Способ получения целлюлозы

Способ касается получения сульфатной целлюлозы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает варку щепы лиственных пород древесины в щелочном варочном растворе в присутствии органической добавки. В качестве добавки используют ПАВ неионогенного типа - препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов. Процесс ведут при расходе добавки 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины. Техническим результатом является ускорение процесса делигнификации, повышение мягкости сульфатной целлюлозы и экологичности процесса, снижение содержания в целлюлозе общей и «вредной» смолы при одновременном снижении количества органической добавки и сохранении высокой степени обессмоливания. 2 табл.

 

Изобретение относится к технологии целлюлозно-бумажного производства и может быть использовано на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности при получении сульфатной целлюлозы с пониженным содержанием смолистых веществ из лиственных пород древесины.

Известен способ получения сульфатной целлюлозы путем варки лиственных пород древесины (березы) в щелочном варочном растворе при повышенных температуре и давлении в присутствии органической добавки; в качестве последней используют лесохимическую добавку (ЛХД) - продукт нейтрализации водорастворимой пирогенной смолы водными растворами едкого натра и гидроксида кальция при расходе добавки 0,5-3,0% от массы абсолютно сухого сырья (SU №1266912, кл. D21С 3/02, опубл. 30.01.86 г.).

Недостатки известного способа: высокий расход органической добавки и недостаточный эффект обессмоливания целлюлозы (20-46%).

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения сульфатной целлюлозы, заключающийся в обработке щепы лиственных пород древесины (березы) щелочным варочным раствором в присутствии органической добавки при повышенной температуре. В качестве органической добавки используют отработанный черный щелок от варки щепы хвойных пород древесины, или диметилсульфоксид, или формальдегидсульфоксилат, или их смеси в количестве 0,3-15% от массы абсолютно сухой щепы (SU №1172966, кл. D21С 3/02, опубл. 15.08.85 г.). Данный способ принят за прототип.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются использование для варки серусодержащих добавок, высокий расход органической добавки, высокое содержание общей смолы в целлюлозе для производства бумаги (0,41-0,5%) и отсутствие данных по снижению содержания «вредной» смолы.

Признак прототипа, совпадающий с признаком заявляемого решения, - варка щепы лиственных пород древесины в щелочном растворе в присутствии органической добавки.

Задача изобретения - снижение содержания в целлюлозе общей и «вредной» смолы при одновременном снижении расхода органической добавки и сохранении высокой степени обессмоливания.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем варку щепы лиственных пород древесины в щелочном растворе в присутствии органической добавки, в качестве органической добавки используют поверхностно-активное вещество (ПАВ) неионогенного типа - препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины.

Признаки, отличительные от прототипа, - использование при варке в качестве органической добавки ПАВ неионогенного типа - препарата ОС-20 в количестве 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины. ПАВ неионогенного типа - препарат ОС-20 - представляет собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов. Препарат ОС-20 марки А выпускается по ГОСТ 10730.

Экстрактивные вещества лиственных пород располагаются внутри паренхимных клеток сердцевинных лучей и в клетках продольной паренхимы. Доступность химических реагентов и удаление экстрактивных веществ зависят от количества пор, допускающих диффузию через клеточные стенки. Поскольку в лиственной древесине основные проводящие функции выполняют сосуды, а количество пор в клеточных стенках меньше, чем в хвойной древесине, то и удаление экстрактивных веществ при варке лиственных пород протекает труднее, чем при переработке хвойной древесины. Кроме того, в смоле березовой древесины высока доля неомыляемых веществ, плохо растворяющихся в варочном щелоке. В результате в небеленой березовой сульфатной целлюлозе содержится некоторое количество «вредной» смолы, обладающей липкостью и способностью к укрупнению, что приводит к возникновению смоляных затруднений на производстве.

При соприкосновении коллоидных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и практически нерастворимых в воде органических веществ древесины (смолы) последние способны коллоидно растворяться. Процесс обессмоливания целлюлозы происходит при определенной концентрации ПАВ в варочном растворе, которая соответствует критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Поэтому практическое использование ПАВ с целью обессмоливания обычно возможно лишь при концентрации, превышающей ККМ.

Способ получения сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Щепу из древесины березы загружают в автоклав и заливают варочным щелочным раствором. В варочный раствор перед варкой добавляют препарат ОС-20 в количестве 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины.

Далее проводят сульфатную варку по следующему режиму:

- подъем температуры до 170°С - 120 мин,

- варка при температуре 170°С - 60 мин.

Гидромодуль составлял 5:1.

После окончания варки сульфатную целлюлозу промывают струей холодной водопроводной воды.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Щепу из древесины березы загружали в автоклав и заливали щелочным варочным раствором. Расход активной щелочи на варку составлял 17% (ед. Nа₂O) от массы абсолютно сухой древесины, сульфидность варочного раствора - 30%.

Сульфатную варку проводили по описанному выше режиму.

После окончания варки сульфатную целлюлозу промывали струей холодной водопроводной воды.

Примеры 2-4.

Щепу из древесины березы загружали в автоклав и заливали щелочным варочным раствором, предварительно растворив в нем препарат ОС-20, соответственно в количестве 0,02%; 0,05%; 0,10%; 0,15% от массы абсолютно сухой древесины. Далее проводили сульфатную варку целлюлозы.

Состав варочного раствора и режим варки аналогичны примеру 1.

После окончания варки сульфатную целлюлозу промывали струей холодной водопроводной воды.

Влияние добавки ОС-20 при сульфатной варке щепы из древесины березы на качественные показатели целлюлозы приведено в таблице 1. Как видно из таблицы 1, добавка ОС-20 в зависимости от расхода позволила снизить общую смолистость на 36,7-60%, а «вредную» - на 68,8-94,8%.

Добавка ОС-20 ускорила процесс делигнификации и позволила получить более мягкие образцы сульфатной целлюлозы. Чем выше расход ОС-20, тем меньше содержание остаточного лигнина в целлюлозе.

Использование ПАВ ОС-20 при сульфатной варке древесины березы улучшает смачиваемость щепы варочным раствором, облегчает проникновение варочного раствора вовнутрь щепы, способствует диспергированию смолы и дальнейшему удалению ее при промывке.

В таблице 2 приведены результаты микроскопического анализа смолы в березовой целлюлозе после сульфатной варки в зависимости от расхода ОС-20.

Микроскопический анализ смолы в целлюлозе показал, что при использовании ПАВ ОС-20 происходит увеличение диспергированной смолы при значительном снижении количества коагулированной смолы, в результате чего и происходит обессмоливание целлюлозного волокна.

Использование предлагаемого способа получения сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет снизить расход органической добавки при варке целлюлозы; уменьшить содержание общей и «вредной» смолы в целлюлозе, что решает проблему «смоляных затруднений», возникающих при использовании в бумажном производстве целлюлозы, полученной из лиственных пород древесины. Кроме того, предлагаемый способ повышает экологичность процесса за счет применения органической добавки, не содержащей серу.

Способ получения целлюлозы путем варки щепы лиственных пород древесины в щелочном растворе в присутствии органической добавки, отличающийся тем, что в качестве органической добавки используют поверхностно-активное вещество неионогенного типа - препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины.