Способ получения полуцеллюлозы с использованием гидроксида натрия для производства тарного картона

Авторы патента:

D21C5/00 - Прочие способы получения целлюлозы, например варка хлопкового пуха (получение волокон для прядения D01C)

Владельцы патента RU 2584665:

Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "Объединенные бумажные фабрики" (RU)

Изобретение относится к целлюлозобумажной промышленности и может быть использовано при производстве целлюлозобумажной продукции, преимущественно тарного картона. Способ производства полуцеллюлозы для изготовления тарного картона, при котором технологическая щепа из лиственных пород древесины обрабатывается гидроксидом натрия, при этом общий расход реагентов, отнесенный к массе абсолютно сухого сырья, составляет от 8 до 12% в единицах NaOH, причем гидромодуль варки составляет от 1:2 до 1:4, а температура варки 160-180°C, при этом температуру процесса поднимают до конечной в течение 15-30 мин, без стоянок на промежуточных значениях температуры, а время варки при конечной температуре выбирают исходя из необходимого выхода волокнистого полуфабриката, выбирая из диапазона от 30 до 45 мин, после окончания варки варочный раствор отделяют от целлюлозосодержащего сырья, а полученный в процессе варки полуфабрикат подвергают механическому разделению на волокна и промывают водой. При осуществлении технологии становится возможным исключить образование в производственном цикле получения полуцеллюлозы для получения тарного картона токсичных газообразных и растворенных соединений серы и, как следствие, существенным образом повысить экологические показатели процесса с одновременным улучшением его (тарного картона) физико-механических свойств, не уступающих известным полуфабрикатам-аналогам. Кроме того, при добавке полуфабриката в композицию макулатурного тарного картона достигается возможность повысить его физико-механические свойства до уровня аналогичной продукции, производимой только из первичных целлюлозных волокон (без использования макулатуры).

Изобретение относится к целлюлозобумажной промышленности и может быть использовано при производстве целлюлозобумажной продукции, преимущественно тарного картона.

Из уровня техники хорошо известны аналогичные способы, опубликованные в нашей стране и за рубежом как в патентной, так и не патентной литературе.

Так известны «Содово-натронный способ получения полуцеллюлозы из лиственной древесины» (А.Б. Курятников, Ю.Н. Непенин, В.А. Жалина // Бум. пром-сть. - 1987. - №1. - С. 10-11), а также «Совершенствование щелочных способов варки полуцеллюлозы из лиственной древесины»: автореферат дис. канд. техн. наук / Курятников Алексей Борисович. - Ленинград. - 1986. - 19 с. Кроме того, известно «Сравнение щелочных способов варки хвойно-лиственной полуцеллюлозы»: Л.И. Лузина, З.С. Напханенко, Э.П. Семашкин // Бум. пром-сть. - 1984. - №5. - С. 12-13.

Из международных патентных публикаций аналогичные решения хорошо раскрыты, например, в патентах США за №4486267, кл. 162/25, 1984, №4229251, кл. 162/28, 1980, №4787959, кл. 162/25, 1988, №3006804, кл. 162/36 от 1961, №5127993, кл. 162/72 от 1961, №3954553, кл. 162/90 от 1976 г. (ближайший аналог).

В советской (российской) патентной литературе аналогичные решения раскрыты, например, в авторском свидетельстве №1557227, А.Ф. Хэ, Л.Н. Самойлова, Л.А. Ершов, В.В. Ильин // кл. D21C 3/02, 1990, Патенте на изобретение №2019608, Г.А. Пазухина, С.М. Кривоносенко, С.Л. Сухов // кл. D21С 3/10, 1994, Патенте на изобретение №2015235, Г.С Харченко, Г.В. Галин, М.М. Филатов и др. // кл. D21С 3/10, от 1994 г., авторском свидетельстве №1559023, В.Г. Кении, Ю.В. Жигалов и др. // кл. D21С 3/02 от 1990 г., авторском свидетельстве №910896, В.Г. Кении, В.А. Жалина, Ю.Н. Непенин, Ю.А. Малков, кл. D21С 3/02 от 1982 г.

В наиболее близком решении к заявленному изобретению - способе получения полуцеллюлозы для тарного картона предварительно подготавливается продукт - технологическую щепу, которая потом обрабатывается сульфатным способом с применением различных химических и терморежимов (с учетом временных параметров). Способ сопровождается образованием токсичных газообразных и растворенных соединений серы.

Практически всем приведенным выше решениям присущи следующие недостатки: образование в производственном цикле токсичных газообразных и растворенных соединений серы, а также недостаточно высокие физико-механические свойства готовой продукции - тарного картона.

Задача настоящего изобретения заключается в устранении указанных выше недостатков путем получения полуцеллюлозы для тарного картона из лиственных пород древесины бессернистым способом варки, характеризующимся отсутствием выбросов сернистых соединений в окружающую среду; а также - использование получаемого полуфабриката в композиции со вторичным волокном для улучшения физико-механических свойств макулатурного тарного картона.

Технический результат настоящего изобретения заключается в улучшении экологических показателей («экологичность») способа получения полуцеллюлозы для изготовления тарного картона, а также улучшении физико-механических свойств продукции, изготовленной по этому способу.

Указанная задача решается следующим образом.

В способе производства полуцеллюлозы для изготовления тарного картона согласно заявленному изобретению технологическая щепа из лиственных пород древесины обрабатывается гидроксидом натрия, при этом общий расход реагентов, отнесенный к массе абсолютно сухого сырья, составляет от 8 до 12% в единицах NaOH, причем гидромодуль варки составляет от 1:2 до 1:4, а температура варки 160-180°C, при этом температуру процесса поднимают до конечной в течение 15-30 мин, без стоянок на промежуточных значениях температуры, а время варки при конечной температуре выбирают исходя из необходимого выхода волокнистого полуфабриката, выбирая из диапазона от 30 до 45 мин, после окончания варки варочный раствор отделяют от целлюлозосодержащего сырья, а полученный в процессе варки полуфабрикат подвергают механическому разделению на волокна и промывают водой.

Раскрытые выше, особым образом (теоретически и на практике) подобранные количественные и качественные параметры компонентов процесса, момент их включения (внедрения) в процесс, выдержки (время) в нем и вывода из него, а также особые температурные режимы позволили решить поставленную задачу.

Как известно тарный картон - продукт целлюзобумажной промышленности: прочный, обладающий хорошей способностью к сгибанию и биговке, применяемый при изготовлении тары. Выпускается как сплошной, так и гофрированный картон (гофрокартон).

Повышение физико-механических свойств картона достигается за счет выработки раскрытого выше режима изготовления полуцеллюлозы, исключающего использование в технологическом цикле сернистых соединений, а также предусматривающего использование получаемого полуфабриката в композиции со вторичным волокном для улучшения физико-механических свойств макулатурного тарного картона.

Как видно из приведенного, наиболее важные отличия заявленного способа от аналогов:

- отсутствие в технологическом цикле сернистых соединений;

- процесс получения полуфабриката одностадийный, т.е. обработка древесного сырья осуществляется готовым варочным раствором, содержащим гидроксид в заданном соотношении;

- продолжительность подъема температуры до конечной, продолжительность варки при конечной температуре.

Реализация предлагаемого способа позволяет:

- использовать лиственные породы древесины для получения полуцеллюлозы для тарного картона, не уступающей по физико-механическим свойствам известным полуфабрикатам-аналогам;

- исключить образование в производственном цикле токсичных газообразных и растворенных соединений серы;

- при добавке полуфабриката в композицию макулатурного тарного картона повысить его физико-механические свойства до уровня аналогичной продукции, производимой только из первичных целлюлозных волокон (без использования макулатуры)

Ниже приводятся примеры осуществления заявленного изобретения, никоим образом не ограничивающие все возможные варианты его использования.

Пример 1.

В одном из вариантов реализации способа технологическую щепу из древесины лиственных пород обрабатывают гидроксидом натрия, расход которого составляет 10% от массы абсолютно сухого сырья в единицах NaOH. Гидромодуль варки 1:3. Температура варки 170°С. Подъем температуры непрерывный за 25 минут. Варка при конечной температуре - 30 минут. Механическое разделение полуфабриката на волокна производят в течение 20 минут, с последующей промывкой водой. Выход полуфабриката составил 75% при числе Каппа 114.

Пример 2.

В другом варианте реализации способа технологическую щепу из древесины лиственных пород обрабатывают гидроксидом натрия, расход которого составляет 8% от массы абсолютно сухого сырья в единицах NaOH. Гидромодуль варки 1:3. Температура варки 180°С. Подъем температуры непрерывный за 25 минут. Варка при конечной температуре - 30 минут. Механическое разделение полуфабриката на волокна производят в течение 20 минут, с последующей промывкой водой. Выход полуфабриката составил 81% при числе Каппа 128.

Как видно при осуществлении данной технологии становится возможным исключить образование в производственном цикле получения полуцеллюлозы для получения тарного картона токсичных газообразных и растворенных соединений серы и, как следствие, существенным образом повысить экологические показатели процесса с одновременным улучшением его (тарного картона) физико-механических свойств, не уступающим известным полуфабрикатам-аналогам. Кроме того, при добавке полуфабриката в композицию макулатурного тарного картона достигается возможность повысить его физико-механические свойства до уровня аналогичной продукции, производимой только из первичных целлюлозных волокон (без использования макулатуры).

Способ получения полуцеллюлозы для производства тарного картона, при котором технологическая щепа из лиственных пород древесины обрабатывается гидроксидом натрия, при этом общий расход реагентов, отнесенный к массе абсолютно сухого сырья, составляет от 8 до 12% в единицах NaOH, причем гидромодуль варки составляет от 1:2 до 1:4, а температура варки 160-180°C, при этом температуру процесса поднимают до конечной в течение 15-30 мин, без стоянок на промежуточных значениях температуры, а время варки при конечной температуре выбирают исходя из необходимого выхода волокнистого полуфабриката, выбирая из диапазона от 30 до 45 мин, после окончания варки варочный раствор отделяют от целлюлозосодержащего сырья, а полученный в процессе варки полуфабрикат подвергают механическому разделению на волокна и промывают водой.

Способ получения лубяной беленой целлюлозы // 2578586

Изобретение относится к целлюлозной промышленности, в частности к производству целлюлозы из лубяного сырья, предназначенной для химической переработки. Способ включает очистку лубяного волокна в растворе, содержащем 10-20 г/л едкого натрия и 2-5 г/л поверхностно-активного вещества, в течение 40-50 минут, кислование в растворе, содержащем 3-8 г/л серной кислоты в течение 30-50 минут, щелочную варку в растворе, содержащем, г/л: 15-30 гидроокиси натрия и 3,5-7,0 стабилизатора, в течение 120-180 минут, отбелку в растворе перекиси водорода в течение 90-150 минут, промежуточные промывки и сушку, при этом в качестве лубяного волокна используют котонизированное лубяное волокно, полученное путем механической обработки с последующим аэродинамическим фракционированием, с линейной плотностью 0,81-1,24 текс и длиной до 15 мм, а массовая доля волокна длиной 3-7 мм составляет не менее 70%, причем в качестве стабилизатора используют сульфид или сульфит натрия.

Способ получения целлюлозы из льна-межеумка для бумажной промышленности // 2566275

Изобретение относится к целлюлозной промышленности, а именно к производству целлюлозы из растительного целлюлозосодержащего сырья, и может быть использовано для производства целлюлозы в бумажной промышленности.

Способ получения целлюлозы // 2507331

Изобретение относится к целлюлозной промышленности, в частности к получению целлюлозы различного назначения из целлюлозосодержащего волокна. Способ включает очистку волокна, варку в щелочном растворе, содержащем ПАВ, отбелку в растворе перекиси водорода, кислование, промежуточные промывки и сушку.

Способ получения целлюлозы из соломы // 2423570

Изобретение относится к области производства целлюлозы из растительных материалов, в частности рисовой соломы, и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности.

Способ получения целлюлозы из соломы риса // 2418122

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении волокнистых полуфабрикатов из сельскохозяйственных отходов переработки крупяных и злаковых культур (солома, плодовые оболочки).

Способ получения целлюлозы // 2413808

Изобретение относится к целлюлозной промышленности, а именно к производству целлюлозы из растительного целлюлозосодержащего материала, и может быть использовано для производства целлюлозы, предназначенной для химпереработки, в бумажной промышленности и т.д.

Целлюлозная масса и способ варки // 2401352

Способ получения целлюлозы // 2378432

Изобретение относится к целлюлозной промышленности, а именно к производству целлюлозы из растительного целлюлозосодержащего материала, и может быть использовано для производства целлюлозы, предназначенной для химпереработки, производства ваты, в бумажной промышленности и т.д.

Способ получения целлюлозы из технической конопли // 2360055

Изобретение относится к области производства целлюлозы и может быть использовано для получения целлюлозы повышенного качества из недорогого и быстро воспроизводимого травянистого сырья с минимизацией экологической нагрузки на окружающую среду.

Целлюлазная композиция, содержащая целлюлазу и полимеры для производства бумаги, предназначенная для применения в повышении прочности бумаги в сухом состоянии // 2634239

Описаны целлюлазные композиции, которые пригодны для использования в качестве эффективных добавок для изготовления бумаги и которые предназначены для улучшения прочности бумажного продукта в сухом состоянии и для снижения энергозатрат при очистке в процессах изготовления бумаги и улучшения бумажной продукции. Указанные целлюлазные композиции формируют с использованием целлюлазы, полимеров для контроля примесей для изготовления бумаги, белковых стабилизаторов и усилителей целлюлазы. Указанные целлюлазные композиции характеризуются более высокой эндоцеллюлазной активностью в сочетании с улучшенной стабильностью по сравнению со стандартной целлюлазой и проявляют различную эффективность в отношении улучшения прочностных свойств бумаги в сухом состоянии по сравнению с целлюлазой, использованной в отдельности. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 табл.

Способ получения фибриллированного целлюлозного материала // 2644478

Изобретение относится к способу получения фибриллированного целлюлозного материала и к фибриллированной целлюлозе. Способ получения фибриллированного целлюлозного материала включает фибриллирование исходного материала на основе целлюлозы с помощью фермента(ов) и усиление фибриллирования путем механического перемешивания, перед фибриллированием исходный материал на основе целлюлозы добавляют в суспензию, содержащую, таким образом, после добавления исходный материал на основе целлюлозы с консистенцией от 10% до 60%, после чего фибриллирование выполняют с применением ферментативной смеси, проявляющей главным образом целлобиогидролазную активность и низкую эндоглюканазную активность, при этом эндоглюканазная активность является достаточной для создания новых концевых групп цепи, в сочетании с механическим перемешиванием без измельчающего действия, и при этом фибриллирование осуществляют в две стадии путем селективного регулирования температуры реакции, при этом на первой стадии выбирают такую температуру реакции, которая позволяет быть активной как целлобиогидролазе, так и эндоглюканазе, и на второй стадии инактивируют эндоглюканазную активность путем повышения температуры реакции. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.