Способ бесхлорного отбеливания химической целлюлозы

 

Способ бесхлорного отбеливания химической целлюлозы при ее производстве включает поступление суспензии целлюлозы на линию отбеливания и по крайней мере одностадийную обработку ее кислотой при pH ниже 7 хелатообразователем. Суспензию подают по крайней мере в один сосуд для отбеливания в линии отбеливания и подвергают отбеливанию, по меньшей мере одностадийному до степени белизны выше 75% ИСО перекисью водорода или соответствующим количеством другой перекиси, используемой в количествах, превышающих 5 кг на 1 т абсолютно сухой целлюлозы, при повышенной температуре и при давлении в сосуде отбеливания, превышающем 2 бара. Площадь поперечного сечения сосуда превышает 3 м², а площадь внутренней металлической поверхности сосуда отбеливания составляет менее 4 V м², где V - объем в м³. Этот способ обеспечивает эффективное и равномерное отбеливание. 31 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам бесхлорного отбеливания химической целлюлозы при ее производстве.

Соображения, связанные с рыночной ценой продукта и с защитой окружающей среды, требуют устранить хлорсодержащие соединения для целей отбеливания. При использовании известных технологий затруднительно достичь полного отбеливания целлюлозы для производства бумаги, приготовленной из мягкой древесной сульфатной целлюлозы с применением кислорода, перекиси водорода и озона.

Существует несколько способов отбеливания, в том числе известный из заявки Швеции 8902058-0, процесс Lignjx, в котором используют обработку суспензии целлюлозы кислотой по меньшей мере в одну стадию и хелатообразователем при повышенных температуре и давлении. Однако известный способ не позволил получить требуемую степень отбеливания [1].

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке способа, позволяющего получить эффективное и равномерное отбеливание.

Для решения указанной технической задачи предложено подавать суспензию целлюлозы на линию отбеливания и проводить ее обработку по меньшей мере одной кислотой, при установлении pH ниже 7, и хелатообразователем, причем суспензию подают по меньшей мере в один сосуд для отбеливания в линии отбеливания и подвергают по меньшей мере одноступенчатому отбеливанию до степени белизны выше 75% по Международному стандарту перекисью водорода или любой другой перекисью, используемых в количестве, превышающем 5 кг относительно абсолютно сухой метрической тонны целлюлозы, при давлении в сосуде отбеливания 6 превышающем 2 бара, при этом площадь поперечного сечения сосуда превышает 3 м², а площадь внутренней металлической поверхности сосуда отбеливания составляет менее 4 V м² , где V - объем сосуда в куб. м. Предпочтительно подавать суспензию в сосуд непрерывно. Преимущественно при обработке перекисью степень белизны доводят до величины, превышающей 80%. Желательно в качестве исходного сырья использовать суспензию целлюлозы, концентрация волокнистого вещества, в которой превышает 8%. При отбеливании в суспензию может быть добавлен кислород в количестве менее 5 кг на одну тонну абсолютно сухой целлюлозы, лучше в количестве менее 3 кг, а, предпочтительно, менее 1 кг. Температуру в ходе отбеливания желательно поддерживать свыше 90 градус/C, предпочтительно равной или свыше 100 град/C, а наиболее предпочтительно 100 до 105 град/C. Обычно перекись водорода используют в количестве от 10 до 35 кг на тонну абсолютно сухой целлюлозы. Предпочтительно использовать давление свыше 3 бар, желательно, от 5 до 15 бар, а наиболее предпочтительно от 5 до 10 бар. Желательно использовать хотя бы внутреннюю поверхность сосуда для отбеливания из полимера или керамики. Предпочтительно перед обработкой суспензии хелатообразователем провести обработку суспензии гидросульфитом или перуксусной кислотой, при этом расход перекиси становится менее 20 кг на одну тонну абсолютно сухой целлюлозы. Желательно перед обработкой гидросульфитом промыть суспензию кислым раствором. В ходе отбеливания желательно проводить повышение pH суспензии при ее температуре менее 90 град/C с последующим повышением температуры до требуемой величины. Величину pH суспензии не следует устанавливать свыше 11,5, предпочтительно ее поддерживать в диапазоне от 10 до 11. На стадии отбеливания перекисью возможно дополнительное введение в суспензию вместе с перекисью комплексообразователя, способного поддерживать pH до величины 11. В качестве комплексообразователя может быть использована диэтилентриаминопентауксусная кислота, которую следует добавлять в количестве от 1 до 2 кг на одну тонну воздушно сухой целлюлозы. Давление в сосуде для отбеливания предпочтительно создавать посредством центробежного насоса. Отбеливание перекисью обычно проводят в жидкой фазе без контакта с газовой фазой. Предпочтительно диаметр сосуда для отбеливания превышает 3 м и составляет 5 или 7 м. Как исходная, так и отбеленная целлюлоза могут содержать менее 5 г марганца на одну тонну абсолютно сухой целлюлозы, предпочтительно, менее 1 г, а наиболее предпочтительно, менее 0,5 г.

Изобретение может быть иллюстрировано следующим примером.

Суспензия целлюлозы с числом каппа 12,1, концентрацией 10% и вязкостью 1020 куб.дм/кг была обработана этилендиаминтетрауксусной кислотой в качестве хелатообразователя при температуре 70 град/C, начальной величине pH = 4,7 и конечной величине pH = 5,0 в присутствии серной кислоты. Затем суспензия была обработана перекисью водорода в присутствии кислорода под повышенным давлением и щелочного агента. Обработку проводили в течение 240 мин при температуре 90 град/C. Экспериментально установили, что в ходе перекисной обработки контакт с металлическими поверхностями нежелателен. Также экспериментально было установлены количественные значения параметров процесса, приведенные в формуле изобретения. Было также отмечено нежелательность присутствия марганца на стадии отбеливания перекисью.

Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант реализации изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничивается только примером и что в него могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки формулы изобретения, причем при реализации изобретения могут быть различным образом скомбинированы признаки, введенные как в независимый, так и в зависимые пункты формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ бесхлорного отбеливания химической целлюлозы при ее производстве, включающий поступление суспензии целлюлозы на линию отбеливания и по крайней мере одностадийную обработку ее кислотой при pH ниже 7 и хелатообразователем, отличающийся тем, что суспензию подают по крайней мере в один сосуд для отбеливания в линии отбеливания и подвергают отбеливанию по меньшей мере одностадийному отбеливанию, до степени белизны выше 75% по Международному стандарту перекисью водорода или соответствующим количеством другой перекиси, используемой в количествах, превышающих 5 кг на 1 т абсолютно сухой целлюлозы, при повышенной температуре и при давлении в сосуде отбеливания, превышающем 2 бара, причем площадь поперечного сечения сосуда превышает 3 м², а площадь внутренней металлической поверхности сосуда отбеливания составляет менее 4V м², где V - объем в м³.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суспензию целлюлозы в сосуд для отбеливания подают непрерывно.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отбеливают перекисями до степени белизны свыше 80%.

4. Способ по любому из пп 1-3, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют суспензию целлюлозы, концентрация волокнистого материала которой превышает 8%.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что при отбеливании добавляют кислород в количестве менее 5 кг га 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

6. Способ по любому из пп 1-4, отличающийся тем, что при отбеливании добавляют кислород в количествах менее 3 кг на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

7. Способ по любому из пп 1-4, отличающийся тем, что при отбеливании добавляют кислород в количествах менее 1 кг на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что температура при отбеливании превышает 90^oC.

9. Способ по любому из пп 1-7, отличающийся тем, что температура при отбеливании равна или превышает 100^oC.

10. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что температура при отбеливании составляет от 100 до 105^oC.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что перекись водорода используют в количествах 10 - 35 кг на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что используют давление свыше 3 бар.

13. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что используют давление в диапазоне 5-15 бар.

14. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что используют давление в диапазоне 5-10 бар.

15. Способ по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что по меньшей мере внутренняя поверхность сосуда для отбеливания изготовлена из полимерного или керамического материала.

16. Способ по любому из пп. 1-15, отличающийся тем, что перед обработкой суспензии хелатообразователем проводят обработку суспензии гидросульфитом или перуксусной кислотой, причем расход перекиси при этом составляет менее 20 кг на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что перед обработкой суспензии гидросульфитом производят ее промывку кислым раствором.

18. Способ по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что на стадии отбеливания величины pH суспензии целлюлозы повышают при температуре менее 90^oC с последующим повышение температуры до требуемого значения.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что pH суспензии не превышает 11,5.

20. Способ по п. 18 или 19, отличающийся тем, что pH устанавливают в диапазоне 10 - 11.

21. Способ по любому из пп. 1-20, отличающийся тем, что на стадии отбеливания перекисью используют по крайней мере один комплексообразователь, которой преимущественно добавляют вместе с перекисью.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что комплексообразователь поддерживает значение pH до 11.

23. Способ по п. 21 или 22, отличающийся тем, что в качестве комплексообразователя используют диэтилентриаминопентауксусную кислоту.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что диэтилентриаминопентауксусную кислоту добавляют в количествах 1-2 кг на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

25. Способ по любому из пп. 1-24, отличающийся тем, что давление в сосуде отбеливания создают посредством центробежного насоса.

26. Способ по любому из пп. 1-25, отличающийся тем, что отбеливание перекисью производят в жидкой фазе без присутствия газовой фазы в сосуде отбеливания.

27. Способ по любому из пп. 1-26, отличающийся тем, что диаметр сосуда отбеливания превышает 3 м.

28. Способ по любому из пп. 1-27, отличающийся тем, что диаметр сосуда отбеливания составляет 5 м.

29. Способ по любому из пп. 1-28, отличающийся тем, что диаметр сосуда отбеливания составляет 7 м.

30. Способ по любому из пп. 1-29, отличающийся тем, что как исходная, так и отбеленная целлюлоза содержит менее 5 г марганца на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

31. Способ по любому из пп. 1-29, отличающийся тем, что как исходная, так и отбеленная целлюлоза содержит менее 1 г марганца на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.

32. Способ по любому из пп. 1-29, отличающийся тем, что как исходная, так и отбеленная целлюлоза содержит менее 0,5 г марганца на 1 т абсолютно сухой целлюлозы.