[其他]木质纤维材料的蒸煮方法

说明书

在过去已经有许多制浆方法被用来从木材和其他的木质纤维中分离纤维素纤维。常规的制浆方法使用无机化学药剂，诸如在水中的以硫化物或硫酸盐形式的钠、钙、镁、氨或硫。由于木素是不溶于水的，因此在过去最成功的方法都是将木素改性成为水溶性的碱木素或木素磺酸盐。硫酸盐及亚硫酸盐法已得到广泛和大规模的应用，而且这些方法对用於回收无机化学药品的再循环体系是合适的。然而，这些方法在成功地利用有机残余物方面，迄今仍存在显著的缺陷。通常，无机药品和有机残余物是被浓缩为废液。通过废液燃烧回收或驱除无机化学药品。净化由于回收制浆药剂而要求进行的浓缩和燃烧作业中所产生的空气和废水，这对於制浆工业来说既具有重要意义，也是一个巨大的财政负担。

为了消除制浆过程中与使用无机化学药品有关的问题，已经试验了许多使用木素溶剂，诸如乙酸、甲酸、丙酮、二氧杂环己烷、聚乙二醇、乙醇、丙三醇、苯酚等的方法。这些溶剂被用来溶解木质纤维材料中的木素。然而，由于配制及回收这些溶剂的成本相当昂贵，而且生产出来的制浆质量较差，因此这些方法对于工业上的应用来说，已被证明是没有吸引力的。

在过去所用的使用木素溶剂的诸法中，使用有机酸和醇的方法被证明是最有意义的，由于这些方法不仅能生产出高质量的纸浆，而且这些溶剂也能从木质纤维材料的纤维素和/或半纤维素部分中产生。

美国专利3553076号公开了一种使用乙酸的制浆方法。根据该专利的方法显示出过量水的存在对生产高质量的纸浆是不利的，这是由于纤维素的水解和脱木素作用速率的降低而造成的。为此而使用重量百分浓度大于50%的乙酸。然而，从成本的角度来考虑，使用高浓度的乙酸对回收体系来说是不能接受的。此外，木片中通常含有重量约为50%的水份，因此为了获得高的浓度而需要过量的乙酸。

美国专利4100016号公开了一种使用乙醇作为木素溶剂的制浆方法，在该法中用作蒸煮液的是重量浓度为50%的乙醇水溶液。由于需用高浓度的酒精，因此回收体系非常昂贵。同时，由于高浓度乙醇的流失，因此对政府的各种有关保证乙醇不从工厂流失的限制必须进行斗争。

多种主要的研究着眼于由生物量生产合成燃料。这种类型最成功的尝试包括使用硫酸作为催化剂来水解纤维素组分以得到可发酵糖。这类方法所存在的主要问题是得率低，在纤维素水解的同时、半纤维素和木素组分也遭到破坏，分离各种产品的回收成本昂贵，並需要过多的能量。

本发明涉及一种蒸煮木质纤维材料的改进方法，更具体地说，本发明涉及一种不仅减少在蒸煮期会引起纤维素水解的水量，而且还能加快脱木素作用和提供更经济的化学药品回收体系的制浆方法。

根据本发明将一种木质纤维材料如木片与蒸煮液一起放入蒸煮器中。蒸煮液由酯、有机的木素溶剂和水组成。

酯是由分子中含1～4个碳原子的脂肪醇和分子中含1～4个碳原子的脂肪酸制得，而木素溶剂最好是分子中含1～4个碳原子的有机酸、或者是分子中含1～4个碳原子的醇、或者是它们的混和物。

木素溶剂易在酯和水中混合。该液体混和物的三种组分其特征在于在一定的浓度限下能形成分离的有机相和水相。

将纤维素材料放置在蒸煮器中，在温度为0℃～230℃以及时间足以使木素溶解在酯和溶剂中的条件下进行蒸煮。然后将液体混和物从蒸煮器中排出，压力骤降至大气压使之引起冷却。由于液体的冷却会减少木素在有机组分中的溶解度，因此一部分溶解木素将析出並悬浮在水相中。随后将液体送至分离罐，在分离罐中含有溶解木素的有机相和含有悬浮的木素颗粒的水相被分离。

含有溶解木素的有机相被送回到蒸煮器以继续蒸煮循环，而水相被进一步处理以除去残余的有机材料並从水中分离木素。

由于使用了高比例的有机组分，因此与常规的使用无机化学药品的方法相比，加速了脱木素作用。有机材料，即酯和酸的大部分与水相分离形成有机相並被再循环到蒸煮器。这就大大地简化了有机材料的回收体系。

由于在蒸煮器中水的需要量比常规的方法要少，因此纤维素的水解减少，並能获得较高质量的纸浆。

本发明的方法还能在给定压力的蒸煮区内采用较低的蒸煮温度，而且生产出具有商业上合格性能纸浆所需要的时间也被缩短。

本发明方法的另一个优点是排除了使用硫化物，而硫化合物会引起一系列的环境污染问题。

借助于将漂白化学药品投入到纸浆的洗涤循环中，因此漂白工艺被大大地简化。

其他的目的和优点将在下述说明中表明。

附图图示目前预计到的实施本发明的最佳模式。

在附图中：