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CN1047640C - 通过蒸煮粉碎的纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过蒸煮粉碎的纤维素纤维材料生产硫酸盐纸浆的方法，其特征在于，在对所述材料进行硫酸盐蒸煮从而生产纸浆的至少一个阶段，它包括下列步骤：(a)对溶解的有机物质含量足以导致H因子、达到一特定卡伯值的有效碱耗量、纸浆强度和/或纸浆可漂性恶化的液体进行提取；以及(b)用有效溶解的有机物质含量低于提取液体的液体对该提取过的液体进行部分或全部替换，以便明显降低H因子、明显降低有效碱的消耗量至一个特定的卡伯值、有利地影响纸浆强度和/或明显增加生产的硫酸盐纸浆的可漂性。

Description

通过蒸煮粉碎的纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法
本发明涉及通过蒸煮粉碎的纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法。
根据人们对纤维素硫酸盐制浆工艺中现有技术的认识，溶解有机物质(DOM)的含量对于蒸煮工艺的后期有着十分不利的影响，它将阻碍脱木素过程的顺利进行，这是因为在药液与木材中的残留物或天然木质素产生反应之前，药液中有效的蒸煮化学物质就将受到消耗。上述的溶解有机物主要包括溶解了的半纤维素，木质素，还包括溶解了的纤维素，提取物以及在蒸煮过程中从木材中提取出来的其他物质。依据传统的知识，在除了蒸煮工艺的后期之外的其他部位，DOM浓度的影响则是不显著的。DOM在蒸煮后期的阻碍作用对现有技术中的某些连续蒸煮工艺来说，其影响则被减弱了，尤其是采用纽约Kamyr,Inc.of Glens Falls出售的EMCC蒸煮器时更是如此，这是因为药液(包括白液)在蒸煮器端部的逆流现象使“膨松脱木素”相的端部以及整个所谓的“残留脱木素”相中DOM的浓度都有所降低。
本发明的目的之一是提供一种通过蒸煮纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法。
根据本发明，业已发现DOM不仅在蒸煮相的端部对蒸煮过程有不利的影响，而且由于DOM的存在，对蒸煮工艺的任何部位，即膨松脱木素过程的起始部位、中间部位或末端部位所产生的纸浆的强度都会有不利的影响。虽然DOM对纸浆纤维以及对纸浆强度所产生的不利影响的机理尚未十分清楚，但是可以设想，其原因是因为DOM环绕在纤维物质的周围，致使透过纤维壁的碱性物质可提取有机物的转移速率的降低，以及纤维的结晶区与无定形区(即结点区)之间存在着不同的提取性能。从本发明中已得到证明，无论在任何情况下，只要能使蒸煮全过程的DOM含量(浓度)得到降低，纸浆的强度就能明显提高。我们已经发现，根据本发明，如果在整个硫酸盐蒸煮(kraft cook)过程中DOM的含量接近于零，则纸浆的撕裂强度可以大大提高，与常规法生产的硫酸盐纸浆相比，其11km抗张强度可提高25％左右(例如27％)。即使DOM的含量能下降到正常水平的一半或者四分之一，纸浆的强度也将有明显的提高。
在现行的硫酸盐蒸煮工艺中，其某些部位上的DOM浓度为130g/l或更高一些是很普通的，对某些硫酸盐蒸煮工艺来说，在其许多部位(例如Kamyr,Inc,MCC连续蒸煮器的底部循环，边路循环，上部主提取部以及其MC循环中)该浓度为100g/l或更高，甚至在洗涤循环中(根据传统的知识，它位于蒸煮阶段的后期)，DOM的含量也维持在约30～90g/l左右。在这些传统的情况下，DOM中木质素成份的含量经常超过60g/l，甚至有时超过100g/l,DOM中的半纤维素含量也常常超过20g/l。虽然怀疑溶解了的半纤维素对纸浆有明显的影响，但是尚不知它是否比木质素对纸浆强度的不利影响更大一些(例如由于阻碍了有机物质从纤维素中的移出)，或者恰恰相反，或者这种影响是协同性的。
根据本发明，人们首次认识到为了使纸浆的可漂性能更好，降低化学药品的消耗量，以及更明显的提高纸浆的强度，就应当将整个硫酸盐蒸煮过程中DOM的浓度降至最低。通过降低DOM的水平，在保持生产率不变的情况下可以将连续蒸煮器设计得更小，而且可以使连续蒸煮器的某些效益能与间歇式蒸煮系统相媲美。如果在整个硫酸盐蒸煮过程中(即膨松脱木素的初期，中期及后期)能将DOM的浓度保持在100g/l或更低一些，则可期望获得许多有利的结果，最好能使之保持在50g/l或更低一些(越接近零，效果越好)。尤其是希望使木质素成分的含量能保持在50g/l或更低(最好约25g/l或更低)，而半纤维素的含量为15g/l或更低(最好约10g/l或更低)。
根据本发明，业已发现有可能钝化DOM浓度对纸浆强度的不利影响，至少在很大程度上钝化之。就本发明的这一方面而言，业已发现如果按照美国专利4,929,307(该专利所公开的内容在此被用作参考)的方法将墨液移出并进行热压处理，例如在170～350℃(最好是240℃)的温度下处理5～90分钟(最好约30～60分钟)，然后再重新送入，其撕裂强度最高可以提高大约15％。通过加热处理来钝化DOM的机理也不是十分明了，但是它与上述的假设是相一致的，而且对纸浆强度的影响也是实实在在的，并且是有些奇异的。
考虑到上述DOM所带来的不利影响，为了提高硫酸盐纸浆的强度，本发明为连续蒸煮和批量蒸煮系统提供了种种方法。本发明在提供一种高强度硫酸盐纸浆的同时，为了达到本发明的效果，也提供了一种设备。而且根据本发明，H因子明显降低，例如，H因子至少降低5％，同时达到一个给定的卡伯值。此外，有效碱的消耗量也可以明显下降，例如，在达到某一特定卡伯值时，至少可降低木材重量的0.5％(例如约4％)。进而言之，纸浆的可漂性得到提高，例如，在某一个特定的全系列卡伯因子时，ISO亮度至少提高一个单位。
就本发明的另一个方面而言，它提供了一种通过蒸煮粉碎的纤维素材料来生产硫酸盐纸浆的方法。该方法包括若干连续的步骤，在硫酸盐蒸煮工艺中对材料进行多个不同阶段的处理，从而来制取纸浆：(a)对含有一定量DOM，这些量的DOM足以对纸浆强度构成不利影响的药液进行提取，以及(b)用有效DOM含量大大低于上述提取的药液的药液来部分或全部取代所提取的药液，从而对纸浆的强度造成有利的影响。在步骤(b)中用来取代放出药液的药液选自于这样一组液体，它们包括水，基本上不含DOM的白液，热压处理过的墨液，洗涤器滤液，冷喷滤液以及这些液体的组合物。例如，至少在蒸煮过程的一个阶段，可以将墨液放出，在一定的温度和压力下(例如，在高于大气压力的情况下，在约170～350℃的温度下处理约5～90分钟，并且要至少超过蒸煮温度20℃)对DOM的负作用进行明显钝化。在说明书及权利要求书中所使用的“有效DOM”是指对纸浆强度，H因子，有效碱的消耗量和/或漂白性能造成影响的那部分DOM。可以通过钝化处理(应不影响漂白性能)或采用一种初始DOM浓度较低的液体来达到降低有效DOM的目标
本发明的方法可以在一种连续的垂直蒸煮器中完成，此时，步骤(a)和(b)可以在至少二个不同的蒸煮平面上进行。在这种情况下，通常还包括步骤(c)，即在置换液与被蒸煮的材料相接触之前，将步骤(b)中的置换液进行加热，使其温度与放出的药液的温度相同，步骤(a)和(b)可以在浸泡过程、邻近蒸煮的起始阶段，蒸煮的中间阶段以及邻近蒸煮的结束时进行，即基本上在整个膨松脱木素阶段都可以进行。
根据本发明的另一方面，它提供了一种硫酸盐蒸煮工艺，它包括在蒸煮即将开始时的若干步骤：(a)对DOM的含量足以影响纸浆强度的药液进行提取，以及(b)用有效DOM含量大大低于上述提取药液的药液来置换部分或全部被提取的药液，从而对纸浆强度提供有利的影响。
根据本发明的另一方面，它提供了一种硫酸盐蒸煮工艺，它包括在浸泡纤维素纤维材料过程中的若干步骤：(a)对DOM的含量足以影响纸浆强度的药液进行提取，以及(b)用有效DOM含量大大低于上述提取药液的药液来置换部分或全部被提取的药液，从而对纸浆强度提供有利的影响。
根据本发明的另一个方面，它提供了一种硫酸盐蒸煮纸浆的方法，它包括以下步骤：在一个给定的蒸煮阶段中提取与纸浆相接触的墨液，(b)对墨液进行热压处理，其温度足以使DOM对纸浆强度的不利影响明显受到钝化，以及(c)将钝化过的DOM墨液在给定的阶段重新送回，使之与纸浆相接触。
本发明还包括由上述方法制得的硫酸盐纸浆。这种硫酸盐纸浆与以前生产的硫酸盐纸浆有所不同，对于充分精制的纸浆来说，在特定抗张强度下，与不采用本发明的DOM处置或去除步骤的，等同条件下生产出的硫酸盐纸浆相比，其撕裂强度可提高25％(例如9km抗张强度或11km抗张强度下)，至少要提高15％左右。如果采用钝化后的墨液，则将提高达15％(例如至少提高约10％)。
本发明也适用于纤维素纤维材料的硫酸盐间歇蒸煮工艺，它使用了一个含有墨液的容器以及一个含有物料的间歇式蒸煮器。与本发明相关的这种硫酸盐间歇式蒸煮工艺中设有以下步骤：(a)在所述的容器中热压墨液，其温度足以使墨液中DOM对纸浆强度的不利影响受到钝化，以及(b)将墨液送入蒸煮器，使之与其中的纤维素纤维材料相接触。在步骤(a)中，墨液在高于大气压的条件下，温度约为170～350℃时被加热约5～90分钟(一般至少约190℃加热约30～60分钟，并且至少高出蒸煮温度20℃)，而在步骤(b)中可以将墨液与白液同时送入蒸煮器，以便对纤维素纤维材料进行蒸煮。
根据本发明的另一个方面，它提供了一种硫酸盐蒸煮纤维素纸浆的设备，该设备包括以下部件：一台直立的连续蒸煮器，在蒸煮器的不同高度上和不同的蒸煮阶段至少有二个排出/提取网罩，与每个网罩相连的一条再循环管路和一条提取管路，对每一条再循环管路来说，向该再循环管路提供置换液的以便对提取管路中提取出的药液进行补偿的装置。每个再循环环路中一般还包括一台加热器，而且该蒸煮器可以与一个独立的浸泡容器相连接，在该容器中可以进行高DOM浓度药液的排出及用低DOM浓度药液进行置换(包括在一条返回管线中，该管线将浸泡容器的顶部与高压喂料器相连接)。
本发明还涉及一种对粉碎了的纤维素纤维材料进行硫酸盐蒸煮的工业化的方法，它包括步骤(a)连续地将基本上不含有DOM的蒸煮液送入及排出，使之与材料相接触及相脱离，直至硫酸盐蒸煮过程的完成为止，其速率为每天至少可处理100吨纸浆。该方法最好采用一种间歇式蒸煮器，其生产能力为至少8吨/天(例如8-20吨)。该方法还包括步骤(b)在步骤(a)之前将纤维素材料装入蒸煮器中，还包括步骤(c)在步骤(a)之后将硫酸盐纸浆排出蒸煮器。为了完成本发明的这一方面的任务，本发明还涉及一种间歇式蒸煮器系统，每个间歇式蒸煮器的生产能力至少为8吨/天(即与实验室规模相比，属于工业生产规模的)。
本发明还涉及对各种不同形式的连续蒸煮器的改造，其中涉及各种传统的MCCKamyr Inc.蒸煮器或EMCC Kamyr,Inc.蒸煮器，使其在蒸煮的初期或中期的至少一个阶段，蒸煮液中的有效DOM能得到明显的稀释。采用一种特殊的方式安置提取网罩及再循环网罩，即可使现有的蒸煮器具备本发明的优点，这时只需重新安排各种流体的流动路线，并在不同的部位引入低DOM的稀释液和/或白液。这一改造适合于所有的传统型连续蒸煮器，包括单容器液压式，双容器液压式等等。
本发明的主要目的是生产强度更高的硫酸盐纸浆，和/或明显减少H因子及碱消耗量，并且提高其可漂性。本发明的这一目的及其他一些目的，通过阅读本发明的详细说明以及所附的权利要求书即可以得到清楚的了解。
图1是本发明连续式硫酸盐蒸煮设备的一个示范性实施例的示意图，它可完成本发明示范性的方法；
图2和3描绘了代表纸浆强度的图线，对按照本发明生产的纸浆与相同条件下(只是没实施本发明)生产的硫酸盐纸浆进行了比较；
图4是示范性设备的示意图，该设备可完成本发明所提供的改进了的间歇式硫酸盐蒸煮工艺；
图5是本发明的另一个示范性的间歇式蒸煮器实施例的侧视示意图；
图6是一曲线图，它对本发明生产的纸浆的H因子与相同条件下(只是未实施本发明)生产的硫酸盐纸浆进行了比较；
图7是一曲线图，它表示了纸浆生产过程中有效碱的消耗情况，对本发明的纸浆与相同条件下(只是未实施本发明)生产的纸浆作了比较；
图8是一曲线图，它表示了有效碱的消耗量与工厂药液百分比的相互关系，并与不含DOM的药液进行了比较；
图9是一曲线图，它表示了依照本发明而生产的纸浆的比较亮度，并与相同条件下(只是未实施本发明)生产的硫酸盐纸浆作了对比；
图10～14B是根据本发明的方法生产出的纸浆的各种强度的其他曲线图，其中图12A～B中与相同条件下(只是未实施本发明)生产的硫酸盐纸浆作了对比；
图15是一曲线图，它表示了实验室蒸煮工艺的药液中DOM浓度的分析情况，这些药液取自蒸煮过程的不同阶段，来自于三个不同的液源；
图16是本发明中使用的一种双容器液压蒸煮系统中的一个示范性的蒸煮器的示意图；
图17是一曲线图，它是一种理论上的勘测值，对一传统的MCC蒸煮器中的DOM浓度与图16所示的蒸煮器作了对比；
图18至20是本发明其他一些示范性蒸煮器的示意图；
图21至25是一些曲线图，它们是一些理论上的勘测值，表示了采用图19所示的蒸煮器时的不同稀释及提取参数。
下面对附图作详细说明。
图1描述的是一种双容器液压硫酸盐蒸煮系统，例如由纽约Kamyr,Inc.of Glens Falls出售的那种，为了实现本发明的方法对其进行了改造。当然，现存的任何其他形式的连续蒸煮系统都可以进行改造以适应本发明，其中包括单容器液压，单容器蒸汽相以及双容器蒸汽相的蒸煮器。
在图1所示的实施例中，一个传统的浸泡容器(IV)10与一传统的直立式连续蒸煮器11相连接。夹带在水及蒸煮液中的粉碎过的纤维素纤维材料从一传统的高压喂料器中经由管线12被送入IV10的顶部，一部分药液则按传统的方式经管线13被抽出，返回到高压喂料器中。按照本发明，为了降低DOM的浓度(在本说明书及权利要求书中，DOM是指溶解了的有机物，主要是溶解了的半纤维素及木质素；此外也包括溶解了的纤维素，提取物及其他一些在硫酸盐蒸煮过程中从木材中提取出来的材料)，用泵14将药液沿管线15(或从容器10的顶部)抽出，并在步骤16对之进行处理，去除或钝化其中的DOM或者所选定的其他组分。步骤16可以是一个沉淀过程(例如通过将pH值降到9以下)，一个吸收过程(例如采用一纤维素纤维柱或活性碳)，或者是一些过滤过程(例如超滤，微滤，毫微过滤等)，溶剂提取，破坏处理(例如采用射线进行辐照)，超临界提取，重力分离或者蒸发(在浓缩之后)过程等。
根据浸泡过程是顺流式的还是逆流式的，可以将置换液(例如在步骤16之后)通过泵14′和管路17送入管线13中，也可不采用这种方式。用来取代步骤16中所处理的提取液而加入管线17中的取代液，可以是稀释液，例如新鲜(即基本上不含DOM的)白液，水，洗涤滤液(例如粗浆的洗涤滤液)，冷喷滤液或者上述液体的混合液。如果想提高管路12，13中循环药液的含硫量，可以将墨液加入管路17中，但是该墨液必须进行处理，以便钝化其中所含的DOM，这一点下面还会再讲。
在任何情况下，从管路15中抽出的液体都应具有较高的DOM浓度，而经管路17加入的液体中有效DOM含量则很低，从而为纸浆强度提供一个良好的影响。
就浸泡容器10本身而言，它也采用了一个传统的网罩18，泵19以及再输入管道20，从而使其DOM得到适当的控制。管线21所示的稀释液被加入药液再循环管路20中，以便稀释DOM的浓度。该稀释液至少包括一些白液。这样，经管道20重新送入的药液中的有效DOM含量就会大大低于通过网罩18而被抽出的药液，并且其中至少包括一部分白液。如同处理步骤16一样，处理步骤16′也被放置在管线20之中，如图1虚线所示。
粉碎后的纤维素纤维材料浆通过管线22从IV10的底部送入蒸煮器11的顶部，而且如同人们所共知的那样，一部分浆液将从管路23中抽出，并在标号24处将白液加入其中，然后经过一个加热器(一般一种间接加热器)25，最后经管线26被重新送入IV10的底部和/或送入管线22的起始部附近，即图1所示的位置27。
在现行的连续蒸煮器中，液体通常从蒸煮器的不同高度上被抽出，经过加热再重新被送入抽出时的位置，然而在正常的情况下，药液并不从系统中提取出来并用新鲜的，DOM含量低的药液进行置换。在现行的连续蒸煮器中，墨液是从蒸煮器的中心部位提出的，而且该墨液不再重新加入，而被送往闪急槽，最后送往回收锅炉或类似装置中去。与之截然相反，本发明的连续蒸煮器11从不同的阶段及高度上提取药液，并用低DOM浓度的药液取代之，这一过程是在蒸煮的开始、中间及邻近结束的部位进行的。采用图1所示的蒸煮器11并实行本发明的方法，与传统的硫酸盐纸浆，即在现行的蒸煮器中，其他条件都相同的情况下处理出来的纸浆相比，从管路28中排出的纸浆具有更高的强度。
蒸煮器11包括第一组抽出网罩30，它位于蒸煮器的顶部附近，邻近蒸煮的起始部位，还包括第二组网罩31，它位于蒸煮器的中部，还有第三和第四组网罩32,33，它们靠近蒸煮器的末端部。网罩30～33分别与泵34～37相连，并分别与再循环线路38～41相沟通，有时还分别包括加热器42～45，这些循环回路本身都属传统技术。但是根据本发明，分别从线路46～49中提取一部分药液，例如经由管路46而进入一组闪急槽50中，它们与图1中的第一组网罩30是相关连的。
为了对所提取的高DOM浓度的药液进行补偿并降低DOM的含量，需加入置换(稀释液)，分别如管路51～54所示，管路51～54中的补加药液的有效DOM深度明显低于管线46～49提取出的药液，所以能对纸浆强度提供一个良好的影响。经管道51～54加入的药液可以与上述经管路17加入的稀释液相同。用加热器42～45可以对置换药液以及任何再循环药液进行加热，使之基本上达到(一般略高于)抽出药液的温度。蒸煮器11可以具有任何数量的网罩30～33。
在将提取药液送往远处以及用置换液来将其取代之前，提取液与置换液之间可以相互进行热交换，在图1中用标号56作了示意性指明。此外，还可对提取液进行处理，以去除或钝化其中的DOM，然后再作为置换药液(如果需要还可与其他稀释药液一起)立即重新补入。图1中用标号57对之作了示意性描述，其中管路48内的提取液在57(如同步骤16)处得到处理，去除DOM，再在53处重新返回。如图1所示，其中也加入了白液，事实上图1中凡与网罩30～30相关连的每一个阶段，部可以添加白液(分别经管线51～54)。
图1所示的处理装置57，就其另一方面而言，它是一种墨液压力加热装置。被看作“墨液”的药液从网罩32被抽出，其中一部分经管路48被提取。装置57中的压力加热可以采用美国专利4,929,307所介绍的方法，该专利所公开的内容在此被引作参考。在装置57中墨液一般将在高压下被加热至约170～350℃(最好高于190℃，例如240℃左右)，处理约5～90分钟(最好约3～60分钟)，温度至少要超过蒸煮器温度20℃。这样就可以使DOM得到明显的钝化，此墨液可以沿管线53重新被送回。图1中标号58所示的处理装置是与最后一组抽出/提取网罩33相关连的，如同装置16一样。在蒸煮器11中任何一个提取药液而不是补加稀释药液的水平面上都可以设置，或不设置一种类似于58的装置，白液也可以在58处被加入，然后使消耗掉DOM的药液从管路54返回。
不论是使用经处理的提取液，还是使用稀释药液，根据本发明，都希望在基本上整个硫酸盐蒸煮过程中(膨松脱木素处理)，蒸煮药液中DOM的总浓度维持在100g/l或更低，最好是低于约50g/l，同时维持木质素浓度在50g/l或更低(最好约25g/l或更低)，半纤维素浓度在15g/l或更低(最好约10g/l或更低)。工业生产中具体的理想浓度尚不确知，但根据所蒸煮的木材种类的不同应有所不同。
图2和3显示了根据本发明在实验室所作试验的结果。图2是几条撕裂强度的曲线，它们表示的是三种不同的实验室硫酸盐蒸煮工艺，采用的木料相同。撕裂因子是纤维特性及纸浆强度的一种标志。
在图2中，曲线A表示采用传统的纸浆工厂药液样品(取自一种MCC全生产规范的制浆工艺)作为蒸煮液而制得的纸浆，曲线B表示使用的蒸煮液与曲线A相同，只不过该药液样品在用于蒸煮之前，在高于大气压的条件下，于190℃的温度下加热了一小时。曲线C表示使用的蒸煮液是合成白液，该合成白液基本上不含DOM(即低于50g/l)。曲线A和B表示的蒸煮过程所使用的碱量、温度(约160℃)以及DOM的含量与采得试样的工业规模的制浆工艺相同。对于曲线C来说，其碱量及温度与曲线A和B的相同，但是不存在DOM。
图2清楚地说明，如果在整个硫酸盐蒸煮过程中与木片相接触的药液含有较低的DOM，则在11km抗张强度情况下的撕裂强度可以提高27％左右。根据本发明对墨液进行加压加热处理，相当于曲线B，其强度与标准曲线A相比也有根本性的提高，在本实例中，其11km抗张强度情况下的撕裂强度提高了15％左右。
图3进一步显示了试验室工作的情况，其中对传统的硫酸盐蒸煮工艺与本发明的蒸煮工艺进行了比较。曲线D～G所表示的蒸煮工艺中采用了相同的碱度及温度，木料也相同，但是在整个蒸煮过程中其DOM的浓度不同。曲线D中的DOM浓度最高是标准的MCC硫酸盐蒸煮液(工厂药液)，曲线G的DOM浓度最低(基本上不含DOM)。曲线E的DOM浓度比曲线D的DOM浓度大约低25％，曲线F的DOM浓度比曲线D约低50％。可以看出，在整个蒸煮过程中DOM的含量与撕裂强度的提高基本上成反比。
本发明的蒸煮工艺最好能使纸浆强度(例如对充分精制的纸浆来说，在一特定的抗张强度下，例如9或11km下的撕裂强度)与其他条件都相同，只是未对DOM作特别处理的纸浆相比，至少提高10％左右，最好至少提高15％左右。
就图1而言，本发明中首先描述连续的硫酸盐蒸煮工艺，但本发明的原理同样适用于间歇式硫酸盐蒸煮工艺。
图4概述了一种传统的设备，它可以同于Beloit RDHTM间歇式蒸煮工艺，或者Sunds Super BatchTM工艺。图4中所概述的系统包括一个间歇式蒸煮器60，它具有排液网罩61，还包括一个木片供应源62，以及第一、二、三储存槽，它们分别是63、64、65，还有一个白液供应源66，一个过滤槽67，一个喷放槽68以及多个阀门机构，主阀机构在图中用69表示。在传统的Beloit RDHTM工艺的操作循环过程中，木片从供应源62中装入蒸煮器60，并根据需要进行汽蒸，再将温热的墨液送入蒸煮器60中，温墨液一般含硫量较高，而含碱量较低，其温度约为110～125℃，它来自于一个储存槽(例如63)。任何过量的温墨液都可以被送入一个药液槽中，并最后送往蒸发器中，再进行化学回收。经浸泡之后，蒸煮器60中的温墨液返回到储存槽63中，再向蒸煮器60中送入热墨液及白液。热墨液可以来自于储存槽65，而热白液则来自于储存槽63，或者液源66。一般情况下，白液的温度为155℃左右，而热墨液则为150～165℃左右。蒸煮器60中的木片在一定的温度下蒸煮一定的时间，使之达到预定的H因子。随后热的药液用滤液进行取代，排向储存槽65，滤液是来自于槽体67的，再用压缩空气或借助于泵的作用将木片从容器60中冷喷至喷锅68中。
在典型的RHDTM工艺中，白液被来自于热墨液储存槽的药液连续进行预热，然后再存入热白液储槽64中，墨液进入淡的温墨液储存槽63中，而温墨液则通过一制取热水的热交换器而存储在一常压槽中，然后再被泵入蒸发器。
参照图4，本发明与上述工艺间唯一明显不同的是墨液的加热，这一过程可直接在储存槽65中进行，以便使墨液中的DOM得到显著的纯化。例如，对墨液的加热需至少达到高于蒸煮温度20℃，例如，在高于大气压的条件下，于至少170℃的温度下加热约5～90分钟，最好是在190℃或高于190℃(例如240℃)的条件下加热约5～90分钟。图4用标号71示出了附加热量的施加位置；该热量可来自于任何理想的热源。在这一对墨液进行压力加热的过程中，将会产生一些以气体形式放出的有机硫含量高的化合物，这些化合物在标号72处被排出。如同人们所熟知的那样，在管路72中产生的DMS(二甲硫)将会转化成甲烷及硫化氢，其中的甲烷可以被用作燃料补充物(例如为管线71提供热量)，而硫化氢则可用来对制浆前的位于供应源62中的木片进行预浸，也可用来制取硫元素，再将其分离出来或用来制取多硫化合物，也可以将其吸入白液之中，从而产生一种高硫药液等等。如果在储存槽65中的热处理能高于蒸煮温度20～40℃，则墨液便可对硫酸盐蒸煮工艺中的浸泡起到促进作用。
就图4所示的实施例而言，根据本发明，阀门机构69也可以与一处理装置相连，如同图1中的装置16，对从网罩61中排出的蒸煮液进行去除DOM的处理，并在间歇式蒸煮过程中将其重新送入蒸煮器60中。
图5所示的是本发明的一种工业生产规模(即每天至少生产8吨，例如8～20吨的纸浆)的间歇式蒸煮系统74。图5所示的实施例系统74中的实线部分相对应的实验室规模的装置可以获得图2中曲线C的结果，而且已经使用若干年了。系统74包括一个间歇式蒸煮器75，它有一顶部76和一底部77，顶部具有木片进口78，底部具有出口79，在蒸煮过程中木片在蒸煮器内形成一圆柱体80。在蒸煮器内的某一位置上(例如邻近底部77处)设置一网罩81，它与一排液管82及泵83相连，直通一加热器84。经加热后的药液从加热器84经管路85重新返回蒸煮器75，在不同于网罩81所在的高度上(例如靠近顶部76)被送入蒸煮器。
在进入加热器84之前，管线82中相当一部分排出的木素(例如每小时约可提供3个循环的液量)被管道86分流。这种含DOM量较高的药液被基本不含DOM(至少与管道86中的药液相比，其DOM浓度大大降低了)的药液在位置87处取代。在87处添加的基本不含DOM的药液可以含有一定的碱量，碱量的变化根据适当硫酸盐蒸煮工艺的要求而定。变化碱的浓度可以用来在间歇式蒸煮器75中模仿硫酸盐连续蒸煮工艺。阀门88,89可以用来启闭药液的流动，和/或利用图5中虚线所示的系统对所期望的处理进行替代或补充。
根据本发明，作为对提取管线及稀释管线86，87的取代或补充，可以对提取药液中DOM进行另外处理，例如使管道90中高DOM含量的药液进入处理装置91中(如同图1中的装置16)，在该装置中使药液中的DOM或其中某些选定的成分被去除掉，从而大大降低了它们在药液中的浓度。这样就可以使DOM及其组分的含量达到理想的水平(例如小于50g/l的DOM，小于25g/l木素，以及小于10g/l的半纤维素)。也可以添加用作补偿的白液(未示出)，先在加热器92中对药液进行加热，然后经管路93返回蒸煮器75，而不使用管路90和93，管线86和87可以与处理装置91相连，如图5中虚线95，96所示。
图6至15表示出了其他一些实验数据，它们反映了本发明所能达到的优良的结果。在这些实验数据中，其工艺过程模仿连续蒸煮工艺，其中使经过加热的蒸煮浆液连续不断地通过一容器，容器中装有若干静止的木片。通过改变循环的时间、温度及药液的化学浓度来模仿连续蒸煮器的不同处理阶段。实验室连续蒸煮器所作的模仿操作中使用的药液，就是工厂相应阶段实际使用的药液。
图6中示出了在制浆液中降低DOM的含量对所需的制浆条件(即时间和温度)的影响。
图6对采用工厂墨液和基本不含DOM的白液进行实验室蒸煮时，其卡伯值与H因子之间的关系进行了比较。图6中所采用的蒸煮木材是典型的美国西北部软木，包括西洋杉、云杉、松木以及冷杉的混合物。H因子是一个标准的参数，它作为一个单一的变量表示出了蒸煮时间和温度的特征，关于这一点，在1965年出版的RydholmPulping Processes一书第618页有所记载。
图6中的直线98表示的是采用工厂药液(采自于工厂然后用于实验室间歇式蒸煮器中)进行实验室蒸煮时卡伯值与H因子间的关系。位于其下方的直线99，表示的是采用在实验室制取的基本上不含DOM的白液进行实验室蒸煮时卡伯值与H因子间的关系。直线98和99说明，对于某一给定的卡伯值，DOM含量低时，其H因子也很低，例如图6中卡伯值为30时，二者间大约有100个H因子单位的差异。这就意味着，对于同种木材、同种化学添加物来说，如果采用低DOM的蒸煮液，其蒸煮强度比传统的硫酸盐蒸煮工艺要低(即时间短、温度低)。例如，对DOM含量足以对H因子构成影响的药液进行提取，并用有效DOM含量比提取药液低的药液对所提取的药液进行部分或全部取代，这样就可以明显地降低H因子；优选的是，在硫酸盐蒸煮的主要步骤中保持有效DOM的浓度约为50g/l或更低，即可以在给定的卡伯值时，使H因子至少下降5％。
如图7所示，如果根据本发明采用降低DOM浓度的方式，其有效碱(EA)的消耗量也可以降低。EA代表了蒸煮化合物的量，尤其是NaOH和Na2S在蒸煮过程中的用量。图7中使用的木材与图6相同。二条图线100，101也是在相同的条件下获得的。图线100表示了蒸煮药液是传统工厂药液的结果，而图线101则表示了蒸煮液是基本不含DOM的白液时的结果。当卡伯值为30时，不合DOM的蒸煮工艺所消耗的碱大约比传统的工厂药液蒸煮工艺降低30％(即对木材而言，EA降低5％)。这样，通过提取含有一定量DOM的药液，所述的一定量是指对于达到某一特定的卡伯值来说，其DOM足以对有效碱的消耗量构成不利的影响，同时用一种有效DOM含量很低的药液对部分或全部提取的药液进行置换，即可使达到某一确定卡伯值时的有效碱的消耗量明显降低，例如达到某一特定卡伯值时，耗碱量相对于木材而言至少降低0.5％(例如木材重量的4％左右)。
图6和7所示的有关H因子及EA消耗量这二方面有益的结果，可以通过用水，基本不含DOM的白液，经热压处理过的墨液，过滤液以及它们的混合物来置换DOM含量较高的提取药液而得以实现。
图8进一步提供了一条有效碱消耗量的曲线，对工厂墨液相对于基本不含DOM的白液的百分率与耗碱量之间的关系作了比较。曲线101表明，对于同一个相对卡伯值而言，随着工厂墨液百分量的降低(即基本不含DOM的白液的增加)，有效碱的消耗量降低。以下表1表示出了用来制作图8中曲线101的实际实验结果。
                        表1
                 有效碱的消耗量
蒸煮代号 A 3208工厂蒸煮   A 321975％工厂药液    A 321650％工厂药液     A 323925％工厂药液     A 3217实验室药液
EA总消耗量，％  15.8     16.5     14.9     15.7     14.0
筛浆的卡伯值  30.7     30.6     28.0     29.8     30.8
制浆液中DOM的减少或消除同时也改进了生成纸浆的漂白性能，即可漂性。
图9是实验室得到的实际实验结果，它显示了随着漂白药剂的增加，被漂白的西洋杉-云杉-松木-冷杉纸浆的亮度是如何提高的，图9中X轴标出的参数，即“全系列卡伯因子”是氯当量与进入纸浆的卡伯值之间的比率。也就是说，它可以被看作用于粗浆中的初始木质素的氯的标准比率。这样，图9所表示就是纸浆亮度与所使用的漂白药品剂量之间的依赖关系。
图9中的曲线102，103，104和105分别代表了基本不含DOM的白液(102)，传统的工厂药液(103)，一种工厂蒸煮的纸浆(并非使用工厂药液在实验室制取的纸浆)(104)以及工厂热处理过的，即经热处理过的墨液(105)。这些曲线清楚表明，蒸煮液采用基本不含DOM的白液时，漂白性最好。所以，如果对DOM含量足以对纸浆的可漂性造成不利影响的药液进行提取，并用有效DOM含量较低的药液对部分或全部提取液进行置换，则可以使生产出的纸浆的可漂性明显提高，例如在一特定的全系列卡伯因子的条件下，至少提高一个ISO亮度单位。换句话说，这一数据表明，可以采用降低漂白的药剂投放量的方式来实现某一确定的ISO亮度。然而，图线105表明，尽管热处理后的墨液可以对脱木素化有所改进(见图2)，但是其残存的木质素却不容易被除去。所以，如果希望增加可漂性，处理后的墨液并不适合于作为一种稀释液来使用，而用水，基本不含DOM的白液和滤液(以及它们的混合物)来作为稀释液使用可能更为理想。但是对于那些不需进行漂白的纸浆，即不漂等级的纸浆来说，这种热处理后的药液仍然是可以使用的。
如上所述，减小制浆药液中的DOM浓度可以对纸浆强度产生最引入注目的影响。图10～14B的曲线数据进一步支持了这一结论。所有这些数据都是采用与上述相同的西洋杉-云杉-松木-冷杉木材作原料而得出的，如同上述图6～9一样。这些数据表明，在相同的蒸煮条件下，随着DOM含量的增加，纸浆的撕裂强度明显下降。例如图10表明，随着工厂药液的减少(基本不含DOM的白液的含量增大)，在11km时的撕裂强度就增加(见图线106)，该曲线是由实验室蒸煮得出的。图11通过曲线107表示了同样的基本关系，曲线表明了工厂药液的百分含量与600 CSF时的撕裂强度的关系。
下述表2列出了用不同的药液在实验室进行蒸煮时所得到的二种抗张强度下的撕裂强度，并与一种工厂生产的纸浆的撕裂强度进行对比。从表2中蒸煮过程2和3的数据可以看出，用基本不含DOM的白液进行实验室蒸煮，比用工厂药液进行实验室蒸煮，10km抗张强度时的撕裂强度可提高(20％)，而11km抗张强度时的撕裂强度可提高(12％)。表2中的实验室蒸煮过程4，5及6表明了在蒸煮器的特殊部位用相应的工厂药液对不含DOM的药液进行置换的结果。例如，在蒸煮过程4中，来自于底部循环(BC)线的药液取代了实验室蒸煮器的BC部分的实验室制药液与之相似，在蒸煮过程5中，BC以及改进蒸煮工艺(MC)中的工厂药液被用在实验室蒸煮器的BC及MC阶段，而基本不含DOM的药液则被用于其他阶段。表2中的数据表明，在整个蒸煮过程中DOM的减少都具有关健性的作用，并非仅在后边的阶段，这就充分支持了上述结合图2和3所作的分析。
                      表2
        以铁杉为原料时溶解的有机物对
纸浆撕裂强度的影响
 蒸煮条件 撕裂强度(10km) 撕裂强度(11km)
 1)工厂蒸煮    123     N/A
 2)实验室蒸煮w/工厂药液平均 (A)174(B)173173.5     156150153
 3)实验室蒸煮w/实验室药液平均 (A)207(B)206206.5     174170172
 4)实验室蒸煮w/工厂BC药液    183     159
 5)实验室蒸煮w/工厂BC及MC药液    181     157
 6)实验室蒸煮w/工厂洗涤循环液    187     N/A
图12A～14B描述了DOM对漂白纸浆强度的影响。图12A表明了未漂浆的撕裂及抗张强度，曲线108表示的是用基本不含DOM的实验室药液制得的纸浆，曲线109采用的是热压处理过的墨液，而曲线110则采用了传统的工厂药液。图12B表明了图12A所示的曲线中的纸浆在采用实验室漂白的程序DEoD(nD)漂白之后撕裂强度与抗张强度的关系。曲线111表示的是用基本不含DOM的白液生产的漂白浆，曲线112则是用经过压热处理过的工厂药液生产的纸浆，曲线113是传统的工厂药液生产的漂白浆，为了便于对比，曲线114表示了取自于浓缩机的漂白后的工厂纸浆的强度。图12B表明，不仅是基本上不含DOM的药液蒸煮过的纸浆比工厂药液蒸煮的纸浆强度要高，而且在它们被漂白之后，仍然保持了这种强度关系。热处理后的药液蒸煮过的纸浆与工厂药液蒸煮过的纸浆在漂白之后相比，前者的强度仍然较高，只不过在漂白后强度差别变小了。
图13A及13B表示了与图12A及12B的蒸煮/漂白条件相同时的试验结果，只不过其撕裂因子是相对于加拿大标准游离度(CSF)确定的。曲线115是基本不含DOM的纸浆；曲线116是热压处理过的工厂药液生产的纸浆；曲线117是工厂药液生产的纸浆；曲线118是基本不含DOM的药液制得的漂白浆；曲线119是热压处理过的药液制得的漂白浆：曲线120是工厂药液生产的漂白纸浆；曲线121则取自于工厂的浓缩机。
图14A及14B的曲线与图12A及12B的蒸煮/漂白过程相同，只不过对抗张强度与游离度的关系进行了表示。曲线122是工厂药液生产的纸浆；曲线123是热压处理后的工厂药液生产的纸浆；曲线124是基本不含DOM的药液生产的纸浆；曲线125是工厂药液生产的漂白浆；曲线126是基本不含DOM的药液蒸煮过的漂白浆；曲线127是浓缩机的取样；曲线128是热压处理过的工厂药液蒸煮过的漂白浆。图14A和14B表示了用热处理过的药液蒸煮的纸浆及用基本上不含DOM的药液蒸煮的纸浆抗张强度的曲线，然而图14B表明，漂白过程对用热处理后的药液蒸煮的纸浆的相对抗张强度的减小，要低于不含DOM药液蒸煮的纸浆。上述事实再次证明，采用热处理药液的工艺对不漂白的纸浆可能更为适宜。
上述的这些实验室蒸煮过程都是模仿Kamyr,Inc.MCC连续蒸煮器蒸煮程序进行的。每种实验室过程都具有一个相应的浸泡阶段，顺流式蒸煮阶段，逆流式MCC蒸煮阶段以及一个逆流式洗涤阶段。对实验室蒸煮时所采用的三种药液作实际的药液分析，所得的DOM典型浓度示于图15中。曲线130是采用工厂药液；曲线131是50％工厂药液和50％基本不含DOM的白液；带X的曲线132是100％基本不含DOM的实验室白液。在图15中，应当注意在时间为0时，即浸泡刚刚开始时，所使用的全部实验室药液都是不含DOM的。之所以这样作，是因为没有一种可靠的方法可以对工厂蒸煮时这一阶段所使用的药液进行抽样。因此，在采用工厂药液及50/50药液进行蒸煮时，对这组数据来说，在浸泡阶段的末期DOM的浓度比预期的要低，在图15中对这些更具有代表性的浓度进行了外推并用括号括起。图15确实表明了在蒸煮过程中，每种药液的浓度都遵循着一种相互一致的趋势，在提取阶段开始之前，其浓度逐渐增大，在接下来的逆流式MCC阶段及洗涤阶段，其浓度又逐渐减小。当然，既使采用一种基本不含DOM的药液，作为蒸煮的结果，其DOM也会不断释放到药液中去。
图16描述了一种采用本发明方式的示范性连续蒸煮系统133，从而可以生产强度更高的纸浆。系统133包括一个传统的双容器Kamyr，Inc.连续液压蒸煮器，采用的是MCC蒸煮工艺，在图16中未画出浸泡容器，但描述了一种连续蒸煮器134，图16所描述的是一种传统式MCC蒸煮器改型的蒸煮器134，以便根据本发明来实现低DOM蒸煮这一技术。
蒸煮器134包括一个位于其顶部135的入口137，一个位于其底部的用来排放制成纸浆的出口136。粉碎的纤维素纤维材料(木片)悬浮液经管道137从浸泡容器中送入入口138中。顶部网罩组件138从输入的悬浮液中分离出一些药液。经管道139将它们送回BC加热器及浸泡容器中去。在顶部网罩组件138的下方是一个提取网罩组件140，它包括一管路141，它通向第一闪急槽142，通常是一组闪急槽。在提取网罩组件140的下方又有一组蒸煮网罩组件143，从中引出二条管路，一条管路144供提取用(与管路141相汇合)，而另一条管路145则通向泵145′。在管路144与145的交接处可设置一阀门146，以便对流过每条管路的液量进行调节。管路145中的药液通过一加热器147及管路148，经由管子151而被送回到蒸煮器134的内部，管子151在邻近蒸煮网罩组件143的高度处设有开口。通过支路149也可以将再循环药液送入管子150中，使药液进入提取网罩140的高度。在蒸煮网罩组件143的下方是洗涤网罩组件152，它具有一根出液管153，一直通向泵154，可将药液经加热器155而送入管路156中，然后再经由管子157使药液返回到蒸煮器134的内部，送到网罩152的高度上去。
对系统133来说，生产厂现在已经提高了蒸煮器的生产率，已超过了原设计能力，而且该生产方式现正受到能够被提取出来的液量的限制。这种限制可以利用本发明所提供的技术加以克服，如图16所具体描述的那样。由于管路141中的提取量是有限的，依照本发明还可以从管路144中进行提取，这就使提取量增大。例如，采用本发明，提取率一般可达到2吨药液/每吨纸浆的水平。事实上，在管路144中提取出的1吨药液/每吨纸浆是由来自于供应源158中的稀液(洗涤液)进行置换的。在图16中，这一过程是这样完成的，即将洗涤液从供应源158(例如滤水)经泵159、阀门160进行输送，洗涤液的大部分(例如1.5吨药液/每吨纸浆)是通过管路161送往蒸煮器的底部的，其余部分(例如1吨药液/每吨纸浆)经管路162被送入管路145中，提供稀释药液。同时，来自于液源163的基本不含DOM的白液也可加入管路164中，在进入加热器147之前并入管路145中，然后再经管路150和/或151重新流回到蒸煮器中。当然，为了实现EMCC蒸煮，也可以将白液引入管路153中进行洗涤循环(见管线165)。流向箭头166表示了蒸煮器134中的顺流区。由于图16中的设置作了改动，在MCC蒸煮区167中的逆流中将含有更清洁的、DOM降低了的药液，从而提高纸浆的强度，同时还可以提高蒸煮器134的生产率。
图16所示的针对DOM浓度所进行的改进，其效果已采用一种Kamyr，Inc.连续蒸煮器的动态计算机模型对其进行了考察。图17概述了这一理论考察的初步结果。在图17中，对在传统的MCC蒸煮器中DOM浓度的变化与图16所示的蒸煮器作了比较，采用传统的MCC蒸煮器，其结果用图线168代表，图16所示的蒸煮器用图线169代表。从图17可以看出，随着低DOM稀释液的添加，在网罩组件143处DOM的浓度急骤下降，再返回到提取网罩140的逆流区，DOM也降低了。此外，由于较少的DOM被夹带着与纸浆一起前进，在下游部，逆流洗涤液中DOM的含量也较少。曲线168，169中曲线段170及171表明，在逆流蒸煮区内，沿药液流动的方向DOM的浓度总是增加的。也就是说，当药液穿过向下方流动的木片层时，逆流物受到蒸煮而且药液中的DOM不断积累。
因此，图16和17显示了在一连续蒸煮器中仅仅一种单一的提取-稀释过程对DOM状态所产生的剧烈影响，而DOM浓度的降低对纸浆的强度不可以产生相应的巨大影响。
图18描述了按照本发明的技术所作的另一种生产规模的变型。图中也含有一个蒸煮器134，它是双容器液压蒸煮器的一部分，由于许多部件在图16和18中都是相同的，所以就采用了相同的标号对它们进行标示，在此仅对二者间的差异作详细说明。
在图18中的实施例中，可以产生DOM更为明显的下降。在该实施例中，与图16相比网罩140，143仍被保留，在网罩组件138，143之间又增加另外一个网罩组件173。网罩组件173是一种调整网罩组件(trim screen assembly)；根据本发明，一排液管174将提取液送往闪急槽142中。
在图18的实施例中，作为一个特殊的操作实施例，在管路174中2吨药液/每吨纸浆的量将被提取，而在管路141中，提取置则为4吨药液/每吨纸浆。稀释液从管路162中加入而且基本不含DOM的白液则从管路164中加入。这样，在图18中将会有产生液流176，177，所以该蒸煮器134的特点就是顺流-逆流-顺流-逆顺式的(这一方式可被称作交替逆向的连续蒸煮)。
图19描述了本发明的另一种蒸煮系统179，在这一双容器系统中，首先描绘了一个浸泡容器180，它具有一个顶部入口181和一底部出口182。在183处药液被抽出并重新流入传统的高压喂料器中，而白液则从184处被加入。从185处抽出的药液可以被送入第一闪急槽186和第二闪急槽187之间的一个输入点中。从管路182中送来的悬浮液从188处被送入蒸煮器189的顶部，该顶部带有一“蒸馏腔”(“stilling well”)装置190，药液在部位191处被从该腔室中排出，并重新流入浸渍容器180的底部。再循环时药液在加热器192中被加热。
蒸煮器189同样也带有一个调整网罩组件194，它带有出液管195，在本例中它与管路191中的循环液相汇合。蒸煮网罩组件196位于调整网罩组件194下方，管道197中的抽出液体穿过阀门198进入管道199中，有时也可让一部分液体从阀门198中穿过，然后沿管路200进入闪急槽186中。管路199中的液体被低DOM浓度的药液，例如基本不含DOM的白液201及滤液202稀释，然后再穿过加热器203并通过导管204重新进入网罩组件196的位置中。提取网罩组件206具有一个排液管207，直通闪急槽186。洗涤网罩组件208包括循环管路209，在药液穿过加热器211之前，白液210从管路209中加入，然后通过导管212再被重新引入洗涤网罩组件208的位置。供洗涤用的滤液在213处被加入，同时生成的纸浆沿管路193被排出。
应当注意，该系统179具有一种潜力，可以通过阀门198从管路197中提取液体，使之进入管道200中。以滤液形式存在的稀释液最好也在214处加入管道182中，而基本不含DOM的白液则在214′处加入。
图20描述了一种单容器液压式蒸煮器，它是根据本发明的教导进行改造的，这种改型的蒸煮器也包括二组蒸煮网罩，与传统的一样。这就增加了在另外二个位置上引入提取/稀释液的潜力。
这种单容器液压蒸煮器系统215包括传统的木片仓216，汽蒸槽217，高压转移装置(喂料器)218，将纤维素纤维材料悬浮液加入连续蒸煮器221顶部220的管路219，以及位于蒸煮器221底部的对生成纸浆进行排料的出口222。一部分液体已经从管路223中抽出并重新流回高压喂料器218中。蒸煮网罩低于管路223，例如第一蒸煮网罩组件224及第二蒸煮网罩组件225。
第一循环装置与第一蒸煮网罩组件224相连系，它用于将蒸煮网罩组件224中抽出的液体中的第一部分再送回到蒸煮器221的内部，包括管路226，泵227及加热器228，借助于引入导管229，使液体到达网罩组件224的位置。可以设置一个阀门230，以便在加热器228之前浸液体进入管路231，而稀释液，例如白液(例如占使用白液总量10％的白液)，则通过管道232在加热器228的前方加入。
第二蒸煮网罩组件225带有第二装置，用来对某些排出的药液进行循环，以及提取其他的排出药液。第二系统包括管道235，泵236，加热器237，阀门238以及循环管路239。当以白液形式存在的稀释液被加进管路241中，而一部分药液又从管路240中被提取走时，在管道242中的稀释液的作用下一部分药液得到补充。这样在靠近网罩组件224，225附近的蒸煮区域，其DOM浓度大大降低了。
位于第二蒸煮网罩组件225下方的是提取网罩组件245，它带有管道246，该管道从组件一直延伸到阀门247。经过阀门247，一条支路248进入回收系统的第一闪急槽249中，所述的回收系统一般还包括一个第二闪急槽250。管路246中的一些药液可以借助导向阀247而流回管道251中。
该蒸煮器221还包括一个第三网罩组件253，它位于提取网罩组件245的下方，并包括一个阀门254，由此分出二路，一路进入排出管路255，另一路进入提取管路256，也就是说，根据阀门247，254的位置，液体可以从管路246流入255，也可以从管路256流入248。
借助于泵257将管路255与加热器260以及位于第三网罩组件253附近的导管261相连。在进入加热器260之前，稀释液被加进管路255中，白液(例如，用于蒸煮过程的白液量的15％)则经由管路258进行补加，稀释液，例如洗涤滤液则经管路259从供应源243中被加入。
该蒸煮器221还包括一个洗涤网罩组件263，它包括一个排出管道264，经过管路265，来自于供应源233的白液(例如，工艺用总白液量的15％)可以被加到管道264中。其中还包括一台泵265，加热器267，以及返液管268，后者将排出的液体重新送回到网罩组件263的附近。洗涤滤液通过管道269而被加进网罩组件263的下方，所述的管道269是与洗涤滤液源243相连的。
在本发明的一个示范性操作中，用于处理纸浆的白液中，有55％的量被加进管路271中，用于木片浸泡，此时它们受到高压传送装置218的处理并流进管路219中，5％的量经过管路272加入高压喂入器218中，10％的量被加进管路232，241中(例如各占5％)，15％的量分别被加进管路258和265中。
采用图20所示的单容器液压式连续蒸煮器系统215，可以使DOM含量维持一种低水平，此外，还具有多种操作模式。例如，至少可以提供下述三种操作模式中的一种：
(A)在下部蒸煮网罩中，通过提取/稀释使改进的连续蒸煮过程得到扩展的模式：在该模式中，通过管路246中所进行的传统式提取对蒸煮器221进行操作，借助于扩展的改进连续蒸煮工艺，将白液加入232，258，265中，管路240中也进行提取，相应的稀释液从洗涤滤液243中在242处进行补加，这样就使DOM含量减少了的药液在提取网罩组件245与下蒸煮网罩组件225之间进行顺流或逆流。至于采用顺流还是逆流，则取决于240，246处的提取量的大小。
(B)在改进的连续蒸煮循环中，通过提取/稀释使改进的连续蒸煮过程得到扩展的模式：在该模式中，上述(A)中所述的全部流动方式都被采用，除此之外，在管路256中还存在一个附加的提取过程，通过控制阀门247，254，使来自于第三网罩组件253(改进连续蒸煮网罩组件)的一部分液体流向管路248中。用来对提取液进行补偿的稀释液在259处加入，从而使网罩组件245，253之间出现另一种DOM含量降低了的逆流式液流。
(C)在上蒸煮网中置换浸泡及提取稀释：该模式可以单独使用，也可以与传统的改进连续蒸煮工艺一起使用，还可以对上述(A)、(B)模式进行补充使用。该模式包括：在上网罩组件224处，通过对阀门230的控制由管道231对药液进行提取，并用管路232中的白液进行稀释。通过管路259可以补充稀释液(图20中未示出)。这样就使蒸煮器入口处产生逆流式置换浸泡，不是由提取过程造成的，而是由送入木片中的药液成分引起的。木片中药液的含量较低，将会引起用液压灌注的蒸煮器221对稀释液施加作用力，使之返回到入口220中，这就形成了低DOM含量药液的逆向流动。
图20中所述的系统215并不局限于上述的A-C模式，这些模式只不过是根据本发明采用低DOM含量的药液来生产高强度纸浆的原理的几种改型的示例。
应当注意，图16及18～20中所述的所有的实施例都可以用来对现存的工厂进行改造，至于所采用的各种设备的细节，将根据采用该技术的具体工厂的情况而定。所有的改型都可以获得上述低DOM含量所带来的益处，例如使强度增加，漂白性加强，有效碱的消耗量降低和/或使H因子降低。图21～25可对图19的实例作出最好的说明。
在图19中，185是第一提取部，200是第二提取部，207是第三提取部，214是第一稀释部，202是第二稀释部，213是第三稀释部。
图21是计算机模拟实验的结果，它对标准EMCC蒸煮工艺中的DOM含量与根据本发明采用图19所述的扩展顺流蒸煮的系统进行类似蒸煮时的DOM含量作了对比。在标准EMCC蒸煮工艺中，提取是从传统的提取网罩中进行的，白液被补入到传统蒸煮循环及洗涤循环中去，从蒸煮器的顶部到传统的提取网罩间的液流是顺流式的，而蒸煮器中的残留物的流动则是逆流式的。根据图21所示的扩展顺流模式，其第三提取部207是主要的提取，所以对网罩组件206来说，总是存在着顺流式蒸煮。在图21中，曲线275代表传统式EMCC蒸煮过程，而曲线276则代表了扩展顺流式蒸煮模式的蒸煮工艺。在图21所绘制的计算机模式中，排液吨位是1200ADMT/D，白液的分配情况是浸泡部位184占60％，在BC管路214′中占5％，在MCC循环201中占15％，在洗涤循环210中占20％，在213处，每吨纸浆洗涤滤液要添加1.5吨的药液。因为逆流的是液体。
从图21可以看出，虽然在蒸煮区DOM的浓度初始时是降低的，但在逆流阶段DOM的浓度较大。因此，对于扩展顺流式蒸煮(276)这一形式来说，其DOM浓度略有改进。尽管计算机模型难免存在一些局限性，但是图21的确也表明其DOM的浓度在整个蒸煮过程中是可能改变的。
图22显示了在图19中的201处添加白液，在202处添加低DOM含量的稀释液的理论效果。在图22中，在202处除了补加0.6t/tp白液外，每吨纸浆洗涤液还要补加1.0吨的药液。与之相应，在200处也有1.6t/tp的药液被提取掉。用曲线277与图21中的曲线276作比较可以看出，在网罩196和206之间，DOM浓度急剧地降低了。
图23显示了在202和213处用作稀释液的洗涤滤液的不同分配情况所产生的效果。在该实施例中，1.5＋1.0＝2.5t/tp的全部洗涤滤液都被分配在213和202处。曲线278表示了模仿将1/3的稀释液加在202处时的情况；曲线279则为将1/3加在202处；曲线280则为将2/3加在202处(其余部分均加在213处)。因此，可以清楚地看到，随着稀释液流的改变，DOM的浓度发生了明显的变化，在蒸煮区加入的稀释液越多，则该区DOM的降低越大(虽然洗涤区域增大了)。
图24表示在200处改变提取量所产生的理论效果。曲线281表示的是在200处的提取量为1.35t/tp时的DOM变化情况；曲线282为200处的提取量为1.85t/tp时的情况；曲线283为200处的提取量为2.6t/tp时的情况。对每条曲线来说，总量为2.5t/tp的稀释液都是在202和213间平均分配的，而且0.6t/tp的附加白液被加在201处。图24清楚表明，随着在200处的提取量的增大，蒸煮区中DOM的理论浓度降低，而在整个逆流区则基本上未发生变化。因此，为了适应提取-网罩压力的降低，可以对该提取量进行改变，而不会对DOM的曲线有过多的影响。
图25表示出了在采用通过稀释来扩展顺流蒸煮的工艺时，为了形成一个逆流浸泡区域，从185处(浸泡容器180的顶部)进行提取的效果。在该实例中，有关顺流式浸泡容器的数据都与图22所示的数据相同。185的提取量是1.1t/tp；提取出的药液并非由洗涤滤液取代，而是由184的白液取代。在先前图21～24所述的模式中，60％的补加白液在184处添加的，而5％则在214′处添加；在图25中，恰恰相反，5％在184处添加，60％在214′处添加。曲线284表示的是顺流式浸泡容器的流动结果，而曲线285则表示了逆流式流动的结果(60％的白液在214′处添加)。这就表明，无论在容器180中还是在蒸煮区，理论DOM浓度都是降低了，而在逆流蒸煮区则差别不大。因此，由于除了在蒸煮器189中所进行的提取和稀释之外，在容器180中也进行提取，所以实现低DOM浓度是有可能的。
由此可见，本发明提供了一种方法及设备，即通过在硫酸盐蒸煮过程中的任何部分去除、减少(例如通过稀释)或钝化DOM，和/或强化其他纸浆参数或工艺参数，使硫酸盐纸浆的强度得到了提高。尽管在此对本发明所作的图示及说明都是目前所想到的最实际的优选实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的范围的情况下，很容易对其作出若干改变。上面所述的范围是与对本申请权利要求书保护范围所作的最广泛的解释相符的，它们包括了全部相应的结构、方法以及产品。

Claims (20)

1、一种通过蒸煮粉碎的纤维素纤维材料生产硫酸盐纸浆的方法，其特征在于，在对所述材料进行硫酸盐蒸煮从而生产纸浆的至少一个阶段，它包括下列步骤：
(a)对溶解的有机物质含量足以导致H因子、达到一特定卡伯值的有效碱耗量、纸浆强度和/或纸浆可漂性恶化的液体进行提取；以及
(b)用有效溶解的有机物质含量低于提取液体的液体对该提取过的液体进行部分或全部替换，以便明显降低H因子、明显降低有效碱的消耗量至一个特定的卡伯值、有利地影响纸浆强度和/或明显增加生产的硫酸盐纸浆的可漂性。
2、权利要求1所述的方法，其特征在于在进行步骤(b)中，用来替代提取液体的液体基本选自以下液体：水、过滤液以及它们的混合物。
3、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，使H因子至少下降5％左右，以达到预定的卡伯值。
4、权利要求3所述的方法，其特征在于：进行步骤(a)和(b)，使有效溶解的有机物质的浓度在硫酸盐蒸煮的主要过程中维持在约100g/l或更低水平。
5、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，使相对于木材的碱耗量降低至少0.5％左右，以达到一个特定的卡伯值。
6、权利要求5所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，使有效溶解的有机物质的浓度在硫酸盐蒸煮的主要过程中保持在100g/l或更低水平。
7、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，对某一确定的全系列卡伯因子来说，使其ISO亮度至少提高一个单位，或者保持亮度并降低卡伯因子。
8、权利要求7所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，以维持在硫酸盐蒸煮的主要过程中有效溶解的有机物质的浓度在约100g/l或更低。
9、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，对于充分精制的纸浆来说在一特定的抗张强度的情况下，使制得的硫酸盐纸浆的撕裂强度比不进行步骤(a)和(b)而其他条件都相同的条件下制得的硫酸盐纸浆至少提高10％左右。
10、权利要求9所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，使在硫酸盐蒸煮的主要过程中有效溶解的有机物质浓度保持在约100g/l或更低水平。
11、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，对于充分精制的纸浆来说在一特定的抗张强度的情况下，使制得的硫酸盐纸浆的撕裂强度比不进行步骤(a)和(b)而其他条件都相同的条件下制得的硫酸盐纸浆至少提高15％左右。
12、权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)和(b)在一直立的连续蒸煮器中进行。
13、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，在蒸煮期间的至少一个阶段，提取墨液，并在压力和温度条件下热压该提取的墨液使溶解的有机物质的不利影响明显钝化。
14、权利要求13所述的方法，其特征在于所述的热压是在高于大气压和170～350℃的温度下进行，时间约为5-90分钟，而且温度至少要高出蒸煮温度20℃。
15、权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)和(b)在连续蒸煮器的至少两个不同的水平和在至少两个不同的阶段中进行。
16、权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)和(b)在至少两个不同的阶段进行。
17、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，在几乎整个硫酸盐蒸煮过程中使有效溶解的木素浓度保持在约25g/l或更低水平。
18、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，在几乎整个硫酸盐蒸煮过程中使有效溶解的半纤维素浓度保持在15g/l或更低水平。
19、权利要求1所述的方法，其特征在于进行步骤(a)和(b)，在几乎整个硫酸盐蒸煮过程中使有效溶解的有机物质浓度保持在100g/l或更低水平。
20、权利要求1所述的方法，其特征在于其中步骤(a)和(b)在一个或多个间歇式蒸煮器中进行。
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