RU2793493C2

RU2793493C2 - Method for manufacturing soluble wood fibre pulp

Info

Publication number: RU2793493C2
Application number: RU2020132767A
Authority: RU
Inventors: Ауво КЕТТУНЕН; Сампса ЛААКСО; Тиина ХААТАЙНЕН; Маркус ПААНАНЕН
Original assignee: Андритц Ой
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2023-04-04

Abstract

FIELD: wood processing.

SUBSTANCE: invention relates to a method for the manufacture of soluble wood fibre pulp from fibrous material of shredded hardwood. The method includes the following successive steps: processing of the crushed fibrous material in acidic environments with a P-factor reaching 5-250; pulping the shredded fibrous material treated in acid environments with an alkaline pulping solution at a temperature of 120-175°C in a sulphate pulping process to produce pulp; treating the boiled pulp with alkali at a temperature of 70-110°C for at least 5 minutes, wherein the effective alkali concentration in the pulp suspension in the liquid phase is 60-120 g/l; washing of wood fibre mass after alkaline; and oxygen treatment with the purpose of delignification of the alkaline-treated pulp after washing.

EFFECT: alkalization and pulping processes are more simply and cost-effectively combined than was previously carried out on the same line, since the composition of the alkali during the pulping process eliminates excessive precipitation of xylan in chips.

14 cl, 1 dwg, 2 cl

Description

Настоящее изобретение относится к способу изготовления растворимой древесноволокнистой массы.The present invention relates to a process for the manufacture of dissolving pulp.

В последние годы возникла большая потребность в создании новых волокнистых сырьевых материалов для потребностей текстильной промышленности и других отраслей промышленности, связанных с производством полимеров. Одно решение изготовления волокон заключается в увеличении производства растворимой древесноволокнистой массы таким образом, чтобы вискозными волокнами был частично заменен хлопок в текстильной промышленности, но она также имеет несколько других применений.In recent years, there has been a great need to create new fibrous raw materials for the needs of the textile industry and other industries related to the production of polymers. One fiber manufacturing solution is to increase the production of dissolving wood pulp so that viscose fibers partially replace cotton in the textile industry, but it also has several other uses.

Растворимая древесноволокнистая масса отличается от древесноволокнистой массы, предназначенной для производства бумаги с точки зрения свойств и состава химических веществ. В производстве растворимой древесноволокнистой массы преследуется цель создания древесноволокнистой массы с наибольшей возможной концентрацией целлюлозы и наименьшей возможной концентрацией гемицеллюлозы, пример, ксилана; при этом преследуется цель удаления лигнина из отбеленной бумажной древесноволокнистой массы во время варки и отбеливания таким образом, чтобы как можно больше целлюлозы и гемицеллюлозы оставалось в бумажной древесноволокнистой массе. В дополнение к основному компоненту - целлюлозе, которая обозначается как α-целлюлоза, бумажная древесноволокнистая масса может содержать до 25% гемицеллюлозы, тогда как растворимая древесноволокнистая масса всегда содержит более 90% α-целлюлозы, а количество гемицеллюлозы должно обычно составлять приблизительно до 5%.Soluble pulp differs from pulp for papermaking in terms of properties and chemical composition. In the production of dissolving pulp, the goal is to create a pulp with the highest possible concentration of cellulose and the lowest possible concentration of hemicellulose, for example, xylan; the aim is to remove lignin from the bleached paper pulp during pulping and bleaching so that as much cellulose and hemicellulose as possible remain in the paper pulp. In addition to the main component, cellulose, which is referred to as α-cellulose, paper pulp can contain up to 25% hemicellulose, while dissolving pulp always contains more than 90% α-cellulose, and the amount of hemicellulose should usually be up to about 5%.

Низкая концентрация гемицеллюлозы в растворимой древесноволокнистой массе обычно требуется при обработке щепы и/или древесноволокнистой массы при сильных щелочных и кислотных средах. Растворимую древесноволокнистую массу обычно изготавливали, используя либо сульфитный процесс, либо сульфатный процесс, обеспеченный кислотным предгидролизом. Если использовали сульфатный процесс в производстве растворимой древесноволокнистой массы, до щелочной варки, то древесную щепу подвергали предгидролизу, где значительное количество гемицеллюлозы удаляли при кислотных средах до щелочной варки. Интенсивность предварительной обработки определяют P-фактором, который в сульфатном процессе обеспечивается предгидролизом, при нормальных условиях изменяющийся от 500 до 1000 в зависимости от типа древесины. Смысл P-фактора объясняется, например, в Руководстве по древесноволокнистой массе, (под редакцией) Сикст Г., том 1, 2006 г., стр. 343-345.A low concentration of hemicellulose in the soluble pulp is generally required when processing chips and/or pulp in strong alkaline and acid environments. Soluble pulp has typically been made using either a sulfite process or a sulphate process provided by acid prehydrolysis. If the sulphate process was used in the production of soluble wood fiber prior to alkaline pulping, then the wood chips were subjected to pre-hydrolysis, where a significant amount of hemicellulose was removed under acidic conditions prior to alkaline pulping. The intensity of the pre-treatment is determined by the P-factor, which in the sulfate process is provided by pre-hydrolysis, which under normal conditions varies from 500 to 1000 depending on the type of wood. The meaning of the P-factor is explained, for example, in the Pulp Manual, (ed.) Sixt G., Volume 1, 2006, pp. 343-345.

где k_rel - относительная скорость гидролиза в присутствии кислоты, действующей в качестве катализатора, и зависящая от температуры;where k _rel is the relative rate of hydrolysis in the presence of an acid acting as a catalyst and depends on temperature;

t - время.t - time.

В конце линии по производству волокна древесноволокнистую массу обрабатывают на стадиях отбеливания подобно бумажной древесноволокнистой массе, где наиболее важной разницей являются стадии отбеливания щелочью, которые осуществляют при более высоких температурах, чем при максимально предохраняющем выходе при отбеливании. Кроме того, для изготовления вискозной древесноволокнистой массы и сульфатную варку, и сульфитную варку обычно производят до более низкого значения числа Каппа, чем при производстве бумажной древесноволокнистой массы.At the end of the fiber line, the pulp is treated in bleaching steps similar to paper pulp, where the most important difference is the alkaline bleaching steps, which are carried out at higher temperatures than the maximum preservative bleaching yield. In addition, for the manufacture of viscose pulp, both kraft pulp and sulphite pulp are generally produced to a lower kappa value than in the production of paper pulp.

Как описано выше, обычно при производстве растворимой древесноволокнистой массы щелочение осуществляют после процесса кислотной варки, или щепу подвергают стадии кислотного предгидролиза при высоких температуре и давлении до щелочной варки. Процесс варки щепы при кислотных средах является более требовательным, чем при щелочных средах. При кислотных средах требуются более качественные материалы, и имеет место больший износ оборудования без смазывающего эффекта щелочи. По этой причине было бы благоприятным условием иметь возможность изготовления растворимой древесноволокнистой массы без варки щепы при кислотных средах или при использовании наиболее щадящей возможной обработки кислотой. Другой проблемой, связанной с обработкой кислотой, может быть то, что в дополнение к удалению гемицеллюлозы, обработка кислотой также ведет к уменьшению выхода целлюлозы и, следовательно, чем сильнее обработка кислотой, тем обычно ниже выход древесноволокнистой массы.As described above, generally in the manufacture of dissolving pulp, the caustic is carried out after the acid pulp process, or the chips are subjected to an acid pre-hydrolysis step at high temperature and pressure prior to the alkali pulp. The process of pulping chips in acidic environments is more demanding than in alkaline environments. Acidic environments require better materials and more equipment wear without the lubricating effect of the alkali. For this reason, it would be advantageous to be able to make dissolving pulp without pulping under acidic conditions or using the most gentle acid treatment possible. Another problem with acid treatment may be that, in addition to removing hemicellulose, acid treatment also leads to a decrease in cellulose yield and therefore, the more acid treatment, the lower the pulp yield generally.

В древесине мягких пород гемицеллюлоза в основном состоит из глюкоманнана и ксилана. Гемицеллюлоза древесины твердых пород состоит почти полностью из ксилана. Ксилан обычно растворяется в сильной щелочной средах.In softwoods, hemicellulose is mainly composed of glucomannan and xylan. Hardwood hemicellulose consists almost entirely of xylan. Xylan usually dissolves in strong alkaline environments.

Количество варочных химических веществ, вовлеченных в варку целлюлозы, определяют в производстве древесноволокнистой массы, используя термин «эффективная щелочь». Величина концентрации эффективной щелочи описывается как концентрация гидроксид-иона (OH) варочного щелока. В данной заявке в качестве эффективной щелочи (г/л) определена NaOH.The amount of cooking chemicals involved in pulping is determined in the production of wood pulp using the term "effective alkali". The effective alkali concentration value is described as the hydroxide ion (OH) concentration of the cooking liquor. In this application, NaOH is defined as effective alkali (g/l).

Одним достаточно эффективным способом растворения и вывода гемицеллюлозы из древесноволокнистой массы после варки является щелочение, где вываренную древесноволокнистую массу обрабатывают щелочью. Способ обработки заключается либо в холодном щелочении, либо в горячем щелочении. При холодном щелочении концентрация эффективной щелочи составляет на уровне 60-110 г/л, а температура обычно составляет на уровне 20-50°C. Другим способом является горячее щелочение, где концентрация эффективной щелочи обычно составляет на уровне 4-20 г/л, а температура - 80-140°C. Эти процессы широко согласуются с теорией Ридхольма С., изложенной в работе «Способы варки целлюлозы», 1967 г., стр. 992-1023. Эффективность горячего щелочения значительно ниже, чем холодного щелочения, и его обычно используют только в контексте кислотных сульфитных варок. В промышленных процессах использование низкой температуры холодного щелочения неудобно, так как для этого требуется дополнительное охлаждение и так как значительно более сложна промывка холодной древесноволокнистой массы из-за ее слабой фильтруемости. Как хорошо известно, щелочение может быть произведено с использованием раствора концентрированного гидроксида натрия или сульфатной варочной жидкости, используемой при варке. Например, в заявке на патент WO 2013/178608 представлен раствор, с помощью которого древесноволокнистая масса, изготовленная с нормальной концентрацией щелочи, сульфатной варки, может быть использована для изготовления растворимой древесноволокнистой массы с использованием щелочения, производимого при 65°C или при более низких температурах. Согласно этому решению, холодное щелочение осуществляют после стадии варки и стадии обработки кислородом, а остаточные химические вещества от щелочения используют во время стадии обработки кислородом, и на параллельной варочной линии. В процессе щелочной раствор, богатый ксиланом, может быть использован для варки на параллельной линии. Одна сложность, связанная с этим решением, заключается в том, что остаточный сульфид белого сульфатного щелока требуется окислить химическими веществами до обработки кислотой древесноволокнистой массы для предотвращения образования опасного сероводорода. Обработка кислотой может быть, например, первой стадией отбеливания.One fairly effective method of dissolving and removing hemicellulose from pulp after pulping is alkaline, where the digested pulp is treated with alkali. The processing method is either cold alkaline or hot alkaline. In cold alkaline, the effective alkali concentration is at the level of 60-110 g/l, and the temperature is usually at the level of 20-50°C. Another method is hot alkaline, where the effective alkali concentration is usually at the level of 4-20 g/l and the temperature is 80-140°C. These processes are broadly consistent with the theory of Ridholm S., set out in the work "Methods of pulping", 1967, pp. 992-1023. The efficiency of hot caustic is much lower than that of cold caustic and is usually used only in the context of acid sulphite pulpings. In industrial processes, the use of low temperature cold alkaline is inconvenient, since it requires additional cooling and since it is much more difficult to wash cold pulp due to its poor filterability. As is well known, causticization can be carried out using a solution of concentrated sodium hydroxide or a sulphate cooking liquid used in cooking. For example, patent application WO 2013/178608 presents a solution by which wood pulp made with normal alkali concentration, sulphate pulp, can be used to make dissolving pulp using alkali produced at 65° C. or lower temperatures. . According to this solution, the cold caustic is carried out after the cooking stage and the oxygenation stage, and the residual chemicals from the caustic are used during the oxygenation stage and in the parallel brewing line. In the process, an alkaline solution rich in xylan can be used for cooking in a parallel line. One complication with this solution is that the residual white liquor sulfide needs to be oxidized with chemicals prior to acidizing the pulp to prevent the formation of hazardous hydrogen sulfide. The acid treatment may be, for example, the first bleaching step.

Целью настоящего изобретения является исключение упомянутых выше проблем и создание способа, согласно которому остаточная щелочь после щелочения может быть использована при варке на той же линии по производству волокна без значительного повторного абсорбирования ксилана и согласно которому кислотная среда производства растворимой древесноволокнистой массы может быть смягчена, в сравнении с производством растворимой древесноволокнистой массы без щелочения.The aim of the present invention is to avoid the problems mentioned above and to provide a method whereby the residual alkali after alkali can be used in pulping in the same fiber production line without significant reabsorption of xylan and whereby the acidic environment of the production of dissolving pulp can be softened, in comparison with the production of soluble wood pulp without alkali.

Неожиданно было замечено в экспериментах, что ксилан также растворяется выборочно из вываренной отбеленной древесноволокнистой массы при более высоких температурах на уровне 70-110°C при концентрации эффективной щелочи на уровне 60-120 г/л. Чем выше концентрация щелочи, тем больше ксилана может быть растворено. Таким образом, щелочение, произведенное при более высоких температурах, может быть также использовано для удаления значительного количества гемицеллюлозы из древесноволокнистой массы из древесины твердых пород. И наоборот, было замечено, что другой значительный компонент гемицеллюлозы древесины мягких пород, глюкоманнан, незначительно растворяется при этих условиях.Surprisingly, it has been observed in experiments that xylan also dissolves selectively from the boiled bleached pulp at higher temperatures of 70-110° C. at an effective alkali concentration of 60-120 g/l. The higher the alkali concentration, the more xylan can be dissolved. Thus, alkaline produced at higher temperatures can also be used to remove a significant amount of hemicellulose from hardwood pulp. Conversely, it has been observed that another significant component of softwood hemicellulose, glucomannan, dissolves slightly under these conditions.

Новый способ изготовления растворимой древесноволокнистой массы из измельченного волокнистого материала на основе древесины твердых пород включает следующие последовательные этапы:The new process for the manufacture of dissolving pulp from crushed hardwood fiber material includes the following successive steps:

- обработку измельченного волокнистого материала в кислотной среде, при которой P-фактор достигает значения 5-250;- processing of the crushed fibrous material in an acidic environment, in which the P-factor reaches a value of 5-250;

- варку измельченного волокнистого материала со щелочным варочным раствором в сульфатном варочном процессе для изготовления древесноволокнистой массы;- cooking the crushed fibrous material with an alkaline cooking liquor in a sulphate cooking process to make wood pulp;

- обработку вываренной древесноволокнистой массы в процессе щелочения при температуре 70-110°C и при концентрации эффективной щелочи 60-120 г/л в течение по меньшей мере 5 минут;- processing the boiled wood pulp in the alkaline process at a temperature of 70-110°C and at an effective alkali concentration of 60-120 g/l for at least 5 minutes;

- промывание после щелочения древесноволокнистой массы; и- rinsing after alkalizing the wood fiber mass; And

- делигнификацию кислородом древесноволокнистой массы после щелочения.- oxygen delignification of the pulp after alkaline.

В решении согласно изобретению, пригодном для непрерывной варки, в частности, но также пригодном для партионной варки, щелочение объединено с сульфатной варкой, что способствует более эффективному достижению низкой концентрации ксилана в древесноволокнистой массе, чем в известных процессах. Щелочение производят между стадией варки и стадией обработки кислородом, обеспечивая возможность использования остаточной щелочи из процесса щелочения на том же выщелачивателе с использованием простых соединений. Фильтрат, выделенный из древесноволокнистой массы после щелочения, обладает концентрацией эффективной щелочи, составляющей по меньшей мере 50 г/л, обычно - 60-110 г/л, и его направляют в процесс варки. Фильтрат отделяют с использованием, например, пресса или фракционирующего промывного аппарата, назначением чего является получение возможно более концентрированного фильтрата, с точки зрения наличия в нем щелочи. Фракционирующая промывка может быть использована для усиления аккумулирования щелочи и увеличения концентрации щелочи во время стадии щелочения. Если стадия промывки предшествует стадии щелочения, например, промывки в варочном котле, то вводят моющий раствор с возможно большей концентрацией щелочи, где концентрация щелочи древесноволокнистой массы, поступающей со стадии промывки, увеличивается. Более высокую концентрацию щелочи затем достигают после добавления белого сульфатного щелока, в результате чего получается даже более концентрированный промывной раствор для стадии промывки, предшествующей щелочению. Во фракционирующей промывке, после щелочения, более разбавленный фильтрат вводят в процесс варки и, таким образом, не может происходить разбавление щелочения. В то же время концентрация щелочи на конечной стадии процесса варки является высокой, что способствует минимизации повторного абсорбирования ксилана во время варки древесноволокнистой массы.In the solution according to the invention, suitable for continuous pulping, in particular, but also suitable for batch pulping, causticization is combined with sulphate pulping, which makes it possible to achieve a low xylan concentration in the pulp more efficiently than known processes. The caustic is carried out between the cooking stage and the oxygen stage, allowing the use of residual alkali from the caustic process on the same lixiviant using simple compounds. The leachate recovered from the pulp after alkalining has an effective alkali concentration of at least 50 g/l, typically 60-110 g/l, and is sent to the pulping process. The filtrate is separated using, for example, a press or a fractionating washer, the purpose of which is to obtain the most concentrated filtrate possible in terms of the presence of alkali. Fractional washing can be used to enhance alkali accumulation and increase alkali concentration during the alkali step. If the washing step precedes the alkaline step, for example washing in a digester, then a washing solution with as high an alkali concentration as possible is introduced, where the alkali concentration of the pulp coming from the washing step increases. A higher alkali concentration is then achieved after the addition of the white sulphate liquor, resulting in an even more concentrated washing solution for the pre-caustic washing step. In a fractionating wash, after causticization, a more dilute filtrate is introduced into the pulping process and thus no caustic dilution can occur. At the same time, the concentration of alkali at the end of the pulping process is high, which helps to minimize re-absorption of xylan during pulp pulping.

Способ, согласно изобретению, включат, согласно одному предпочтительному варианту осуществления, следующие последовательные этапы:The method according to the invention will include, according to one preferred embodiment, the following successive steps:

обработку измельченного волокнистого материала в кислотной среде, например, когда P-фактор достигает значения 5-250; b) варку волокнистого материала со щелочным варочным раствором при температуре варки около 120-175°C для изготовления древесноволокнистой массы; c) подачу щелочного промывного раствора в древесноволокнистую массу для охлаждения и/или промывки ее до выгрузки древесноволокнистой массы из процесса варки; d) подачу белого сульфатного щелока и смешивание его с вываренной древесноволокнистой массой; e) обработку древесноволокнистой массы при 70-110°C в течение 5-120 минут; f) выделение первого фильтрата из древесноволокнистой массы после этапа e), который представляет фильтрат, подаваемый для использования в качестве моющего раствора в древесноволокнистую массу против направления потока древесноволокнистой массы; и g) выделение второго фильтрата из древесноволокнистой массы после этапа e), где этот фильтрат вводят на этапе b), чтобы он составлял по меньшей мере часть варочного щелока; и h) подачу древесноволокнистой массы на стадию обработки кислородом и последующую обработку после этапа g).processing the ground fibrous material in an acid environment, for example, when the P-factor reaches a value of 5-250; b) pulping the fibrous material with an alkaline pulping liquor at a pulping temperature of about 120-175° C. to make pulp; c) supplying an alkaline wash solution to the pulp to cool and/or wash it before unloading the pulp from the pulping process; d) supplying white sulphate liquor and mixing it with the digested pulp; e) treating the pulp at 70-110°C for 5-120 minutes; f) separating the first filtrate from the pulp after step e), which is a filtrate supplied for use as a cleaning solution in the pulp against the direction of flow of the pulp; and g) recovering a second pulp filtrate after step e), where this filtrate is introduced in step b) so that it constitutes at least a part of the cooking liquor; and h) feeding the pulp to the oxygen treatment step and post-treatment after step g).

На этапе a) образуется кислотный отработанный варочный раствор; он может быть выделен из волокнистого материала, если это необходимо. На этапе d) белый сульфатный щелок может быть введен в древесноволокнистую массу в низ варочного котла или в древесноволокнистую массу, удаленную из варочного котла.In step a) an acidic spent cooking liquor is formed; it can be separated from the fibrous material, if necessary. In step d), the white sulphate liquor can be introduced into the pulp at the bottom of the digester or into the pulp removed from the digester.

Назначением этапов f) и g) является выделение по меньшей мере двух фильтратов из древесноволокнистой массы, где первый фильтрат обладает возможно большей концентрацией эффективной щелочи. Фильтрат с высокой концентрацией эффективной щелочи, составляющей по меньшей мере 50 г NaOH/л, первым выделяют из древесноволокнистой массы. Этот фильтрат используют в качестве моющего раствора древесноволокнистой массы, подавая его против направления потока древесноволокнистой массы на этапе c). Второй фильтрат также выделяют из древесноволокнистой массы после ее щелочения, с более низкой концентрацией щелочи, чем первый фильтрат. Этот фильтрат используют в варочном котле в качестве источника щелочи, и добавляют на этапе b). Первый фильтрат может быть, например, фильтратом, полученным во время стадии сгущения во фракционирующем промывном аппарате, в котором, таким образом, содержится жидкая фаза, выделенная из древесноволокнистой массы после щелочения. Второй фильтрат обычно является фильтратом, производимым во время стадии промывки. Фильтраты могут формироваться в том же компоненте оборудования, например, во фракционирующем промывном аппарате или в следующих друг за другом прессе и промывном прессе. Возможны также и другие компоновки. Щелочение может также производиться без использования фракционирующей промывки. Преимущество фракционирующей промывки заключается в том, что она способствует достижению более высокой концентрации щелочи и более эффективному удалению гемицеллюлозы.The purpose of steps f) and g) is to recover at least two pulp filtrates, where the first filtrate has the highest effective alkali concentration possible. A filtrate with a high effective alkali concentration of at least 50 g NaOH/l is first recovered from the pulp. This filtrate is used as a cleaning solution for the wood pulp, feeding it against the direction of the flow of the wood fiber in step c). The second filtrate is also recovered from the pulp after it has been alkalized, with a lower alkali concentration than the first filtrate. This filtrate is used in the digester as a source of alkali and added in step b). The first filtrate can be, for example, the filtrate obtained during the thickening step in the fractionating washer, which thus contains the liquid phase separated from the pulp after causticization. The second filtrate is usually the filtrate produced during the washing step. The filtrates can be formed in the same piece of equipment, for example in a fractionating washer or in successive presses and wash presses. Other arrangements are also possible. Alkalinization can also be carried out without the use of fractional washing. The advantage of fractionating washing is that it helps to achieve a higher concentration of alkali and more efficient removal of hemicellulose.

Древесноволокнистую массу не делигнифицируют кислородом до стадии щелочения. Если щелочение производят до возможной стадии обработки кислородом, то преобразование остаточного сульфида в сероводород на стадиях окисления после щелочения и стадии обработки кислородом не имеет места.The wood fiber mass is not delignified with oxygen until the alkaline stage. If the caustic is carried out before the optional oxygen treatment step, then the conversion of the residual sulfide to hydrogen sulfide in the post-caustic oxidation steps and the oxygen treatment step does not take place.

Стадия делигнификации кислородом является стадией щелочной обработки, известной как таковой, которую обычно производят под давлением, на которой кислород находится вокруг волокон по меньшей мере в течение части времени протекания реакции. Стадия обработки кислородом может включать один, два или большее количество этапов, и в этом случае этап протекания реакции включает химическое смешивание и химический <процесс в> реакторе или задержку реакции, выполняемую посредством электронной лампы. Обычно, кислород и щелочь, и, возможно, ингибитор для предотвращения повреждения волокон металлами, дозированно вводят на стадии введения кислорода, или металлы, вовлеченные в волокно, удаляют или делают их не реактивно способными другими способами.The oxygen delignification step is an alkaline treatment step, known per se, which is usually carried out under pressure, in which oxygen is around the fibers for at least part of the reaction time. The oxygen treatment step may include one, two or more steps, in which case the reaction step includes chemical mixing and a chemical reactor <process> or a reaction delay performed by a vacuum tube. Typically, oxygen and alkali, and possibly an inhibitor to prevent metal damage to the fibers, are metered in at the oxygen injection step, or the metals involved in the fiber are removed or rendered non-reactive by other means.

В одном варианте осуществления стадию варки выполняют непрерывно в одно- или двух емкостном гидравлическом варочном котле или в варочном котле с паровой фазой. Способ можно осуществлять в одном или большем количестве варочных котлов, например, в сочетании с варочным котлом и предгидролизным котлом.In one embodiment, the cooking step is performed continuously in a one- or two-capacity hydraulic digester or in a vapor phase digester. The process can be carried out in one or more digesters, for example in combination with a digester and a pre-hydrolysis kettle.

В одном варианте осуществления стадию варки осуществляют в виде партионного варочного процесса.In one embodiment, the cooking step is carried out as a batch cooking process.

Растворенный ксилан вводят в варочный процесс с фильтратом после щелочения. При поддержании достаточно высокой концентрации эффективной щелочи, составляющей по меньшей мере 20 г NaOH/л, в варочном процессе, растворенный ксилан из процесса щелочения не выпадает в осадок во вредных количествах в волокнистом материале, например, в щепе, вблизи окончания процесса варки. Первая часть процесса варки может производиться при низкой концентрации щелочи, и в этом случае некоторое количество ксилана может выпадать в осадок, но выпавший в осадок ксилан снова растворяется, так как концентрация щелочи в процессе варки увеличивается до высокого уровня.Dissolved xylan is introduced into the digestion process with the filtrate after causticization. By maintaining a sufficiently high effective alkali concentration of at least 20 g NaOH/l in the pulping process, the dissolved xylan from the digestion process does not precipitate in detrimental amounts in the fibrous material, such as chips, near the end of the digestion process. The first part of the cooking process may be carried out at a low alkali concentration, in which case some xylan may precipitate, but the precipitated xylan dissolves again as the alkali concentration rises to a high level during the cooking process.

В растворе согласно изобретению всю или большую часть, по меньшей мере 60%, обычно - по меньшей мере 80%, наиболее предпочтительно - свыше 90%, сульфатной варочной жидкости, требующейся для варки, вводят и смешивают с небеленой сульфатной целлюлозой, подвергнутой щелочению после варки. Щелочение осуществляют между стадиями варки и обработки кислородом при температуре в диапазоне 70-110°C, предпочтительно - 80-100°C. Белый сульфатный щелок можно использовать в качестве источника щелочи для щелочения. Концентрация эффективной щелочи сульфатной варочной жидкости составляет 90-130 г/л NaOH, обычно - 100-120 г/л. Согласно новому решению, свежий варочный щелок, т.е. белый сульфатный щелок, не вводят вообще, или вводят не более 40%, обычно - менее 20%, в варочный котел или в саму стадию варки.In the solution according to the invention, all or most of at least 60%, usually at least 80%, most preferably over 90%, of the sulphate cooking liquid required for cooking is introduced and mixed with unbleached sulphate pulp subjected to alkaline after cooking . Alkalinization is carried out between the stages of cooking and treatment with oxygen at a temperature in the range of 70-110°C, preferably - 80-100°C. White sulfate liquor can be used as a source of alkali for caustic. The effective alkali concentration of the sulfate cooking liquid is 90-130 g/l NaOH, typically 100-120 g/l. According to the new solution, fresh cooking liquor, i.e. white sulfate liquor is not introduced at all, or not more than 40%, usually less than 20%, is introduced into the digester or into the cooking stage itself.

Фильтрат(ы) после сгущения и/или промывания древесноволокнистой массы, после щелочения подают против направления потока древесноволокнистой массы к варочному котлу или выщелачивателю. Белая сульфатная варочная жидкость, вводимая таким образом, аккумулируется при таких циркуляционных перемещениях, что способствует достижению концентрации щелочи, требуемой для щелочения. Другими словами, щелочь аккумулируется между стадиями сгущения древесноволокнистой массы и/или промывания после промывки в варочном котле и щелочения, при циркуляции фильтратов против направления потока. Требуемый уровень концентрации щелочи, таким образом, достигается, даже если консистенция древесноволокнистой массы обычно составляет 8-12%.The filtrate(s) after thickening and/or washing the pulp, after alkalizing, are fed against the direction of the pulp flow to the digester or lixiviator. The white sulphate cooking liquor introduced in this way is accumulated by such circulating movements, which helps to achieve the alkali concentration required for causticization. In other words, alkali is accumulated between pulp thickening and/or washing after digester washing and alkalizing, with the filtrates circulating against the flow direction. The required level of alkali concentration is thus achieved even if the pulp consistency is typically 8-12%.

Белый сульфатный щелок и фильтраты можно обрабатывать, если требуется, до достижения уровня температуры, требующейся для щелочения, составляющей 70-110°C, предпочтительно - 80-100°C. В промышленном масштабе температура обычно составляет 70-95°C. Время обработки при щелочении составляет свыше 5 минут, обычно - 5-120 минут. При щелочении концентрация эффективной щелочи, вызывающей приостановку жидкой фазы древесноволокнистой массы, составляет 60-120 г/л, предпочтительно - 65-110 г/л, наиболее предпочтительно - 70-110 г/л. Некоторое количество фильтратов, богатых щелочью, от котла (котлов) для промывки древесноволокнистой массы направляют на стадию варки, тогда как некоторое количество вводят в конечную стадию варки, например, в низ варочного котла. Существенно, что все или почти все фильтраты, по меньшей мере 80%, пропускают через варочный котел, так как, в противном случае, переменные химические вещества могли бы оставаться в фильтрате, выпускаемом после варочного котла к выпаривателю. Богатый щелочью черный щелочной раствор, полученный на стадии варки, обладающий концентрацией эффективной щелочи, составляющей свыше 20 г NaOH/л, направляют вперед к началу процесса варки, где щелочь расходуется, достигая нормального уровня остаточной щелочи, менее 10 г NaOH/л, в черном щелочном растворе, доставленном в выпариватель.The white sulphate liquor and filtrates can be processed, if required, to reach the temperature level required for alkalization of 70-110°C, preferably 80-100°C. On an industrial scale, the temperature is typically 70-95°C. The alkaline treatment time is over 5 minutes, typically 5-120 minutes. In alkalization, the concentration of effective alkali causing suspension of the liquid phase of the pulp is 60-120 g/l, preferably 65-110 g/l, most preferably 70-110 g/l. Some of the alkali rich filtrates from the pulp washing kettle(s) are sent to the pulping stage, while some is introduced into the final pulping stage, eg at the bottom of the digester. It is essential that all or almost all of the filtrates, at least 80%, pass through the digester, since otherwise variable chemicals could remain in the filtrate discharged after the digester to the evaporator. The alkali-rich black liquor obtained from the cooking stage, having an effective alkali concentration of over 20 g NaOH/l, is sent forward to the beginning of the cooking process, where the alkali is consumed, reaching a normal residual alkali level of less than 10 g NaOH/l, in black alkaline solution delivered to the evaporator.

Согласно существенной характеристике нового способа, древесноволокнистую массу не делигнифицируют кислородом между стадиями варки и щелочения. После щелочения древесноволокнистую массу отбирают для последующей обработки, которая обычно включает стадию обработки кислородом, с которой начинается процесс. Когда щелочение производят до стадии обработки кислородом, остаточный сульфид древесноволокнистой массы окисляется во время стадии обработки кислородом и нет риска образования сероводорода во время кислотных обработок, которые производят после стадии обработки кислородом.According to an essential characteristic of the new process, the wood pulp is not delignified with oxygen between the pulping and alkaline stages. After causticizing, the pulp is taken for further processing, which usually includes an oxygen treatment step from which the process begins. When caustic is done prior to the oxygenating step, the residual sulfide of the pulp is oxidized during the oxygenating step and there is no risk of hydrogen sulfide formation during the acid treatments that take place after the oxygenating step.

Древесноволокнистая масса может быть обработана дополнительно на стадиях отбеливания, которые могут включать, например: стадии окисления A, Z и D, а также стадии E и P щелочной обработки. Во время последующих стадий обработки концентрация ксилана в древесноволокнистой массе может быть дополнительно снижена. Удаление ксилана может быть усилено предпочтительно на кислотной стадии, A-стадии, на которой температура может составлять 100-130°C, а pH - 2-3. A-стадию осуществляют после стадии щелочения и предпочтительно после стадии обработки кислородом.The wood pulp may be further processed in bleaching steps, which may include, for example: oxidation steps A, Z and D, and alkaline processing steps E and P. During subsequent processing steps, the xylan concentration in the pulp can be further reduced. The removal of xylan can be enhanced preferably in the acid stage, the A-stage, in which the temperature may be 100-130° C. and pH 2-3. The A-stage is carried out after the alkaline stage and preferably after the oxygen treatment stage.

В решении, согласно изобретению, удаление гемицеллюлозы может также быть усилено кислотными обработками, например, с использованием нормальной стадии предгидролиза или различных кислотных обработок древесноволокнистой массы. Решение, согласно изобретению, может быть благоприятным образом объединено со щадящей кислотной обработкой до варки, где P-фактор в кислотном гидролизе составляет 5-250, и часть гемицеллюлозы, содержащейся в древесине, растворяется. Этот вид кислотной обработки может быть произведен в котле для предгидролиза, что нормально выполняют при использовании процесса предгидролиза при сульфатной варке, но при низкой температуре или более краткой задержке, чем обычно. Кислотная обработка может также быть произведена в верхней секции варочного котла либо в паровой, либо в жидкой фазе. В выщелачивателе непрерывного действия щепу обычно пропаривают в бункере для щепы, находящимся под атмосферным давлением и действующим с задержкой, составляющей около 10-45 минут. Щадящая кислотная обработка может быть генерирована посредством доведения давления в бункере для щепы до около 1-10 бар, при котором температура пропаривания может быть повышена выше 120°C, и начинаются реакции гидролиза. Целью является достижение в бункере для щепы величины P-фактора, составляющей 5-50. Предпочтительно уровень давления в бункере для щепы может составлять около 2 бар, а температура - около 135°C, при которых для атмосферного бункера для щепы требуются только минимальные изменения, и щепу можно подавать в бункер питателем низкого давления. При проведении гидролизной обработки в бункере для щепы в паровой фазе действительная подача щепы в варочный котел может иметь место при щелочных средах, при которых исключается износ внешнего (по отношению к бункеру) оборудования для подачи щепы из-за кислотных сред. Конденсат, образующийся во время гидролиза в паровой фазе, может быть восстановлен и направлен обратно во впуск бункера для щепы, благодаря чему быстрее снижается значение pH щепы и ускоряются реакции гидролиза.In the solution according to the invention , hemicellulose removal can also be enhanced by acid treatments, for example using a normal pre-hydrolysis step or various acid treatments on the pulp. The solution according to the invention can advantageously be combined with a gentle acid treatment before pulping, where the P-factor in the acid hydrolysis is 5-250 and part of the hemicellulose contained in the wood is dissolved. This kind of acid treatment can be carried out in a prehydrolysis kettle, which is normally done using the prehydrolysis process in kraft cooking, but at a lower temperature or a shorter delay than usual. The acid treatment may also be carried out in the upper section of the digester, either in the vapor or liquid phase. In a continuous lixiviator, the chips are typically steamed in a chip bin that is at atmospheric pressure and operates with a delay of about 10-45 minutes. A gentle acid treatment can be generated by pressurizing the chip hopper to about 1-10 bar, at which the steaming temperature can be raised above 120° C. and the hydrolysis reactions begin. The goal is to achieve a P-factor of 5-50 in the chip bin. Preferably, the pressure level in the chip bin can be around 2 bar and the temperature around 135° C., at which only minimal changes are required for the atmospheric chip bin and the chips can be fed into the bin by a low pressure feeder. When hydrolysis treatment is carried out in a vapor phase chip bin, the actual supply of chips to the digester can take place under alkaline conditions, which exclude wear of the external (relative to the bin) equipment for supplying chips due to acidic environments. Condensate generated during vapor phase hydrolysis can be recovered and sent back to the chip hopper inlet, resulting in a faster reduction in the pH value of the chips and faster hydrolysis reactions.

Новый способ более подробно пояснен со ссылками на прилагаемый чертеж (фиг. 1), на котором схематически проиллюстрирован один вариант осуществления изобретения.The new method is explained in more detail with reference to the accompanying drawing (FIG. 1), which schematically illustrates one embodiment of the invention.

На фиг. 1 представлен типичный комплекс оборудования, при использовании которого может быть осуществлен новый способ. Комплекс оборудования содержит по меньшей мере: варочный котел 2, котел 3 для щелочения и промывной аппарат 4. Варочный котел 2 является варочным котлом с паровой фазой, но он может быть также гидравлическим варочным котлом. Способ можно осуществлять, используя один или большее количество варочных котлов, например, используя сочетание варочного котла и предгидролизного котла. Особенно в компоновке с несколькими варочными котлами, осуществление способа может отклоняться от подробностей, описанных здесь, но при этом используются те же принципы действия. Комплекс оборудования также содержит гидролизный реактор 5, который содержит верхний сепаратор 6, в который подают суспензию измельченного волокнистого материала древесины на основе твердых пород, например, суспензию щепы, от комплекса оборудования (не показан) для подачи щепы по линии 7.In FIG. 1 shows a typical set of equipment with which the new method can be carried out. The set of equipment comprises at least: a digester 2, a caustic kettle 3 and a washer 4. The digester 2 is a vapor phase digester, but it can also be a hydraulic digester. The process can be carried out using one or more digesters, for example using a combination of a digester and a pre-hydrolysis kettle. Especially in a multiple digester arrangement, the implementation of the method may deviate from the details described here, but the same operating principles are used. The equipment set also includes a hydrolysis reactor 5 which includes an upper separator 6 which is fed with a slurry of ground hardwood fiber material, such as a chip slurry, from a set of equipment (not shown) for supplying chips through line 7.

Котел 5 для предгидролиза может быть реактором с паровой фазой или гидравлическим котлом, содержащим нагревательную циркуляционную систему для нагрева материала до требуемой температуры гидролиза.The prehydrolysis boiler 5 may be a vapor phase reactor or a hydraulic boiler containing a heating circulation system for heating the material to the desired hydrolysis temperature.

Подаваемый материал вводят в перевернутый верхний сепаратор 6, расположенный вверху котла 5. Верхняя секция емкости может быть зоной паровой фазы, через которую волокнистый материал падает с верха сепаратора 6 на поверхность колонны жидкости и щепы. В верхнем сепараторе жидкость отделяется от волокнистого материала и переходит в систему подачи щепы по линии 8. Пар и воздух под давлением могут быть введены для создания пригодных давления и температуры для гидролиза. Температура волокнистого материала повышается выше температуры автогидролиза, которая может быть выше 140°C, например, 155°C, и поддерживаться на этом уровне для способствования гидролизу. Целью является обеспечение величины P-фактора, составляющей 5-250, согласно которой определяют условия. Автогидролиз имеет место, когда органические кислоты выводят из волокнистого материала. Температура гидролиза может быть ниже 150°C, например, - от 150°C до 120°C, если добавляют разбавленные кислоты. Волокнистый материал и поток жидкости совместно стекают вниз в котле 5. Образовавшийся гидролизат может быть удален через решетки 9 по линии 10 и отобран для последующей обработки.The feed material is introduced into an inverted top separator 6 located at the top of the kettle 5. The top section of the vessel may be a vapor zone through which the fibrous material falls from the top of the separator 6 onto the surface of the liquid and chip column. In the top separator, the liquid is separated from the fibrous material and passed to the chip supply system via line 8. Pressurized steam and air can be introduced to create suitable pressure and temperature for hydrolysis. The temperature of the fibrous material rises above the temperature of autohydrolysis, which may be above 140°C, for example, 155°C, and maintained at this level to promote hydrolysis. The goal is to provide a P-factor value of 5-250 against which conditions are determined. Autohydrolysis takes place when organic acids are removed from the fibrous material. The hydrolysis temperature can be below 150°C, for example from 150°C to 120°C, if dilute acids are added. The fibrous material and the liquid flow together flow down in the boiler 5. The resulting hydrolyzate can be removed through the screens 9 through the line 10 and taken for further processing.

В нижней области гидролизного котла 5, разбавляющий щелочной раствор добавляют в волокнистый материал из варочного котла 2 по линии 11 для способствования транспортированию волокнистого материала по линии 12 к верхнему сепаратору 13 варочного котла 2. Разбавляющий щелочной раствор в возвратной линии 11 является щелочью, он делает волокнистый материал щелочным при проходе материала из котла для предгидролиза к варочному котлу 2. Отходы с фильтра черного щелочного раствора могут быть введены в линию 11 по линии 15; отходы содержат волокна и непереваренный волокнистый материал.In the lower region of the hydrolysis kettle 5, the dilution alkali solution is added to the fibrous material from the digester 2 via line 11 to facilitate the transport of the fibrous material through line 12 to the upper separator 13 of the digester 2. The diluent alkali solution in the return line 11 is alkali, it makes fibrous the material is alkaline as the material passes from the prehydrolysis kettle to the digester 2. The waste from the black liquor filter can be introduced into line 11 via line 15; waste contains fibers and undigested fibrous material.

Волокнистый материал находится в щелочном состоянии, например, при pH 13 или близкой к этому величине, например, при pH 12-14. Волокнистый материал может сохраняться в варочном котле, например, при температуре в диапазоне 120-175°C или 130-160°C, в зависимости, например, от времени пребывания в данных условиях и концентрации щелочи в варочном котле. В таких случаях H-фактор составляет 100-500, обычно - 200-300.The fibrous material is in an alkaline state, for example, at pH 13 or close to this value, for example, at pH 12-14. The fibrous material may be stored in the digester, for example, at a temperature in the range of 120-175°C or 130-160°C, depending on, for example, residence time under these conditions and the concentration of alkali in the digester. In such cases, the H-factor is 100-500, usually 200-300.

Температуру в варочном котле 2 повышают и регулируют посредством добавления пара и, возможно, воздуха или инертного газа. Варочный котел может быть котлом с паровой фазой или полностью загруженным гидравлическим котлом. Давление в нижней области гидролизного котла является сочетанием давления пара и гидравлического давления колонны волокнистого материала и жидкости. Это объединенное давление является более высоким, чем давление вверху варочного котла. Благодаря этой разнице давлений волокнистый материал транспортируется по линии 12, 14 в верхний сепаратор варочного котла. Кроме того, если варочный котел является гидравлическим варочным котлом, то циркуляцию нагретого щелочного раствора можно использовать для нагрева волокнистого материала до требуемой температуры.The temperature in the digester 2 is raised and controlled by adding steam and possibly air or an inert gas. The digester may be a vapor phase boiler or a fully loaded hydraulic boiler. The pressure in the lower region of the hydrolysis kettle is a combination of steam pressure and hydraulic pressure of the fibrous material and liquid column. This combined pressure is higher than the pressure at the top of the digester. Due to this pressure difference, the fibrous material is transported through the line 12, 14 to the upper separator of the digester. In addition, if the digester is a hydraulic digester, then circulation of the heated alkaline solution can be used to heat the fibrous material to the desired temperature.

Варочный котел может содержать несколько варочных зон с одинаково направленными и противоположно направленными потоками. Самая высокая варочная зона может быть зоной с одинаково направленными потоками волокнистого материала и щелока.The digester may contain several cooking zones with equally directed and oppositely directed flows. The highest cooking zone may be a zone with equally directed flows of fibrous material and liquor.

Варочный котел содержит решетки 16, 17 и 18. Волокнистый материал обрабатывают варочным щелоком в зоне I. Температура в зоне I, которую регулируют посредством подачи пара, составляет, например, 144°C. Концентрация эффективной щелочи подаваемого варочного раствора составляет обычно 20-50 г NaOH/л, которая расходуется в зоне I таким образом, что концентрация эффективной щелочи отработанного варочного щелока, удаляемого через решетку 16, составляет менее 10 г NaOH /л, например, 4 г NaOH/л, а его температура составляет, например, 151°C. Отработанный варочный щелок из зоны I направляют по линии 19, обычно - в выпариватель.The digester comprises grates 16, 17 and 18. The fibrous material is treated with cooking liquor in zone I. The temperature in zone I, which is controlled by supplying steam, is, for example, 144°C. The effective alkali concentration of the feed liquor is typically 20-50 g NaOH/l, which is consumed in zone I such that the effective alkali concentration of spent cooking liquor removed through grate 16 is less than 10 g NaOH/l, e.g. 4 g NaOH /l, and its temperature is, for example, 151°C. The spent cooking liquor from zone I is sent via line 19, usually to an evaporator.

За варочной зоной I следует варочная зона II, расположенная между решетками 16 и 17 с противоположно направленными потоками. Хотя обработка показана как противоположно направленная, она может также быть одинаково направленной. В конце зоны II отработанный варочный щелок отделяют и направляют в контур циркуляции 20, который содержит одну или несколько решеток 17, насос 21 и непрямой теплообменник 22. Варочный щелок добавляют в материал в контур циркуляции 20 по линии 23. Наибольшую дозу щелочи, требующуюся для варки, например 50%, добавляют в суспензию волокнистого материала по линии 23 в контур циркуляции 20. Этим обеспечивают высокую концентрацию эффективной щелочи в варочном котле, которая выше 25 г NaOH/л, предпочтительно - выше 35 г/л,. В нагреваемом контуре циркуляции 20 обычно нагревают суспензию волокнистого материала и ее варочный щелок до температуры варки, которая обычно составляет 120-175°C, до введения потока суспензии в зону III варки с одинаково направленными потоками. Варочный щелок, добавляемый по трубопроводу 23 для достижения высокой концентрации щелочи и высокого значения pH, может обладать следующими характеристиками: общая щелочность в древесине - около 8-16%; концентрация эффективной щелочи - около 40-80 г/л (обычно - около 50-70 г/л), измеренная как NaOH; и расход - около 2,0-6,0 м³/МТАСМ (МТАСМ - метрическая тонна абсолютно сухой массы) древесноволокнистой массы, обычно - около 3,0-5,0 м³/МТАСМ древесноволокнистой массы. Концентрация эффективной щелочи варочного щелока в линии 23 составляет, например, 58 г NaOH/л, а ее температура составляет, например, 94°C.The cooking zone I is followed by the cooking zone II, located between grates 16 and 17 with oppositely directed flows. Although the processing is shown as being in the opposite direction, it may also be in the same direction. At the end of zone II, the spent cooking liquor is separated and sent to circulation circuit 20, which contains one or more grids 17, a pump 21 and an indirect heat exchanger 22. Cooking liquor is added to the material in circulation circuit 20 via line 23. The highest dose of alkali required for pulping , for example 50%, is added to the fibrous material slurry via line 23 to the circulation circuit 20. This ensures a high concentration of effective alkali in the digester, which is above 25 g NaOH/l, preferably above 35 g/l. The heated circulation loop 20 typically heats the fibrous material slurry and its pulping liquor to a pulping temperature, which is typically 120-175° C., before introducing the slurry stream into the pulping zone III with uniformly directed flows. The pulping liquor added through line 23 to achieve a high alkali concentration and a high pH value may have the following characteristics: total alkalinity in wood - about 8-16%; the effective alkali concentration is about 40-80 g/l (usually about 50-70 g/l), measured as NaOH; and a consumption of about 2.0-6.0 m ³ /MTASM (MTASM - metric ton of absolutely dry mass) of wood pulp, usually about 3.0-5.0 m ³ /MTASM of wood pulp. The effective alkali concentration of the cooking liquor in line 23 is, for example, 58 g NaOH/l, and its temperature is, for example, 94°C.

Если это необходимо, белый сульфатный щелок можно вводить в контур циркуляции 20 по линии 20’.If necessary, white sulphate liquor can be introduced into circulation circuit 20 via line 20'.

Волокнистый материал проходит при температуре варки в зону III варочного котла с одинаково направленными потоками вниз по мере продвижения реакции варки. В нижней части варочного котла горячий отработанный варочный щелок теперь отделяют от вываренного волокнистого материала, например, щепы, посредством сборки 18 решеток. Промывной фильтрат от древесноволокнистой массы из промывного аппарата, расположенного далее, вводят в нижнюю область варочного котла по одному или большему количеству трубопроводов 27 для окончания реакции варки и для снижения температуры вываренной суспензии щепы.The fibrous material passes at the pulping temperature into zone III of the digester with equally directed downward flows as the pulping reaction progresses. At the bottom of the digester, the hot spent cooking liquor is now separated from the digested fibrous material, such as wood chips, by means of an assembly of 18 grates. The pulp wash filtrate from the downstream washer is introduced into the lower region of the digester via one or more conduits 27 to terminate the pulp reaction and to reduce the temperature of the digested chip slurry.

Древесноволокнистую массу затем выводят из варочного котла через устройство 25 для выгрузки в трубопровод 26.The pulp is then withdrawn from the digester through the discharge device 25 into the conduit 26.

Горячий отработанный варочный щелок выводят из варочного котла через сборку 18 решеток и трубопровод 24. Горячий щелок обладает относительно высокой концентрацией свежей щелочи, т.е. остаточной концентрацией щелочи. Концентрация эффективной щелочи раствора в трубопроводе 24 обычно составляет по меньшей мере 20 г/л, предпочтительно - по меньшей мере около 25 г/л, например, 41 г/л. Этот щелок, который содержит и щелочь, и сульфид, вводят по трубопроводу 24 в возвратную линию 11 для использования в предварительной обработке вводимой щепы, или в зону I. Температура щелока в трубопроводе 24 может составлять, например, 143°C.The hot spent cooking liquor is removed from the digester through the grate assembly 18 and conduit 24. The hot liquor has a relatively high concentration of fresh liquor, i.e. residual concentration of alkali. The effective alkali concentration of the solution in conduit 24 is typically at least 20 g/l, preferably at least about 25 g/l, such as 41 g/l. This liquor, which contains both alkali and sulfide, is introduced via line 24 into return line 11 for use in pre-treatment of input chips, or into zone I. The temperature of the liquor in line 24 may be, for example, 143°C.

Вываренную древесноволокнистую массу вводят по линии 26 для щелочения в котел 3. Котел 3 может быть обычным варочным выдувным резервуаром или другим типом емкости. Концентрация эффективной щелочи древесноволокнистой массы, выводимой из варочного котла, составляет 60-110 г NaOH/л, например, 91 г/л, а ее температура составляет 70-110°C, например, 102°C. Белую сульфатную варочную жидкость, требующуюся для варочного процесса и щелочения из линии 34 вводят и смешивают с древесноволокнистой массой, проходящей по линии 26. Концентрация эффективной щелочи белой сульфатной варочной жидкости составляет 90-130 г/л NaOH, обычно - 100-120 г/л, например, 115 г/л. Щелочение производят при температуре 70-110°C, например, 90°C. Температура древесноволокнистой массы, выгружаемой из варочного котла, может быть подрегулирована посредством регулирования температуры промывных фильтратов, добавляемых в нее, в нижнюю область варочного котла. Продолжительность щелочения составляет 5-120 минут.The digested pulp is introduced via a caustic line 26 into the kettle 3. The kettle 3 may be a conventional digester blow tank or other type of tank. The effective alkali concentration of the pulp removed from the digester is 60-110 g NaOH/l, eg 91 g/l, and its temperature is 70-110°C, eg 102°C. The white sulphate cooking liquid required for the cooking process and caustic from line 34 is introduced and mixed with the wood pulp passing through line 26. The effective alkali concentration of the white sulphate cooking liquid is 90-130 g/l NaOH, typically 100-120 g/l , for example, 115 g/l. Alkalinization is carried out at a temperature of 70-110°C, for example 90°C. The temperature of the pulp discharged from the digester can be adjusted by adjusting the temperature of the washing filtrates added thereto to the lower region of the digester. The duration of the alkalinization is 5-120 minutes.

Щелоченную древесноволокнистую массу отбирают из котла 3 по линии 28 и подают в загуститель древесноволокнистой массы или промывной аппарат 4, который может быть, например, прессом, промывным прессом или фракционирующим промывным аппаратом, и которых может быть один или несколько. Воду или фильтрат со стадии обработки кислородом или стадии отбеливания вводят в промывной аппарат для промывного раствора по линии 33. Назначением является выделение по меньшей мере двух фильтратов из древесноволокнистой массы, где первый фильтрат обладал бы высокой концентрацией эффективной щелочи. Первый фильтрат может быть фильтратом, получаемым во время стадии сгущения, выполняемой во фракционирующем промывном аппарате, который, таким образом, содержит жидкую фазу, выделенную из древесноволокнистой массы, прошедшей щелочение. Второй фильтрат является обычным фильтратом, получаемым во время стадии промывки. Фильтраты могут быть собраны в одном и том же компоненте оборудования, например, во фракционирующем промывном аппарате или в последовательных прессе и промывном прессе.Alkaline pulp is withdrawn from kettle 3 via line 28 and fed to a pulp thickener or washer 4, which may be, for example, a press, a wash press or a fractionating washer, and of which there may be one or more. Water or filtrate from the oxygenating step or the bleaching step is introduced into the wash liquor washer via line 33. The purpose is to recover at least two filtrate from the pulp, where the first filtrate would have a high concentration of effective alkali. The first filtrate may be a filtrate obtained during the thickening step carried out in the fractionating washer, which thus contains the liquid phase separated from the alkaline pulp. The second filtrate is the usual filtrate obtained during the washing step. The filtrates may be collected in the same piece of equipment, for example in a fractionating washer or in a press and wash press in series.

Фильтрат с высокой концентрацией эффективной щелочи, например 94 г NaOH/л, является первым фильтратом, выделенным из древесноволокнистой массы. Этот фильтрат из резервуара 29 для фильтрата, используют в качестве промывного раствора в нижней области варочного котла, чем способствуют достижению возможно большего уровня концентрации при щелочении. Промывная зона варочного котла является зоной с противоположно направленными потоками, где богатый щелочью промывной раствор из линии 27 смещает варочный щелок варочной зоны III, проходящий через решетку 18 из варочного котла, и продолжает щелочение древесноволокнистой массы в котле 3.A filtrate with a high effective alkali concentration, eg 94 g NaOH/l, is the first filtrate isolated from wood pulp. This filtrate from the filtrate tank 29 is used as a wash solution in the lower region of the digester, thereby helping to achieve the highest possible concentration level during alkalization. The digester wash zone is a counter-flow zone where the alkali-rich wash liquor from line 27 displaces cooking zone III cooking liquor passing through grate 18 from the digester and continues to alkalize the pulp in kettle 3.

Более разбавленный фильтрат, полученный из древесноволокнистой массы, используют в варочном котле в качестве источника щелочи, и забираемый из резервуара 30 для фильтрата по линии 23 в контур циркуляции 20, через который его добавляют в варочную зону. Большую дозу щелочи, требующуюся для варки, по меньшей мере 50%, добавляют в суспензию волокнистого материала по линии 23 и контур циркуляции 20.The more dilute pulp derived filtrate is used in the digester as a source of alkali and withdrawn from the filtrate tank 30 via line 23 to circulation loop 20 where it is added to the digester zone. A large dose of alkali required for pulping, at least 50%, is added to the suspension of fibrous material through line 23 and circulation loop 20.

Фильтраты содержат ксилан, выделенный из волокнистого материала во время щелочения. Так как достаточно высокую концентрацию эффективной щелочи, составляющую по меньшей мере 20 г NaOH/л, поддерживают вблизи конца процесса варки, растворенный ксилан из процесса щелочения не выпадает в осадок во вредных количествах в волокнистом материале, например, щепе, во время варки.The filtrates contain xylan separated from the fibrous material during the alkalinization. Since a sufficiently high effective alkali concentration of at least 20 g NaOH/L is maintained near the end of the pulping process, the dissolved xylan from the digestion process does not precipitate in detrimental amounts in the fibrous material, such as chips, during the pulping.

Фильтрат в линии 23 может быть нагрет посредством использования тепла отработанных варочных щелоков <в линии> 24 и/или 19, выделенных из варочного котла посредством установки непрямого теплообменника (не показан) для этих линий.The filtrate in line 23 can be heated by utilizing the heat of the spent cooking liquors <in line> 24 and/or 19 recovered from the digester by installing an indirect heat exchanger (not shown) for these lines.

Древесноволокнистую массу отбирают из промывного аппарата 4 через приемную трубу 31 и линию 32 для последующей обработки, которая обычно включает для начала стадию обработки кислородом. Древесноволокнистую массу можно обрабатывать дополнительно, используя стадии отбеливания, которые могут включать, например: стадии окисления A, Z (oзоном) и D (двуокисью хлора), а также стадии E обработки щелочью (экстрагирования) и P (перекисью). Во время дополнительных стадий обработки концентрация ксилана в древесноволокнистой массе может быть дополнительно снижена.The pulp is withdrawn from the washer 4 via a receiving pipe 31 and a line 32 for further processing, which usually includes an oxygen treatment step to begin with. The pulp can be further treated using bleaching steps which may include, for example: A, Z (ozone) and D (chlorine dioxide) oxidation steps, and alkaline (extraction) and P (peroxide) processing steps E. During additional processing steps, the xylan concentration in the pulp can be further reduced.

Удаление ксилана можно дополнительно увеличить предпочтительно на стадии окисления (A-стадии), на которой температура может составлять 100-130°C, а значение pH - 2-3. A-стадию выполняют после стадии щелочения и предпочтительно после стадии обработки кислородом.The removal of xylan can be further increased, preferably in the oxidation step (A-step), in which the temperature can be 100-130°C and the pH is 2-3. The A-stage is performed after the alkaline stage and preferably after the oxygen treatment stage.

Пример 1Example 1

Способ, согласно изобретению, анализировали в лаборатории. Сырьевым материалом была щепа древесины твердых пород с концентрацией ксилана 12,1%. После проваривания щепы согласно нормальному щелочному режиму, выход после варки составлял 53,3% при числе Каппа 17,1, а концентрация ксилана в древесноволокнистой массе составляла 14,5%, означая, что 62% исходного ксилана оставалось в щепе.The method according to the invention was analyzed in the laboratory. The raw material was hardwood chips with a xylan concentration of 12.1%. After the chips were cooked under the normal caustic regime, the post-boil yield was 53.3% at a Kappa number of 17.1 and the xylan concentration in the pulp was 14.5%, meaning that 62% of the original xylan remained in the chips.

При проваривании щепы в щелочи более высокой концентрации согласно способу, выход после варки составлял 50,4% при числе Каппа 14,5, а концентрация ксилана в древесноволокнистой массе составляла 12,3%, означая, что 50% исходного ксилана оставалось в щепе. После подвергания этой древесноволокнистой массы щелочению при температуре 50°C, эта древесноволокнистая масса получалась с числом Каппа 8,7 и концентрацией ксилана 5,0%. Таким образом, только 16% от исходного ксилана оставалось в щепе. Когда температура соответствующего процесса щелочения составляла 90°C, число Каппа древесноволокнистой массы составляло 8,8, а концентрация ксилана в ней составляла 5,9%; и 20% от исходного ксилана оставалось в щепе. Лабораторные испытания показали, что обе древесноволокнистые массы можно использовать в качестве растворимой древесноволокнистой массы, особенно после соответствующей последующей обработки и/или предварительных обработок, и что щелочение можно также осуществлять вполне успешно при нормальном диапазоне температур промывки небеленой сульфатной целлюлозы, составляющем 70-100°C, и что при варке с высоким содержанием щелочи создаются лучшие, чем нормальные начальные условия для успешного щелочения.When the chips were boiled in a higher concentration of alkali according to the method, the yield after cooking was 50.4% at a Kappa number of 14.5, and the xylan concentration in the pulp was 12.3%, meaning that 50% of the original xylan remained in the chips. After subjecting this pulp to alkaline treatment at a temperature of 50° C., this pulp was obtained with a Kappa number of 8.7 and a xylan concentration of 5.0%. Thus, only 16% of the original xylan remained in the chips. When the temperature of the respective alkaline process was 90° C., the kappa number of the pulp was 8.8 and the xylan concentration therein was 5.9%; and 20% of the original xylan remained in the chips. Laboratory tests have shown that both pulps can be used as dissolving pulp, especially after appropriate post-treatment and/or pre-treatments, and that caustic can also be carried out quite successfully in the normal brownstock washing temperature range of 70-100°C. , and that high-alkali pulping creates better than normal initial conditions for successful alkalizing.

Пример 2Example 2

Способ, согласно изобретению, анализировали в лаборатории. Сырьевым материалом была щепа древесины твердых пород с концентрацией ксилана, составлявшей 15,5%. При осуществлении сначала стадии предгидролиза с использованием щепы при P-факторах, составлявших 200, вместе со стадией варки в щелочи высокой концентрации, выход после варки составлял 44,2%, а число Каппа - 10,2, и концентрация ксилана в древесноволокнистой массе составляла 5,5%. Таким образом, 16% от исходного количества ксилана оставалось в щепе. Когда эту древесноволокнистую массу подвергали щелочению при температуре 90°C, а концентрация щелочи составляла около 80 г/л, образовывалась древесноволокнистая масса с числом Каппа 6,9 и концентрацией ксилана 2,6%. Общий выход после предгидролиза, варки и щелочения составлял 42,3%. Таким образом, от исходного количества ксилана оставалось только 7%. Когда при использовании того же сырьевого материала в лаборатории для изготовления растворимой древесноволокнистой массы использовали обычный процесс предгидролизной варки при P-факторах, составлявших 500, выход составлял 39,4%, число Каппа составляло 6,6, а концентрация ксилана в древесноволокнистой массе составляла 2,5%. Эти лабораторные испытания показали, что, с использованием щелочения может быть изготовлена растворимая древесноволокнистая масса хорошего качества со значительно более высоким выходом, чем при использовании обычного процесса предгидролиза.The method according to the invention was analyzed in the laboratory. The raw material was hardwood chips with a xylan concentration of 15.5%. When first carrying out the pre-hydrolysis step using chips at P-factors of 200, together with a high concentration alkali cooking step, the pulp yield was 44.2%, the kappa number was 10.2, and the xylan concentration in the pulp was 5 ,5%. Thus, 16% of the original amount of xylan remained in the chips. When this pulp was subjected to alkali at a temperature of 90° C. and the alkali concentration was about 80 g/l, a pulp was formed with a Kappa number of 6.9 and a xylan concentration of 2.6%. The overall yield after prehydrolysis, pulping and alkalizing was 42.3%. Thus, only 7% of the original amount of xylan remained. When using the same raw material in the laboratory for the manufacture of dissolving pulp using a conventional pre-hydrolysis pulping process at P-factors of 500, the yield was 39.4%, the Kappa number was 6.6, and the concentration of xylan in the pulp was 2, 5%. These laboratory tests have shown that, using alkaline, good quality dissolving wood pulp can be produced at significantly higher yields than using the conventional pre-hydrolysis process.

Преимущества нового решенияAdvantages of the new solution

Благодаря применению предложенного способа более просто и экономически эффективно соединяются процессы щелочения и варки, чем это осуществлялось ранее на той же линии, так как состав щелочи в процессе варки исключает избыточное осаждение в осадок ксилана в щепе. Когда щелочение произведено до стадии обработки кислородом, преобразование остаточного сульфида в сероводород на последующих стадиях окисления не имеют места. С использованием щелочения согласно способу, стадия предгидролиза может быть значительно более щадящей, что значительно способствует увеличению выхода древесноволокнистой массы.Thanks to the application of the proposed method, the alkalinization and pulping processes are more simply and cost-effectively combined than was previously carried out on the same line, since the composition of the alkali during the pulping process eliminates excessive precipitation of xylan in the chips. When caustic is done prior to the oxygen treatment step, the conversion of residual sulfide to hydrogen sulfide in subsequent oxidation steps does not take place. By using alkali according to the method, the pre-hydrolysis step can be significantly more gentle, which contributes significantly to increasing the yield of wood pulp.

Claims

1. A method for the manufacture of soluble wood fiber pulp from fibrous material from crushed hardwood, including the following successive steps:

- processing of crushed fibrous material in acidic environments with a P-factor reaching 5-250;

- cooking chopped fibrous material treated in acidic environments with an alkaline cooking solution at a temperature of 120-175°C in a sulphate cooking process for the manufacture of wood fiber pulp;

- alkaline treatment of the boiled pulp at a temperature of 70-110°C for at least 5 minutes, where the concentration of effective alkali in the pulp suspension in the liquid phase is 60-120 g/l;

- washing of wood-fiber mass after alkalization; And

- treatment with oxygen for delignification of the pulp, subjected to alkali, after washing.

2. Method according to claim 1, characterized in that white sulphate liquor with an effective alkali concentration of over 90 g/l is introduced into the pulp discharged from the pulping process prior to alkalining.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that filtrates are recovered from the alkaline pulp.

4. The method according to claim 3, characterized in that the first filtrate is separated from the pulp after alkalining, and this filtrate is used as a washing solution for the pulp, introducing it against the direction of the flow of the pulp.

5. Method according to claim 3 or 4, characterized in that a second filtrate is isolated from the pulp and this filtrate is introduced into the pulping process so that it constitutes at least a part of the pulping liquor for pulping.

6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the ground fibrous material is treated in acid hydrolysis before the pulping stage.

7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature during the alkalizing process is 80-100°C.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that during alkaline the concentration of effective alkali in the liquid phase of the pulp suspension is 70-110 g/l.

9. The method according to any of the previous paragraphs. 3-8, characterized in that the pulp is treated by subjecting it to fractional washing to form filtrates.

10. Method according to claim 4, characterized in that the first filtrate is introduced into the digester for washing.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the post-treatment of the oxygen delignified pulp comprises treating the pulp in an acidic step.

12. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the digestion is carried out in a single- or double-vessel continuous hydraulic digester or vapor phase boiler.

13. The method according to any of the previous paragraphs. 1-12, characterized in that the cooking is carried out as a batch cooking process.

14. The method according to any of the previous paragraphs, characterized in that it includes the following steps:

a) processing the ground fibrous material in acidic environments with a P-factor reaching 5-250; b) pulping the fibrous material using an alkaline pulping liquor at a pulping temperature of 120-175° C. to make pulp; c) supplying an alkaline wash solution to the pulp for cooling and/or washing prior to discharge of the pulp from the pulping process; d) supplying white sulphate liquor and mixing it with the digested pulp; e) treating the pulp at 70-110°C for 5-120 minutes; f) separating the first filtrate from the pulp after step e), in which a filtrate is obtained, which is fed for use in the pulp as a washing solution against the direction of flow of the pulp; g) isolating the second pulp filtrate after step e), which is introduced in step b), to make up at least part of the cooking liquor; and h) supplying the pulp for further processing after step g).