Способ электрохимической отбелки целлюлозы

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5015503/12 (22) О! .07.91 (46) 30.10.93 Бюп. М 39 — 40 (76) Коровин Николай Васильевич; Рудаков Сергей

Васильев Ершов Юрий Григорьевич; Горохов

Анатолий Владимирович (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (19) RU (11) 2001980 С1 (1) (57) Сущность изобретения: процесс суспензирова— ния щелочной массы ведут непрерывно в реакторе, полученную суспензию обрабатывают кислородом с тыльной стороны анода, затем ее направляют в сепаратор, отделяют непрореагировавший кислород и возвращают его в реактор, а суспензию возвраща— ют в технологический цикл 2 ип

2001980

Изобретение относится к технологии получения целлюлозных материалов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, текстильной и химической промышленности.

Известен способ электрохимической отбелки при электрохимическом генерировании хлора в электрохимической бездиафрагменной ячейке. Концентрацию целлюлозы поддерживают на уровне 2-5 7ь в 1-5 (,-ном растворе хлористого натрия, Температура электролиза изменяется от 40 до 80 С, а время отбелки — от 0,5 до 3 ч при непрерывном перемешивании массы в ячейке.

Основными недостатками хлорного способа отбелки являются отравляющее действие газообразного хлора на живые организмы, загрязнения сточных вод и окружающей среды хлором и хлоропроизводными.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимической отбелки целлюлозы, который интенсифицирует процесс отбелки и исключает загрязнение окружающей среды.

Электрохимическая отбелка проводится в диафрагменной электрохимической ячейке. Целлюлозу суспензируют в анодном пространстве ячейки, а в качестве электролита используют 4 0ь-ный водный раствор едкого натрия, Отбелку осуществляют выделяющимся на аноде ячейки электрохимическим кислородом. Концентрация массы равна 1,0 сь, время отбелки достигает 4 ч, Материал электродов — платина и никель.

Напряжение на ячейке изменялось от 75 до

80 В, а ток — от 80 до 250 мА. При этом сопротивление ячейки изменялось от 900

Ом до 320 Ом. Интервал температур обработки 50 — 100 С. Степень белизны исходной целлюлозы увеличивается на 11 — 25 g,. Известный способ отбелки прост в осуществлении, экономически чист и не требует поддержания избыточного давления.

Однако вследствие того, что массу супензируют в анодном пространстве электролизера между диафрагмой и анодом, сопротивление ячейки значительно и изменяется от 320 до 900 Ом. Ток поляризации ячейки, определяющий выход отбеливающего реагента — кислорода, не превышает

250 мА. Кроме того, проведение процесса отбелки в открытых сосудах не позволяет испольэовать продукты электролиза — непрореагировавший при отбелке электролитический кислород, а также выделяющийся при отбелке электролитический водород, 5

Цель изобретения — повышение экономичности процесса отбелки за счет снижения расхода электроэнергии на ячейку и полного использования электрохимического кислорода.

Это достигается тем, что в способе электрохимической отбелки целлюлозы путем суспензирования целлюлозной массы отбеливающим реагентом, генерируемым на аноде двухэлектродной диафрагменной ячейки, процесс суспензирования ведут непрерывно в реакторе, полученную суспензию обрабатывают реагентом с тыльной стороны анода, направляют в сепаратор, из которого электролитический кислород подают в реактор, а суспензию возвращают в технологический цикл. В качестве мембраны применяют твердый полимерный электролит. а в качестве анода — электроды из нерастворимых материалов, например из углерода или нержавеющей стали, Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ электрохимической отбелки целлюлозы отличается наличием новых технологических операций — осуществлением процесса суспензирования массы в реакторе, обработкой суспензии с тыльной стороны анода, сепарацией суспензии и использованием электрохимического кислорода в реакторе.

Сравнение заявляемого решения с другими известными способами отбелки показывает, что в них отсутствуют признаки, отличающие заявляемое решение, что соответствует критерию "существенные отличия", На фиг,1 изображена технологическая схема отбелки целлюлозы, поясняющая способ; на фиг.2 — поляризационные зависимости, изменение потенциалов катода (pê). анода (p) и напряжения 0я) на электролизной ячейке с матричным электролитом в зависимос и от тока поляризации (I), анод— нержавеющая сталь IX18H9T; катод — никель; мембрана — ТПЭ типа МК; электролит — 4(,-ный раствор едкого натрия; концентрация целлюлозы — 1 ; температура 20-90 ".

Небеленную целлюлозу после варки, сортировки и промывки суспензируют в ре акторе 1 раствором электролита. В качестве электролита используют 4;4-ный водный раствор едкого натрия, а концентрацию массы поддерживают на уровне 1 7,, Из сепаратора 2 в реактор 1 возвращают электролитический кислород. При этом в реакторе 1 осуществляется первая ступень

2001980 отбелки целлюлозы кислородом, который выделяется иэ суспензии в сепараторе 2.

Иэ реактора 1 целлюлбэную массу подают в электрохимическую ячейку 3. Причем обработку массы осуществляют реагентом с 5 тыльной стороны анода 4. В процессе электролиза электролита на аноде 4 генерируется газообразный кислород, который активно перемешивает суспензию целлюлозы и определяет скорость реакций 10 окисления лигнина целлюлозы и облагораживания целлюлозы, Полученная в ячейке газожидкостная суспензия целлюлозы подается в сепаратор 2, где завершается процесс окисления целлюлозной массы (т.е. 15 процесс отбелки), которую возвращают в технологический процесс. Непрореагировавший реагент в виде пузырьков газа выделяется из электролит в сепараторе 2 и возвращается в реактор 1. Таким образом, 20 способ позволяет выполнить три ступени отбелки — в реакторе 1, электрохимической ячейке 3 и сепараторе 2, Время контакта суспензии целлюлозы с реагентом зависит от требуемой белизны, соотношения расхо- 25 дов массы и реагента. Электрохимическая ячейка выполнена диафрагменной, где в качестве материала диафрагмы 5 используют твердый полимерный электролит. Материал электродов выбирается таким образом, что- 30 бы уменьшить величину перенапряжения на электродах и увеличить ресурс работы. При этом в качестве материала анода 4 используют нерастворимые вещества — углерод, нержавеющую сталь или благородные ме- 35 таллы. Катод 6 выполнены, например, из никеля. Электроды 4 и 6 плотно поджимают чающийся тем, что суспендирование

40 целлюлозной массы ведут непрерывно в реакторе, полученную суспензию обрабатывают кислородом с тыльной стороны анода, затем ее направляют в сепаратор, отделяют непрореагировавший кислород и

45 возвращают его в реактор.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, путем суспендирования целлюлозной массы и обработки ее кислородом, генерируемым на аноде двухэлектродной диафрагменной ячейки. отлик диафрагме 5, что обусловливает образование полости для прохода суспензии с тыльной стороны анода 4. С кэтодной стороны образуют циркуляционный контур электролита. который включает катодную полость ячейки, сепаратор 7 водорода, обратный трубопровод 8 с задвижкой 9. В ыделившийся из электролита в сепараторе 7 газообразный водород используется в технологии как восстановитель.

При повышении давления в системе отбелки избыточный газ отводят через задвижку 10 в сдувочную линию 11.

Температурный и концентрационный режим отбелки подбирают из условия обеспечения требуемой белизны целлюлозы, исключения ее деструкции и сообразно с общей схемой облагораживания.

По сравнению с базовым объектом (прототип), где сопротивление ячейки изменялось от 320 до 900 Ом, данный способ обусловливает снижение этой величины до

2,1-2,9 Ом, что обусловливает снижение мощности ячейки при одном и том же значении тока более чем в 100 рэз, При этом обеспечивается полное использование электролитического кислорода в реакторе и сепараторе. Эффект отбелки при одинаковых условиях процесса не меньше, чем в базовом "пособе. (56) Дятлова Е.П. Современные схемы отбелки целлюлозы и способы их совершенствования, Обзорная информация. М.:

ВНИПИЭИлеспром, 1982, с. 44.

Авторское свидетельство СССР

N 553355338833,, к л, С 21 С 9/147, 1976.

° ° 1

° ° 1- Е °

° I ° °

1 . ° °

°

Э °

° °

° ° ° !