專利名稱：通過最終高溫臭氧處理漂白化學紙漿的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學紙漿的漂白，特別是牛皮漿或亞硫酸鹽漿的漂白。
在本發(fā)明的情況下，已證實在漂白工序的末段在高溫下實施臭 氧處理，能特別提高紙漿的亮度而不降低其品質。
背景技術：
在生產漂白化學紙漿的方法中，稱為去木質素的第一階段包括
將紙漿中存在的大多數木質素除去。該操作，傳統(tǒng)上通過使用氧(o)
的化學處理來實施，由于消耗褐色的木質素而自然伴隨著紙漿的漂 白。
下一階段，稱作漂白，包括將殘余的木質素完全除去，從而僅 保留純白的"碳水化合物"部分(纖維素和半纖維素)。
通常，化學紙漿是由稱作漂白工序的一連串處理進行漂白的，
使用諸如二氧化氯(D)、過氧化氫(P)、苛性鈉(E)和氧(O) 的試劑。
例如， 一種現(xiàn)代的生產漂白化學紙漿的簡單方法可包含所有四 個ODED階段。
可以通過增加更多的階段或通過增加氧(O)或過氧化氫(P) 增強E段來提高漂白性能。因此，工業(yè)中也有OD(EO)D、OD(EP)D、 OD(EO)DED、 OD(EO)DP、 D(EO)D(EP)D等類型的生產漂白化學 紙漿的方法。
自1992年以來，臭氧(Z)被添加到用于化學紙漿漂白的試劑 名單中。臭氧對木質素來說是高效氧化劑。然而，該試劑在水性介 質中快速分解，且可以部分氧化纖維素，因此在使用時需要非常精
3確地控制操作條件。
世界上已有30家工廠將臭氧段引入到其漂白工序中。實施了各 種不同的工序，其中臭氧段總是處于漂白的起始階段，即通常在使 用氧去木質素之后，例如像在OZED、 OZDED、 OOZDED方法中 那樣。換言之，臭氧處理發(fā)生在堿抽提(E)之前，所述堿性提取 可為E或EOP或EO或EP的形式。
在這類方法中，已進行了若干研究來確定促進臭氧漂白作用的 操作條件。
因此，在TAPPI JOURNAL (紙漿與造紙工業(yè)技術協(xié)會雜志) 1992年1月刊的綜述中，由N. Liebergott等發(fā)表的題為"J s"rvcj 幼e wse o^me ,Vi 6/^ c/r/"g (臭氧在漂白紙漿中的應用調
查)，，的文章總結了使用臭氧漂白紙漿的必須條件。其中特別描述 了要獲得最佳漂白，介質的pH值必須是酸性的，優(yōu)選為約2，并 且首要的是溫度也必須盡可能低，接近20'C,以防止臭氧的過度分 解，從而獲得木質素的較好降解。根據該教導，臭氧處理因此只能 在漂白步驟的早期在低溫下實施，稱為預漂。
在更近的文獻中，例如在TAPPI JOURNAL (紙漿與造紙工業(yè) 技術協(xié)會雜志)1997年9月刊(80巻9期209-14頁)的綜述中， 提出了在漂白末期使用臭氧。將臭氧段應用在未完全漂白的因而包 含殘余木質素的紙漿上，使該木質素實際上瞬間消失，從而快速提 高紙漿的亮度。雖然所述方法很奇特，但是如果希望避免使用過多 的臭氧以及避免降低纖維素的品質，其在大多數情況下只用于將亮 度提高2至3個百分點。根據該現(xiàn)有技術教導，所報道的試驗均是 在小心避免過度升高溫度的情況下實施的。
文獻WO 2005/059241也凈艮道了在20至60'C之間實施的臭氧處 理，但該處理是在堿抽提之前，且必須伴隨在非常高的溫度下預先 酸化的步驟。該文獻也不贊成超過這些溫度，因為報道了在高于該 溫度水平時紙漿降解(粘度降低)且效率下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供更有效的臭氧處理，既不增加引入臭 氧的量也不損害被處理的材料。
因此，本發(fā)明涉及一種處理預漂化學紙漿的方法，該方法包括 在高溫下對所述紙漿實施臭氧處理步驟。
事實上，已出人意料地發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術中溫度越高、臭氧活
性越低的教導相反，如果將臭氧處理的溫度升高2(TC以上，臭氧的 作用更有效。
根據本發(fā)明，該步驟有利地在高于60'C、有利地高于65'C、甚 至更有利地高于或等于70。C的溫度下實施。
根據一個優(yōu)選的實施方案，臭氧處理在80至90'C之間的溫度 下實施。實際上，為了利用本發(fā)明而又不損害設備的能量平衡以及 不必在壓力下工作，約80。C的溫度是優(yōu)選的。
優(yōu)選地，所述臭氧處理在不超過100。C的溫度下實施。
用于使用根據本發(fā)明的方法處理的化學紙漿有硬木漿和軟木漿 以及非木紙漿如一年生植物紙漿。本發(fā)明的方法也可用于處理硫酸 鹽法、亞硫酸鹽法和燒堿蒸煮后的紙漿。
根據本發(fā)明的方法是在去木質素段之后和漂白工序的第 一常規(guī) 步驟之后實施的。因此它是在稱為預漂紙漿的紙漿上實施的。
更恰當地，對化學紙漿進行預漂的事實可根據其亮度水平和/或 其殘余木質素含量進行評價。
因此，本發(fā)明方法有利地用于亮度水平高于70%、有利地高于 80%、優(yōu)選接近85%的紙漿。亮度水平才艮據標準NFISO 3688確定。
用本發(fā)明方法處理的預漂紙漿的第二個選擇標準是殘余木質素 含量。有利地，本發(fā)明方法用于卡伯值低于2.5、有利地低于2、優(yōu) 選低于l的紙漿，所述卡伯值與紙漿的殘余木質素含量相關。應當 將這些值與未漂紙漿的卡伯值對比，未漂紙漿的卡伯值通常在20 至30之間。用于測定卡伯值的標準是標準NF ISO 302。
本發(fā)明的方法有利地用于符合這兩個準則(亮度和卡伯值)至少之一或兩個準則都符合的紙漿。
根據一個實施方案，臭氧處理是本發(fā)明方法僅有的步驟，并因 此是紙漿處理的最終步驟。臭氧處理因此是上述那些類型的更復雜 的生產方法的一部分，該方法包括使用氧、二氧化氯、苛性鈉、過 氧化氫的步驟和可選的使用臭氧的步驟。例如，結合本發(fā)明方法的
完整工序是ODEDZ、 ODEDPZ*、 OZEDZ央類型，其中Z論是根據 本發(fā)明的處理步驟。
很明顯，本發(fā)明的方法有利地在處理末期、尤其是已經進行上 游堿抽提(E)的紙漿上實施。
與現(xiàn)有技術相反，不要求對紙漿進行預先處理，特別是預先高 溫酸化處理。
作為替代方案，本發(fā)明的方法包括所述臭氧處理步驟和至少一 個隨后的漂白步驟。然后，它涉及新的臭氧處理(Z*)或使用過氧 化氫(P)、 二氧化氯(D)、苛性鈉(E)和/或氧與過氧化氫的組合 (OP)的處理。最終的漂白處理，即本發(fā)明方法的主題，可因此而 改變。
由于待處理的化學紙漿中少量的殘余木質素，本發(fā)明的臭氧處 理實施時只用少量的臭氧每噸干紙漿少于5kg臭氧(或以重量計 0.5%),優(yōu)選每噸干紙漿少于2kg臭氧(或以重量計0.2%)。這些 適中的量減少了對其品質有害的纖維素氧化的風險。
有利地，以干紙漿的重量計，所引入臭氧的最小比例為0.01% 或0.05% (每喊紙漿分別用O.lkg和0.5kg臭氧)。
在本發(fā)明的情況下，待處理的紙漿的pH值不是問題，因為臭 氧處理步驟可在pH值為2至10時進行。特別地，已證明本發(fā)明在 接近7的中性pH值下同樣有利。在不需預先酸化的情況下，本發(fā) 明方法可在pH值等于或大于4時進行。由于能夠在中性pH值下 實施的顯著優(yōu)勢(不加入硫酸，腐蝕性液體少)，臭氧處理有利地 在pH值為4 (紙漿經二氧化氯處理后的自然pH值)至8 (接近純 水的pH值)時進行。
尤其是由于可接受的pH值范圍很寬，本發(fā)明的臭氧處理可直接在用于預先漂白(預漂)的工序的最終步驟之后實施，并因此不 進行中間清洗。例如，當最終階段為使用二氧化氯處理時，可以是 這種情況。
根據本發(fā)明的方法，特別是臭氧處理步驟，可在濃度范圍很寬 的紙漿上實施，所述濃度對應于紙漿和混合物(紙漿+水)之間的
質量比。有利地，所述臭氧處理在濃度為1%至45%的紙漿上實施， 更具體地，當使用低濃度技術時在濃度為2%至3%的紙漿上實施， 當使用中濃度技術時在濃度為3%至12%的紙漿上實施，當使用高 濃度技術時在濃度為35%至40%的紙漿上實施。
根據本發(fā)明的臭氧處理方法特別適用于牛皮漿或亞硫酸鹽漿。
如前所述，在本發(fā)明的條件下觀察到更有效的臭氧處理，既不 增加所引入的臭氧量也不損害被處理的材料。
典型地，已觀察到對某種類型的硬木漿(落葉木)來說，這種 處理進一 步用于除去"瀝青"型殘余化合物，并由此提高漂白紙漿的 潔凈度。


本發(fā)明及其優(yōu)勢將由下列示例性實施方案，結合附圖更清楚地 表現(xiàn)出來。但是，這些并不限定本發(fā)明。
圖1表示溫度對用于混合硬木牛皮漿漂白工序末期的臭氧漂白 的影響。
圖2表示在混合硬木牛皮漿的情況下，最終臭氧漂白處理的溫 度對纖維素聚合度的影響。
圖3表示溫度對用于軟木牛皮漿漂白工序末期的臭氧漂白的影響。
具體實施方式
實施例1使用預漂D(EP)D工序以已知方式處理殘余木質素含量對應于接 近20的卡伯值的fcj^牛皮漿。所獲得的亮度為83.7%ISO。
該紙漿經水洗和硫酸酸化至pH值為2.7后，以35%的濃度，在 傳統(tǒng)的實驗室裝置中進行臭氧處理，該裝置由在水浴中的旋轉玻璃反 應器組成，所述水浴的溫度可在20至80。C之間變化。
接近0.2%的臭氧量逐漸加入到所述紙漿中。
經此處理后，清洗該紙漿，并用常規(guī)標準方法測量其亮度。
所得結果如圖1中的曲線所示。結果清晰g明，Z段溫度的增 加改善漂白的結果，這與現(xiàn)有技術中的教導相反，根據現(xiàn)有技術的教 導，80。C的結果應該比20。C的結果差。然而，觀察到將溫度升高到高 于80'C是不利的。
有趣的是，在本實施例中觀察到，臭氧段效率的增加并沒有伴隨 著纖維素品質的明顯下降，纖維素的聚合度(經硼氳化鈉還原后根據 標準NFISO 5351測定)保持在非常高的水平，如圖2所示。
實施例2
使用DEDED漂白工序以已知方式處理殘余木質素含量對應于接 近27的卡伯值的軟木牛皮漿。所獲得的亮度為81.9%ISO。
該紙漿經水洗后pH值接近7。然后以35%的濃度在與實施例1 相同的裝置中進行臭氧處理。
0.19。/。的臭氧量逐漸加入到所述紙漿中。經此處理后，清洗該紙 漿，并用常規(guī)標準方法測量其亮度。
利用這種最終臭氧段漂白的結果如圖3所示。結果類似于實施例 l所得到的那些結果。這特別有意義，因為處理時的pH值為7， ^fl據 現(xiàn)有^支術的教導，這種pH值應該導致臭氧的快速分解并因此損失效率。
在本實施例中，看起來臭氧處理性能在溫度高于80'C時應該表現(xiàn) 得更好。然而，應用高于8(TC的溫度可能不利于紙漿設備的熱平衡。
實施例3
8使用DEDED工序部分漂白與前面實施例相同的紙漿，以獲得81.9 的亮度。
與實施例2相反，該紙漿經過最終的D段后沒有清洗，而是直接 濃縮至濃度為35%。然后，其pH值接近4。
在80。C的溫度下在所述紙漿上實施根據本發(fā)明的臭氧處理，達到 0.19%的臭氧消耗。
得到89% ISO的亮度，表現(xiàn)出與實施例2相同的結果，在實施例 2中在D^進行了清洗。
權利要求
1.一種處理預漂化學紙漿的方法，所述方法包括所述紙漿的臭氧處理步驟，該步驟在高于60℃、有利地高于65℃、甚至更有利地高于或等于70℃的溫度下實施。
2. 根據權利要求1所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征在于所 述臭氧處理步驟在80。C至卯。C的溫度下、有利地在接近80'C的溫 度下實施。
3. 根據權利要求1或2所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征在 于所述預漂化學紙漿的亮度水平高于70%，有利地高于80%，優(yōu)選 接近85%。
4. 根據上述權利要求之一所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征 在于所述預漂化學紙漿的殘余木質素含量對應于低于2.5、有利地 低于2、優(yōu)選低于1的卡伯值。
5. 根據上述權利要求之一所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征 在于在所述臭氧處理步驟中使用的臭氧量，以干紙漿的重量計，在 0.01%至0.5%之間，有利地在0.05%至0.2%之間。
6. 根據上述權利要求之一所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征 在于所述臭氧處理步驟在2至10、有利地4至8的pH值下實施。
7. 根據上述權利要求之一所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征 在于所述臭氧處理步驟對濃度為1%至45%的紙漿實施。
8. 根據上述權利要求之一所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征 在于所述臭氧處理步驟在最終的預漂步驟之后直接實施，而不進行 中間清洗。
9. 根據上述權利要求之一所述的處理預漂化學紙漿的方法，其特征 在于所述化學紙漿是牛皮漿或亞硫酸鹽漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理預漂化學紙漿的方法，所述方法包括所述紙漿的臭氧處理步驟，該步驟在高于60℃的溫度下實施，優(yōu)選在高于65℃的溫度下實施，更優(yōu)選地，在高于或等于70℃的溫度下實施。
文檔編號D21C9/153GK101558197SQ200780045781
公開日2009年10月14日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權日2006年12月13日
發(fā)明者克里斯蒂娜·希拉, 多米尼克·拉舍納爾, 紀堯姆·皮彭, 讓-克里斯托弗·奧斯塔希, 阿希姆·里德 申請人:Itt制造企業(yè)公司