木質(zhì)纖維素纖維束材料的化學處理及與其相關(guān)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】木質(zhì)纖維素纖維束材料的化學處理及與其相關(guān)的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本發(fā)明要求2012年9月27日申請的美國臨時專利申請第61/706，238號的權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用包含在本申請中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體上涉及一種系統(tǒng)和方法，在該系統(tǒng)和方法中，使用化學機械制漿過程來生產(chǎn)紙漿，在被轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維束前，木質(zhì)纖維素材料不經(jīng)歷化學浸漬。木質(zhì)纖維素材料在被轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維束期間或之后而且在進一步纖維分離和/或細纖維化之前經(jīng)歷化學處理。
【背景技術(shù)】
[0004]機械制漿方法使用設(shè)備使木質(zhì)纖維素材料的纖維分裂開以生產(chǎn)紙漿是周所周知的。一些方法結(jié)合機械精煉和化學處理，其被稱為化學機械制漿(CMP)。一方面，CMP方法被認為降低了機械制漿過程中發(fā)生的對木質(zhì)纖維素材料的不利影響的可能性，例如由于物理磨損和從該方法排放的熱能，并且被認為提高了紙漿強度性能而且在某些情況下降低了精煉能量。
[0005]傳統(tǒng)的CMP方法涉及纖維化之前材料的預處理，以形成纖維束和分離纖維。纖維化機械地將木質(zhì)纖維素材料分解為它們的纖維成分元素。在預處理方法一種類型中，木肩可以經(jīng)由被供給通過存在飽和蒸汽的壓縮螺旋裝置被預處理。壓縮后，木質(zhì)纖維素材料被供給到成纖器中，在成纖器中，材料被可選擇地用化學制品處理，然后使其細纖維化。細纖維化涉及一種方法，該方法可以包括纖維表面層之間的側(cè)鍵的外部中斷，其導致纖維的局部分離或纖維外部層的小片，而且在紙漿漿料的機械精煉過程中，經(jīng)常出現(xiàn)纖維內(nèi)相鄰層之間的內(nèi)鍵和側(cè)鍵。在CMP方法的另一種類型中，可以通過在壓縮之后但進入成纖器之前預處理木質(zhì)纖維素材料來制造紙漿。
[0006]纖維化之前木質(zhì)纖維素材料的化學預處理過程的使用被認為產(chǎn)生了更大數(shù)量的優(yōu)質(zhì)紙漿，其具有更好的漂白性能、纖維結(jié)合強度和光學性能。化學預處理化學制品可以包括堿性過氧化物、堿性亞硫酸鹽、氫氧化鈉和草酸，如美國專利第8092647中所反映的，該專利的內(nèi)容通過引用結(jié)合在在此。使用堿性過氧化物化學制品的木質(zhì)纖維素材料的化學預處理被稱為堿性過氧化物機械制漿(APMP)。
[0007]APMP的一種類型包含AP (堿性過氧化物)化學預處理(或者預調(diào)理)步驟和AP精煉機-化學制品處理步驟的結(jié)合，其在工業(yè)中被稱為“P-RC APMP”方法。AP化學制品可以在整個過程(例如，在浸漬階段、精煉機之前和精煉機之后)中分布，以減少苛刻條件對經(jīng)歷機械精煉的木質(zhì)纖維素材料的影響，以及減少精煉所需要的能耗。由于在預處理階段實現(xiàn)化學制品分布和效率方面的可能困難，也可以在大量的能量消耗在纖維化和下纖維化的初級精煉階段之后添加化學制品。因此，初級精煉機階段之后添加的AP化學制品對初級精煉機階段纖維化和細纖維化所需要的能量損耗的減少可能沒有幫助。
[0008]已知的P-RC APMP方法在預處理步驟中可以使用碎肩壓縮、螺旋壓縮和/或類型的壓縮裝置。P-RC APMP方法被認為改善了 APMP方法，通過在精煉之前改善用于木質(zhì)纖維素材料化學浸漬的化學制品的分布和使用預處理裝置的設(shè)備的效率。由于木質(zhì)纖維素材料尺寸和浸漬程度的變化，P-RC APMP方法中的預處理也被認為造成了化學制品不一致和不均勻分布的潛在問題。浸漬涉及一種方法，其可以包括木肩或纖維束的軟化和通過物理機械處理的應(yīng)用將木片或纖維束分離為它們的組成部分。
[0009]已知的方法反映在專利號為7300541、7300540、7300550、8048263和8216423的美國專利中。
[0010]在努力解決當前的P-RC APMP和其它APMP方法的潛在缺點，本公開的目的是提供用于化學機械制漿的改進系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本公開主要涉及試圖解決和改善傳統(tǒng)化學機械制漿方法的可能的缺點。一實施例可以包括:配置為接收木質(zhì)纖維素材料的成纖器；配置為接收纖維化的木質(zhì)纖維素材料的保留設(shè)備，其可操作地連接到所述成纖器；有或沒有混合裝置，其配置為接收纖維化的木質(zhì)纖維素材料并且配置為將堿性過氧化物化學制品添加到纖維化的木質(zhì)纖維素材料，混合裝置可操作地連接到所述保留設(shè)備；以及配置為接收堿性過氧化物處理過的木質(zhì)纖維素材料的保留塔，其可操作地連接到所述混合裝置。木質(zhì)纖維素材料，例如木肩，在進入成纖器前不久和/或進入成纖器時沒有被化學浸漬。未經(jīng)化學處理的木質(zhì)纖維素材料還可以經(jīng)歷其它預處理，例如，進入成纖器之前的壓縮洗滌和脫水。
[0012]因此，本申請公開了一種化學機械制漿方法，其使用化學機械制漿系統(tǒng)的一個實施例，所述方法包括:將木質(zhì)纖維素材料供給到成纖器內(nèi)；纖維化木質(zhì)纖維素材料以形成纖維束；稀釋纖維束以形成濕纖維束集料；保留濕纖維束集料第一預定時間；將堿性過氧化物化學制品和預定的過氧化物穩(wěn)定劑添加到濕纖維束集料；以及將堿性過氧化物處理過的濕纖維束集料保留在保留塔中第二預定時間。木質(zhì)纖維素材料在纖維化之前沒有被化學浸漬。木質(zhì)纖維素材料在纖維化之前還可以經(jīng)歷其它的預處理例如壓縮洗滌和脫水。
[0013]本公開總體上涉及一種生產(chǎn)紙漿的系統(tǒng)和方法，通過在木質(zhì)纖維素材料經(jīng)歷纖維化之后對木質(zhì)纖維素材料進行化學處理?？赡艿牟襟E有:木質(zhì)纖維素材料纖維化之前的洗滌、脫水和蒸汽處理。但是，在纖維化之前沒有木質(zhì)纖維素材料的化學浸漬。在經(jīng)歷細纖維化前之前，纖維化之后獲得的纖維束的化學處理可以提供堿性過氧化物化學制品到纖維束的更均勻分布的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的P-RC APMP相比，一般認為本公開的系統(tǒng)和方法生產(chǎn)相似漿料可以少需要10% -30%的具體能耗，并且少10% -20%的過氧化物化學制品。
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本公開的系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖2是可以根據(jù)本公開實施的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1示意性地圖解說明了系統(tǒng)10。通過線路15進入系統(tǒng)的木質(zhì)纖維素材料(例如木肩或者“碎肩”以及具有木質(zhì)素和纖維素的其它材料)可以進入碎肩洗滌器16以去除雜質(zhì)。洗滌過的木質(zhì)纖維素材料隨后可以進入脫水螺旋17中，具有或沒有壓力，以在進入成纖器19前去除多余的液體。系統(tǒng)的另一個實施例可以不包括洗滌器16和脫水螺旋17，或者可以包括配置為執(zhí)行從木質(zhì)纖維素材料去除雜質(zhì)的其它裝置。系統(tǒng)的另一個實施例還可以包括蒸汽裝置，其配置為在成纖器19的上游接收和用蒸汽處理木質(zhì)纖維素材料。成纖器19接收的木質(zhì)纖維素材料，經(jīng)過或沒有經(jīng)過蒸汽處理和洗滌，在進入成纖器19之前沒有被化學浸漬，并且可以不經(jīng)歷經(jīng)由壓縮裝置的壓縮、經(jīng)由壓縮裝置的浸漬或者它們的結(jié)合。
[0017]在一個實施例中，未經(jīng)化學處理的木質(zhì)纖維素材料可以進入成纖器19并且在不存在化學制品例如堿化學制品和堿性過氧化物化學制品時經(jīng)歷纖維化。
[0018]在另一個實施例中，化學制品18，例如堿化學制品，包括氫氧化鈉或者沒有過氧化物的其它形式的堿性化學制品，被添加在入口、靠近入口，例如，在緊靠入口之前的管道或者容器中，或者成纖器19的精煉區(qū)，有或沒有螯合劑，例如，二乙三胺五乙酸(DTPA)或者乙二胺四乙酸(EDTA)。堿化學制品有助于木質(zhì)纖維素材料的纖維結(jié)構(gòu)的軟化，通過促進纖維壁中和纖維壁之間半纖維素的水解、中和材料中的酸基、并使提取物和對過氧化物漂白有害的其它潛在物質(zhì)更可溶。
[0019]進一步的實施例包括在入口