[發(fā)明專利]一種由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210576375.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103898783A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐一林;江成真;劉潔;高紹豐;孫智華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): D21C3/04
• 分類號(hào): D21C3/04;D21C3/22;D21C9/10
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 劉守憲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紙漿的制備工藝，具體地說(shuō)是一種在過(guò)氧化氫的催化作用下，利用甲酸和乙酸組成的有機(jī)酸蒸煮生物質(zhì)原料來(lái)制備紙漿的工藝。

背景技術(shù)

隨著人類對(duì)環(huán)境污染和資源危機(jī)等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不斷深入，天然高分子所具有的可再生、可降解等性質(zhì)日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源的利用，是當(dāng)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大課題，也是對(duì)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)提出的新要求。

生物質(zhì)原料主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其中，纖維素占40左右，半纖維素占25左右，木質(zhì)素占20左右，地球上每年由光合作用生成的生物質(zhì)原料總量超過(guò)2000億噸，因此生物質(zhì)原料是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。全世界用于紡織造紙的纖維素，每年達(dá)800萬(wàn)噸。紙漿是造紙的基本原料，通常用以制漿原料的植物可分為4大類：莖干纖維類、韌皮纖維類、種毛纖維類和木材纖維類。其中尤以木材纖維類為最重要。目前我國(guó)木材資源遠(yuǎn)不能滿足日益發(fā)展的制漿造紙工業(yè)的需要。為了彌補(bǔ)原料的不足，每年要從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的紙漿。因此擴(kuò)大紙漿的原料來(lái)源，對(duì)于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

中國(guó)專利CN1170031C公開(kāi)了一種用甲酸和乙酸的混合物作為蒸煮化學(xué)劑生產(chǎn)紙漿的方法。該專利在以甲酸蒸煮草本植物和闊葉樹(shù)生產(chǎn)紙漿時(shí)，添加乙酸作為附加的蒸煮化學(xué)劑，即可得到含有半纖維素和纖維素的紙漿，并且使用過(guò)的蒸煮液蒸餾出甲酸和乙酸的混合酸液進(jìn)行循環(huán)利用，并可以對(duì)剩余的濃縮液進(jìn)行處理得到木質(zhì)素。但采用該方法制備得到的紙漿濾水性能差，在制漿過(guò)程中,漿料濾水性能直接影響漿料洗滌、濃縮和置換漂白工藝的確定。得到的紙漿卡伯值高，產(chǎn)率低，該工藝方法蒸煮時(shí)間長(zhǎng)，蒸煮溫度高，這樣會(huì)破壞紙漿里的碳水化合物，使得率降低，后續(xù)漂白工藝復(fù)雜。

《Milox溶劑法制漂白竹漿的研究》(梁芳、劉亞康等，中華紙業(yè)，2007，28(4)，40-43)，表明采用甲酸和過(guò)氧化氫作為蒸煮化學(xué)藥品的一種溶劑制漿方法，以達(dá)到溶解或軟化木質(zhì)素的作用，但使用該方法得到的未漂白細(xì)漿纖維素，白度只有24.82%ISO，α-纖維素含量為85wt%，該細(xì)漿纖維素的后續(xù)漂白工藝需要加入較大量的H₂O₂(14wt%)和NaOH(5g/l)，這樣藥品消耗非常大。且上述方法只適用于竹漿等木類原料，由于構(gòu)成材料的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素及其含量的差別，以及灰分含量的差異，該方法對(duì)于草類原料并不適用。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置，提供一種的由生物質(zhì)原料制備高性能紙漿的工藝方法。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種工藝路線簡(jiǎn)單的制備高性能紙漿的工藝方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的工藝，包括如下步驟：

(1)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過(guò)氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機(jī)酸液對(duì)所述原料進(jìn)行蒸煮，控制蒸煮溫度90-135℃，固液質(zhì)量比為1：5-1：12，反應(yīng)時(shí)間40-90min，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；所述有機(jī)酸液中，總酸濃60-95wt%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15：1-1：1，余量為水；過(guò)氧化氫占生物質(zhì)原料的1-8wt%；

(2)收集所述第一次固液分離得到的固體，在過(guò)氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸組成的混合酸液對(duì)所述固體進(jìn)行酸洗，控制酸洗溫度20-100℃，固液質(zhì)量比為1：4-1：20，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；所述混合酸液中，總酸濃60-95wt%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為15：1-1：1，余量為水；過(guò)氧化氫占生物質(zhì)原料的1-8wt%；

(3)收集所述第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25-90℃，水洗漿濃為1-10wt%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；

(4)收集所述第三次固液分離得到的固體并篩選得到所需的細(xì)漿纖維素、再經(jīng)漂白得到所需的紙漿。

在上述的由生物質(zhì)原料制備紙漿的方法中，堿處理，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素的0.5-5wt%，溫度為50-100℃，抽提時(shí)間0.5-4h，漿濃5-15wt%；堿性過(guò)氧化氫漂白，過(guò)氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的1-10wt%，pH值控制在10-12之間,溫度50-100℃，漂白時(shí)間1-6h,漿濃5-15wt%；和酸處理，所述酸的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素的1-6wt%，pH值控制在2-4之間，溫度30-55℃，時(shí)間1-4h，漿濃3-6wt%。