Способ получения беленой целлюлозы

 

Изобретение относится к производству беленой целлюлозы для химической переработки и целлюлозы для бумаги и картона и позволяет повысить качество целевого продукта иснизить расход химикатов. Способ осуществляют путем сульфатной варки древесной щепы, промывки, сортировании, обработки небеленой целлюлозы перборатом натрия в количестве 1-3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при концентрации массы 3-10%, температуре 70-95°С в течение 60-90 мин и последующей многоступенчатой отбелки. При получении целлюлозы для химической переработки древесную щепу перед сульфатной варкой подвергают предварительному гидролизу. 1 з.п. ф-лы, 9 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Р 21 С 9/00, 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ° сФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4305933/29-12 (22) 14.09.87 (46) 07.08.89. Бюл. М 29 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (72) P.Á.Áåëoäóáðoâñêèé, М.А.Прокопьева, Т.Я.Миронова, В.Д.Кошелева, Л.Г.Зотова, О.Л.Зарудская, Л.К.Звездина, В.М.Снимщиков, Т.Г.Окладникова и М.П.Разумовская (53) 676.1.023.1 (088.8) (56) Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. — Производство сульфатной целлюлозы. T. ЕŠ— М.: Гослесбумиз- . дат, 1963, с. 150-152, 208-,210.

Патент Канады У 1192704, кл. D 21 С 9/14, 1985.

Tappi, 1971, 54, Р 4, р. 525-529.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при получении целлюлозы для химической переработки, а также и при производстве беленой целлюлозы для бумаг как из хвойной, так и иэ лиственной древесины.

Цель изобретения — повьппение качества целевого продукта и снижение расхода химикатов.

Предлагаемый способ получения беленой целлюлозы включает сульфатную варку древесной щепы, промывку, сортирование, обработку небеленой целлюлозы перборатом натрия в количестве 1-3Х от массы абсолютно сухой.Я0 1498859 А1

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛЕНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (57) Изобретение относится к производству беленой целлюлозы для химической переработки и целлншозы для бумаги и картона и позволяет повысить качество целевого продукта и снизить расход химикатов. Способ осуществляют путем сульфатной варки древесной щепы, промыВки, сортирования, обработки небелейой целлюлозы перборатом натрия в количестве 1-3Х от массы абсолютно сухой целлюлозы при концентрации массы 3-fGX температуре 70-95 С в течение 60-90 мин и последующей многоступенчатой от- I белки. При получении целлюлозы для химической переработки древесную щепу перед сульфатной варкой подвергают предварительному гидролиэу. 1 э.п. ф-лы, 9 табл. целлюлозы и последующую многоступенчатую отбелку. Перед сульфатной варкой при получении целлюлозы для химической переработки древесную щепу подвергают предварительному гидролизу.

Обработку небеленой целлюлозы перборатом натрия проводят при концентрации массы 3-107 и температуре

70-95 С в течение 60-90 мин.

Повышение качества целевого продукта — повышение степени делигнификации, снижение сорности, повышение вязкости, белизны и содержания альфа-целлюлозы и улучшение реакционной способности при использовании ука1498859

4 занного реагента — достигается эа счет большей избирательности процесса делигнификации, снижения влияния реакции пиллинга, защитного воздействия на концевые группы целлюлозы и лучшего удаления низкомолекулярных фракций целлюлозы.

Пример 1. Для получения небеленой кордной целлюлозы водный гидролиз сосновой щепы проводят в течение 90 мин при 170 С (гидромодуль 1:4) и гидролизат после гидролиза направляют на дальнейшую биохимическую переработку. Сульфатную вар- 15 ку проводят при 170 С,в течение

1,5 ч с расходом активной щелочи

18Х в ед. Na)O от массы абсолютно сухой древесины при гидромодуле 1:4.

После промывки и сортирования небе- 20 леную целлюлозу при 85 С обрабатывают в течение 90 мин раствором пербората натрия (NaBO> 4Н О) при концентрации массы 10Х. Расход пербората натрия составляет 0 5 1, 2, 3; 4 25 от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Результаты приведенного опыта представлены в табл.1.

Иэ данных табл. 1 следует, что 30 оптимальными расходами пербората натрия при воздействии на небеленую целлюлозу с целью улучшения степени делигнификации1сохранения вязкости, и повышения содержания альфа-целлюло35 зы являются расходы в пределах 1-3Х от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Пример 2. Небеленую кордную и вискозную целлюлозы из древесины ! сосны получают сульфатной варкой с 40 паровым предгидролизом. Паровой гидролиз ведут при 170 С и гидромодуле

1:1,5 в течение 75 мин. Конденсат после гидролиза удаляют. Сульфатную варку проводят ао Режиму aHaaorH 45 ному примеру 1, с расходом щелочи

18 и 19Х в ед. Na<0. Обработку небеленой целлюлозы после варки и промывки ведут раствором пербората натрия при 80 С, концентрации массы 10_#_ в течение 90 мин. Расход пербората

50 натрия составляет 1,0 и З,ОХ от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Результаты проведенного опыта . представлены в табл.2.

Из данных табл. 2 следует, что обработка небеленой целлюлозы перборатом натрия способствует повышению степени делигнификации и содержания в ней альфа-целлюлозы при сохранении ее вязкости.

Небеленую целлюлозу, предварительно обработанную перборатом натрия (образец 4), подвергают многоступенчатой отбелке по схеме: хлорирование с добавкой двуокиси хлоращелочение. — гипохлорит натрия — холодное облагораживание белым щелоком — горячее облагораживание — двуокись хлора — гипохлорит натрия— кисловка (Д/Х-Щ-Г XO-ГО-Д-Г-К).

Для сравнения по этой же схеме отбелки отбеливают образец 2, полученный по известному способу.

Результаты проведенного опыта приведены в табл. 3, причем расход пербората натрия составляет 1Х от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Из данных табл. 3 следует, что предварительная обработка небеленой целлюлозы перборатом натрия поз-, воляет получить целлюлозу после отбелки с более высокими показателями качества при меньшем на 34,0 кг/т расходе NaOH при холодном облагораживании, что способствует сохранению надмолекулярной структуры целлюлозы в структурной модификации 1.

Пример 3. Небеленую вискозную целлюлозу из древесины березы и осины получают с водным предгидролизом при 165 С в течение 90 мин. Предгидрояизат после гидролиза удаляют для биохимической переработки. Сульфатную варку проводят при 170 С в течение 1,5 ч. Небеленую вискозную целлюлозу обрабатывают после промывки перборатом натрия при 80 С в течение 90 мин. Расход пербората натрия составляет ЗХ от массы абсолют- . но сухой целлюлозы.

Результаты проведенного опыта представлены в табл.4.

Небеленую целлклозу из древесины осины образца 4, обработанну1о перборатом при расходе 3, отбеливают по сокращенной схеме Г-Д-Щ»Д-Г-К. Результаты представлены в табл 5. В табл. 5 приведены также данные по качеству вискозной целлюлозы, полученной.по известному способу отбелкой образца 2 по схеме Х-Щ-Г-Д-Щ-"

-Д-Г-К.

В табл, 6 приведены результаты . отбелки по схеме Д/Х-Щ-Г»Д-Щ-Д-Г-К

5 1498 при использовании небеленой целлюлозы из березы, полученной по предлагаемому (образец 5) при расходе пербората натрия 3% от массы абсолютно

5 сухой целлюлозы и известному (образец 3) способам (табл. 5) .

Сравнивая данные табл. 5 и 6, видно, что обработка небеленой целлюлозы перборатом натрия позволяет 10 получать более реакционноспособную вискозную целлюлозу из лиственных пород древесины с более высоким содержанием в ней альфа-целлюлозы при использовании в случае осиновой цел- 15 люлозы более короткой схемы отбелки.

В результате применения сокращенной схемы потребление свежей воды при отбелке вискозной целлюлозы сокращается на 20 м /т, каустика на 20

15-35 кг/т, электроэнергии на

160 кВт ч/т.

Пример 4. Получают небеленую целлюлозу для химической переработки из древесины сосны и березы 25 по режимам, представленным в примерах 1 и 3 соответственно. После промывки при концентрации волокна 3 и

10 . целлюлозу обрабатывают перборатом натрия. Расход пербората натрия постоянный и составляет З . от массы абсолютно сухого волокна. Температура обработки 80 С, время обработки 90 мин.

Данные проведения опыта представ35 лены в табл.7.

Данные табл. 7 показывают, что снижение концентрации волокна при обработке перборатом натрия с 10 до 3% приводит к большему повышению массовой доли альфа-целлюлозы при i oì же уровне жесткости и вязкости целлюлозы.

Пример 5. Получают небеленую целлюлозу из хвойной и лиственной древесины для производства бумаги путем сульфатной варки непрерывным способом. Промытую целлюлозу обрабатывают перборатом натрия при расходе его 3,0 и температуре 70, 80, 90 С в течение 90 мин. о 50

Данные проведения опыта приведены в табл.8.

Из данных табл. 8 следует, что добавка пербората натрия в небеленую

859 б массу при сохранении прочности целлюлозы способствует увеличению степени ее делигпификации, снижению в ней общего сора, а в случае лиственной целлюлозы — уменьшению содержания смол и жиров.

Образец 8 небеленой целлюлозы из листвеHHQH древесины после обработки раствором пербората натрия (табл.8) подвергают отбелке по сокращенной схеме Г-Д-Щ-Д-К. Результаты отбелки при расходе пербората натрия 3 приведены B табл.9.

Из данных табл. 9 следует, что обработка перборатом натрия позволяет получить высокие показатели качества целлюлозы для бумаг при отбелке по более короткой схеме.

Для сравнения в табл.9 приведены показатели качества целлюлозы, полученной по известному способу (образец 3, табл.8) и отбеленной по схеме х-щ-r-д-щ-д-к.

Из приведенных в табл. 1-9 данных следует, что обработка небеленой целлюлозы перборатом натрия дает возможность получать целлюлозу как для бумаги, так и для химической переработки с более высокими показателями качества при снижении расхода отбеливающих реагентов и количества экологически вредных стоков.

Формула из обретения

1. Способ получения беленой целлюлозы, включающий сульфатную варку древесной щепы, промывку, сортирование, обработку небеленой целлюлозы борсодержащим реагентом и последующую многоступенчатую отбелку, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта и снижения расхода химикатов, в качестве борсодержащего реагента используют перборат натрия в количестве 1-3 от массы абсолютно сухой целлюлозы.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку небеленой целлюлозы перборатом натрия проводят при концентрации массы 310% и температуре 70-95 С в течение

60-90 мин.

1498859

Таблица 1

Показатели исследования

Известный (без добавок) Известный

Предлагаемый

0,0 0,0 0,0

0,0 " 0,0 0,0

0,5 1,О 2,0

12 0,0

6,0 0,0

0,0

0,0

3,0

0,0

0,0

4,0

80

85 85 85

94 79 72

90 104

36,0 34,0

96,0 95,8

Таблица 2

Показатели исследования

Известный

Опыт

2 3 (корд) (вискоза)

2 3

0,0 0,0

0,0 0;0

1,0 3,0

12

0i0

80

80 80

93 78

103 88

66

33,0 31,9

95,7 95,9

Опыт

Образец

А

Расход, 7. от массы абсолютно су.хой целлюлозы:

Na0H

На В О т

1аВО 4Н О

Температура обработки, С, ;Жесткость целлю(, лозы, п.е.

Вязкость целлю-!, лозы, мПа с, Содержание альфацеллюлозы, Ж

Образец

Расход, Х от массы абсолютно сухой целлюлозы:

Na0H

4 1

NaB03. 4Н О

Температура обработки, С

Жесткость целлю" лозы, п.е.

Вязкость целлюло" зы, ИПа с

Содержание альфацеллюлозы, Х

Значение показателей исследования по способу

29,3 33,6 34,6 39,3 38,1

95,8 95,5 95,5 95,8 95,9

Значение показателей исследования по способу

Известный (без

Предлагаемый добавок) 4 . 5 6 7 (корд) (корд) (вис- (вискоза) коза) 4 5 6 7

0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 1,0 3,0

29,3 43,4 32,8 45,0 42, 1

95,8 95,4 95,1 95,8 96,0 о

Таблица 3

1498859

Показатели качества

Зеленая Небеленая Беленая

Вид целлюлозы

Небеленая

103

43,4

Жесткость, п.е.

Вязкость, мПа с

Содержание альфацеллюлозы, %

Белизна, %

0,0

18,5

93

45,0

0,0

19,8

95,4

Не определя ется

96,7

88,7

95,8

Не определяется

96,9

90,0

Концентрация щелочи при холодном облагораживании, Na0H г/л

0,0

0,0

Т аблица 4

Показатели исследования Известный способ

Предлагаемый способ

Известный способ (без добавок) 3

Береза

4 5

4 5

Осина Береза

4 5

2

Осина

1

Сосна

12

0,0

29,3

0,0 0,0

0,0 0,0

0,0 0,0

41 55

60,7 70,6

0,0

0,0

3,0

81

27

49,9

0,0

0,0

3,0

18

55,5

95 3 93,7

0,32 0,43

94,5 ..

0,23 .

95,6

0,17

95,8

Таблица 5

Показатели качества Известный способ Предлагаемый способ : (без добавок) Небеленая

41,0

60,7

Небеленая

18,0

55,5

Вид целлюлозы

Беленая

Беленая

Жесткость, п.е.

Вязкость, мПа.с

Содержание альфацеллюлозы, %

Белизна, %

13,0

13,0

95,3

Не определя» ется

93,7

92,5

95,6

Не on94,8

93,0 ределяется

Реакционная способность, %

CS /ИаОН

То же 80/11 То же

70/11. Опыт

А

Используемая древесина

Образец

Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:

Na0H

Иа вiО

NaB0 4Н О

Температура обработки, С

Жесткость целлюлозы, п.е.

Вязкость целлюлозы мПа с

Содержание альфа-целлюлозы %

Содержание смолы, %

Известный способ Предлагаемый способ (без добавок) 1498859

Т а блица 6

Показатели качества Известный способ Предлагаемьп1 способ (без добавок) Небеле- Беленая НебелеБеленая

Вид целлюлозы ная

27

49,9 ная

70,6

Жесткость, п.е.

Вязкость, мПа с

Содержание альфацеллюлозы, Х

Белизна, %

13,0

12,5

94,5

Не on93,8

92,9

92,9

93,7

Не определяется ределяется

Реакционная способность,.Ж

СБ2/NaOH

Таблица 7

Показатели исследования

Предлагаемый

Известный

Опыт 1 2

Используемая древесина Хвойная Сосна сосна КЭЦБЗ

Листвен- Сосна КЭЦБЗ ная береза

Береза

Сосна БЛПК

Сосна

8 9

5 Ь 7

1 2

1i

3,0

3,0

3,0

80

80

74 78 27

68 72

90 100 104

29,3 39,0 33,6

39,8 38,2 34,0 32,8 49,6

95,7 95,9 95,9 96>1 94,4

49,9

70,7

95,8 95,4 96,0 93,7

Образец

Расход, Х от массы абсолютно сухого волокна:

ЦаОН

Батв 07

ВОз 4НтО

Температура обработки, С

Жесткость целлюлозы, п.е.

Вязкость целлюлозы, мПа-с

Содерваиие альфа-целлюлозы, Х

То же 80/11 То же 70/11

Значение показателей исследования по способу

Известный (без добавок) I 498859!

4 оо о г

И с л ооо л л л оосз о

Ch 00 оо оо

00 Ф л ооо л л л о о съ о о

00 а ср оо оо оа и г ооо а л л о о оо о о о л «л

О Ос1 оо сЧ 00 сф 1л о о о

ch оо оо

W Ch О 1 о о о а ° О о

О Ос 00 оо оо ло 0 С0 ооо

«а «

ООс1

О 00 е» оо оо л о и л о о о а а л еоо ь

1 сч оо оо ол со о о о а л л ооо

1 сч

00 сЧ а

D о

«О л сЧ O

0О 00 ь о

I с ) л

01 сЧ

63

I И Э

1 ,о л g

3 о о е

5 i4

kt Ы л о х с) » я о. д

Ф X 6) I Cf

4V51

u eo

О 1 с0 1ь

Е и ь о о ж 5

:т о

Ю Ц О

m Om

01 Х Ю

Р 0

C) с0 М

ooiu

Щ а л о о ц

О:а с0

01 О

qj e3

ОВ д

4 о

1 о о

tV ф

cO OI E дно

Ф ф

Н Ct а > Ch

° л с

00 О с с л с ь %» с 1

»ф 00

00 О ю с1 сЧ

СЧ а О

Н 00

00 О л в а а сЧ ф «

oi cn o а 1 с

Ф о о

Ch Ю с 1 л Ф

0 . сЧ

И 00 а

% 00 Ф» сс л «Щ сч Ю о сп о

0l

Atj 6 о и о «д

34 3 Ф

0) Ol коо

Ф ц с,) !

1498859

Таблица 9

Известный способ Предлагаемый способ (без добавок) Показатели качества

Беленая Небеле- Беленая ная

НебелеВид целлюлозы ная

Составитель А.Моносов

Редактор И.Дербак Техред М.Ходания Корректор Э.Лончакова

Заказ 4523/23 Тираж 330

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Степень делигнификации, ед. Каппа

Белизна, %

Разрывная длина, м

Содержание смол, 20

1,2

87,5

7100 7400

065 051

89,0

0,3