인 혼합에 의해 슬러리 내로 주입된 작은 기포의 형태로 기체 상에 존재한다. 산소와 펄프 슬러리의 불량한 혼합은 혼합물 밖으로의 O2의 채널링, 및 필요할 때 탈리그닌화를 위해 용액 내로 확산되는데 이용가능한 불충분한 O2를 초래할 것이다.
산소 탈리그닌화 향상 생성물은 실시예 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 탈리그닌화를 개선시키는 계면활성제와 배합된다. 이 계면활성제는 또한 불량하게 혼합된 시스템에서도 탈리그닌화를 향상시킨다.
유칼립투스 크라프트 펄프 (카파 20)는, 한 단계에서 90℃, 펄프 기준 4% NaOH에서, 90 psi에서 60 분 동안 "공격적인" 조건하에 산소로 탈리그닌화되었다. 계면활성제는 0.5 kg/MT 활성물질로 투여되었다. 불량하게 혼합된 시스템은 모든 실험에 대해 고정된 시간 간격으로 혼합기를 끄는 것에 의해 시뮬레이션되었다. "잘 혼합된" 반응의 최종 카파가는 표 5의 우측 열에 나타낸 바와 같이 10 (50% 탈리그닌화)이었다. "불량하게 혼합된" 시스템의 효과는 15.1로의 카파가에서의 증가였다. "불량하게 혼합된" 시스템에서 다양한 계면활성제의 펄프 슬러리에의 첨가는 또한 표 5에 나타나 있다.
표 5
SLES (샘플 C 참조)의 슬러리에의 첨가는 다른 계면활성제와 그리고 계면활성제가 없는 것과 비교하여 불량한 혼합 조건하에 카파가에서의 더 큰 감소에 의해 나타난 바와 같이, 슬러리의 향상된 탈리그닌화를 발생시켰다 (도 2 참조).
실시예 4: 산소 탈리그닌화 향상 생성물의 중요한 이점은 더 높은 카파가 펄프가 사용될 수 있고, 이 펄프가 종래의 더 낮은 카파가 펄프보다 더 고 수율로 생산될 수 있다는 것이다. 종래의 펄프가 표백 공장에 진입하는 동일한 목표 카파가에 도달하기 위해 더 높은 카파가 펄프는 더 공격적으로 탈리그닌화되어야 한다. 더 "공격적인" 산소 탈리그닌화는 더 높은 알칼리 농도가 사용되어야 하고, 더 높은 온도, 더 긴 체류 시간, 또는 이들의 다양한 조합을 필요로 한다.
더 높은 리그닌 (카파 23) 유칼립투스 크라프트 펄프는 2가지 상이한 세트의 알칼리 및 온도의 공격적인 조건하에 1-단계 산소 탈리그닌화 반응에서 10의 최종 카파로 탈리그닌화되었다. 이러한 조건 및 "통상적인" 반응의 조건은 표 6에 정의되어 있다.
표 6
산소 탈리그닌화 향상 생성물은 표 7에 정의된 성분 및 양으로 이루어졌다.
표 7
생성물은 처리가 없는 것, 또는 황산마그네슘으로 처리한 것과 비교하여 모든 시나리오하에 저하로부터 펄프 점도를 보호함으로써 탈리그닌화를 향상시켰다. 표 8의 데이터는, 고 카파 23 펄프에 대한 효과를 요약한 것이고, 이를 저 카파 16 펄프에 대한 종래의 산소 탈리그닌화 단계의 효과와 비교한다.
표 8
산소 탈리그닌화는 화학 펄프에 거의 독점적으로 사용되며, 이는 고 백색도로 추가로 표백될 것이다. 추가적인 표백 단계는 펄프 점도가 저하될 수 있는 추가 기회를 제공하므로, 산소 탈리그닌화 향상 생성물을 사용하여 이루어진 점도 증가는 표백에서 손실되지 않아야 한다. 이것은, 실시예 4로부터의 동일한 펄프를 사용함으로써 입증되었으며, DHTEPD1 표백 순서가 수행되어 85 TAPPI 백색도의 펄프를 제공하였고, 여기서 DHT는 고온 90℃ 이산화염소 탈리그닌화 단계이고; EP는 과산화물 강화된 추출 단계이고; D1은 이산화염소 브라이트닝 단계이다.
표 9에 나타낸 결과는, 이전 산소 탈리그닌화 단계에서 향상된 탈리그닌화 배합물의 사용이, 기재된 표백 순서를 통해 내내 진행된, 열단 길이 (펄프의 TAPPI T 231 cm-07 제로-스팬 파괴 강도로부터 결정된 바와 같음)로서 보고된 더 높은 강도 섬유를 발생시켰다는 것을 나타낸다.
표 9
실시예 5: 산소 탈리그닌화 반응은 두 단계로 수행되는 경우 보다 선택적으로 이루어질 수 있고, 많은 펄프 밀은 그러한 시스템을 작동시켜 이로부터 이점을 얻는다. 일반적으로, 펄프 점도는 동일한 최종 카파로 탈리그닌화되었을 때 펄프가 1-단계에서 처리된 경우 2-단계 시스템에서의 처리와 비교하여 더 많이 저하된다. 2-단계 시스템은 펄프가 더 높은 pH, 더 높은 산소 압력 및 더 낮은 온도에서 더 짧은 시간 기간 동안 먼저 처리될 수 있게 하고, 그 후에 두 번째 단계에서 더 낮은 압력, 더 낮은 pH, 및 더 높은 온도에서 더 긴 시간 동안 처리될 수 있게 할 수 있다. 이것은 펄프 점도 저하의 동역학에 비해 리그닌 제거의 동역학을 선호한다.
더 높은 리그닌 (카파 23) 유칼립투스 크라프트 펄프는 공격적인 조건하에 1-단계 및 2-단계 산소 탈리그닌화 공정에서 10의 카파로 탈리그닌화되었다. 이것을 더 낮은 출발 카파 16을 갖는 종래의 유칼립투스 크라프트 펄프의 온화한 단일 단계 산소 탈리그닌화와 비교하였다. 조건은 표 10에 정의되어 있다.
표 10
실시예 4에 정의된 바와 같은 산소 탈리그닌화 향상 생성물은, 모든 처리에서 동일한 투여량 5.5 kg/MT 펄프로 적용되었다. 표 11의 실험 데이터는 생성물이 1-단계 반응에서 제공된 보호보다 우수한 2개-단계에 걸쳐 더 높은 알칼리도를 사용하여 탈리그닌화에서 펄프 점도를 보호한다는 것을 나타낸다. 1-단계에서 2-단계로의 이러한 공정 변경은 산소 탈리그닌화 향상 생성물에 의해 제공된 이점을 대체하지 않고, 대신 탈리그닌화 및 점도를 둘 다 증가시켰던 상승작용이 있었다.
표 11
실시예 6: 펄프 점도를 보호함으로써 산소 탈리그닌화 반응을 향상시키는 이점을 제공하기 위해 몇몇 아미노포스포네이트 킬레이트제가 배합물에 사용될 수 있다. 표 12에 기재된 킬레이트제는 포스포네이트 기가 전형적으로 소듐 양이온으로 치환된 pH 중성 용액으로서 배합되고 적용되었다. 이들을 측정하고 활성 산으로서 중량에 동등한 양으로 배합물에 첨가하였다 (표 12 참조).
표 12
*포스포네이트 A-D는 상표명 CUBLEN™ 하에 판매되는 조지아주 밀리지빌 소재 짐머 앤드 슈왈츠(Zschimmer & Schwarz)로부터 입수가능한 상이한 상업적 등급의 DTPMP이다.
더 높은 리그닌 유칼립투스 크라프트 펄프 (카파 21)는, 공격적인 알칼리 조건하에 1-단계 산소 탈리그닌화에서 9의 카파로 탈리그닌화되었다. 이것은 10 최종 카파가에 대해 종래의 유칼립투스 크라프트 펄프인 더 낮은 출발 카파가 펄프 (K16)의 온화한 알칼리 단일 단계 산소 탈리그닌화와의 비교를 위한 것이었다. 조건은 표 13에 나타나 있다.
표 13
산소 탈리그닌화 향상 생성물을 표 14에 따라 배합하고 펄프 실험에 적용하였다.
표 14
종래의 펄프는 10의 최종 카파에 도달하였고, 27.5 cP의 점도를 가졌다. 공격적으로 탈리그닌화된 카파 21 펄프는 표 14에 나타낸 바와 같이 포스포네이트 유형에 따라 변하는, 8.6-9.4 (평균 9.0)의 더 낮은 최종 카파에 도달하였다. 가장 높은 탈리그닌화 선택성은 DTPMP "배합물 A-D"에 의해 제공되었으며, "배합물 B"는 동등한 카파에서 블랭크에 대해 35% 증가를 가졌다. 도 3의 그래프 표현은, 원하는 더 낮은 카파가 (x-축 상의 좌측향)에서 개선된 점도 (y-축 상의 상향)를 나타낸다. 포스폰산화 킬레이트제 PIPPA (배합물 E), PAPEMP (배합물 F), BHMPTMP (배합물 G), HEDP (배합물 H) 및 ATMP (배합물 I)는 또한 포스포네이트가 없는 배합물보다 많이 변하는 정도로 점도를 증가시켰다 (도 3 참조).
실시예 7: 펄프 강도 (점도)를 보호하면서 리그닌 함량 (카파가)의 감소를 가능하게 하는 산소 탈리그닌화 향상 생성물이 필요하다. 포스포네이트 킬레이트제 및 마그네슘 염을 함유하는 배합물은 두 측면에서 개선될 수 있다. 킬레이트제의 성능을 향상시키기 위해 중합체 화합물을 배합물에 첨가할 수 있다. 이 방식으로 적용되는 전형적인 중합체의 예는 폴리아크릴레이트 및 아크릴산 및 말레산의 공-중합체, 예컨대, 솔레니스 엘엘씨(Solenis LLC) 제품 인피니티(Infinity)®SL4393/폴리스타빌(Polystabil)®922, 인피니티®SL4335, 및 인피니티®L4342/아쿠아트리트(Aquatreat)®AR410을 포함할 수 있다.
폴리아크릴레이트
폴리아크릴레이트-코-말레에이트
디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스포네이트 (DTPMP)와 같은 포스포네이트 킬레이트제에 의한 펄프 점도의 보호는 이러한 중합체의 첨가에 의해 증강될 수 있다. 음이온성 하전된 기는 또한 어느 정도까지 전이 금속 이온과 직접 상호작용 (결합)할 수 있다. 이러한 상호작용은 중합체 골격 상의 다양한 관능성 기, 구체적으로는 하기에 나타낸 폴리히드록시아크릴산 중합체 (PHAS)의 알파-탄소에 부착된 히드록실 기에 의해 향상될 수 있다. DTPMP에 의한 펄프 점도 보호의 예상치 못한 상승작용적 향상은 다른 폴리아크릴레이트 중합체에 의해 보여진 것보다 많이, PHAS를 함유하는 배합물에 의해 보여진다.
폴리-알파-히드록시아크릴레이트
펄프 가공 염려 때문에, 비공정 원소 (NPI), 예컨대 마그네슘과 같은 무기 미네랄 염을 감소시키거나 또는 제거할 수 있는 산소 탈리그닌화 향상 배합물이 필요하다. 이러한 염은 이들이 연소에 의해 제거되지 않고 시간 경과에 따라 농도가 증가한다는 사실 때문에 회수 사이클에서 재순환된다. NPI의 증가는 펄프화 효율에서의 감소의 원인이 되고, 일부 공정 화학물질을 방해하고, 펄프화 화학물질 재생 사이클을 복잡하게 하고, 장비 스케일링 문제의 원인이 될 수 있다. 황산마그네슘을 함유하는 배합물은 또한 많은 투여량이 효과적일 것을 요구하며, 전형적으로 5-10 kg 엡솜 염/ 펄프의 메트릭 톤을 필요로 한다. 현대식 메가-밀이 하루에 5,000 MT 이상의 펄프를 생산하여, 아마도 하루에 50 메트릭 톤의 엡솜 염을 필요로 할 수 있기 때문에, 이것은 물류상 도전이다. 광범위한 연구를 통해, 유기 아민 포스포네이트 및 중합체 PHAS를 포함하는 조성물이 마그네슘 염의 완전한 제거를 가능하게 한다는 것이 밝혀졌다. 중합체 배합물은 또한 탈리그닌화 반응이 유사한 조건하에 MgSO4 함유 배합물을 사용한 경우보다 낮은 카파가에 도달할 수 있게 한다.
높은 카파 유칼립투스 크라프트 펄프 (K20)는 표 15에 나타낸 조건을 사용하여 공격적인 1-단계 산소 탈리그닌화 공정에서 50% 초과만큼 탈리그닌화되었다.
표 15
표 16에 기재된 바와 같이 포스포네이트의 투여량은 펄프를 기준으로 2.5 kg/MT였고 중합체 투여량은 2.5 kg/MT였다. 임의의 MgSO4 대신에 중합체가 사용되었다. 이들 배합물을 전형적인 밀 투여량의 황산마그네슘을 함유하는 배합물, 및 또한 표 16에 나타낸 바와 같이 처리 첨가제가 없는 것과 비교하였다.
표 16
*배합물에서의 kg/MT 펄프
생성된 펄프 카파가 및 점도는 표 17에서 볼 수 있다.
표 17
DTPMP만으로의 처리는 일부 셀룰로스 보호를 나타냈지만 더 낮은 카파가에 도달하는 것을 허용하지 않았고, 한편 중합체의 첨가는 도 4에 나타낸 바와 같이 다양한 정도로 셀룰로스를 여전히 보호하면서 더 낮은 카파 (리그닌 함량)가 달성되는 것을 허용하였다. 배합물 D 및 배합물 C는 DTPMP만으로의 처리 (배합물 A)와 비교하여 감소된 카파가를 허용하였지만, 향상된 성능은 폴리-알파-히드록시 아크릴레이트 염 (PHAS) 중합체 (배합물 B)가 가장 현저하였고, 이것은 카파가가 감소함에 따라 (x-축 상의 좌측향) 유익한 더 높은 점도 (y-축 상의 상향)를 제공하였다 (도 4 참조).
실시예 8: 펄프화 및 표백 작업에 사용된 인 및 질소 함유 화학물질의 양을 감소시킴으로써 펄프 밀의 개선된 환경 성능이 필요하다.
실시예 7에 사용된 유칼립투스 펄프, 카파 (K20)는 표 18에 나타낸 바와 같이 약간 더 온화한 조건하에 산소로 탈리그닌화되었고, 대략 50% 탈리그닌화를 제공하였다.
표 18
포스포네이트의 투여량은 이전 2.5 kg/MT (실시예 7)로부터, 40% 감소한 1.5 kg/MT로 감소되었다. 중합체 투여량은 2.5 kg/MT에서 유지하였다. DTPMP 및 중합체의 조합을 표 19에 나타낸 바와 같이 DTPMP만으로의 처리 (A), 및 황산마그네슘과 조합된 DTPMP로의 처리 (E)와 비교하였다.
표 19
*배합물에서의 kg/MT 펄프
더 낮은 포스포네이트 투여량으로, 중합체는 동일한 대략적인 카파가 수득될 때 셀룰로스의 상승작용적 보호를 제공하였다. PHAS 중합체 (배합물 B)는 표 20에 나타낸 바와 같이 최대 탈리그닌화 향상을 제공하였다.
표 20
실시예 9: 이전 실시예는 산소 탈리그닌화 및 펄프 점도 보호의 향상에 대해 포스포네이트 킬레이트제 및 아크릴레이트 중합체의 조합으로부터 예상치 못한 이점이 있다는 것을 입증하였다. 상기로부터의 이러한 결과는 더 온화한 탈리그닌화 체제하에 PHAS 중합체 (폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염)로 추가로 조사되었다. 카파 K20 유칼립투스 펄프는 1-단계에서 이하의 조건하에 산소를 사용하여 탈리그닌화되었다:
표 21
펄프 점도는 배합물의 PHAS 성분을 일정하게 유지하면서 감소된 DTPMP 투여량에 응답하여 측정하였다. 이것을 DTPMP만, PHAS만, 황산마그네슘만으로의 처리, 뿐만 아니라 처리되지 않은 샘플과 비교하였다. 이들 실험을 위한 배합물은 표 22에 나타나 있다.
표 22
*배합물에서의 kg/MT 펄프
결과는 표 23에 나타나 있다.
표 23
결과는 2.5 kg/MT의 PHAS와 함께 0.5 kg/MT를 사용한 경우 (배합물 C) 충분한 셀룰로스 보호를 여전히 제공하면서 포스포네이트의 투여량이 150% 더 감소될 수 있었다는 것을 나타낸다. PHAS의 사용은 또한 배합물에서 황산마그네슘 성분의 완전한 제거를 가능하게 하였다.
PHAS 중합체의 상승작용적 효과에 의해 허용된 포스포네이트의 더 낮은 투여량은 또한 표 24에 나타낸 바와 같이 더 공격적인 조건하에 시험하였다. 더 높은 카파 유칼립투스 크라프트 펄프 K23은 상기 조건을 사용한 1-단계 산소 탈리그닌화에서 57%만큼 탈리그닌화되었다.
표 24
표 25의 결과는 배합물이 DTPMP 킬레이트제와 PHAS를 함유하는 경우 공격적인 알칼리 및 온도 조건하에 탈리그닌화의 향상에 상승작용적 효과가 있다는 것을 나타낸다.
표 25
실시예 10: 이전 실시예는 포스포네이트 킬레이트제 및 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)을 포함하는 아크릴레이트계 중합체의 조합이 심지어 황산마그네슘 MgSO4의 부재하에도 낮은 포스포네이트 수준에서 공격적인 산소 탈리그닌화 반응에서 셀룰로스 보호를 제공하기에 충분히 강력하다는 것을 입증하였다. 이러한 향상은 공격적인 2-단계 산소 탈리그닌화 반응에서 추가로 조사되었다.
높은 카파가 유칼립투스 크라프트 펄프 (K23)는 이하의 조건하에 2-단계 공정에서 산소로 공격적으로 탈리그닌화되었다.
표 27
첨가제 성분은 표 28에 따라 DTPMP 킬레이트제 및 PHAS 중합체 (비 3:5)의 조합을 사용하여 함께 배합되었다.
표 28
*배합물에서의 kg/MT 펄프
조합된 생성물은 점도의 저하를 허용하지 않음으로써 1-단계 반응에서와 같이 2-단계 반응에서 펄프 점도의 동일한 상승작용적 보호를 제공하였다. 표 29에 나타낸 바와 같이 명확한 용량-응답이 또한 입증되었다. 조합된 생성물 (배합물 C)의 최저 수준은 1.33 kg/MT 펄프였고, 14.4 cP에서 처리하지 않은 것에 비해 48% 더 높은 점도 21.3 cP를 제공하였다.
표 29
훨씬 더 높은 카파가 (K25) 펄프가 2-단계 산소 탈리그닌화 공정에서 표 30에 나타낸 약간 더 공격적인 또는 더 가혹한 조건하에 사용된 경우 동일한 탈리그닌화 향상이 관찰되었다.
표 30
첨가제 성분은 마지막 실시예와 유사한 DTPMP 킬레이트제 및 PHAS 중합체 (비 3:5)의 조합을 사용하여, 그리고 표 31에 따라 함께 배합되었다.
표 31
*배합물에서의 kg/MT 펄프
결과는 25 (K25)의 출발 카파가를 갖는 펄프에 대한 증가된 점도에 대하여, 더 낮은 카파가 (K23) 출발 펄프와 비교했을 때 성분의 조합에 대해 유사한 용량-응답 (표 32)을 나타낸다.
표 32
실시예 11: 포스포네이트 킬레이트제 및 폴리히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)을 포함하는 아크릴레이트계 중합체의 조합은 또한 더 높은 온도 및 더 짧은 체류 시간으로 수행된 공격적인 2-단계 산소 탈리그닌화에 유익하였다. 더 높은 카파 유칼립투스 펄프 (K23)는 표 33에 기재된 바와 같이 더 높은 온도에서 단축된 더 공격적인 2-단계 산소 탈리그닌화로 처리되었다. 첫 번째 단계는 단지 5 분으로 단축되었고, 한편 마지막 단계는 60 분, 50 분, 또는 40 분으로 길었다.
표 33
3:5 비의 DTPMP 및 PHAS의 조합을 상이한 수준에서 투여하였다 (배합물 B 및 C). 이를 표 34에 나타낸 바와 같은 처리되지 않은 샘플, 황산마그네슘으로 처리된 샘플 (배합물 A), 및 황산마그네슘 및 DTPMP로 처리된 샘플 (배합물 D)과 비교하였다.
표 34
모든 실험으로부터의 결과는 표 35에 나타냈다. 표 제목부 5 + 60, 5 + 50, 및 5 + 40은 첫 번째 단계에서 5 분 그리고 두 번째 단계에서 60, 50, 또는 40 분의 반응 시간을 나타낸다.
표 35 - 최종 카파 및 점도 수치를 보여주는 결과
이러한 공격적인 처리로부터 생성된 카파가는 도 5에 그래프로 도시되어 있고, 이는 더 짧은 체류 시간이 탈리그닌화를 어느 정도까지 방해하는 분명한 경향이 있지만 (더 높은 카파가), 모든 처리 중에 동일하지는 않다는 것을 보여준다. 결과는 현 배합물이 산업적으로 관련된 제약하에 사용된 경우 펄프의 카파가를 감소시키는데 필요한 체류 시간을 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 나타낸다.
도 5에 나타낸 결과는, 탈리그닌화 반응을 위한 시간이 실질적으로 단축된 경우, 달성된 최종 카파가 처리되지 않은 펄프에 비해 황산마그네슘 MgSO4로 처리된 펄프의 경우 더 높다는 것을 나타냈다. 그러나, 2-성분 배합물, 즉 DTPMP 및 PHAS로의 처리는 도 6에 나타낸 바와 같이 처리되지 않은 펄프와 동일한 최종 카파를 갖지만, 더 높은 점도를 갖는 펄프를 제공한다. 이러한 결과는 효과적인 탈리그닌화가 심지어 감소된 체류 시간하에서도 양호한 점도 보호를 가지며 실현될 수 있다는 것을 나타낸다.
DTPMP 및 PHAS 배합물은 또한 황산마그네슘 함유 배합물에 비해 펄프 점도 보호에 필요한 생성물의 투여량에서의 큰 감소의 (대략 4배 더 낮은) 추가된 이점을 제공한다. 2-성분 배합물은 처리가 없는 것보다 최대 27% 더 높게 펄프 점도를 보호한다.
실시예 12: 펄프 밀에 유익할 수 있는 2-단계 산소 탈리그닌화에서 온도 및 체류 시간의 많은 조합이 있다. 생산 속도를 증가시키기 위해 더 높은 온도 및 더 짧은 체류 시간이 일반적으로 사용될 수 있지만, 조합은 탈리그닌화 효율 및 펄프 점도를 모두 감소시킬 수 있다. 포스포네이트 킬레이트제 및 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)을 포함하는 아크릴레이트계 중합체의 첨가는 실시예 11에 나타낸 바와 같이, 더 높은 온도 및 더 짧은 체류 시간으로 수행된 공격적인 2-단계 산소 탈리그닌화에 유익하다. 점도 손실을 최소화하면서 최저 카파가에 도달하기 위해, 사용된 알칼리 사용량 수준 이외에, 2-단계 탈리그닌화 공정에서 온도 및 체류 시간의 수많은 조합이 있다. 이들 조합 중 몇몇은 표 36에 나타낸 바와 같이 실험에서 사용되었다.
표 36
상기 표 36에 기재된 탈리그닌화 조건 1-4는 표 37에 나타낸 바와 같이, 배합물 A-D로서 표지된 상이한 화학 처리와 함께 각각 사용되었다.
표 37
최종 카파가 결과는 표 38에 나타나 있다.
표 38
상이한 탈리그닌화 조건은 도 7에 나타낸 바와 같이, 반응 효율에 다양한 영향을 미쳤다. 카파가는 반응이 시간 (조건 1) 또는 알칼리 수준 (조건 4)에 의해 제한된 경우 더 높았다. 더 높은 온도를 더 낮은 알칼리 수준과 조합하면 더 광범위한 탈리그닌화 (조건 3 대 조건 2)를 가능하게 하였다. 도 7은, 화학 처리가 임의의 특정 세트의 반응 조건 내에서 탈리그닌화에 다르게 영향을 미쳤다는 것을 보여준다. 예를 들어, "배합물 B" 및 "배합물 C"는 더 높은 단계 온도, 더 긴 체류 시간, 및 더 낮은 알칼리 첨가 속도의 조건하에 탈리그닌화를 향상시키는데 더 양호하였다.
최종 펄프 점도는 표 39에 나타나 있다.
표 39
펄프 점도는 도 8에 그래프로 도시된 바와 같이 다양한 첨가제의 사용에 의해 개선되었다. 상이한 처리는 상이한 조건하에 유사한 방식으로 응답하였고, 블랭크에 비해 개선된 점도 수준은 첨가제 화학물질 및 투여량 수준에 모두 기인할 수 있다. 탈리그닌화 조건에 따라, 특정 유형의 처리는 다른 것들에 비해 유용한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 처리 "배합물 B"는 단지 1 kg/MT 처리 투여량으로 블랭크에 비해 평균 22%만큼 점도를 보호하기에 충분하였고 0% 황산마그네슘을 함유하였다 (도 8 참조). 또한, 처리 "배합물 B" 및 "배합물 C"는 더 높은 단계 온도, 더 긴 체류 시간, 및 더 낮은 알칼리 첨가 속도의 조건하에 최상의 탈리그닌화 및 점도 보호를 제공하였다.
적어도 하나의 예시적인 실시양태가 상기 상세한 설명에서 제시되었지만, 막대한 수의 변형이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 예시적인 실시양태 또는 예시적인 실시양태들은 예일 뿐이며, 본 발명의 범주, 적용성, 또는 구성을 어떠한 방식으로도 제한하려는 것이 아님을 또한 이해해야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 통상의 기술자에게 예시적인 실시양태를 구현하기 위한 편리한 로드 맵을 제공할 것이며, 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 제시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 예시적인 실시양태에 기재된 요소의 기능 및 배열에서 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.
Claims (20)
- 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 30의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트(Kraft) 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 유기 아민 포스포네이트; b) 마그네슘 염; 및 c) 하나 이상의 음이온성 선형 알콜 및 에톡실레이트를 포함하는 조성물로 처리하는 것을 포함하며; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된 것인, 고 수율 크라프트 펄프의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 음이온성 선형 알콜 및 에톡실레이트가 소듐 라우릴 에테르 술페이트 (SLES), 소듐 라우릴 에테르 포스페이트 (SLEP), 또는 소듐 라우릴 술페이트 (SLS)로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 유기 아민 포스포네이트가 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTMP), 아미노트리스메틸렌 포스포네이트 (ATMP), (비스)헥사메틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (BHMTPMP), 및 폴리아미노 폴리에테르 메틸렌포스포네이트 (PAPEMP)로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 마그네슘 염이 마그네슘 이가 양이온 Mg2+, 황산마그네슘, 황산마그네슘 7수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 산소 탈리그닌화 공정이 2-단계 산소 탈리그닌화 공정인 방법.
- 제5항에 있어서, 2-단계 산소 탈리그닌화 공정의 첫 번째 단계의 온도가 섭씨 약 80 도 (℃) 내지 약 100℃이고 두 번째 단계의 온도가 약 90℃ 내지 약 120℃이고; 첫 번째 단계의 압력이 약 80 파운드/제곱 인치 (psi) 내지 약 120 psi O2이고, 두 번째 단계의 압력이 약 25 psi 내지 약 90 psi인 방법.
- 제1항에 있어서, 크라프트 펄프가 오븐 건조 펄프 기준 등가 NaOH로서 적어도 약 9% 고형물의 농도 및 약 2% 내지 약 5%의 알칼리도를 갖는 것인 방법.
- 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 30의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 활성 산 기준 약 0.6 kg/MT 내지 약 1.2 kg/MT의 양의 유기 아민 포스포네이트; b) 무수물 기준 약 0.1 kg/MT 내지 약 3.2 kg/MT의 양의 마그네슘 염; 및 c) 활성물질 기준 약 0.08 kg/MT 내지 약 0.16 kg/MT의 술폰화된 선형 알콜 에톡실레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 계면활성제를 포함하는 조성물로 처리하는 것을 포함하며, 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된 것인, 고 수율 산소 탈리그닌화 크라프트 펄프의 제조 방법.
- 적어도 20의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 유기 아민 포스포네이트; 및 b) 음이온성 폴리아크릴레이트를 포함하는 조성물로 처리하는 것을 포함하는, 고 수율 산소 탈리그닌화 크라프트 펄프의 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 음이온성 폴리아크릴레이트가 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 염 (PHAS)인 방법.
- 제9항에 있어서, 유기 아민 포스포네이트가 디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (DTMP), 아미노트리스메틸렌 포스포네이트 (ATMP), (비스)헥사메틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 (BHMTPMP), 및 폴리아미노 폴리에테르 메틸렌포스포네이트 (PAPEMP)로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
- 제9항에 있어서, 크라프트 펄프에 마그네슘 염을 첨가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서, 마그네슘 염이 마그네슘 이가 양이온 Mg2+, 황산마그네슘, 및 황산마그네슘 7수화물로 이루어진 군으로부터 선택되고 임의적으로 조성물에 첨가된 것인 방법.
- 제9항에 있어서, 산소 탈리그닌화 공정이 2-단계 산소 탈리그닌화 공정인 방법.
- 제14항에 있어서, 2-단계 산소 탈리그닌화 공정의 첫 번째 단계의 온도가 섭씨 약 80 도 (℃) 내지 약 100℃이고 두 번째 단계의 온도가 약 90℃ 내지 약 120℃이고; 첫 번째 단계의 압력이 약 80 파운드/제곱 인치 (psi) 내지 약 120 psi O2이고, 두 번째 단계의 압력이 약 25 psi 내지 약 90 psi인 방법.
- 제15항에 있어서, 첫 번째 단계의 압력이 약 90 psi 내지 110 psi O2이고 두 번째 단계의 압력이 약 50 psi 내지 약 90 psi O2인 방법.
- 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 30의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 40의 카파가를 갖는 크라프트 펄프를 제공하고; 크라프트 펄프를 a) 활성 산 기준 약 0.17 kg/MT 내지 약 0.57 kg/MT의 양의 유기 아민 포스포네이트; b) 무수물 기준 약 0 kg/MT 내지 약 3.2 kg/MT의 양의 마그네슘 염; 및 c) 활성물질 기준 약 0.43 kg/MT 내지 약 1.43 kg/MT의 양의 음이온성 폴리아크릴레이트를 포함하는 조성물로 처리하는 것을 포함하며; 여기서 크라프트 펄프는 산소 탈리그닌화 공정 전에 조성물로 처리된 것인, 고 수율 산소 탈리그닌화 크라프트 펄프의 제조 방법.
- 제17항에 있어서, 음이온성 폴리아크릴레이트가 폴리-알파-히드록시아크릴레이트 (PHAS)인 방법.
- 제17항에 있어서, 크라프트 펄프가 적어도 약 23의 카파가를 갖는 것인 방법.
- 제17항에 있어서, 크라프트 펄프가 경목 펄프의 경우에는 적어도 약 20의 카파가 또는 연목 펄프의 경우에는 적어도 약 30의 카파가를 갖는 것인 방법.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762556706P | 2017-09-11 | 2017-09-11 | |
US62/556,706 | 2017-09-11 | ||
PCT/US2018/049642 WO2019051013A1 (en) | 2017-09-11 | 2018-09-06 | METHOD FOR IMPROVING OXYGEN DELIGNIFICATION OF WOOD CHEMICAL PULPES |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200047704A true KR20200047704A (ko) | 2020-05-07 |
KR102656393B1 KR102656393B1 (ko) | 2024-04-12 |
Family
ID=65630693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020207010477A KR102656393B1 (ko) | 2017-09-11 | 2018-09-06 | 화학 목재 펄프의 향상된 산소 탈리그닌화 방법 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11193237B2 (ko) |
EP (1) | EP3682056A4 (ko) |
KR (1) | KR102656393B1 (ko) |
CN (1) | CN111344455B (ko) |
BR (1) | BR112020004842A2 (ko) |
CA (1) | CA3075029A1 (ko) |
CL (1) | CL2020000623A1 (ko) |
TW (1) | TW201920807A (ko) |
WO (1) | WO2019051013A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021209586A1 (en) * | 2020-04-16 | 2021-10-21 | Bim Kemi Ab | Delignification process |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030019596A1 (en) * | 2001-04-17 | 2003-01-30 | Ragauskas Arthur J. | Metal substituted xerogels for improved peroxide bleaching of kraft pulps |
US20030085008A1 (en) * | 2001-05-01 | 2003-05-08 | Duggirala Prasad Y. | Methods to enhance pulp bleaching and delignification |
US20110111456A1 (en) * | 2009-04-03 | 2011-05-12 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
KR101701532B1 (ko) * | 2009-03-17 | 2017-02-01 | 이탈마치 케미칼스 에스피에이 | 칼슘염 스케일 형성을 방지하기 위한 조성물 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU528265B2 (en) | 1978-05-26 | 1983-04-21 | Monsanto Europe S.A. | Bleaching of pulp |
SE434284B (sv) | 1980-05-07 | 1984-07-16 | Mo Och Domsjoe Ab | Forfarande vid syrgasdelignifiering av kemiskt uppsluten cellulosamassa varvid aromatiska diaminer tillfores |
SE441192B (sv) | 1980-05-27 | 1985-09-16 | Mo Och Domsjoe Ab | Forfarande for delignifiering av kemisk cellulosamassa med syrgas i nervaro av ett eller flera neutralisationsmedel |
SE421938B (sv) * | 1980-06-05 | 1982-02-08 | Mo Och Domsjoe Ab | Forfarande for behandling av cellulosamassa med kveveoxider fore syrgasblekning |
US4963157A (en) | 1987-04-17 | 1990-10-16 | Nippon Peroxide Co., Ltd. | Method for bleaching cellulosic fiber material with hydrogen peroxide |
BE1004674A3 (fr) * | 1991-03-11 | 1993-01-12 | Interox Internat Sa | Procede pour le blanchiment d'une pate a papier chimique et application de ce procede au blanchiment d'une pate kraft. |
DE69602305T2 (de) * | 1995-06-09 | 1999-11-04 | Nippon Catalytic Chem Ind | Polycarboxylmonomer, Polymer daraus, und dieses Polymer enthaltende reinigende Zusammensetzung |
US6319357B1 (en) | 1995-10-23 | 2001-11-20 | Valmet Fibertech Aktiebolag | Method for two-stage oxygen bleaching and delignification of chemical pulp |
SE505141C2 (sv) * | 1995-10-23 | 1997-06-30 | Sunds Defibrator Ind Ab | Syrgasdelignifiering av massa i två steg med hög satsning av alkali och syrgas och temperatur under 90 C i första steget |
JP2000080582A (ja) | 1998-08-31 | 2000-03-21 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 化学パルプの中濃度酸素漂白法 |
US6569286B1 (en) | 1998-09-30 | 2003-05-27 | Warwick International Group Limited | Method for the alkaline bleaching of pulp with a peroxyacid based oxygen bleaching species using an agglomerated bleach activator |
WO2000047812A1 (en) * | 1999-02-15 | 2000-08-17 | Kiram Ab | Process for oxygen pulping of lignocellulosic material and recovery of pulping chemicals |
BR0002634A (pt) | 1999-06-14 | 2001-01-02 | Praxair Technology Inc | Processo para tratar poupa lignocelulósica |
FI121385B (fi) | 2004-02-24 | 2010-10-29 | Kemira Oyj | Menetelmä suursaantomassojen uuteainepitoisuuden vähentämiseksi ja menetelmä valkaistujen suursaantomassojen valmistamiseksi |
US7351764B2 (en) * | 2004-03-31 | 2008-04-01 | Nalco Company | Methods to enhance brightness of pulp and optimize use of bleaching chemicals |
GB0721587D0 (en) | 2007-11-02 | 2007-12-12 | Innospec Ltd | Process for bleaching pulp |
EP3800290B1 (en) * | 2012-01-12 | 2023-11-01 | GP Cellulose GmbH | A low viscosity kraft fiber having reduced yellowing properties and methods of making and using the same |
BR112015018492A2 (pt) | 2013-02-08 | 2017-07-18 | Gp Cellulose Gmbh | fibra kraft e método para fazer polpa kraft oxidada |
BR112015019882A2 (pt) | 2013-03-14 | 2017-07-18 | Gp Cellulose Gmbh | fibra kraft clareada oxidada e métodos para fazer polpa kraft e fibra kraft de madeira macia e para clarear polpa kraft de celulose em sequência de branqueamento de multi-estágios |
-
2018
- 2018-09-06 EP EP18853738.5A patent/EP3682056A4/en active Pending
- 2018-09-06 US US16/123,066 patent/US11193237B2/en active Active
- 2018-09-06 CN CN201880072704.6A patent/CN111344455B/zh active Active
- 2018-09-06 CA CA3075029A patent/CA3075029A1/en active Pending
- 2018-09-06 WO PCT/US2018/049642 patent/WO2019051013A1/en unknown
- 2018-09-06 KR KR1020207010477A patent/KR102656393B1/ko active IP Right Grant
- 2018-09-06 BR BR112020004842-9A patent/BR112020004842A2/pt active IP Right Grant
- 2018-09-11 TW TW107131850A patent/TW201920807A/zh unknown
-
2020
- 2020-03-10 CL CL2020000623A patent/CL2020000623A1/es unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030019596A1 (en) * | 2001-04-17 | 2003-01-30 | Ragauskas Arthur J. | Metal substituted xerogels for improved peroxide bleaching of kraft pulps |
US20030085008A1 (en) * | 2001-05-01 | 2003-05-08 | Duggirala Prasad Y. | Methods to enhance pulp bleaching and delignification |
KR101701532B1 (ko) * | 2009-03-17 | 2017-02-01 | 이탈마치 케미칼스 에스피에이 | 칼슘염 스케일 형성을 방지하기 위한 조성물 |
US20110111456A1 (en) * | 2009-04-03 | 2011-05-12 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020111715A (ru) | 2021-10-13 |
BR112020004842A2 (pt) | 2020-09-15 |
CN111344455B (zh) | 2022-10-28 |
CN111344455A (zh) | 2020-06-26 |
EP3682056A1 (en) | 2020-07-22 |
KR102656393B1 (ko) | 2024-04-12 |
CA3075029A1 (en) | 2019-03-14 |
TW201920807A (zh) | 2019-06-01 |
US20190078258A1 (en) | 2019-03-14 |
US11193237B2 (en) | 2021-12-07 |
CL2020000623A1 (es) | 2020-09-11 |
EP3682056A4 (en) | 2021-06-09 |
WO2019051013A1 (en) | 2019-03-14 |
RU2020111715A3 (ko) | 2022-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2118363B1 (en) | New composition and process for the treatment of fibre material | |
DE19614587A1 (de) | Verfahren und Bleichlösung zum Bleichen von cellulosischen Faserstoffen | |
CN100591843C (zh) | 用于处理纤维材料的新组合物和方法 | |
CA2553662C (en) | Method for reducing the extractives content of high-yield pulps and method for producing bleached high-yield pulps | |
KR102656393B1 (ko) | 화학 목재 펄프의 향상된 산소 탈리그닌화 방법 | |
EP0842321B1 (de) | Verfahren zur stabilisierung von alkalischen peroxidenthaltenden bleichflotten für die bleiche von zellstoffen und anderen faserstoffen | |
EP1730348B2 (en) | A process for the treatment of fibre material and new composition | |
EP1581693B1 (en) | Bleaching of cellulosic fibre material with peroxide using polymers as a stabiliser | |
RU2776518C2 (ru) | Способы получения крафт-целлюлозы с высоким выходом | |
FI109209B (fi) | Menetelmä paperimassalietteen ligniininpoiston ja valkaisun hallintaan | |
CZ132895A3 (en) | Bleaching process of pulp containing ligno-cellulose | |
EP1581591B1 (en) | Polymer composition for peroxide bleaching of cellulosic fibre material and processes for peroxide bleaching | |
Quinde | Pulping additives in kraft pulping: past, present and future | |
Das | Effect of Bicarbonate and Carbonate Anions on Chemical Pulp Bleaching by Hydrogen Peroxide | |
EP2438235A1 (en) | Process for producing mechanical pulp |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |