RU2414555C2 - Способ и установка для щелочной варки целлюлозы из древесины твердых пород - Google Patents
Способ и установка для щелочной варки целлюлозы из древесины твердых пород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414555C2 RU2414555C2 RU2007113735/12A RU2007113735A RU2414555C2 RU 2414555 C2 RU2414555 C2 RU 2414555C2 RU 2007113735/12 A RU2007113735/12 A RU 2007113735/12A RU 2007113735 A RU2007113735 A RU 2007113735A RU 2414555 C2 RU2414555 C2 RU 2414555C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooking
- hardwood
- lignin
- amount
- suspension
- Prior art date
Links
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000009835 boiling Methods 0.000 title abstract description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title abstract description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title abstract description 4
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 64
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 23
- 241000147041 Guaiacum officinale Species 0.000 claims abstract description 5
- 229940091561 guaiac Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 82
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 39
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 19
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 17
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 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 claims description 6
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims description 6
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims description 6
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 241001104043 Syringa Species 0.000 claims description 4
- 235000004338 Syringa vulgaris Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- 102100030386 Granzyme A Human genes 0.000 description 2
- 101001009599 Homo sapiens Granzyme A Proteins 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution 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
- 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
- D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
- D21C3/022—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes in presence of S-containing 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
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/22—Other features of pulping processes
- D21C3/24—Continuous 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
- D21C3/26—Multistage processes
- D21C3/266—Multistage processes the same pulping agent being used in all stages
-
- 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
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
- D21C1/06—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with alkaline reacting 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
- 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
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/22—Other features of pulping processes
- D21C3/26—Multistage processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ и установка для непрерывного производства целлюлозной массы из суспензии, образованной из измельченной древесины твердых пород, посредством ее обработки на первой стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания в древесине твердых пород сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению с содержанием в ней гваякового лигнина (г-лигнина), и последующей обработки суспензии измельченной древесины твердых пород на второй стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания оставшегося в ней после первой стадии варки г-лигнина. Обеспечивается уменьшение количества отходов целлюлозной массы при заданном числе Каппа. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка основана и имеет приоритет предварительной заявки на патент США №60/791431, поданной 13 апреля 2006 г., содержание которой полностью включено в настоящее описание путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к химической обработке измельченного целлюлозного волокнистого материала. В особенно предпочтительных вариантах настоящее изобретение относится к способу и устройству для щелочной варки целлюлозы из измельченной древесины твердых пород.
Уровень техники и сущность изобретения
В результате химической варки древесины твёрдых пород обычно образуется больше отходов целлюлозной массы, чем при варке древесины мягких пород. В этом отношении было установлено, что срединные тонкие слои древесины твердых пород на клеточном уровне содержат значительно большее количество сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению с количеством гваякового лигнина (г-лигнина). А именно с-лигнин присутствует в клетках срединных слоев древесины твердых пород в количестве, которое обычно в 2 - 4 раза больше, чем количество г-лигнина. С другой стороны, клетки срединных слоев древесины мягких пород обычно по существу полностью состоят из г-лигнина.
Поскольку с-лигнин, преимущественно присутствующий в древесине твердых пород, легче растворяется в процессе варки, условия варки для получения целлюлозной массы из древесины твердых пород по сравнению с условиями варки для получения целлюлозной массы из древесины мягких пород менее жесткие. Следовательно, желательно варить древесину твердых пород до получения более высокого числа Каппа, однако практически это не реализуется из-за того, что количество отходов целлюлозной массы возрастает до экономически нецелесообразной величины. Для сравнения следует отметить, что мягкие породы древесины можно варить при относительно жестких условиях до получения числа Каппа около 30 (например, благодаря присутствию в срединных слоях по существу только г-лигнина), так что приемлемое количество отходов целлюлозной массы составляет менее чем около 0,5%, тогда как при варке древесины твердых пород до получения числа Каппа около 30 образуется примерно 30% и более отходов целлюлозной массы. Таким образом, для древесины твердых пород обычные условия варки для получения числа Каппа менее чем около 20 и обычно менее чем около 18 такие, чтобы получить приемлемо низкое количество отходов целлюлозной массы.
Было обнаружено, что количество отходов целлюлозной массы древесины твердых пород можно уменьшить путем создания в конце варки целлюлозной массы древесины твердых пород особых условий. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением обеспечиваются способ и устройство щелочной варки целлюлозы, особенно применимые для древесины твердых пород, целью которых является увеличение числа Каппа, полученного после варки, выше обычного, но при этом с образованием намного меньшего, чем обычно, количества отходов. Для снижения числа Каппа ниже обычного настоящее изобретение благодаря тому, что в целлюлозной массе присутствует мало гексенуроновой кислоты (НехА), может быть использовано совместно со стадией эффективной кислородной делигнификации. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает достижение преимуществ в отношении общего выхода целлюлозной массы и загрязнения сточных вод.
Было обнаружено, что с-лигнин активнее, чем г-лигнин вступает в реакцию, и что по окончании варки древесины твердых пород доля г-лигнина выше, чем в ее начале. То есть при варке древесины твердых пород относительно более жесткие условия в конце варки (например, более высокая температура) способствуют снижению содержания г-лигнина, что, в свою очередь, ведет к уменьшению количества отходов целлюлозной массы при заданном числе Каппа.
В соответствии с определенными вариантами настоящего изобретения обеспечиваются способ и установка для непрерывного химического производства целлюлозы из суспензии из измельченной древесиной твердых пород, посредством ее обработки на первой стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания в древесине твердых пород сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению с содержанием в ней гваякового лигнина (г-лигнина), и последующей обработки суспензии измельченной древесины твердых пород на второй стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания оставшегося после первой стадии варки г-лигнина.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения суспензию измельченной древесины твердых пород обрабатывают посредством воздействия температуры от около 130°С до около 170°С и загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины и/или таким образом, чтобы число Каппа обработанной древесины твердых пород после первой стадии варки составляло от около 30 до около 100.
В соответствии с другими предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения в зоне первой стадии варки поддерживается низкая сульфидность менее чем около 20%. Такие условия по сульфидности в зоне первой стадии варки достигаются наиболее предпочтительно посредством введения достаточного количества антрахинона и/или полисульфида.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения в зоне второй стадии варки суспензия древесины твердых пород обрабатывается посредством воздействия температуры от около 100°С до около 180°С и загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины и/или таким образом, чтобы число Каппа обработанной древесины твердых пород после второй стадии варки составляло от около 15 до около 30.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения является предпочтительным создание в зоне второй стадии варки условий высокой сульфидности более чем около 20%.
По выбору, измельченная древесина твердых пород подвергается предварительной обработке. В этом случае предварительная обработка осуществляется перед первой стадией варки при загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 40 до около 60% количества древесины и температуре от около 80°С до около 120°С.
Эти и другие особенности и преимущества станут более очевидными после тщательного изучения приведенного ниже подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее будут сделаны ссылки на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые ссылочные номера на различных фигурах обозначают одинаковые конструктивные элементы, и на которых:
Фиг.1 представляет собой схему типичного устройства для реализации способа согласно настоящему изобретению, включающего типичную установку согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 представляет собой график содержания оставшегося лигнина, измеренного в точках пробоотбора на различных стадиях цикла варки древесины твердых пород, в процентах от первоначального содержания в срединных слоях древесины;
Фиг.3 представляет собой график процентного соотношения количества с-лигнина и г-лигнина на различных стадиях цикла варки древесины твердых пород.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 показан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В этом отношении на фиг.1 показана схема установки 10 для обработки измельченного целлюлозного волокнистого материала, состоящей, по существу, из варочного котла 11 непрерывного действия, снабженного устройством 12 непрерывного питания. Устройство 12 непрерывного питания может представлять собой устройства LO-LEVEL® или TURBOFEED®, поставляемые компанией Andritz, Inc., однако может быть использовано любое из традиционных устройств питания, осуществляющих ввод, пропаривание и суспендирование измельченного целлюлозного волокнистого материала; также могут быть использованы один или более пропиточных котлов; также могут быть использованы нетрадиционные устройства, такие как устройства, включающие соответствующее оборудование и бункер для опилок, используемые на складе лесопилки и снабженные насосом для подачи в варочный котел. В некоторых вариантах также может быть использован целый ряд пропиточных котлов, при этом суспензия подается насосом из одного из них после пропитки и введения варочных добавок (либо варочные добавки вводятся во время подачи).
Измельченный целлюлозный волокнистый материал, например, в виде опилок 13 подается в устройство 12 питания, как описано в патентах США №5763075; 6106668; 6325890; 6551462; 6336993; 6841042 (содержание каждого из указанных патентов полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки), причем устройство под торговой маркой TURBOFEED® поставляет компания Andritz, Inc.; либо в устройство питания, как описано в патентах США №5476572; 5700355; 5968314 (содержание каждого из указанных патентов полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки), причем устройство под торговой маркой LO-LEVEL® поставляет компания Andritz, Inc. и которое может включать перемещение опилок на пропаривание в котел 14, который предпочтительно представляет собой пропарочный котел, описанный в патентах США №5500083; 5617975; 5628873; 4958741; 5700355 (содержание каждого из указанных патентов полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки) и поставляемый компанией Andritz, Inc. под торговой маркой DIAMONDBACK®, однако возможно использование пропарочных котлов других типов. Из котла 14 опилки проходят через измерительное устройство, соединенное с трубопроводом, который предпочтительно представляет собой Chip Tube, поставляемый компанией Andritz, Inc. Суспензию, образованную из опилок и жидкости, подают в пропиточный котел (если таковой используется) или в варочный котел 11 посредством нагнетания под давлением.
Суспензия обычно находится под давлением от около 5 до около 15 бар и проталкивается по трубопроводу 21 в верхнюю часть варочного котла 11 непрерывного действия. Избыток щелока, содержащийся в суспензии, отделяют от нее на входе в варочный котел 11 при помощи сепаратора 22, обычно представляющего собой традиционный верхний сепаратор, а отделенный избыток жидкости возвращают в устройство 12 питания по трубопроводу 23. Во время обработки в котле 14 суспензия древесины твердых пород может быть подвергнута предварительной обработке при загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 40 до около 60% количества древесины и температуре от около 80°С до около 120°С, предпочтительно от около 100°С до около 110°С.
Устройство 12 питания также включает традиционные устройства, не показанные на фигуре, такие как встроенное в технологическую линию дренажное устройство, уравнительный резервуар, подпиточный насос для щелока. Варочный щелок, например крафт-целлюлозный белый щелок, обычно подают в уравнительный резервуар (не показан) общепринятым способом.
Предварительно обработанная древесина твердых пород (которая может, по выбору, быть обработана в пропиточном котле), подаваемая по линии 21, поступает на первую стадию варки в варочный котел 11. Однако в соответствии с настоящим изобретением, как указано выше, предварительная обработка древесины твердых пород не является безусловно необходимой, то есть древесина может быть сразу подана в варочный котел 11. Независимо от того, осуществляется ли предварительная обработка древесины твердых пород, первая стадия варки в варочном котле 11 осуществляется в условиях низкой сульфидности (то есть 0-20%), используя такие добавки, как антрахинон и/или полисульфид. Первая стадия варки в варочном котле 11 осуществляется при температуре от около 130°С до около 170°С, используя загрузку эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины. Число Каппа обработанной древесины твердых пород на выходе из варочного котла 11 по линии 30 составляет от около 30 до около 100 (предпочтительно от около 40 до около 60).
После первой стадии варки в варочном котле 11 отношение количества г-лигнина к количеству с-лигнина в древесине твердых пород выше, чем в начале первой стадии варки. Высокая концентрация с-лигнина в щелоке может отрицательно влиять на растворение г-лигнина, оставшегося в древесине твердых пород. Для снижения этого влияния может появиться необходимость в промывке древесины твердых пород после первой стадии варки в варочном котле 11. Так, по выбору, древесина твердых пород может быть подана в промывной резервуар 32 по линии 30 для промывки промывным щелоком, подаваемым по линии 34. Отработанный промывной щелок удаляется из промывного резервуара 32 по линии 36. Поскольку на стадии промывки в промывном резервуаре 32 содержание с-лигнина в щелоке снижается, любые варочные добавки, которые могут быть использованы позже, не будут тратиться на его растворение.
Промытая целлюлозная масса из устанавливаемого по выбору промывного резервуара 32 по линии 38 направляется в варочный котел 40, где осуществляется вторая стадия варки, на которой происходит дальнейшее разложение г-лигнина и снижение его содержания в древесине твердых пород. Разложение г-лигнина может быть достигнуто посредством использования варочного щелока с высокой сульфидностью (то есть выше 20% и предпочтительно от около 25 до около 40%) за счет применения антрахинона и/или полисульфида (см., например, патент США №6576084, содержание которого полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки). Также могут быть использованы другие варочные химикаты, соответствующие условиям варки, такие как сульфит, они используются как в отдельности, так и совместно с антрахиноном и/или полисульфидом, как было указано выше.
Вторая стадия варки в варочном котле 40 осуществляется при температуре от около 100°С до около 180°С, предпочтительно от около 130°С до около 180°С, с загрузкой эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины (начальной загрузки) и числом Каппа в начале второй стадии варки от около 30 до около 100 (предпочтительно от около 40 до около 60). На этой стадии может оказаться полезным (но не всегда необходимым) снизить температуру относительно величины, используемой на первой стадии варки.
Если достаточное количество щелочи не было подано в начале второй стадии варки, может оказаться необходимым добавить в варочный котел 40 белый щелок. Если такое добавление осуществляется, предпочтительно продолжить варку древесины твердых пород при температуре, по меньшей мере, около 130°С. В точке выхода целлюлозной массы из варочного котла 40 по линии 42 число Каппа предпочтительно будет составлять от 15 до 30, более предпочтительно от около 20 до около 30.
В настоящем изобретении важно то, что древесина твердых сортов проходит две отдельные стадии варки. Н-фактор, полученный в конце второй стадии варки, составляет лишь 50% от полученного в результате варки в целом. Или, иначе, Н-фактор, полученный после первой стадии варки, составляет менее чем 50% от полученного в результате варки в целом (то есть в конце второй стадии варки).
Также возможно осуществить все стадии варки и стадию промывки, если она предусмотрена, в одном варочном котле. В случае использования единичного котла каждая стадия осуществляется при тех же, описанных выше рабочих параметрах, а по окончании стадий нет необходимости в промежуточной передаче материала в различные резервуары.
Первую и вторую стадии варки, осуществляемые в варочных котлах 11 и 40 соответственно или в единичном котле, предпочтительно проводят в соответствии с одним или более способов, более полно описанных в патентах США № 5489363; 5536366; 5547012; 5575890; 5620562; 5662775 (содержание каждого из указанных патентов полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки). Способы и устройства, описанные в этих патентах, выведены на рынок под торговой маркой LO-SOLIDS® Pulping компанией Andritz, Inc., Гленс Фоллз, Нью-Йорк.
При помощи способа и устройства, являющихся объектом настоящего изобретения, вследствие создания условий относительно высокой температуры и низкой щелочности, характерных для нового способа обработки и/или варки на второй ступени, получают целлюлозную массу с низким содержанием гексенуроновой кислоты. В целлюлозной массе с низким содержанием гексенуроновой кислоты создаются условия для кислородной делигнификации, что, в свою очередь, способствует получению целлюлозной массы с низким числом Каппа, направляемой на последующее отбеливание. В этом отношении можно обратиться к патентам США № 6776876 и 6475338, содержание которых полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки. Следовательно, для отбеливания целлюлозной массы с низким числом Каппа нужно меньше химикатов, поэтому снижается уровень загрязнения сточных вод. Иначе говоря, из-за низкого содержания соединений гексенуроновой кислоты в целлюлозной массе в результате варки можно получить более высокое число Каппа с последующим отбеливанием с получением более низкого числа Каппа при снижении общего количества используемых химикатов.
Приведенный ниже пример дополнительно поясняет, но не ограничивает настоящее изобретение.
Пример
Цикл варки древесины твердых пород был осуществлен с использованием общей загрузки 17,5% эффективной щелочи (NaOH), вводимой на стадии пропитки, первой (или верхней) стадии варки и второй (или нижней) стадии варки. На этих стадиях цикла были созданы следующие условия:
Пропитка:
50% общей загрузки, т.е. 8,75% эффективной щелочи
Температура пропитки 110°С
Время нагрева до температуры пропитки 15 мин
Время выдерживания при температуре пропитки 30 мин
1-я (верхняя) стадия варки:
В начале стадии добавлено 30% общей загрузки, т.е. 5,25%, эффективной щелочи
Температура варки 155°С
Время нагрева до температуры варки 15 мин
Время выдерживания при температуре варки 60 мин
2-я (нижняя) стадия варки:
В начале стадии добавлено 20% общей загрузки, т.е. 3,5%, эффективной щелочи
Температура варки 156°С
Время выдерживания при температуре варки 120 мин
Проба целлюлозного материала (древесных опилок) была отобрана после завершения пропитки и исследована в лаборатории на содержание с-лигнина и г-лигнина с использованием метода, описанного в работе Lin et al, “Methods in Lignin Chemistry”, Springer-Verlag, Berlin (1992) [Лин и др. Методы химии лигнинов, Спрингер-Верлаг, Берлин], содержание которой полностью включается в описание настоящего изобретения путем ссылки. Кроме того, пробы целлюлозного материала (древесных опилок) были отобраны в середине варки (т.е. примерно через 90 мин после начала пропитки) и в конце первой (верхней) стадии варки (т.е. примерно через 120 мин после начала пропитки). Каждую пробу также исследовали на содержание с-лигнина и г-лигнина. Наконец, была отобрана проба в середине второй (нижней) стадии варки (т.е. примерно через 180 мин после начала пропитки). Анализ на содержание с-лигнина и г-лигнина в конечной целлюлозной массе не проводили, поскольку, как правило, содержание лигнина настолько мало, что точный анализ на с-лигнин и г-лигнин затруднителен.
На фиг.2 показан график содержания оставшегося лигнина, измеренного в точках пробоотбора, в процентах от первоначального содержания в срединных слоях древесины. В начале пропитки содержание лигнина принимается за 100%, тогда к концу второй (нижней) стадии варки остается только около 3% лигнина. Обычно, до обработки в древесных опилках содержится около 24% лигнина, что в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 2, означает, что остается только около 0,72% лигнина от общего количества опилок, то есть любой анализ на содержание с-лигнина и г-лигнина был бы неточным.
На фиг.3 показаны данные, отражающие изменение соотношения количества с-лигнина и г-лигнина по мере осуществления описанной выше варки. Первое значение, 2,74 - это начальное соотношение до добавления щелока и начала какой-либо обработки. Второе значение, 2,87 - это соотношение на стадии пропитки. Третье и четвертое значения, 2,64 и 2,54 соответственно - соотношения для первой стадии варки и конца первой стадии варки. Пятое, и последнее, значение, 2,47, соответствует середине второй стадии варки.
Данные, представленные на фиг.3, позволяют предположить, что с-лигнин разлагается или растворяется быстрее, чем г-лигнин. В результате, г-лигнин по-прежнему присутствует на клеточном уровне, т.е. для его разрушения или растворения требуются иные условия. Следовательно, для разрушения г-лигнина необходимо изменить рабочие условия в варочном котле на более поздних стадиях варки. А именно в соответствии с настоящим изобретением на более поздних стадиях варки требуется более высокая по сравнению с предыдущими стадиями температура, что гарантирует разрушение г-лигнина и способствует повышению выхода (в силу снижения количества отходов) и улучшению физических свойств целлюлозной массы.
Поскольку настоящее изобретение было описано в связи с наиболее практически важными и предпочтительными вариантами его осуществления на сегодняшний день, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанным вариантом осуществления, а, напротив, подразумевает охват различных модификаций и эквивалентных устройств, входящих в сущность и объем прилагаемой формулы изобретения.
Claims (18)
1. Способ непрерывного производства химической целлюлозной массы из суспензии, образуемой из измельченной древесины твердых пород, включающий:
(а) обработку суспензии измельченной древесины твердых пород на первой стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания в древесине твердых пород сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению в содержанием в ней гваякового лигнина (г-лигнина), и
(б) обработку суспензии измельченной древесины твердых пород на второй стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания оставшегося в ней после обработки на первой стадии варки г-лигнина.
(а) обработку суспензии измельченной древесины твердых пород на первой стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания в древесине твердых пород сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению в содержанием в ней гваякового лигнина (г-лигнина), и
(б) обработку суспензии измельченной древесины твердых пород на второй стадии варки при условиях, достаточных для снижения содержания оставшегося в ней после обработки на первой стадии варки г-лигнина.
2. Способ по п.1, в котором этап (а) включает обработку суспензии измельченной древесины твердых пород при температуре от около 130 до около 170°С и загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины.
3. Способ по п.2, в котором этап (а) осуществляют таким образом, что число Каппа обработанной древесины твердых пород после первой стадии варки составляет от около 30 до около 100.
4. Способ по п.1, в котором этап (а) осуществляют в условиях низкой сульфидности менее чем около 20%.
5. Способ по п.4, в котором условия низкой сульфидности в зоне первой стадии варки создают путем добавления достаточного количества антрахинона и/или полисульфида.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором этап (б) включает обработку суспензии измельченной древесины твердых пород при температуре от около 100 до около 180°С и загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины.
7. Способ по п.6, в котором этап (б) осуществляют таким образом, что число Каппа обработанной древесины твердых пород после второй стадии варки составляет от около 15 до около 30.
8. Способ по п.1, в котором этап (б) осуществляют в условиях высокой сульфидности более чем около 20%.
9. Способ по п.1, дополнительно включающий перед этапом (а) стадию предварительной обработки суспензии измельченной древесины твердых пород при загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 40 до около 60% количества древесины и температуре от около 80 до около 120°С.
10. Установка для непрерывного производства целлюлозной массы из суспензии, образуемой из измельченной древесины твердых пород, содержащая:
(а) первый варочный котел для осуществления первой стадии варки суспензии измельченной древесины твердых пород при условиях, достаточных для снижения содержания в древесине твердых пород сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению в содержанием в ней гваякового лигнина (г-лигнина),
(б) второй варочный котел, расположенный ниже по потоку, для осуществления второй стадии варки суспензии измельченной древесины твердых пород при условиях, достаточных для снижения содержания оставшегося в ней после обработки на первой стадии варки г-лигнина.
(а) первый варочный котел для осуществления первой стадии варки суспензии измельченной древесины твердых пород при условиях, достаточных для снижения содержания в древесине твердых пород сиреневого лигнина (с-лигнина) по сравнению в содержанием в ней гваякового лигнина (г-лигнина),
(б) второй варочный котел, расположенный ниже по потоку, для осуществления второй стадии варки суспензии измельченной древесины твердых пород при условиях, достаточных для снижения содержания оставшегося в ней после обработки на первой стадии варки г-лигнина.
11. Установка по п.10, в которой в первом варочном котле суспензия измельченной древесины твердых пород подвергается обработке при температуре от около 130 до около 170°С и загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины.
12. Установка по п.11, в которой число Каппа обработанной древесины твердых пород после первой стадии варки составляет от около 30 до около 100.
13. Установка по п.10, в которой в первом варочном котле обеспечиваются условия низкой сульфидности менее чем около 20%.
14. Установка по п.13, в которой условия низкой сульфидности в зоне первой стадии варки обеспечиваются посредством добавления достаточного количества антрахинона и/или полисульфида.
15. Установка по любому из пп.10-14, в которой во втором варочном котле суспензия измельченной древесины твердых пород подвергается обработке при температуре от около 100 до около 180°С и загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 2 до около 10% количества древесины.
16. Установка по п.15, в которой число Каппа обработанной древесины твердых пород после второй стадии варки составляет от около 15 до около 30.
17. Установка по п.10, в которой во втором варочном котле обеспечиваются условия высокой сульфидности более чем около 20%.
18. Установка по п.10, дополнительно содержащая перед первым варочным котлом котел предварительной обработки для предварительной обработки суспензии измельченной древесины твердых пород при загрузке эффективной щелочи (NaOH) в количестве от около 40 до около 60% количества древесины и температуре от около 80 до около 120°С.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US79143106P | 2006-04-13 | 2006-04-13 | |
US60/791,431 | 2006-04-13 | ||
US11/709,278 | 2007-02-22 | ||
US11/709,278 US20070240837A1 (en) | 2006-04-13 | 2007-02-22 | Hardwood alkaline pulping processes and systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007113735A RU2007113735A (ru) | 2008-10-20 |
RU2414555C2 true RU2414555C2 (ru) | 2011-03-20 |
Family
ID=38794811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007113735/12A RU2414555C2 (ru) | 2006-04-13 | 2007-04-12 | Способ и установка для щелочной варки целлюлозы из древесины твердых пород |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20070240837A1 (ru) |
JP (1) | JP5101917B2 (ru) |
CN (1) | CN101054777B (ru) |
AU (1) | AU2007200969B2 (ru) |
BR (1) | BRPI0701613A (ru) |
CA (1) | CA2581993A1 (ru) |
CL (1) | CL2007001000A1 (ru) |
ES (1) | ES2319035B1 (ru) |
FI (1) | FI20070280A (ru) |
PT (1) | PT103701B (ru) |
RU (1) | RU2414555C2 (ru) |
SE (1) | SE531540C2 (ru) |
UY (1) | UY30266A1 (ru) |
ZA (1) | ZA200701944B (ru) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2640429C (en) * | 2006-01-27 | 2014-04-01 | University Of Massachusetts | Systems and methods for producing biofuels and related materials |
JP5119471B2 (ja) * | 2008-02-28 | 2013-01-16 | 王子ホールディングス株式会社 | リグノセルロース物質の蒸解方法 |
SE532932C2 (sv) * | 2008-03-20 | 2010-05-11 | Metso Fiber Karlstad Ab | Matningssystem innefattande parallella pumpar för en kontinuerlig ångfaskokare utan toppseparator |
BRPI0916598A2 (pt) * | 2008-07-28 | 2017-05-30 | Qteros Inc | métodos e composições para aumentar a produção de produtos em micro-organismos |
WO2010014631A2 (en) * | 2008-07-28 | 2010-02-04 | University Of Massachusetts | Methods and compositions for improving the production of products in microorganisms |
US7867363B2 (en) * | 2008-08-27 | 2011-01-11 | Metso Fiber Karlstad Ab | Continuous digester system |
US20100086981A1 (en) * | 2009-06-29 | 2010-04-08 | Qteros, Inc. | Compositions and methods for improved saccharification of biomass |
WO2011081658A2 (en) * | 2009-12-15 | 2011-07-07 | Qteros, Inc. | Methods and compositions for producing chemical products from c. phytofermentants |
GB2478791A (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | Qteros Inc | Ethanol production by genetically-modified bacteria |
US8951388B2 (en) * | 2011-04-08 | 2015-02-10 | Pec-Tech Engineering And Construction Pte Ltd | Method and system for efficient production of dissolving pulp in a kraft mill producing paper grade pulp with a continuous type digester |
FI127420B (fi) * | 2011-06-23 | 2018-05-31 | Andritz Oy | Menetelmä selluloosamassan valmistamiseksi |
AR088750A1 (es) * | 2011-08-30 | 2014-07-02 | Cargill Inc | Procesos de elaboracion de pulpa |
JP5783453B2 (ja) * | 2011-09-21 | 2015-09-24 | 川崎化成工業株式会社 | パルプ化におけるアントラキノン化合物の添加効果の算定方法 |
CN103410036B (zh) * | 2013-08-15 | 2015-11-18 | 齐鲁工业大学 | 一种阔叶木高得率浆的生产方法 |
CN103835173B (zh) * | 2014-03-17 | 2015-09-16 | 昆明理工大学 | 一种大龙竹预浸渍二乙醇胺-蒽醌蒸煮制浆方法 |
CN104407098B (zh) * | 2014-09-23 | 2016-04-20 | 黄伟洪 | 一种快速评价桦木烧碱蒽醌法制浆工艺的方法 |
CN105568740B (zh) * | 2014-10-15 | 2017-12-12 | 亚太森博(山东)浆纸有限公司 | 一种高强度低白度硫酸盐阔叶木浆板及其制备方法 |
CN105568739B (zh) * | 2014-10-15 | 2017-12-12 | 亚太森博(山东)浆纸有限公司 | 一种原色硫酸盐阔叶木浆板及其制备方法 |
BR112020007605A2 (pt) * | 2017-10-17 | 2020-09-29 | Auburn University | fenóis como aditivos em polpação de kraft |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2858211A (en) * | 1956-02-13 | 1958-10-28 | Condi Engineering Corp | Apparatus for wood chip digestion |
SE407244B (sv) * | 1976-02-05 | 1979-03-19 | Mo Och Domsjoe Ab | Forfarande for framstellning av cellulosamassa av lovved i tva steg |
US4436586A (en) * | 1982-01-22 | 1984-03-13 | Kamyr, Inc. | Method of producing kraft pulp using an acid prehydrolysis and pre-extraction |
FI874289A (fi) * | 1986-10-02 | 1988-04-03 | Terry James Fullerton | Foerfarande foer framstaellning av traemassa. |
US5173153A (en) * | 1991-01-03 | 1992-12-22 | Union Camp Patent Holding, Inc. | Process for enhanced oxygen delignification using high consistency and a split alkali addition |
JP3029043B2 (ja) * | 1990-11-22 | 2000-04-04 | 王子製紙株式会社 | リグノセルロース材料の蒸解法 |
US5326433A (en) * | 1991-02-06 | 1994-07-05 | Ahlstrom Recovery Inc. | Multi-level sulfide content white liquor production and utilization in cellulose pulping |
NO920692L (no) * | 1991-05-24 | 1992-11-25 | Kamyr Inc | Behandling av organiske svovelgasser, spesielt i kraftmasse systemer og prosesser |
US6132556A (en) * | 1993-05-04 | 2000-10-17 | Andritz-Ahlstrom Inc. | Method of controlling pulp digester pressure via liquor extraction |
US5575890A (en) * | 1993-05-04 | 1996-11-19 | Kamyr, Inc. | Method for selectively increasing the sulfide ion concentration and sulfidity of kraft cooking liquor during kraft cooking of wood |
US5536366A (en) * | 1993-05-04 | 1996-07-16 | Ahlstrom Machinery Inc. | Digester system for implementing low dissolved solids profiling |
US5489363A (en) * | 1993-05-04 | 1996-02-06 | Kamyr, Inc. | Pulping with low dissolved solids for improved pulp strength |
US5824188A (en) * | 1993-05-04 | 1998-10-20 | Ahlstrom Machinery Inc. | Method of controlling the pressure of a continuous digester using an extraction-dilution |
US5522958A (en) * | 1994-07-18 | 1996-06-04 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Two-stage kraft cooking |
US6776876B1 (en) * | 1994-10-13 | 2004-08-17 | Andritz Oy | Method of treating cellulosic pulp to remove hexenuronic acid |
FI102301B (fi) * | 1994-10-13 | 1998-11-13 | Andritz Oy | Menetelmä selluloosamassojen käsittelemiseksi |
US6248208B1 (en) * | 1995-06-02 | 2001-06-19 | Andritz-Ahlstrom Inc. | Pretreatment of chips before cooking |
US6475338B1 (en) * | 1996-06-05 | 2002-11-05 | Andritz Inc. | Method of minimizing transition metal ions during chemical pulping in a digester by adding chelating agent to the digester |
US5885414A (en) * | 1997-08-18 | 1999-03-23 | Kvaerner Pulping Ab | Method of producing pulp with high alkali cooking in the last cooking stage |
US20010032711A1 (en) * | 1998-10-26 | 2001-10-25 | C. Bertil Stromberg | Pulp cooking with particular alkali profiles |
JP4298058B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2009-07-15 | 日本製紙株式会社 | リグノセルロース材料の蒸解法 |
JP4298059B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2009-07-15 | 日本製紙株式会社 | リグノセルロース材料の蒸解法 |
CA2318027C (en) * | 1999-09-13 | 2008-07-08 | Andritz-Ahlstrom Inc. | Treating pulp with yield or strength-enhancing additive |
BR0113699A (pt) * | 2000-09-05 | 2004-06-08 | Univ Michigan Tech | Métodos para controle simultâneo de teor de lignina e composição, e de teor de celulose em plantas |
JP4454822B2 (ja) * | 2000-10-11 | 2010-04-21 | 日本製紙株式会社 | パルプ製造法 |
CN1542217A (zh) * | 2003-11-04 | 2004-11-03 | 季 中 | 常温常压下药物催化反应植物纤维制造纸浆的方法 |
-
2007
- 2007-02-22 US US11/709,278 patent/US20070240837A1/en not_active Abandoned
- 2007-03-06 AU AU2007200969A patent/AU2007200969B2/en not_active Ceased
- 2007-03-06 ZA ZA200701944A patent/ZA200701944B/xx unknown
- 2007-03-08 CA CA002581993A patent/CA2581993A1/en not_active Abandoned
- 2007-03-26 PT PT103701A patent/PT103701B/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-03-28 ES ES200700816A patent/ES2319035B1/es not_active Expired - Fee Related
- 2007-04-02 JP JP2007096441A patent/JP5101917B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2007-04-10 CL CL200701000A patent/CL2007001000A1/es unknown
- 2007-04-10 UY UY30266A patent/UY30266A1/es not_active Application Discontinuation
- 2007-04-12 BR BRPI0701613-1A patent/BRPI0701613A/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-04-12 FI FI20070280A patent/FI20070280A/fi not_active Application Discontinuation
- 2007-04-12 RU RU2007113735/12A patent/RU2414555C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-04-12 SE SE0700888A patent/SE531540C2/sv not_active IP Right Cessation
- 2007-04-13 CN CN2007100981106A patent/CN101054777B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-08-10 US US13/572,403 patent/US20120305209A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BRPI0701613A (pt) | 2008-03-11 |
UY30266A1 (es) | 2007-11-30 |
JP2007284860A (ja) | 2007-11-01 |
FI20070280A (fi) | 2007-10-14 |
AU2007200969A1 (en) | 2007-11-01 |
ES2319035B1 (es) | 2010-02-10 |
US20070240837A1 (en) | 2007-10-18 |
US20120305209A1 (en) | 2012-12-06 |
CL2007001000A1 (es) | 2008-05-30 |
SE531540C2 (sv) | 2009-05-12 |
ZA200701944B (en) | 2008-08-27 |
JP5101917B2 (ja) | 2012-12-19 |
RU2007113735A (ru) | 2008-10-20 |
PT103701B (pt) | 2008-01-28 |
CN101054777A (zh) | 2007-10-17 |
PT103701A (pt) | 2007-10-15 |
FI20070280A0 (fi) | 2007-04-12 |
ES2319035A1 (es) | 2009-05-01 |
SE0700888L (sv) | 2007-10-14 |
CN101054777B (zh) | 2011-05-18 |
CA2581993A1 (en) | 2007-10-13 |
AU2007200969B2 (en) | 2011-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2414555C2 (ru) | Способ и установка для щелочной варки целлюлозы из древесины твердых пород | |
RU2165433C2 (ru) | Способ непрерывного производства массы химической целлюлозы и варочный котел непрерывного действия | |
CA1043515A (en) | Method for controlling batch alkaline pulp digestion in combination with continuous alkaline oxygen delignification | |
US6245196B1 (en) | Method and apparatus for pulp yield enhancement | |
RU2537757C2 (ru) | Способ, система и выходящая секция для пропитки щепы | |
CN102016162A (zh) | 预水解硫酸盐蒸煮方法 | |
JPH093787A (ja) | 細砕セルロース繊維材浸透方法および装置 | |
JP3414747B2 (ja) | 溶解固形分制御によるパルプ化改良、向上法 | |
JP3484382B2 (ja) | 特定のアルカリ分布で行うパルプ蒸解方法 | |
US6221206B1 (en) | Method for oxygen delignification of a digested pulp | |
JP3059486B2 (ja) | 使用済液による蒸解セルロース材の前処理 | |
JP2010144273A (ja) | リグノセルロース物質の化学パルプの製造方法 | |
US7445691B2 (en) | Impregnation of chips with an acid liquid prior to a sulphate pulping process | |
US20080160514A1 (en) | Enzymatic treatment of pulp | |
KR100538083B1 (ko) | 리그노셀룰로오스성 물질의 산소 탈리그닌화 | |
Brelid et al. | TCF bleaching of softwood kraft pulp: Part 4. Removal of manganese from wood shavings prior to cooking | |
US20100263813A1 (en) | Green liquor pretreatment of lignocellulosic material | |
JP3064607B2 (ja) | 修正クラフト法パルプの製造方法 | |
Wu et al. | Preparation of Dissolving Pulp Made from Poplar Residual Slabs and Effect of Xylanase Post-treatment on Its Reactivity. | |
FI108945B (fi) | Menetelmä massan valmistamiseksi |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160413 |