一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法及利用该方法的制浆方法

权利要求书

1.一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，其特征在于步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比(kg：L)为1∶4～1∶10，将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为：升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤，并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；收集挤压后的木片作为化机浆的原料，即得热水预处理后的木片，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的半纤维素基产品。

②将步骤(4)中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，离心分离处理，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30℃，经离心分离处理后所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

2.根据权利要求1 所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法， 其特征在于所述木片的长宽尺寸为10～30 mm，厚度为3～6 mm。

3.根据权利要求1 所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，其特征在于所述步骤(4)中质量分数为3.0%的稀酸为硫酸或盐酸。

4.一种利用如权利要求1 至3 任一项所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，其特征在于步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比(kg：L)为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的半纤维素基产品。

②将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤(3)中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆， 制浆的化学预浸渍的步骤如下：

对于制备化学热磨机械浆，化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、H2O2或Na2SO3，NaOH的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.1%～0.3%，H2O2的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，或Na2SO3的添加量为步骤(3)中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～4%。

该化学预浸渍的处理温度为60～100 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（6）将步骤（5）中所述的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度120～170 ℃，压力0.1～0.7 MPa，磨解时的浆料浓度为10%～30%，磨解2～7 min；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08～0.10 mm，浆料浓度5%～30%， 经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（7）将步骤（6）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，条件为：浆料的质量百分数4.0%，水温80～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.10～0.15 mm 的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为15%～30%，即得浆料成品。

5.根据权利要求4 所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法， 其特征在于所述步骤(5)中金属离子螯合剂为DTPA 或EDTA。

6.一种利用如权利要求1 至3 任一项所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，其特征在于步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg：L）为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的半纤维素基产品。

②将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆， 制浆的化学预浸渍的步骤如下：

对于制备漂白化学热磨机械浆， 化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、H2O2或Na2SO3，NaOH 的添加量为步骤(3)中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.1%～0.3%，H2O2的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，或Na2SO3的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～4%。

该化学预浸渍的处理温度为60～100 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（6）将步骤（5）中所述的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度120～170 ℃，压力0.1～0.7 MPa，磨解0.5～5 min，磨解时的浆料浓度为10%～30%；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08～0.10 mm，浆料浓度5%～30%， 经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（7）漂白步骤，在漂白过程中，用碱量为步骤（7）中得到的浆料绝干质量2.0%～6.0%的氢氧化钠、浆料绝干质量0.1%～0.3%的二乙烯三胺五乙酸溶于水，氢氧化钠与水的比例（kg：L），以及二乙烯三胺五乙酸与水的比例(kg：L)均为1∶3，然后分散到浆料中并充分均匀混合；随后加入步骤（7）中浆料绝干质量1.0%～3.0%的硅酸钠与2.0%～8.0%的过氧化氢和需额外补加的水的混合液， 其中， 硅酸钠与水的比例（kg∶L）及过氧化氢与水的比例（kg∶L）均为1∶3，使漂白体系中浆料浓度为10%～35%，迅速搅拌浆料使其混合均匀，然后进行漂白反应；漂白反应的具体条件为， 温度60～90 ℃， 时间100～160 min， 搅拌速度300～1 000 r/min；漂白反应结束后，将漂白后的浆料用水充分洗涤，并调节浆料pH 值为5.0，即得漂白后浆料成品。

7.根据权利要求6 所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法， 其特征在于所述步骤（5）中金属离子螯合剂为DTPA 或EDTA。

8.一种利用如权利要求1 至3 任一项所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，其特征在于步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3：1～5：1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg：L）为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的半纤维素基产品。

②将步骤(4)中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min， 温度20～30 ℃， 经离心分离处理后所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。

（6）木片进入预汽蒸仓进行汽蒸，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min；随后通过第一段螺旋压榨预浸渍器，预浸渍时间为1～8 min；螺旋压榨的压缩比为3∶1～6∶1； 化学预浸渍过程中， 加入NaOH、金属离子螯合剂、硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤(5)中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（5） 中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.1%～0.5%，硅酸钠的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（7）经过第一段预浸渍处理后的木片，进行第二台常压预蒸仓反应，预汽蒸条件为，90～95℃，停留时间3～10 min，得第二段预浸渍处理后的木片。

（8）由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨浸渍器；化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、 硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.1%～0.5%， 硅酸钠的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为步骤 （7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃， 处理时间10～60 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（9）经过第二段预浸渍后的木片进入第三台常压预蒸仓， 继续通汽进行化学反应， 反应条件为，90～95℃，停留时间3～10 min。

（10）随后送入第一段磨浆机，进行常压磨浆，磨后粗浆稀释后，进入第二段磨浆机再进行常压磨浆；第一段磨的磨浆浓度为15～35%， 第二段磨的磨浆浓度为10～20%，得木材纤维浆料。

（11）将步骤(10)中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料浓度3.0%～4.0%，水温70～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.10～0.15 mm 的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为15%～30%，即得浆料成品。

9. 根据权利要求8 所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，其特征在于所述步骤（6）和（8）中金属离子螯合剂为DTPA 或EDTA。

10.一种利用如权利要求1 至3 任一项所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，其特征在于步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3：1～5：1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比(kg：L)为1∶4～1∶10，将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。时间3～10 min，得第二段预浸渍处理后的木片。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中，然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，具体离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用； 收集离心过程中形成的沉淀， 将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的半纤维素基产品。

②将步骤(4)中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。

（6）木片进入预汽蒸仓进行汽蒸，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min；随后通过第一段螺旋压榨预浸渍器，预浸渍时间为1～8 min；螺旋压榨的压缩比为3∶1～6∶1；化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、 硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（5） 中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为绝干木片质量的0.1%～0.5%， 硅酸钠的添加量为绝干木片质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为绝干木片质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（7）经过第一段预浸渍处理后的木片，进行第二台常压预蒸仓反应，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留

（8）由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨浸渍器；化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、 硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.1%～0.5%， 硅酸钠的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为步骤 （7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃， 处理时间10～60 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（9）经过第二段预浸渍后的木片进入送入第一段磨浆机，进行常压磨浆，磨浆浓度为15%～35%，即得经过第一段磨解的木片。

（10）将上述步骤（9）中经过第一段磨解的木片置于高浓漂白塔中进行反应，反应条件为，温度80～95℃，浆料浓度20%～35%，停留时间60～180 min。

（11）经过高浓停留反应的浆料随后送入第二段磨浆机，进行常压磨浆，磨浆浓度为10%～20%。

（12）将步骤（10）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料浓度3.0%～4.0%，水温70～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.10～0.15 mm 的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为15%～30%，即得浆料成品。

技术领域

本发明属于制浆造纸与生物质资源利用的技术领域， 尤其是一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，亦即自水解处理，及利用该方法的制浆方法。

背景技术

生物质是地球上最丰富的取之不尽、 用之不竭的可再生资源，是地球上仅次于煤炭、石油和天然气资源的第四大能源材料， 每年的产量达到1 700 亿t，这些丰富的生物质资源对实现世界经济的可持续发展、 实现环境保护和资源的有效利用具有重要的意义。制浆造纸工业若能很好地利用生物质资源，在生产纸浆的同时， 还能将其剩余物转化为高附加值的材料、化学品和燃料等，这将十分有利于制浆造纸工业的可持续发展。

木质纤维原料， 作为自然界中的一种重要的生物质资源和制浆造纸工业的重要原材料， 其预处理是提取和回收半纤维素并将其转化为生物质能源或高附加值产品的重要前提， 也是现有制浆造纸企业向着“复合型森林生物质精炼工业”转变的重要技术路线之一。 研究发现，在碱法制浆蒸煮过程中，大部分半纤维素都溶解在了黑液里， 如果将其送入碱回收系统浓缩、燃烧，就会造成半纤维素资源的浪费。所以，在制浆前提取适量的半纤维素，并将其转化高值化产品将带来额外的收益， 其收益也远远大于将其燃烧产生的收益， 因为半纤维素的燃烧热值仅仅为木质素的一半。 近年来， 以化学热磨机械浆（CTMP）、漂白化学热磨机械浆（BCTMP），碱性过氧化氢机械浆（APMP）和预处理加盘磨化学处理的碱性过氧化氢机械浆（P-RC APMP）为代表的化学机械制浆（也称其为高得率制浆）工艺，因其制浆得率高、木材消耗量小、废液中污染物负荷低而得到了造纸行业的普遍关注并取得了快速的发展。 高得率纸浆的需求呈现不断增长的趋势。 化学机械浆制浆过程中，溶出的半纤维素可达到15%左右。 伴随着半纤维素的溶出，一些阴离子垃圾（DCS）等物质也会不断积累，且随着水系统的封闭循环而不断富集，进而影响造纸的生产过程， 如引起纸机湿部化学性能变化和纸机运行稳定性， 同时也将增加制浆废液负荷，增加废液处理成本。 因此，在制浆之前预提取部分半纤维素不仅能够充分利用半纤维素资源， 还能降低制浆过程中的化学品用量和能耗， 降低废液污染负荷及其处理成本， 同时也有助于解决由于纸浆而引起的纸机运行过程中的一些问题。

通过检索， 发现一篇与本发明专利申请相关的如下专利公开文献： 碱性过氧化氢化学机械浆制备技术（CN1554827），涉及一种用植物纤维原料制备碱性过氧化氢化学机械浆的工艺技术。 本技术工艺流程包括： 木片—洗涤—汽蒸—热碱或热水预处理—一段双螺旋磨浆机—反应仓—盘磨磨浆—消潜—筛选净化—浓缩—纸浆。 本技术的制浆漂白技术是： 将配制好的浓度在5%～10%的H2O2水溶液，加入H2O2贮罐中； 将NaOH、Na2SiO3用水配成浓度5%～10%混合液，加入另一贮罐中。 分别用两个计量泵先经两个管路再合并为一个管路， 经双螺旋磨浆机上的加药孔， 将最终的混合药液定量连续地注入该机内，使物料在机壳内产生化学反应，排出碱液可软化物料。由于取代了挤压疏解机和浸渍机，节省了能源，节约了占地面积。

通过对比， 本发明与文献中的发明存在本质区别， 本发明通过自水解预处理以达到提取一部分半纤维素、一定量乙酸和少量木素的目的，而自水解后的木片仍进行化机浆的制造和生产， 通过这样的处理不仅能够得到半纤维素、木素和乙酸等物质，得到化机浆产品，同时也可降低磨浆能耗，改善部分浆料的性能； 而文献中的内容只是针对一定范围的制浆工艺进行了保护，因此，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种方法简单、操作方便、能源消耗降低、较大地节省综合生产成本， 同时也有利于现有企业将制浆造纸与生物质精炼有效融合起来， 降低化学机械浆磨浆能耗， 减少后续制浆废液污染的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法及利用该方法的制浆方法和造纸方法。

为了实现上述目的， 本发明所采用的技术方案如下：

一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg：L）为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；收集挤压后的木片作为化机浆的原料， 即得热水预处理后的木片，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的具有高附加值的半纤维素基产品。

②将步骤(4)中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

而且，所述木片的长宽尺寸为10～30 mm，厚度为3～6 mm。

而且，所述步骤（4）中质量分数为3.0%的稀酸为硫酸或盐酸。

利用如上所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比(kg：L)为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的具有高附加值的半纤维素基产品。

②将步骤(4)中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆， 制浆的化学预浸渍的步骤如下：

对于制备化学热磨机械浆，化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、H2O2或Na2SO3，NaOH的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.1%～0.3%，H2O2的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，或Na2SO3的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～4%。

该化学预浸渍的处理温度为60～100 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（6）将步骤（5）中所述的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度120～170 ℃，压力0.1～0.7MPa，磨解时的浆料浓度为10%～30%，磨解2～7 min；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08～0.10 mm，浆料浓度5%～30%， 经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（7）将步骤（6）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料浓度4.0%，水温80～95 ℃，时间20～40 min， 将消潜后的浆料在缝宽0.10～0.15 mm的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为15%～30%，即得浆料成品。

而且，所述步骤（5）中金属离子螯合剂为DTPA或EDTA。

利用如上所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比(kg：L)为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的具有高附加值的半纤维素基产品。

②将步骤(4)中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆， 制浆的化学预浸渍的步骤如下：

对于制备漂白化学热磨机械浆， 化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、H2O2或Na2SO3，NaOH 的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.1%～0.3%，H2O2的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%，或Na2SO3的添加量为步骤（3）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～4%。

该化学预浸渍的处理温度为60～100 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（6）将步骤（5）中所述的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度120～170 ℃，压力0.1～0.7 MPa，磨解2～7 min，磨解时的浆料浓度为10%～30%；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08～0.10 mm，浆料浓度5%～30%， 经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（7）漂白步骤，在漂白过程中，用碱量为步骤（7）中得到的浆料绝干质量2.0%～6.0%的氢氧化钠，浆料绝干质量0.1～0.3%的二乙烯三胺五乙酸溶于水，氢氧化钠与所用水的比例（kg∶L），以及二乙烯三胺五乙酸与所用水的比例（kg∶L）均为1∶3，然后分散到浆料中并充分均匀混合；随后加入步骤（7）中浆料绝干质量1.0%～3.0%的硅酸钠与2.0%～8.0%的过氧化氢和需额外补加的水的混合液，其中，硅酸钠与所用水的比例（kg∶L），以及过氧化氢与所用水的比例（kg∶L）均为1∶3，使漂白体系中浆料浓度为10%～35%，迅速搅拌浆料使其混合均匀，然后进行漂白反应；漂白反应的具体条件为，温度60～90 ℃，时间100～160 min，搅拌速度300～1 000 r/min；漂白反应结束后，将漂白后的浆料用水充分洗涤，并调节浆料pH值为5.0 左右，即得漂白后浆料成品。

而且，所述步骤（5）中金属离子螯合剂为DTPA或EDTA。

利用如上所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg∶L）为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和自水解预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的具有高附加值的半纤维素基产品。

②将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。

（6）木片进入预汽蒸仓进行汽蒸，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min；随后通过第一段螺旋压榨预浸渍器，预浸渍时间为1～8 min；螺旋压榨的压缩比为4∶1～6∶1； 化学预浸渍过程中， 加入NaOH、金属离子螯合剂、硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.1%～0.5%，硅酸钠的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（7）经过第一段预浸渍处理后的木片，进行第二台常压预蒸仓反应，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min，得第二段预浸渍处理后的木片。

（8）由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨浸渍器；化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、 硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.1%～0.5%， 硅酸钠的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为步骤 （7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃， 处理时间10～60 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（9）经过第二段预浸渍后的木片进入第三台常压预蒸仓， 继续通汽进行化学反应， 反应条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min。

（10）随后送入第一段磨浆机，进行常压磨浆，磨后粗浆稀释后，进入第二段磨浆机再进行常压磨浆；第一段磨的磨浆浓度为15%～35%，第二段磨的磨浆浓度为10%～20%，得木材纤维浆料。

（11）将步骤（10）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料的质量百分数3.0%～4.0%，水温70～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.10～0.15 mm 的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为15%～30%，即得浆料成品。

而且，所述步骤（6）和（8）中金属离子螯合剂为DTPA 或EDTA。

利用如上所述的制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法的制浆方法，步骤如下：

（1）将木片置于80～100 ℃的热水中浸泡20～40 min，然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压，螺旋挤压的压缩比为3∶1～5∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg∶L）为1∶4～1∶10， 将木片和水的混合物进行自水解预处理，自水解预处理的条件为，升温时间控制在20～60 min，蒸煮温度为110～180 ℃，保温时间为10～60 min，处理后得预水解液和预处理后的木片。

（3）将预水解液抽出，作为浓提取液贮存；自水解预处理后的木片用清水洗涤， 并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为3∶1～5∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段，备用。

（4）将收集到的提取液在45～65 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的15%～50%为止， 再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0～2.5 以沉淀木素，然后进行离心分离处理，离心条件为， 离心机转速5 000～8 000 r/min， 离心时间10～30 min，温度20～30 ℃。

离心分离处理后， 分别收集上层清液部分和沉淀部分，进行以下处理：

①对于上层清液部分，将2～4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃；离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以循环使用；收集离心过程中形成的沉淀，将沉淀经洗涤、分离和纯化，并于45～60 ℃下干燥后，即得可用于生产和开发的具有高附加值的半纤维素基产品。

②将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0～2.5，经离心分离处理后，离心条件为，离心机转速5 000～8 000 r/min，离心时间10～30 min，温度20～30 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。

（6）木片进入预汽蒸仓进行汽蒸，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min；随后通过第一段螺旋压榨预浸渍器，预浸渍时间为1～8 min；螺旋压榨的压缩比为4∶1～6∶1； 化学预浸渍过程中， 加入NaOH、金属离子螯合剂、硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（5）中所述经过热水预处理后木片的绝干质量的1%～8%， 金属离子螯合剂的添加量为绝干木片质量的0.1%～0.5%，硅酸钠的添加量为木片绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为木片绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（7）经过第一段预浸渍处理后的木片，进行第二台常压预蒸仓反应，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min，得第二段预浸渍处理后的木片。

（8）由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨浸渍器；化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、 硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后的木片的绝干木片质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.1%～0.5%，硅酸钠的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为步骤（7）中第二段预浸渍处理后木片的绝干质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～60 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（9）经过第二段预浸渍后的木片进入送入第一段磨浆机，进行常压磨浆，磨浆浓度为15%～35%，即得经过第一段磨解的木片。

（10）将上述步骤（9）中经过第一段磨解的木片置于高浓漂白塔中进行反应，反应条件为，温度80～95 ℃，浆料浓度20～35%，停留时间60～180 min。

（11）经过高浓停留反应的浆料随后送入第二段磨浆机，进行常压磨浆，磨浆浓度为10%～20%。

（12）将步骤（10）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为：浆料浓度3.0%～4.0%，水温70～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.10～0.15 mm 的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为15%～30%，即得浆料成品。

本发明的优点和积极效果是：

（1）本发明预处理方法方法简单、操作方便，制备得到的水解木片得率高达96.9%， 充分地利用了制浆工业中现有的部分设备而不需要额外复杂设备投资，只需要使用水、少量的稀酸和乙醇，而不需要购买其他化学品，即可完成预处理工艺，降低了能源的消耗和综合生产成本， 同时也有利于现有企业将制浆造纸与生物质精炼有效融合起来， 降低化学机械浆磨浆能耗，减少后续制浆废液污染。

（2）本发明预处理方法不仅能够获取一定量的半纤维素和木素类等物质， 还能保证后续的制浆生产， 提高了木质纤维生物质资源的高效和高值化利用， 通过该预处理方法还能带来诸如降低后续化学机械制浆的磨浆能耗， 减轻溶解与胶体类物质的累积问题等优势。

（3）本发明制浆方法操作容易，方法简便，成本低廉， 所制备得到的浆料与未经自水解预处理的制浆工艺流程相比，该制浆方法的压力磨浆部分和打浆能耗分别节省高达23.1%和38.7%；本发明的浆料的浆张各项物理性能分别为：松厚度2.34～2.54 cm3/g，抗张指数13.5～17.4 N·m/g， 撕裂指数1.58～1.83 mN·m2/g，ISO 白度42.4%～63.3%，不透明度为90.6%～96.9%，光散射系数为39～43 m2/kg， 光吸收系数为0.6～2.5 m2/kg；与未经自水解预处理的浆料相比，本发明的浆料的松厚度降低6.3%～9.1%， 抗张指数增加17.8%～28.9%、撕裂指数降低3.1%～22.7%，ISO 白度降低19.1%～33.0%，不透明度提高5.7%～7.0%，光散射系数提高2.4%～7.1%， 光吸收系数提高133.3%～316.7%。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法；本发明中所使用的试剂，如无特殊说明，均为本领域的常规试剂；本发明中的各原料百分数含量均为质量百分含量。

本发明在化学机械浆(如阔木化学机械浆，主要指化学热磨机械浆（CTMP）、 漂白化学热磨机械浆（BCTMP），碱性过氧化氢机械浆（APMP）和预处理加盘磨化学处理的碱性过氧化氢机械浆（P-RC APMP）制浆前，首先利用自水解预处理提取部分半纤维素和木素，提取后的木片用于制备化学机械浆。本发明旨在实现生物质的高效和高值化利用， 降低化学机械浆磨浆能耗，减少后续制浆废液污染。

实例1

一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，步骤如下：

（1）从获取的木片中筛选尺寸合格的木片（长宽尺寸介于10～30 mm，厚度介于3～6 mm），将筛选后的木片置于90 ℃的热水中浸泡30 min， 然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压， 螺旋挤压的压缩比为4∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg∶L）为1∶4，将木片和水的混合物置于蒸煮器中或压力容器中进行自水解预处理， 蒸煮过程中升温时间控制在30 min，蒸煮温度为140 ℃，保温时间为30 min。

（3）将蒸煮锅或压力容器内的预水解液抽出，作为浓提取液贮存。 自水解预处理后的木片用稀提取液用清水洗涤，并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为4∶1， 收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；收集挤压后的木片作为化机浆的原料，即得热水预处理后的木片，备用，例如送至制浆工段。

（4）将收集到的提取液在45 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的30%为止，再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.0 以沉淀木素（酸不溶木素），然后进行离心分离处理。 离心条件为，离心机转速5 000 r/min，离心时间20 min，温度25 ℃。 离心分离处理后，分别收集上层清液部分和沉淀部分。

其一，收集上层清液部分，将3 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质。 离心条件为， 离心机转速5 000 r/min，离心时间20 min，温度25 ℃。 离心分离处理结束后，收集上层清液中的乙醇，以便循环使用。 在此过程中形成的沉淀， 即为通过醇沉得到的以木糖为主、 伴有很少量阿拉伯糖和糠醛的半纤维素类物质。再经洗涤、分离和纯化，并于45 ℃下干燥后， 即可用于生产和开发具有高附加值的半纤维素基产品。

其二，将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值至2.0， 进行离心分离处理，离心处理条件为，离心机转速5 000 r/min，离心时间20 min，温度25 ℃，分离所得到的沉淀部分即为酸不溶木素， 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

利用上述热水预处理的方法制备得到的木片的制浆方法，步骤如下：

（1）将经过热水预处理后的木片送至本发明所述及的化机浆制浆工段制浆。 化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的3.5%，金属离子螯合剂（DTPA）的添加量为绝干木片质量的0.1%，H2O2的添加量为绝干木片质量的2.0%，处理温度为80 ℃，处理时间25 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（2）将步骤（1）中述及的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度150 ℃，压力0.3 MPa，磨解时的浆料浓度为25%，磨解3 min；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08 mm，浆料浓度15%。 经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（3）将步骤（2）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料浓度4.0%，水温90 ℃，时间40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.15 mm 的筛浆机上进行筛选， 然后脱水至浆料浓度约为30%，即得浆料成品。

利用上述制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法制备得到的浆料成品制作手抄片，步骤如下：取出少许浆料抄造手抄片， 将上述浆料经过PFI 磨打浆至游离度为250 mL， 或肖氏打浆度45 °SR，依据国家标准方法进行手抄片的抄造和相应的物理性能检测。 检测结果如下：

提取液中主要组分含量：葡萄糖150 kg，木糖340 kg，乙酸100 kg，以上均为基于1 t 绝干木片的含量；水解木片得率96.9%。

与未经自水解预处理的制浆工艺流程相比，本发明压力磨浆部分和打浆能耗分别节省13.2%和13.8%； 本发明的浆料的浆张的各项物理性能分别为：松厚度2.54 cm3/g，抗张指数13.5 N·m/g，撕裂指数1.63 mN·m2/g，ISO 白度63.3%，不透明度90.6%，光散射系数42 m2/kg，光吸收系数0.6 m2/kg。

与未经自水解预处理的浆料相比， 本发明的浆料的松厚度降低9.1%，抗张指数增加17.8%、撕裂指数降低22.7%，ISO 白度降低19.1%， 不透明度提高5.7%， 光散射系数提高4.8%， 光吸收系数提高133.3%。

实例2

一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，步骤如下：

（1）从获取的木片中筛选尺寸合格的木片（长宽尺寸介于10～30 mm ，厚度介于3～6 mm），将筛选后的木片置于90 ℃的热水中浸泡30 min， 然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压， 螺旋挤压的压缩比为4∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg∶L）为1∶4， 将木片和水的混合物置于蒸煮器中或压力容器中进行自水解预处理。 蒸煮过程中升温时间控制在35 min，蒸煮温度为150 ℃，保温时间为20 min。

（3）将蒸煮锅或压力容器内的预水解液抽出，作为浓提取液贮存。 自水解预处理后的木片用清水洗涤，并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为4∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；挤压后的木片作为化机浆的原料送至制浆工段。

（4）将收集到的提取液在55 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的50%为止，再利用质量分数为3.0%的稀硫酸调节pH 值为2.0 以沉淀木素（酸不溶木素），然后进行离心分离处理。离心条件为，离心机转速6 000 r/min，离心时间15 min，温度25 ℃。 离心分离处理后，分别收集上层清液部分和沉淀部分。

其一，收集上层清液部分，将4 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质。离心条件为，离心机转速6 000 r/min，离心时间15 min，温度25 ℃。离心分离处理结束后， 收集上层清液中的乙醇， 以便循环使用。 在此过程中形成的沉淀， 即为通过醇沉得到的以木糖为主、 伴有很少量阿拉伯糖和糠醛的半纤维素类物质。再经洗涤、分离和纯化，并于45 ℃下干燥后， 即可用于生产和开发具有高附加值的半纤维素基产品。

其二，将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀硫酸调节pH 值至2.0 和离心分离处理，离心条件为，离心机转速5 000 r/min，离心时间20 min，温度25 ℃，离心后所得到的沉淀部分即为酸不溶木素。 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

利用上述热水预处理的方法制备得到的木片的制浆方法，步骤如下：

（1）将经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。 化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的3.5%，金属离子螯合剂（DTPA）的添加量为绝干木片质量的0.1%，H2O2的添加量为绝干木片质量的2.0%，处理温度为80 ℃，处理时间25 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（2）将步骤（1）中述及的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度150 ℃，压力0.3 MPa，磨解时的浆料浓度为25%；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08 mm，浆料浓度20%。经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（3）将步骤（1）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料浓度4.0%，水温95 ℃，时间30 min。 将消潜后的浆料在缝宽0.15 mm 的筛浆机上进行筛选， 然后脱水至浆料浓度约为20%，得浆料成品。

利用上述制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法制备得到的浆料成品制作手抄片，步骤如下：取出少许浆料， 将浆料经PFI 磨打浆至游离度为250 mL 或肖氏打浆度45 °SR，依据国家标准方法进行手抄片的抄造和相应的物理性能检测。 检测结果如下：

提取液中主要组分含量，葡萄糖280 kg，木糖540 kg，乙酸140 kg，以上均为基于1 t 绝干木片的含量；水解木片得率96.8%。

与未经自水解预处理的制浆工艺流程相比，本发明压力磨浆部分和打浆能耗分别节省22.5%和27.0%； 本发明的浆料的浆张的各项物理性能分别为：松厚度2.34 cm3/g，抗张指数17.3 N·m/g，撕裂指数1.58 mN·m2/g，ISO 白度45.4%，不透明度96.9%，光散射系数43 m2/kg，光吸收系数2.0 m2/kg。

与未经自水解预处理的浆料相比， 本发明的浆料的松厚度降低7.9%，抗张指数增加28.1%、撕裂指数降低3.1%，ISO 白度降低28.3%，不透明度提高7.0%， 光散射系数提高2.4%， 光吸收系数提高233.3%。

实施例3

一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，步骤如下：

（1）从获取的木片中筛选尺寸合格的木片(长宽尺寸介于10～30 mm，厚度介于3～6 mm)，将筛选后的木片置于90 ℃的热水中浸泡30 min， 然后将热水浸泡过的木片进行螺旋挤压， 螺旋挤压的压缩比为4∶1。

（2）向经过螺旋挤压处理后的木片中加入水，使木片的绝干质量与加入水后的总液体体积比（kg∶L）为1∶6，将木片和水的混合物置于蒸煮器中或压力容器中进行自水解预处理。 蒸煮过程中升温时间控制在30 min，蒸煮温度为140 ℃，保温时间为60 min。

（3）将蒸煮锅或压力容器内的预水解液抽出，作为浓提取液贮存。 自水解预处理后的木片用清水洗涤，并置于螺旋挤压机中挤压，螺旋挤压机的压缩比均为4∶1，收集洗后和再次挤压后的滤液，混合后作为稀提取液，然后并入浓提取液混合得提取液，贮存备用；收集挤压后的木片作为化机浆的原料，即得热水预处理后的木片，备用，例如送至制浆工段。

（4）将收集到的提取液在60 ℃的温度范围内进行蒸发浓缩，直至原提取液浓度的40%为止，再利用质量分数为3.0%的稀酸调节pH 值为2.5 以沉淀木素（酸不溶木素），然后进行离心分离处理。离心条件为，离心机转速6 000 r/min，离心时间15 min，温度25 ℃。 离心分离处理后，分别收集上层清液部分和沉淀部分。

其一，收集上层清液部分，将3 倍于上层清液体积的乙醇加入到上层清液中， 然后进行离心分离处理以沉淀半纤维素类物质。离心条件为，离心机转速6 000 r/min，离心时间15 min，温度25 ℃。离心分离处理结束后， 收集上层清液中的乙醇， 以便循环使用。 在此过程中形成的沉淀， 即为通过醇沉得到的以木糖为主、 伴有很少量阿拉伯糖和糠醛的半纤维素类物质。再经洗涤、分离和纯化，并于45 ℃下干燥后， 即可用于生产和开发具有高附加值的半纤维素基产品。

其二，将步骤（4）中的沉淀部分用质量分数为3.0%的稀硫酸调节pH 值至2.5 并进行离心分离处理，离心条件为，离心机转速5 000 r/min，离心时间20 min，温度25 ℃，所得到的沉淀部分即为酸不溶木素。 收集这部分木素用于后续生产和开发木素基产品。

利用上述热水预处理的方法制备得到的木片的制浆方法，步骤如下：

（1）将上述经过热水预处理后的木片送至本发明所述及的化机浆制浆工段制浆。 化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的3.5%，

金属离子螯合剂(DTPA)的添加量为绝干木片质量的0.1%，H2O2的添加量为绝干木片质量的2.0%，处理温度为80 ℃，处理时间25 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（2）将步骤（1）中述及的经过化学预浸渍处理的木片进行两段磨解处理：第一段为压力磨解，具体条件为，温度150 ℃，压力0.3 MPa，磨解时的浆料浓度为25%；第二段为常压磨解，具体条件为，盘磨间隙0.08 mm，浆料浓度15%。经过两段磨解处理后得到磨解后的木材纤维浆料。

（3）将步骤（2）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为，浆料浓度4.0%，水温90 ℃，时间40 min。 将消潜后的浆料在缝宽0.15 mm 的筛浆机上进行筛选， 然后脱水至浆料浓度约为30%，即得浆料成品。

利用上述制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法制备得到的浆料成品制作手抄片，步骤如下：取出少许浆料， 将浆料经PFI 磨打浆至游离度为250 mL 或肖氏打浆度45 °SR，依据国家标准方法进行手抄片的抄造和相应的物理性能检测。 检测结果如下：

预水解液中主要组分含量， 葡萄糖300 kg，木糖580 kg，乙酸170 kg，以上均为基于1 t 绝干木片的含量；水解木片得率96.6%。

与未经自水解预处理的制浆工艺流程相比，本发明压力磨浆部分和打浆能耗分别节省23.1%和38.7%； 本发明的浆料的浆张的各项物理性能分别为：松厚度2.38 cm3/g，抗张指数17.4 N·m/g，撕裂指数1.83 mN·m2/g，ISO 白度42.4%，不透明度96.3%，光散射系数39 m2/kg，光吸收系数2.5 m2/kg。

与未经自水解预处理的浆料相比， 本发明的浆料的松厚度降低6.3%，抗张指数增加28.9%、撕裂指数增加12.3%，ISO 白度降低33.0%， 不透明度提高6.3%， 光散射系数降低7.1%， 光吸收系数提高316.7%。

实施例4

一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，步骤同实施例3 中的步骤（1）～（4）。

利用上述热水预处理的方法制备得到的木片的制浆方法(APMP)，步骤如下：

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。

（6）木片进入预汽蒸仓进行汽蒸，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min。 随后通过第一段螺旋压榨预浸渍器，预浸渍时间为1～8 min。 螺旋压榨的压缩比为4∶1～6∶1。 化学预浸渍过程中， 加入NaOH、金属离子螯合剂、硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为绝干木片质量的0.1%～0.5%， 硅酸钠的添加量为绝干木片质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为绝干木片质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（7）经过第一段预浸渍处理后的木片，进行第二台常压预蒸仓反应，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min；

（8）由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨浸渍器。 化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、 硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的1%～8%， 金属离子螯合剂的添加量为绝干木片质量的0.1%～0.5%，硅酸钠的添加量为绝干木片质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为绝干木片质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～60 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（9）经过第二段预浸渍后的木片进入第三台常压预蒸仓， 继续通汽进行化学反应， 反应条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min。

（10）随后送入第一段磨浆机，进行常压磨浆，磨后粗浆稀释后，进入第二段磨浆机再进行常压磨浆；第一段磨的磨浆浓度为15%～35%，第二段磨的磨浆浓度为10%～20%；

（11）将步骤（10）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为：浆料浓度3.0%～4.0%，水温70～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.15 mm 的筛浆机上进行筛选，然后脱水至浆料浓度为30%，即得浆料成品。

将上述浆料制备得手抄片，步骤如下：取出少许浆料， 将浆料经过PFI 磨打浆至游离度为250 mL或肖氏打浆度45 °SR，依据国家标准方法进行手抄片的抄造和相应的物理性能检测。 检测结果如下：

预水解液中主要组分含量， 葡萄糖300 kg，木糖580 kg，乙酸170 kg，以上均为基于1 t 绝干木片的含量；水解木片得率96.6%。

本发明的浆料的浆张的各项物理性能分别为：松厚度2.0～2.8 cm3/g，抗张指数12～25 N·m/g，撕裂指数1.0～2.0 mN·m2/g，ISO 白度40%～80%， 不透明度70%～95%，光散射系数30～50 m2/kg，光吸收系数2.0～4.0 m2/kg。

实施例5

一种制备化学机械浆前对木片热水预处理的方法，步骤同实施例2 中的步骤（1）—（4）。

利用上述热水预处理的方法制备得到的木片的制浆方法（P-RC APMP），步骤如下：

（5）将步骤（3）中所述的经过热水预处理后的木片送至化机浆制浆工段制浆。

（6）木片进入预汽蒸仓进行汽蒸，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min。 随后通过第一段螺旋压榨预浸渍器，预浸渍时间为1～8 min。 螺旋压榨的压缩比为4∶1～6∶1。 化学预浸渍过程中， 加入NaOH、金属离子螯合剂、硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为绝干木片质量的0.1%～0.5%， 硅酸钠的添加量为绝干木片质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为绝干木片质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～40 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（7）经过第一段预浸渍处理后的木片，进行第二台常压预蒸仓反应，预汽蒸条件为，90～95 ℃，停留时间3～10 min。

（8）由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨浸渍器。化学预浸渍过程中，加入NaOH、金属离子螯合剂、硅酸钠和H2O2，NaOH 的添加量为绝干木片质量的1%～8%，金属离子螯合剂的添加量为绝干木片质量的0.1%～0.5%，硅酸钠的添加量为绝干木片质量的0.5%～3.0%，H2O2的添加量为绝干木片质量的1%～7%；该化学预浸渍的处理温度为60～90 ℃，处理时间10～60 min，得到化学预浸渍处理后的木片。

（9）经过第二段预浸渍后的木片进入送入第一段磨浆机，进行常压磨浆，磨浆浓度为15%～35%，即得经过第一段磨解的木片。

（10）将上述步骤(9)中经过第一段磨解的木片置于高浓漂白塔中进行反应，反应条件为，温度80～95 ℃，浆料浓度20%～35%，停留时间60～180 min。

（11）经过高浓停留反应的浆料随后送入第二段磨浆机，进行常压磨浆，磨浆浓度为10%～20%。

（12）将步骤（10）中的木材纤维浆料置于消潜池中进行处理，处理条件为：浆料浓度3.0%～4.0%，水温70～95 ℃，时间20～40 min，将消潜后的浆料在缝宽0.15 mm 的筛浆机上进行筛选， 然后脱水至浆料浓度为30%，即得浆料成品。

将上述浆料制备得手抄片，步骤如下：取出少许浆料， 将浆料经过PFI 磨浆机打浆至游离度为250 mL 或肖氏打浆度45 °SR，依据国家标准方法进行手抄片的抄造和相应的物理性能检测。 检测结果如下：

提取液中主要组分含量，葡萄糖280 kg，木糖540 kg，乙酸140 kg，以上均为基于1 t 绝干木片的含量；水解木片得率96.8%。

本发明的浆料的浆张的各项物理性能分别为：松厚度2.0～2.8 cm3/g，抗张指数12～25 N·m/g，撕裂指数1.0～2.0 mN·m2/g，ISO 白度40%～80%， 不透明度70%～95%，光散射系数30～50 m2/kg，光吸收系数2.0～4.0 m2/kg。