从木质纤维素材料的浆料中制备钾盐的方法技术

这里所描述的是一种从木质纤维素材料的制浆用的钾碱液中生产钾盐的方法．该方法包括以下各步骤：（ａ）用钾碱水蒸煮液蒸煮木质纤维素材料，获得木质纤维素材料的部分脱除木素纸浆的水悬浮液；（ｂ）从废钾碱水蒸煮液中分离纸浆；（ｃ）浓缩此废制浆；和（ｄ）从浓缩的废制浆液中回收包括碳酸钾，硫酸钾和木素磺酸钾在内的钾盐．回收的钾盐具有多种用途，一个例子是用于肥料．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
1.专利
本专利技术涉及一种制造钾盐的方法，具体地说，涉及一种从木质纤维素材料浆料所产生的废液制备钾盐的方法。2.现有技术介绍生产化学浆的、主要的碱制浆法为钠碱法。在大规模的制浆厂中，通过众所周知的方法来回收和再生废制浆化学药品。在一种典型的工艺流程中，废制浆液被收集、浓缩，並在还原条件下经熔炼型燃烧炉(Smelter-type Furnace)燃烧。生成由硫化钠和碳酸钠组成的固体燃烧产物，它被溶于水供紧接着转化成适用的亚硫酸盐蒸煮液用。作为例子参见美国专利3098710号(Ahlborg和Cederquist)、3508863号(Kiminki和Keskinen)和4049787号(Romantschuk和Vuojolainen)。在另外一种的通用方法中，是在氧化条件下在流化床反应器内燃烧浓缩的废制浆液，作为这方面的例子请参见美国专利3674630号(Copeland)和3927174号(Copeland)。流化床燃烧的最终产物为硫酸钠和碳酸钠。由于这种产物既不是纯硫酸钠，也不是纯碳酸钠，因此这种混合产物的销售前景是无法确定的。例如，玻璃工业愿意购买主要含碳酸钠的产物;而与之相反，洗涤剂工业却需要主要含硫酸钠的产物。而且，存在许多低成本的纯硫酸钠和纯碳酸钠来源。另外，众所周知，从硫酸钠和碳酸钠的相化学考虑，要大规模将它们分离也是行不通的。在这些技术和市场条件的制约下，对实施这样的废液处理工艺的制浆厂来说，其经济收益通常是达不到满意结果的。Casciani等人(美国专利3020195号)已公开了一种方法，根据该方法将过量的硫酸钾加到燃烧由钾碱硫酸盐或亚硫盐制浆法产生的废液的回收炉中。其目的是想在利用制浆厂的化学回收装置，同时生产供外销的硫酸钾。Casciani指出，将硫酸钾添加到燃烧硫酸盐(或亚硫酸盐)制浆废液的回收炉中，在还原条件下产生硫化钾和碳酸钾。在下一道的苛化反应时，制备由氢氧化钾和硫化钾组成的硫酸盐蒸煮液。在氧化条件下操作的辅助炉中制造硫酸钾和碳酸钾。然后，从母液中优先分离出硫酸钾作为主还原炉的加入料。而剩留在母液中的碳酸钾用於外销。考虑到物料平衡，此方案被认为是不切实际的。在选择地除去如碳酸钾形式的钾的同时，硫酸钾进料量中的过量硫将被优先地积累在制浆厂的制浆液系统中，从而使制浆液的硫化度超过允许极限。可回收供外用的碳酸钾之量与为补偿工艺损失的钾和硫的需要而加入的硫酸钾量成正比。如果为了有选择地全部或部份地除掉以碳酸钾形式的钾，那么要处理进入到制浆厂化学流程中的剩余硫，可能会成为非常严重的问题;並且如果这种过量的进料硫不能被单独除掉的话，例如通过烟道气逸出，那么蒸煮液的硫含量将会急剧地增加。为了有效地进行制浆作业，硫酸盐制浆液的硫化度是有严格限制的。近年来对气相硫散逸的控制越来越严格，对硫基化学品(在当前情况即指硫酸钾)的需要量业已大大下降。钾/硫损耗比不再与硫酸钾中的比例相同。事实上，现在硫酸盐制浆厂正在使用氢氧化物或碳酸盐形式的补充化学品来补充制浆阳离子损失钠或钾(视情况而定)。补充所需(数量较少)的硫，在某些情况下以单质硫形式补充之。按Casciani观点，如果硫酸盐制浆厂不使用硫酸钾作为补充的化学品的话，要生产额外的碳酸钾是不可能的。此外，对制浆能力为每日300吨或更少的小制浆厂来说，所有上述回收化学品的方法，在经济上对其更缺乏吸引力。特别是对於生产高得率纸浆的亚硫酸盐制浆厂来说，具有低的有机物/无机物比的废制浆液，若不使用补充燃料，从技术上说是不适合的。可是，所说的废制浆液到厂外去进行废液处理是无任何经济收益的昂贵的选择方案。此外，在公开市场上废制浆液的销售在价格和销售量方面正面临激烈的竞争。多年来就木质纤维素材料使用钾碱的化学制浆法来说，已为本领域的技术人员所公知。Yamada等人在日本公开特许86808/78号公开了使用氢氧化钾和分子氧对非木质植物材料，诸如稻草和西班牙草进行脱木素的方法。Friese在德国专利2365480号中介绍了一种使用氢氧化钾和硫酸从硬材中制得木素和纸浆的二步法。但是，作为补充的化学品来说，由于氢氧化钾和碳酸钾的价格分别要比氢氧化钠和碳酸钠高得多，所以上述的以及其他一些方法尚未实现商品化。Gilbert等人在美国专利4249990号中介绍一种从钠碱硫酸盐制浆厂的制浆液系统中除去由木材产生的钾化合物的方法。这种钾化合物与硫酸盐制浆厂的闭路循环操作相干扰的情况，Rapson在美国专利3698995号中对此作了介绍。Gilbert等人在加拿大专利1113207号中指出，在硫酸盐制浆法中用钾碱取代钠碱，可使硫酸盐制浆厂无须从其蒸煮液系统中除去过量的钾化合物。在钠碱法硫酸盐制浆厂中钾化合物的积累是由于木材中较高的钾浓度而引起的。专利技术概述本专利技术公开了一种可大批量制造重要的钾化合物的方法，包括以下步骤a)使用钾碱蒸煮液的水溶液蒸煮木质纤维素材料，和b)回收废制浆液以制造包括木素磺酸钾、碳酸钾和硫酸钾在内的钾盐。本专利技术的方法涉及到用相应的钾化合物，如氢氧化钾、碳酸钾、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾等代替木质纤维素材料的亚硫酸盐制浆中常用的钠化合物。然后将形成的亚硫酸盐废液浓缩和氧化，得到並沉析出硫酸钾。残留的废液可进一步浓缩以回收木素磺酸钾。在亚硫酸盐法中使用钾化合物来替代钠化合物，看来並不影响所制得的纸浆的质量。由于使用了较贵重的钾化合物，使生成的亚硫酸盐废液具有较高的价值。因此，甚至对处理这种废液以回收有价值的硫酸钾和木素磺酸钾的小工厂来说，在经济上也是可行的。在本专利技术中，我们ⅰ)使用氢氧化钾或碳酸钾制备合用的纤维素材料蒸煮液和ⅱ)生产硫酸钾、碳酸钾和木素磺酸钾。制浆厂的液体制备环路可以是完全敝开的，这主要取决于碳酸钾、硫酸钾和木素磺酸钾的经济核算。我们的系统在任何情况下都不会引起液体硫化度的控制问题。因此，根据本专利技术我们提供了一种从木质纤维素材料浆料的钾碱液中制造钾盐的方法。此方法属於木质纤维素材料制浆法的一种改进，它包括以下各步骤(a)用钾碱水蒸煮液蒸煮木质纤维素材料，得到所说木质纤维素材料的部份脱木素纸浆的水悬浮液;和(b)从废钾碱水蒸煮液中分离所说的纸浆;本专利技术之改进处包括以下进一步的步骤(c)浓缩所说的废制浆液;和(d)从所说的浓缩废制浆液中回收包括碳酸钾、硫酸钾和木素磺酸钾在内的钾盐。在本专利技术的一个实施例中，在氧化条件下燃烧废钾碱制浆液，以生产主要由碳酸钾和硫酸钾组成的混合物。然后，此混合物经沥滤除掉多得多的可溶碳酸钾，留下硫酸钾。碳酸钾可被用来配制新鲜制浆液，而硫酸钾可销售，例如作为有价值的肥料。我们的方法与Casciani等人的方法有非常明显的区别。本专利技术可从制浆厂的废制浆液系统中完全除掉实质上是全部的钾和硫加入物，使它们作为有价值的农业和工业化学品。当本专利技术被实施时，制浆厂能生产出具有令人满意的造纸性能的纸浆和易于销售的、用于农业和其他工业的化学品。从而使钾碱制浆料的较高成本能很容易被抵消，因为同时生产出价值更高的化学产品，销售这些产品可以回收经济。属於本专利技术的钾碱制浆法之另一优点，是消除了由于废液处理所带来的水污染问题。专利技术的详细说明本专利技术制浆法中所使用的木质纤维素材料既可以是软材，也可以是硬材或其他各种纤维、非木质纤维素材料，例如麦秸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质纤维素材料的制浆方法，包括以下步骤：（ａ）用一种钾碱水蒸煮液蒸煮木质纤维素材料，得到木质纤维素材料的部份脱木素纸浆的水悬浮液和（ｂ）从废钾碱水蒸煮液中分离纸浆；对此法进行包括以下进一步步骤的改进：（ｃ）浓缩此废制浆液；和（ｄ ）从所说的浓缩废制浆液中回收包括碳酸钾、硫酸钾和木素磺酸钾在内的钾盐。

【技术特征摘要】
CA 1985-5-28 482.516来限定。权利要求1.一种木质纤维素材料的制浆方法，包括以下步骤(a)用一种钾碱水蒸煮液蒸煮木质纤维素材料，得到木质纤维素材料的部份脱木素纸浆的水悬浮液和(b)从废钾碱水蒸煮液中分离纸浆；对此法进行包括以下进一步步骤的改进(c)浓缩此废制浆液；和(d)从所说的浓缩废制浆液中回收包括碳酸钾、硫酸钾和木素磺酸钾在内的钾盐。2.如权利要求1中的方法，其中蒸煮液至少包括一种选自氢氧化钾、碳酸钾、硫化钾、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾、以及它们的混合物的钾化合物。3.如权利要求1中的方法，其中氢氧化钾被用来制备在步骤(a)中使用的蒸煮液。4.如权利要求1中的方法，其中碳酸钾被用来制备在步骤(a)中使用的蒸煮液。5.如权利要求1或2中的方法，其中蒸煮液包含有亚硫酸钾和亚硫酸氢钾。6.如权利要求5中的方法，其中所生成的废亚硫酸盐液被浓缩和氧化，得到並沉析出硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾尔弗雷德黄，加里B德多尔，
申请(专利权)人：萨斯喀彻温钾盐公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]