Способ отбелки сульфатной целлюлозы

 

Способ относится к области целлюлозного производства и может быть использован для получения беленой целлюлозы без использования молекулярного хлора. Целлюлозу жесткостью 84,3 перманганатных единиц подвергают чередующейся обработке пероксидом водорода в щелочной среде и диоксидом хлора. На I стадии целлюлозу с концентрацией массы 10-20% обрабатывают пероксидом водорода (H₂O₂) в течение 60 мин в щелочной среде (рН 9,0-10,9) при температуре 75-85°С и расходе H₂O₂ 2% от массы абсолютно сухой целлюлозы. На III и V стадиях целлюлозу обрабатывают при той же концентрации массы в течение 120 мин при температуре 70-100°С с расходом H₂O₂ 0,5% и 1,0% соответственно, II и IV стадии проводят при температуре 70°С диоксидом хлора с расходом 0,7-1,0% и 0,3% соответственно в зависимости от исходной жесткости целлюлозы. Технический результат состоит в получении белизны целлюлозы 86-88% и выше в зависимости от жесткости исходной целлюлозы. 1 табл.

Изобретение относится к области целлюлозного производства и может быть использовано для получения беленой целлюлозы без применения молекулярного хлора (ECF-целлюлоза).

Известен способ отбелки небеленой целлюлозы, включающий обработку небеленой целлюлозы жесткостью 83 перманганатных единиц путем чередования щелочной и кислой обработки при заданных режимах, при этом на I стадии целлюлозу с концентрацией массы 10-20% обрабатывают H₂O₂ в щелочной среде (pH 9,5-10,5) при 70-100^oC в течение 120-180 мин при расходе H₂O₂ 2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, на II и IV стадиях целлюлозу с концентрацией массы 2-7% обрабатывают раствором KMnO₄ с расходом 0,01-0,8% при 18-25^oC до полного поглощения реагентов, III и V стадии проводят при условиях и расходах I стадии, учитывая исходную жесткость целлюлозы (RU патент N 2142529, C1, 27.03.99).

Задачей настоящего исследования является разработка способа получения целлюлозы, при котором наиболее эффективно используется пероксид водорода на каждой стадии и увеличивается белизна целлюлозы на выходе.

Результат достигается путем установления оптимальной продолжительности воздействия H₂O₂ на остаточный лигнин, поскольку для стабилизированной пероксидной отбелки (П) возможны равновесные процессы между хромофорами и их лейкоформами, что приводит к снижению белизны целлюлозы, его расхода на каждой стадии отбелки, учитывая структурные изменения остаточного лигнина после обработки отбельными реагентами различной природы.

Предлагаемый способ включает обработку целлюлозы пероксидом водорода в присутствии стабилизатора на I стадии в течение 60 мин при температуре 75-85^oC (повышение температуры на этой стадии не дает положительного эффекта), при продолжительности обработки пероксидом водорода на III и V стадиях отбелки 120 мин, температуре 70-100^oC и расходах H₂O₂, при которых белизна целлюлозы на этих стадиях отбелки максимальна (0,5 и 1% соответственно), на II и IV стадиях отбелки целлюлозу обрабатывают диоксидом хлора при концентрации массы 2-10% в течение 90-120 мин при 70^oC, при его суммарном расходе 1-1,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы. При суммарном расходе H₂O₂ 2,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы (при четырехступенчатой отбелке П-Д-П-Д) белизна целлюлозы составляет 84-86%, при суммарном расходе - 3,5% (отбелка в пять стадий П-Д-П-Д-П) белизна достигает 86-88 %, при расходе диоксида хлора 1,0 и 1,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы соответственно. Снижением жесткости исходной целлюлозы можно увеличить белизну целлюлозы до 90%. При этом, если при пероксидной отбелке отсутствует стабилизатор на I и III стадиях пероксидной отбелки, то белизна целлюлозы составляет лишь 76- 80% (в зависимости от расхода диоксида хлора) и 84-85% при отбелке в четыре и пять ступеней соответственно.

Таким образом, предлагаемый способ отбелки учитывает, что параметры пероксидной отбелки не могут быть однозначными на различных ее стадиях, вследствие различных структурных изменений, происходящих в лигнине.

Технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения, состоит в увеличении белизны целлюлозы на выходе на 3-5% в зависимости от жесткости целлюлозы.

Существенные признаки изобретения: способ отбелки целлюлозы, включающий обработку целлюлозы с концентрацией массы 10-20% пероксидом водорода в щелочной среде (pH 9,0-10,9) в присутствии стабилизатора (силиката натрия) и при выдерживании целлюлозной суспензии при 80^oC в течение 60 мин (расход пероксида водорода составляет 2,0%, силиката натрия 2,0-2,5%, а расход едкого натра - 1,2-1,3%), отделение массы от раствора, ее нейтрализацию и последующую обработку целлюлозы диоксидом хлора с расходом 0,7-1,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы (при 70^oC, концентрации массы 5-7%, времени обработки 90-120 мин), отделение и промывку массы и снова обработку пероксидом водорода при температуре 80-90^oC в течение 120 мин. (расход H₂O₂ 0,5%) и диоксидом хлора при тех же условиях (расход 0,2-0,3%), пятая ступень добелки пероксидом водорода проводится при температуре 80-100^oC, концентрации массы и продолжительности, что и для III стадии, при расходе H₂O₂ 0,5-1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Отбеленную массу отделяют и тщательно промывают.

Пример 1 Небеленую целлюлозу из лиственных пород жесткостью 84,3 перманганатных единиц, вязкостью 30 сПз подвергают пероксидной обработке, включающей обработку целлюлозы с концентрацией массы 10 % пероксидом водорода в щелочной среде (pH 10,9) с расходом H₂O₂ 2% в присутствии стабилизатора силиката натрия (2,5%) и едким натром, расход которого составляет 1,3%, при выдерживании целлюлозной суспензии при 80^oC в течение 60 мин. Затем целлюлозу тщательно промывают и подвергают обработке диоксидом хлора при концентрации массы 7%, температуре 70^oC, в течение 120 мин и расходе ClO₂, равном 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы (pH 3,5), после чего повторяют обработку пероксидом водорода при той же концентрации массы и температуре, что и для первой ступени, с расходом H₂O₂, равном 0,5% (расход NaOH составляет 1%, расход Na₂SiO₃ - 2,5%, pH 10,6), в течение 120 мин и диоксидом хлора при тех же условиях, что и для второй стадии, с расходом ClO₂, равном 0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы (pH 5,4). После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 86%, вязкость 26,4 сПз, выход 98,2% (табл. 1, п. 1).

Пример 2 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 1 с расходом диоксида хлора на второй ступени отбелки, равном 0,7%.

Белизна целлюлозы 84,0%, вязкость 26,0 сПз, выход 98,6% (табл. 1, п. 2).

Пример 3 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 1, включив пятую стадию пероксидной отбелки при той же концентрации массы, что и в примере 1, при температуре 80^oC в течение 120 мин и расходе H₂O₂ 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы (pH 0,9). После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 88,0%, вязкость 16,4 сПз, выход 96,5% (табл. 1, п. 3).

Пример 4 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 3 при расходе ClO₂ на второй ступени отбелки 0,7%. После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 86,0%, вязкость 19,1 сПз, выход 97,5% (табл. 1, п. 4).

Пример 5 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 3 без использования стабилизатора пероксидной отбелки (силикат натрия) при прочих равных условиях отбелки. После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 85,0%, вязкость 17 сПз, выход 95,3% (табл. 1, п. 5).

Пример 6 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 4 без использования стабилизатора пероксидной отбелки (силикат натрия) при прочих равных условиях отбелки. После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 84,3%, вязкость 19,8 сПз, выход 97,7% (табл. 1, п. 6).

Пример 7 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 4, изменив продолжительность обработки пероксидом водорода (I ступень - 180, II и III ступени - 120 мин). После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 83,0%, вязкость 24 сПз, выход 98,0% (табл. 1, п. 7).

Пример 8 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 6, изменив продолжительность обработки пероксидом водорода (I ступень - 180, II и III ступени - 120 мин). После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 80%, вязкость 22,5 сПз, выход 98,4% (табл. 1, п. 8).

Пример 9 Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 1 при температуре на первой стадии пероксидной отбелки 90^oC. После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 86%, вязкость 20,2 сПз, выход 98,4% (табл. 1, п. 9).

Пример 10
Небеленую целлюлозу обрабатывают по примеру 4 без использования на пятой стадии пероксидной отбелки ступени силиката натрия. После промывки целлюлозу высушивают.

Белизна целлюлозы 86 %, вязкость 20 сПз, выход 97% (табл. 1, п. 10).

Использованная литература
1. Федорова Э.И., Смолева Л.Л., Шубаков А.А., Ячменева С.А., Миленин Д. О. Патент на изобретение N 2142529 от 17.05.99.

Формула изобретения

Способ отбелки целлюлозы, включающий пятистадийную обработку небеленой целлюлозы путем чередования щелочной и кислотной обработок, при этом на первой стадии целлюлозу с концентрацией массы 10 - 20% обрабатывают пероксидом водорода при расходе 2% от массы абсолютно сухой целлюлозы в щелочной среде и температуре 75 - 85^oC в течение заданного времени, а на третьей и пятой стадиях целлюлозу обрабатывают пероксидом водорода при той же концентрации массы в течение 120 мин и температуре 70 - 100^oC, отличающийся тем, что на второй и четвертой стадиях целлюлозу обрабатывают при температуре 70^oC диоксидом хлора с расходом 0,7 - 1,0% и 0,3% соответственно в зависимости от исходной жесткости целлюлозы, на первой стадии обработку пероксидом водорода ведут при рН 9,0 - 10,9 в течение 60 мин, а на третьей и пятой стадиях с расходом пероксида водорода 0,5% и 1,0% соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1