Способ получения целлюлозы для химической переработки

 

Сущность: непосредственно после варки древесины лиственных пород окисленным белым шелоком, проводят горячее облагораживание целлюлозы при температуре 45 - 140^oС и концентрации щелочи 20 - 80 г/л. 4 табл.

Изобретение относится к способам получения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для получения волокнистых полуфабрикатов, предназначенных для химической переработки.

Известен способ получения целлюлозы для химической переработки путем сульфатной и натронной варки древесины лиственных пород без предварительного гидролиза, холодного, горячего облагораживания и отбелки.

Однако известный способ не позволяет достигнуть достаточно высокой химической однородности целлюлозы после варки и требует дополнительной стадии холодного облагораживания с целью растворения гемицеллюлоз. Стадия холодного облагораживания производится при 15-35^оС растворами с содержанием активной щелочи в массе 30-70 г/л (ед. Nа₂О). Осуществление данной технологической операции при низкой температуре приводит к неизбежным потерям тепла, поскольку целлюлоза после промывки имеет температуру 60-80^оС, а после холодного облагораживания необходима стадия горячего облагораживания (для восстановления ее реакционной способности) при 80-90^оС. Кроме того, отработанный раствор после холодного облагораживания для повторного использования нужно нагреть и упаривать с целью доведения концентрации активной щелочи до уровня 100±5 г/л. И, наконец, для реализации известного способа требуется дополнительное оборудование башня холодного облагораживания, промывные установки, контрольно-измерительные приборы, насосы и т.д.

Наиболее близким предлагаемому способу является способ получения целлюлозы из древесины лиственных пород без предварительного гидролиза с использованием окисленного белого щелока, холодного и горячего облагораживания.

Применение в качестве варочного реагента окисленного белого щелока позволяет увеличить химическую однородность целлюлозы, критерием которой является содержание α-целлюлозы, а также предотвращает образование метилмеркаптана и других токсичных соединений на стадии варки.

Однако известные способы предусматривают проведение холодного и горячего облагораживания целлюлозы, недостатки которых описаны выше.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса облагораживания небеленой целлюлозы, снижение содержания в ней остаточного лигнина и вследствие этого уменьшение сброса загрязняющих веществ со сточными водами.

Поставленная цель достигается тем, что после варки целлюлозы для химической переработки окисленным белым щелоком проводится горячее облагораживание при температуре 45-140^оС, концентрации активной щелочи 20-80 г/л (ед. Na₂O). Сопоставительный анализ заявляемого режима с известным показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что после варки проводится горячее облагораживание целлюлозы. Исключение стадии холодного облагораживания позволяет значительно упростить процесс облагораживания целлюлозы, уменьшить содержание в ней остаточного лигнина, уменьшить сброс загрязняющих веществ со сточными водами.

Предлагаемый способ получения целлюлозы для химической переработки реализован следующим образом.

П р и м е р 1. Варку целлюлозы из древесины осины проводят в лабораторных вращающихся автоклавах емкостью 800 см³, снабженных электрическим обогревом.

Режим варки: подъем температуры от 80 до 170^оС 150 мин, стоянка при 170^оС 120 мин, гидромодуль 4:1. На варку используется окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида натрия 99,9% расход активной щелочи (ед. Na₂O). Целлюлозу после варки промывают на лабораторных ситах, определяют ее выход и показатели качества. Затем проводят холодное и горячее облагораживание небеленой целлюлозы.

Режим холодного облагораживания: концентрация активной щелочи 50 г/л (ед. Na₂O), температура 20^оС, время 60 мин, концентрация массы 8% Режим горячего облагораживания: концентрация активной щелочи 2 г/л (ед. Na₂O), температура 90^оС, время 120 мин, концентрация массы 8% Полученные результаты представлены в табл.1 (опыт 1).

П р и м е р 2. Варку целлюлозы для химической переработки проводят в условиях, аналогичных описанным в примере 1. После варки целлюлозу промывают на лабораторных ситах, анализируют и проводят горячее облагораживание. Режим горячего облагораживания: концентрация активной щелочи 50 г/л (ед.Nа₂О), температуре 45-140^оС, время 60 мин, концентрация массы 8% Полученные результаты представлены в табл.1 (опыт 2-7).

П р и м е р 3. Варку целлюлозы проводили в условиях, описанных в примере 1.

После варки целлюлозу промывают на лабораторных ситах, анализируют и проводят горячее облагораживание. Режим горячего облагораживания: концентрация активной щелочи 10-100 г/л (ед. Na₂O), температура 120^оС, время 60 мин, концентрация массы 8% Полученные результаты представлены в табл.2 (опыты 1-6). Результаты, представлены в табл.1, показывают, что увеличение температуры облагораживания в пределах 45-140^оС позволяет на 42,5-56,1% увеличить степень делигнификации небеленой вискозной целлюлозы (с 8,7 до 3,8-5,0 ед. Каппа), в то время, как по известному способу степень делигнификации целлюлозы составляет 35,6% (с 8,7 до 5,6 ед. Каппа). При этом вязкость и содержание целлюлозы находятся практически на одном уровне. Концентрацию активной щелочи на стадии горячего облагораживания целесообразно поддерживать в пределах 20-80 г/л (в зависимости от требований, предъявляемых к показателям качества целлюлозы для химической переработки). Это обусловлено тем, что при концентрации щелочи ниже 20 г/л (табл.2, опыт 1) не достигается значительный эффект облагораживания и делигнификации целлюлозы после варки. Увеличение концентрации щелочи выше 80 г/л нецелесообразно, поскольку не приводит к дополнительному эффекту делигнификации и облагораживанию целлюлозы (табл.1, опыт 6).

П р и м е р 4. Варку целлюлозы проводили в условиях, аналогичных описанным в примере 1. После варки целлюлозу промывают, подвергают холодному и горячему облагораживанию (условия представлены в примере 2) и отбелке по трехступенчатой схеме: Д₁ Щ (О₂ + П) Д₂ К, где Д₁ I ступень отбелки двуокисью хлора; Д₂ 2 ступень отбелки двуокисью хлора; Щ (О₂ + П) ступень кислородной делигнификации с добавлением перекиси водорода.

Условия отбелки и показатели качества беленой вискозной целлюлозы представлены в табл.3.

П р и м е р 5. Варку целлюлозы проводили в условиях, аналогичных представленным в примере 1. Затем целлюлозу промывали, подвергали горячему облагораживанию и отбелке. Режим горячего облагораживания: температура 90^оС, концентрация активной щелочи 50 г/л, концентрация массы 8% время 60 мин. Режим отбелки аналогичен представленному в примере 4. Условия отбелки и показатели качества целлюлозы представлены в табл.4.

Сопоставительный анализ беленой вискозной целлюлозы, полученной по известному и предлагаемому способам, показывает, что в обоих случаях она соответствует требованиям ГОСТ 24299-80. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что потери α-целлюлозы при отбелке в одинаковых условиях составляют 1,6% а по известному способу 2,0% Таким образом, использование предлагаемого способа получения целлюлозы для химической переработки позволяет полностью исключить стадию холодного облагораживания и связанные с этим капитальные, эксплуатационные затраты, дополнительный расход тепла и (по сравнению с известным способом) увеличить степень делигнификации целлюлозы, поступающей на отбелку. Снижение содержания остаточного лигнина в целлюлозе, поступающей на отбелку, позволяет соответственно уменьшить сброс загрязняющих веществ и фильтратами ступеней отбелки в окружающую среду.

Условия отбелки и показатели качества целлюлозы после холодного и горячего облагораживания

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ, включающий варку древесины лиственных пород окисленным белым щелоком и горячее облагораживание щелочным раствором, отличающийся тем, что горячее облагораживание целлюлозы проводят непосредственно после варки при температуре 45 - 140^oС и концентрации щелочи 20 - 80 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3