Способ получения беленой целлюлозы

 

Изобретение относится к производству беленой целлюлозы для химической переработки, а также для изготовления бумаги и картона. Древесную щетку подвергают щелочной варке, полученную небеленую целлюлозу промывают, сортируют, отсортированную целлюлозу подвергают обработке пирофосфатом натрия при его расходе 0,5-5,0% от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы и проводят многоступенчатую отбелку. Предпочтительно последнюю проводить по схеме: пероксид водорода /П/ - диоксид хлора /Д/ - щелочение в присутствии гипохлорита натрия /Щ/Г/ - гипохлоритом натрия /Г/ и кисловки диоксидом серы /К/ или по схеме: кислород в щелочной среде /КЩО/-П-Д-Г-Д-К. 2 з.п.ф-лы, 10 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я D 21 С 9/00, 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4496102/23-12 (22) 21,10.88 (46) 23.08.90. Бюл, ¹ 31 (71) Всесоюзное научно-производственное обьединение целлюлозно-бумажной промышленности (72) В.Д.Кошелева, P.Á.ÁåëîäóáðoBcêèé, M.À.Ïðoêîïüåâà, И.С,Иванова, Л.Г.Зотова, Т.Я.Миронова, Л,Л.Василенко, А.В.Аввакумова, О.Л, Зарудская, С.А. Миль, Е. П. Кушвинцева, Г.П, Тихонов и Т,Ф. Кууск

{53) 676.1,023.1 (088.8) (56) Патент Швеции ¹ 421038, кл. Р 21 С 9/10, 5982.

Tappi, 1971, 54, № 4, с.525-529. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛЕНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности и может быть использовано в производстве беленой целлюлозы для химической переработки, а также целлюлозы для приготовления бумаги и картона., Цель изобретения — повышение качества беленой целлюлозы и снижение расхода хлорсодержащих реагентов.

Согласно предлагаемому способу после щелочной варки, предпочтительно сульфатной, древесной щепы полученную небеленую целлюлозу промывают, сортируют, обрабатывают пирофосфатом натрия при его расходе 0,5 — 5,0 от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы и подвергают многоступенчатой отбелке. При получении беленой целлюлозы для химической переработки перед варкой древесную щепу подвергают предварительному гидролизу.

„„Я0 „„1587G96 А1 (57) Изобретение относится к производству беленой целлюлозы для химической переработки, а также для изготовления бумаги и картона. Древесную щетку подвергают щелочной варке, полученную небеленую целл алоэу промывают, сортируют, отсортированную целлюлозу подвергают обработке пирофосфатом натрия при его расходе 0,5 — 5,0;ь от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы и проводят многоступенчатую отбелку. Предпочтительно последнюю проводить по схеме: пероксид водорода (П) — диоксид хлора (Д)— щелочение в присутствии гипохлорида натрия (Щ/Г) — гипохлоритом натрия (Г) и кисловки диоксидом серы (К) или по схеме: кислород в щелочной среде (КЩО) — П-Д вЂ” à — Д вЂ” К. 2 з,п.флы, 10 табл, Предпочтительными вариантами осуществления многоступенчатой отбелки яB ляются следующие:

Обработка пероксидом водорода (П),— диоксидом хлора (Д) — щелочения в присутствии гипохлорида натрия (Щ/Г) — диоксидом хлора (Д) — гипохлоритом натрия (Г) и кисловка диоксидом серы (K).

Обработка кислородом в щелочной среде (КЩО) — П вЂ” Д вЂ” à — Д вЂ” К.

За счет обработки отсортированной небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия возможно полное исключение стадии хлорирования, что улучшает санитарно-гигиенические характеристики сточных вод эа счет снижения содержания в них хлорорганических соединений.

Возможны и другие варианты многоступенчатой отбелки с использованием хлорирования с добавкой диоксида хлора (Х/Д) на первой ступени, например, по схеме: Х/Д—

1587096

Щ--Г-Д вЂ” Г--Д-К. При таком варианте отбелки oQQBvoганной пирофосфзтом натрия цел1нс1лоэы предпочтительно часть пирофосфата натрия От его Общего расхоДа вво дит1-. HQ стадии щелочения, При использовании указанной схемы многОСтупенчатой Отбелки предлагаемый способ также обеспечивает снижение расхода хлорсодержащих реагентов.

Пример 1, Получают вискозную целгполоэу из древесины осины.

1З Одн ы и I I peal enponIIS: Гидром Одул ь (ГМ) — 4;1, Подъем температуры до 165 С—

105 мин, стоянка при 165 С-- 90 мин. После гидролиэа гидролизат удаляют и в котел закач1 ва1от белый щелок с сульфидностыо

26,"% и проводят сульфатну1о варку при расходе активной щелочи — 117% â ед. Na20 от массы абсол1отно сухой древесины, Гидромодуль : ;1, i poIINTI<ó ведут и ри 135 C

30 lnlII г1одъем От l35 до 170 C — 60 мин, стоянка IIplI 170 — 90 мин, После варки целлlолоэу промываlот водОЙ и ОтсортироВ ы в а Iс г.

Полученная небеленая целлюлоза име-; I выход 40,7% и следующие показатели качества, . жесткость 40 перманганатных единиц (п.e.), вязкость 1% медно-аммиачного раствора (м,а. раствора) 67 M Па с, массовая доля альфа-целлюлозы 95,7%.

Небеленую целлюлозу подвергаю-,. Обработке водным раствором пирофосфата натрия с расходом 0,4; 0,5; 1,0; 2,0 и 5,5% от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы (а.с,ц,), Концентрация массы 3,0%, температура обработки 70, 80, 90 и 100 С в течение 60 и 90 мин, Данные представлены в табл. 1.

Для соавнения проводят обработку атой целлюлозы известным способом щело1ным раствором едкого натрия концентрацией 8,0;4 в присутствии буры в количестве 4,0% от массы а.с.ц. Температура Обработки 80ОС в течение 60 мин (образец 1), Представленные в табл, 1 данные показывают, что Обработка небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия по предлагаемому способу позволяет снизить жесткость в зависимости от расхода добавки на 25 — 65% при минимальном снижении вязкости и повышении массовой доли альфа-целлюлозы на 0,3 — 0,5%.

Целлюлозу подвергают многоступенчатой отбелке по схеме: Х/Д-Щ-Г-Д вЂ” Г-Д-К, Хлор и диоксид хлора на первой ступени берут при соотношении их 4 1.

Показатели качества беленой целлюлозы.представлень в табл. 2.

10 .15

50!

Представленные в табл. 1 и 2 данные показывают, что обработка целлюлозы по предлагаемому способу позволяет получить целлюлозу с более высокой реакционной способностью к вискоэообразованию, по сравнению с целлюлозой, полученной известным способом.

Обработку образца 2 (контроль) проводят при расходе пирофосфата натрия в количестве 0,4% от массы абсолютно сухой целлюлозы, при отбелке не удается получить требуемой белизны целлюлозы.

Обработку образца 12 (контроль) проводят при расходе пирофосфата натрия 5,5% от массы а,с.ц., показатели качества Geneной целлюлозы этого образца не отличались от образцов 3 — 1 1.

Пример 2, Получают целлюлозу для производства бумаги.

Для опытов испол ьэу1от древесину сосны, березы и смесь березы и осины. Сульфатную варку проводят по следующему режиму: подъем температуры от 70 С до конечной — 2 ч 30 мин. Стоянка на конечной температуре — 90 мин, Температура варки сосны и березы 170 С, смеси березы и осины 165 С. Расход активной щелочи на варку сосны 17% (образец 13) и 18% (образец 14), лиственных пород 15,5% (образцы 18 — 21) в ед.активной. NwO от массы а.с.древесины.

Целлюлозу после промывки и сортирования обрабатывают пирофосфатом натрия при концентрации массы 3% и различных температурах и расходах реагента. Результаты опытов представлены в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что обработка пирофосфатом натрия позволяет снизить жесткость целлюлозы (число Каппа) на 2,7—

5,2 ед. в зависимости от режима обработки и исходной жесткости целлюлозы, пирофосфат натрия эффективен как для снижения жесткости хвойной, так и лиственной целлюлозы для бумаги, что позволяет снизить расход хлора на отбелку, Кроме того, при одинаковом выходе целлюлозы по варке (образец 17) можно получить по предлагаемому способу тот же выход (образец 18), но с более низким показателем жесткости при меньшем расходе .щелочи на .варку (17% против 18,0%).

Целлюлозу, полученную из смеси березы и осины (образцы 20, 21), разматываютдо

60 ШР и отливают с массой 1 м" — 75 г для определения физико-механических показателей. Результаты представлены в табл. 4.

Отбелку образцов целлюлозы 20 и 21 проводят по схеме: перекись водорода— двуокись хлора-щелочение с добавкой гипохлорита-двуокись хлора-перекись водорода-кисловка двуокисью серы. Суммарный

1587096 расход хлора при отбелке образца составляет 30 кг/т. В результате получена целлюлозаа белизной 87% и с разрывной длиной соответственно 7200 и 8100 м.

Таким образом, предлагаемый способ обработки позволяет получить целлюлозу с более высокими механическими показателями при меньшем расходе хлора в процессе отбелки.

Пример 3. Получают предгидролизную сульфатную целлюлозу иэ древесины осины и березы по режиму, описанному в примере 1, а также из древесины сосны и смеси сосны и лиственницы по следующему режиму: водный предгидролиз осуществляют при ГМ 3,8:1, подъем температуры от 110 до 170 С вЂ” 90 мин, стоянка при 170 С вЂ” 45 мин. После предгидролиэа спускают гидролизат, заливают супьфатный варочный раствор. Расход активной щелочи для сосны составляет 22% от массы абсолютно сухой древесины в ед.МагО, а для смеси сосны и лиственницы — 23%. Режим сульфатной варки приведен в примере 1, Полученную целлюлозу промывают водой, а затем сортируют.

Небеленая целлюлоза после варки имеет следующие показатели: для сосны жесткость 75 п.е., вязкость 1% м.а. раствора

35,7 мПа с, массоваядоля альфа-целлюлозы 95,1%; для смеси сосны и лиственницы жесткость 72 п.е., вязкость 25,5 мПа с, массовая доля альфа-целлюлозы.94,4%; для березы жесткость 52 п.е., вязкость48,5мПа с, массовая доля альфа-целлюлозы 95,1%; для осины жесткость 30 п.е„ вязкость

36,5 мПа с, массовая доля альфа-целлюлозы 95,0%.

Отсортированную целлюлозу обрабатывают пирофосфатом натрия по примеру

1 (абразец 11).

Показатели качества небеленой целлюлозы после обработки пирофасфатом натрия представлены в табл. 5. Как видно из данных табл. 5, обработка небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия приводит к снижению жесткости, особенно лиственной целлюлозы, при сохранении вязкости и повышении массовой доли альфа-целлюлозы на 0,2-0,3%.

Целлюлозу после обработки пирофосфатом натрия подвергают многоступенчатой атбелке по схеме П-Д-Щ/à — Д вЂ” Г-К. Для сравнения па этой схеме отбеливают небеленую целлюлозу, полученную по известному способу. При отбелке перекисью водорода используют стабилизатор MgSQ4 в количестве 0,95% для лиственной целлюлозы и 0,3% и для хвойной целлюлозы.

В табл. 6 приведены технологические параметры отбелки.цел -; юлаэы.

Показатели качества беленой целлюлозы представлены в табл. 7.

Обработка небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия позволяет получить беленую целлюлозу с высокими показателями качества при замене ступеней хлорирования и щелочения на обработку пероксидом водорода. Расход пероксида водорода па предлагаемому способу был ниже на 25—

30%, Реакционная способ. сть и белизна у целлюлозы, полученной па предлагаемому способу, значительно выше.

Пример 4, Получают небеленую сульфатную предгидролиэную целлюлозу издревесины соснь1 по режиму, описанному в примере 3 (образцы 22 и 25), промывают. водой, сортируют и подвергают обработке пирафосфатом натрия, условия обработки аналогичны примеру 1, образец 11. После этого проводят ступень КЩО па режиму: температура 110 С, давление 0,3 — 0,8 МПа, концентрация массы l0%. продолж»enb ас 60 мин, расход NaOH 2,4 ед. NaOH от абсолютно сухого волокна..

В табл. 8 приведены показатели качества целлюлозы после КЩО, После КЩО целлюлозу добеливают па схеме П вЂ” Д вЂ” à — Д вЂ” К.

Технологические и раметры представлены в табл, 9. Данные табл. 9 показывают, что предлагаемый способ обеспечивает расходы химикатов и повышение избирательности процесса.

В табл. 10 представлены данные по показателям качества беленой целлюлозы, Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество беленой целлюлозы, особенно в части реакционной способности к вискозаабразаванию,и снизить расход хлорсодержащих реагентов.

Формула изобретения l. Способ получения беленой целлюлозы, включающий щелочную варку древесной щепы при павы шен ной температуре, промывку полученной небеленой целпюлозы, сортирование, обработку отсортированной целлюлозы и многос-:.упенчатую отбелку ее с последующим использованием хпарсодержащих реагентов, а т; и ч а ю шийся тем, чта, с целью повышения качества беленой целлюлозы и снижения расхода хлорсодержащих реагентов, обработку отсортированной целлюлозы проводят пирофосфатом натрия при ега расходе 0,5—

5,0% от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы.

2. Способ поп.1, атл ича ющ ийся тем, что многоступенчатую отбелку прово1587096 дят путем последовательных стадий обработки пероксидом водорода, диоксидом хлора, щелочения в присутствии гипохлорита натрия, обработки диоксидом хлора, гипохлоритом натрия. и кисловки диоксидом серы.

Образец небеленой целлюлозы по способу

Предла.гаемый

Пок аэ атели

Контроль

Прототип

Контроль

4 5 6 7

3 8 9 10 11

40 04 05 05 05 ° 05. 05 1,0 1,0 1„0 2055

80 80 70 70 90 90 100 70 90 100 80 80

60 60 60 90 60 90 60 60 60 60 90 90

39,7 40,6 40,5 40,5 39,7 39,7 40,1 40,2 40,2 40,6 40,440,3

97,0 98, 0 99, 5 99, б 97,5 97, 6 98,6 98, 9 98, 9 99,8 99,6 99, 5

40 38 30 29 28 26 26 29 27 24 14 13

67,0 58,0 52,6 62,3 57,2 66,8 56,2 63,8 64,6 65,4 57,4 57,0

96,2 96,2 96,0 96, I

95,7 95,8 96,2 96,1 96,0 96,1 96,2 96,2

Таблица 2

Образец небеленой целлюлозы по способу

Показатели

Прототип Контроль Предлагае- Контроль мый

Массовая доля альфа-целлюлозы, Ж

Вязкость 1Х. м.а. раствора, Мпа с, Реакционная способность цел— люлозы, Ж

Белизна, 7.

94,5

94,6

94,2

96,1

14,0

13,0

12„9

60/11

91,4

60/11

91,5

70/11

88,9

90/11

91,1

Расход добавки, от а.с., %

Температура обработки оС

Продолжительность мин

Выход целлюлозы от а.с. древесины (а.с.д.), 7.

Выход целлюлозы от а.с. волокна, 7.

Жесткость, п.ед.

Вязкость 1Х м.а.раствора, MIIB с

Массовая доля альфа-целлюлозы, X

3. Способпоп1,отл ичающи йся тем, что многоступенчатую отбелку проводят путем последовательных стадий ооработки кислородом в целочной среде, 5 пероксидом водорода, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, диоксидом хлора и кисловки диоксидом серы.

Т а б"л и ц"а 1

1587096

Таблица 3

Образец небеленой целлюлозы по предлагаемому способу

Показатели

19 20 21

Порода древесины сосна сосна

3,0 3,0

80 . 80

90 90

3,0 30

3,0

80.

30

45,6 46,3 46,2 45,6 45,9 49,0 48,5 51,1

49,4

27,5 26,2 25,6 24,4 24,0 13,7 13,8 13,3 15,6

3,3 4,4 5,2 3,6 4,0 2,7 3,6 3,4

3,8

Таблица 4

Образец небеленой целлюлозы по предлагаемому способу

Показатели

20 21 береза 30% осина 70%

3,53 береза 70% осина 30%

3,66

Порода древесины

Разрывная длина, м

Растяжимость, %

Сопротивление излому, число двойных перегибов

Сопротивление раздиранию, r

Сопротивление продавливанию, кгс/см

2295

1583

68

4,70

4,82

Расход пирофосфата натрия, % от а.с. волокна, %

Температура обработки, С

Продолжительность обраб отки,.мин

Концентрация массы, %

Выход целлюлозы, от а.с,д., %

Жесткость целлюлозы, число

Каппа

Уменьшение числа

Каппа после обработки

13 14 15 16 17 18

1,0 3,0 5,0 1,0 3,0 1,О

120 120 120 80 80 80

90 90 90 90 90 90

3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 береза береза 30% береза 70% осина 70% осина 30%

1587096

Таблица 5

Образец небеленой целлюлозы по способу

"Показатели

Прототип

Предлагаемьщ

24 25

23 26

Вид древесины береза осина сосна смесь сосны и сосна лиственницы

26 14 60 57

Жесткость, п.е.

Вязкость, 1% м,а. раствора, мПа. с

Массовая доля альфа-целлюлозы, %

49,0 36,7 35,0 24,5

95,5 95,3 95,3 95,6

35,2

95,5

Таблица 6

Г рН

Продолжительность, мин

Температура "С

Расход отбеливающего реагента от массы а.с,ц., %

Ступень .отбелки Образец

Отбелка перекисью 2,7 водорода 1,8

11,0-11,5

11,0-11,5

11,0"11,5

i 1,0-11,5

1i 0-11,5

1,5

2,5

2,5

Отбелка двуокисью хлора, Т ступень

1 О

0 5

11,5-11,8

22

0,8-1,0

0,8-1,0

0,8-1,0

0,8-1,0

0,8"1,0 ра, 23

24

II ступень

23 с

24

26

23

24

26

22-26

Щелочение с добавкой гипохлорита натрия

Na0II

Na0C1 Отбелка двуокисью хло1,5

1,2

1,3

1,4

1,5

75 с

0,8-1,0

0,8-1,0

0,8-1,0

5,5

3,5

4,5

5,2

3,0-4,5

3,0-4,5

0,8-1,0

0,8-1,0

0,8-1, 0

180

180 .180

180

1587096

14

Продолжение табл .6

2,8-3,0

20

1,0

Таблица 7

Образец небеленой целлюлозы по способу

Показатели

Прототип

23 24 25 26

Вид древесины береза осина сосна смесь сосны и лиственнисосна цы

10,0

12,5 12,0 10, 1 11,6

94,3

88,5

93,У

90,7

93,6 93,3 93,5

91,1 90,2 90,1

90/11

60/11 60/11 70/11 70/11

Т а блица 8

Показатели

Образец небеленой целлюлозы по способу

Прототип

Предлагаемый

10,0

1.5, 5

19,5

95,8

94,7

Отбелка гипохлоритом натрия 0,6

0,4

0,5

0,4

0,6

23

24

26

22,23 Кисловка

24

25,26

: Вязкость 1Х м.а. раствора, мПа.с

Массовая- доля альфа-целлюлозы, Х

Белизна, %

Реакционная способность

CS /Na0H, Х

Жесткость п.е.

Вязкость 1Х м.а. раствора, мПа с

Массовая доля альфацеллюлозы, Х

Белизна, Х

10,5-11,0

10,5-11,0

10,5-11,0

10,5-11 0

10,5-11,0

120

16

Таблица 9

1587096

1 Расход отбеливающего реаген та, от массы а.с.ц.; %

Продолжительность, мин рН

Темпера« тура, C

Ступень отбелки

Образоц

11,0

10,5

2,0

1,5

Отбелка перекисью водорода

180

3,5

5 0

1,2

1,2

Отбелка двуокисью хлора, Х ступень

2/

10,5

11,0

120

0,3

0,4

Отбелка гипохлоритом натрия

180

3,5-5,0 °

3,5-5 0

0,8

0,8

Отбелка двуокисью хлора, ХХ ступень

-. 27 28

2,8-3,0

2,8-3,0

1,0

1,0

27

Кисловка

Таблица 10

Образец небеленой целлюлозы по способу

Показатели

Прото- Предлагаемый тип

Вязкость 1% м.а. раствора, МПа <с

Массовая доля альфа-целлюлозы, %

Белизна, %

10,5

10,0

93,2

90,1

94,1

89,4

Составитель А,МоносовТехред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор Л.Зайцева

Заказ 2400 Тираж 338 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101