【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露总体上涉及纸浆生产，并且更特别地涉及由非木材原料生产纸浆和其他联产物。相关申请本申请要求于2022年6月8日提交的标题为“desilication and manufacture oflow carbon intensity chemi-mechanical non-wood pulp and co-products[低碳强度化学机械非木材纸浆的脱硅和制造及联产物]”的美国申请号63/350,276的优先权。出于美国的目的，本申请根据35usc§119要求于2022年6月8日提交的标题为“desilication andmanufacture of low carbon intensity chemi-mechanical non-wood pulp and co-products[低碳强度化学机械非木材纸浆的脱硅和制造及联产物]”的美国申请号63/350,276号的权益，该申请通过援引以其全文并入本文。
技术介绍
1、纸浆是在纸产品的工业生产中使用的重要材料。在传统的纸浆生产中，木材通过化学或机械手段分解以将木质素与纤维素纤维分离。然后将这些纤维素纤维筛分，清洁，干燥并收集为纸浆以准备用于造纸。传统的纸浆生产工艺可能由于造成比如气候变化和污染等问题而对环境产生不利影响。需要通过寻找办法来减少工业对森林的压力、过度用水和矿物燃料消耗，使造纸工业具有可持续性。例如，各种非木材原料被认为是用于纸浆生产的候选材料。与典型地通过有害的环境实践像砍伐森林获得的基于木材的原料不同，非木材原料可以从副产物(例如，小麦秸秆、收获麦粒的副产
2、然而，虽然从环境角度来看是令人期望的，但与传统的基于木材的原料相比，非木材原料可能由于多个原因而难以加工。第一，与基于木材的原料相比，非木材原料倾向于具有更小的均匀性(例如，秸秆原料可能过长)和更低的堆积密度，这可能导致设备堵塞和操作损失。第二，非木材原料倾向于具有升高的细粉含量，这可能不利地影响纸浆特性并且由于纸浆滤水限制而降低磨机生产力。第三，非木材原料倾向于具有升高的二氧化硅含量，这可能污染工艺设备并损害其效率。升高的二氧化硅含量还损害了改善流出物的可处理性所需的木质素沉淀过程(即，工艺液中存在的升高水平的二氧化硅可以以胶体形式共沉淀，从而损害过滤并使得木质素难以去除)。在一些情况下，木质素沉淀过程进一步因副产物流(例如，黑液)中半纤维素的存在而受损，这可能有助于水凝胶的形成。上述问题通常导致能量效率低的方法，与传统的基于木材的纸浆生产相比具有有限的优势。
3、此外，与传统的基于木材的纸浆相比，使用现有技术由非木材原料生产的纸浆倾向于具有较慢的滤水速率。较慢的滤水速率将要求用更大的设备来加工非木材纸浆。与基于木材的纸浆相比，非木材纸浆还典型地具有更低的拉伸强度。与低κ化学非木材纸浆相比，高κ化学机械非木材纸浆典型地具有更高的木质素含量。升高的木质素含量和在非木材纸浆闪蒸干燥期间引起的角质化(即，干燥后纸浆纤维的受抑制的再溶胀)可能降低纸浆的强度特性。
4、需要解决与由非木材原料生产纸浆相关的上述挑战的方法和系统。需要可以由非木材原料高效地加工纸浆滤液的方法和系统。
技术实现思路
1、总体上，本说明书描述了用于由非木材原料生产纸浆和其他生物产品的系统和方法。
2、一个方面涉及一种用于由非木材原料生产纸浆的方法。该方法包括以下步骤：使非木材原料脱硅以从其中选择性去除二氧化硅，浸渍脱硅的非木材原料以从其中选择性分离木质素，机械精磨浸渍的非木材原料以获得纸浆流，对纸浆流进行氧-碱处理以从纸浆流中分离另外的木质素，及从纸浆流中去除分离的木质素。脱硅步骤是在第一温度下进行的。浸渍步骤是在第二温度下用具有低用碱量的碱性溶液进行的。氧-碱处理是在第三温度下进行的。
3、在一些实施方案中，非木材原料用化合物溶液进行脱硅。化合物溶液可以是碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾。在一些实施方案中，非木材原料用机械制浆机进行机械脱硅。含有分离的二氧化硅的富集滤液可以用机械压机从非木材原料流中去除。
4、在一些实施方案中，第一温度在50℃至100℃的范围内。在一些实施方案中，第二温度在100℃至130℃的范围内。在一些实施方案中，第三温度在95℃至130℃的范围内。第二温度可以高于第一温度。第三温度可以低于第二温度。第三温度可以高于第一温度。
5、在一些实施方案中，浸渍的非木材原料在中至高稠度下进行机械精磨。例如，浸渍的非木材原料可以在8％至40％范围内的稠度水平下进行机械精磨。在一些实施方案中，在氧-碱处理完成之后从纸浆流中去除水。水可以通过用过热蒸汽干燥纸浆流来从纸浆流中去除。
6、在一些实施方案中，该方法包括将非木材原料解构及将解构的非木材原料切割成标称长度，然后使切割的非木材原料脱硅。标称长度可以在40mm至100mm的范围内。在一些实施方案中，可以将切割的非木材原料进行筛分以去除细粉，然后使该筛分的非木材原料脱硅和/或然后用碱性溶液浸渍该筛分的非木材原料。切割的非木材原料可以通过初级筛网和二级筛网进行筛分。初级筛网和二级筛网可以是锥形筛网。初级筛网可以具有在第一组辊之间间隔开的第一组槽，其中该第一组槽中每个槽的宽度界定了第一内部辊开度。二级筛网可以具有在第二组辊之间间隔开的第二组槽，其中该第二组槽中每个槽的宽度界定了第二内部辊开度。第一内部辊开度可以是约1mm，并且第二内部辊开度可以是约2mm。在一些实施方案中，筛分的非木材原料在进行脱硅之前进行洗涤。
7、另一个方面涉及一种用于由非木材原料生产纸浆的方法，该方法包括以下步骤：用第一碱性溶液化学处理非木材原料流，对脱硅的非木材原料流进行氧-碱处理，以及从该流中去除分离的二氧化硅和分离的木质素以获得纸浆。脱硅是在第一温度下进行的。脱木质素是在第二温度下进行的。第二温度可以高于第一温度。
8、另一个方面涉及一种用于由非木材原料生产纸浆的系统。该系统包括用于使非木材原料在第一温度下脱硅以从其中选择性去除二氧化硅的装置，以及用于在第二温度下用碱性溶液浸渍非木材原料以从其中选择性分离二氧化硅的浸渍管。该碱性溶液具有低用碱量。该系统包括用于将浸渍的非木材原料精磨成纸浆流的机械精磨机，以及用于接收该纸浆流的反应塔。反应塔被配置为接收氧和蒸汽以对纸浆流进行氧-碱处理以从其中分离木质素。该系统还可以包括后处理装置，其连接到反应塔以从纸浆流中去除分离的木质素。
9、鉴于以下描述，本专利技术的另外的方面将是显而易见的。
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1.一种用于由非木材原料生产纸浆的方法，该方法包括：
2.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该非木材原料用化合物溶液进行脱硅。
3.如权利要求2或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该化合物溶液包含碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾。
4.如权利要求1或权利要求2、或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该非木材原料用机械制浆机进行机械脱硅。
5.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第一温度在50℃至100℃的范围内。
6.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第二温度在100℃至130℃的范围内。
7.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第三温度在95℃至130℃的范围内。
8.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第二温度高于该第一温度。
9.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第三温度低于该第二温度。
10.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第三温度高
11.如权利要求1至10中任一项或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该浸渍的非木材原料在中至高稠度下进行机械精磨。
12.如权利要求11或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该浸渍的非木材原料在8％至40％范围内的稠度下进行机械精磨。
13.如权利要求1至12中任一项或本文任何其他权利要求所述的方法，其包括将该非木材原料解构及将该解构的非木材原料切割成标称长度，然后使该切割的非木材原料脱硅。
14.如权利要求13或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该标称长度在40mm至100mm的范围内。
15.如权利要求13或本文任何其他权利要求所述的方法，其包括筛分该切割的非木材原料以去除细粉，然后使该筛分的非木材原料脱硅。
16.如权利要求15或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该切割的非木材原料通过初级筛网和二级筛网进行筛分，该初级筛网具有在第一组辊之间间隔开的第一组槽，并且该二级筛网具有在第二组辊之间间隔开的第二组槽，该第一组槽中每个槽的宽度界定第一内部辊开度，并且该第二组槽中每个槽的宽度界定第二内部辊开度。
17.如权利要求16或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该初级筛网和该二级筛网是锥形筛网。
18.如权利要求16或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第一内部辊开度是约1mm，并且其中该第二内部辊开度是约2mm。
19.如权利要求15或本文任何其他权利要求所述的方法，其包括洗涤该筛分的非木材原料，然后使该洗涤的非木材原料脱硅。
20.如权利要求1至19中任一项或本文任何其他权利要求所述的方法，其包括从该纸浆流中去除水。
21.如权利要求20或本文任何其他权利要求所述的方法，其包括通过用过热蒸汽干燥该纸浆流来从该纸浆流中去除水。
22.一种用于由非木材原料生产纸浆的方法，该方法包括：
23.一种用于由非木材原料生产纸浆的系统，该系统包括：
24.一种具有如本文所述的任何新的和创造性特征、特征的组合、或特征的子组合的装置。
25.一种具有如本文所述的任何新的和创造性步骤、动作、步骤和/或动作的组合、或步骤和/或动作的子组合的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于由非木材原料生产纸浆的方法，该方法包括：
2.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该非木材原料用化合物溶液进行脱硅。
3.如权利要求2或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该化合物溶液包含碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾。
4.如权利要求1或权利要求2、或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该非木材原料用机械制浆机进行机械脱硅。
5.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第一温度在50℃至100℃的范围内。
6.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第二温度在100℃至130℃的范围内。
7.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第三温度在95℃至130℃的范围内。
8.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第二温度高于该第一温度。
9.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第三温度低于该第二温度。
10.如权利要求1或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该第三温度高于该第一温度。
11.如权利要求1至10中任一项或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该浸渍的非木材原料在中至高稠度下进行机械精磨。
12.如权利要求11或本文任何其他权利要求所述的方法，其中，该浸渍的非木材原料在8％至40％范围内的稠度下进行机械精磨。
13.如权利要求1至12中任一项或本文任何其他权利要求所述的方法，其包括将该非木材原料解构及将该解构的非木材原料切割成标称长度，然后使该切割的非木材原料脱硅。
14.如权利要求13或本...
【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·麦肯齐，马丁·普德拉斯，迈克尔·比蒂，
申请(专利权)人：红叶瑟斯德纳博知识产权公司，
类型：发明
国别省市：
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