•свсфюзмая

 

О rl И С А Н И Е 366622

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента ¹

М. Кл, D 21с 9/10

Заявлено 18.XII.1970 (№ 1601806/23-4)

Приоритет 19.XII.1969, № 070450, Канада

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мииистров

СССР

Опубликовано 16.1.1973. Бюллетень № 7

УДК 676.1.023.1(088,8) Дата опубликования описания 5.IV.1973

Автор изобретения

Иностранец

Самуэль Эдвард Маллет1 (Великобритания) Иностранная фирма

«Канадиан Индастриз Лимитед» (Канада) Заявитель

СПОСОБ ОТБЕЛИВАНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО

ПОЛ УФА БР И КАТА

Изобретение относится к способу получения беленого волокнистого целлюлозного полуфабриката, например древесной пульпы.

Известен способ отбеливания волокнистых целлюлозных полуфабрикатов, таких как сульфитная целлюлоза и крафт-целлюлоза, путем обработки исходного полуфабриката кислородом в щелочной среде в присутствшт соединений магния при температуре 90 — 95 С и давлении 5 — 6 атм с последующей обработкой хлорсодержащим реагентом, например хлором, двуокисью хлора.

Однако кислородно-щелочная обработка на первой стадии отбеливания целлюлозных полуфабрикатов приводит к увеличению биологически необходимого кислорода в продуктах отхода, например в отработанном щелоке, и не обеспечивает достаточной степени белизны, поэтому обычно требуются дополнительные стадии отбеливания с применением большого количества хлорсодержащих реагентов.

Для повышения эффективности процесса— обеспечения возможности переработки продуктов отхода, например отработанных щелоков, при одновременном получении целевого продукта с высокой степенью белизны и малым пожелтением — предложен способ отбеливания целлюлозного волокнистого полуфабриката, заключающийся в том, что Ilpoцесс ведут в четыре ступени с использованием обработки исходного целлюлозного полуфабриката, например древесной пульпы, кислородом или кислородсодержащнм газом в щелочной среде в присутствии соединений магния прн повышенной температуре и давлении на первой и третьей ступенях, хлора и/или двуокиси хлора на второй ступени и

1О двуокиси хлора на четвертой; причем желательно на каждой ступени обработки древесную пульпу использовать в виде водной суспензии с консистенцией 3 — 30 вес. % .

)Келательно также процесс на первой н третьей ступени вести при температуре 100—

200 С и давлении 0,6 — 14 ати, обработку хлором и двуокисью хлора на второй ступенн— при весовом отношении хлора к двуокиси хлора от 95: 3 до 80: 20, при температуре

10 — 40 С, а обработку на четвертой ступени — при температуре 60 — 90 С.

Прн такой последовательности продукт отхода (щелок) на первой стадии кислородной обработки пригоден для подачи его в систему регенерации черного щелока, полученного прн варке целлюлозы, а древесная пульпа по предлагаемому способу получается с высокой степенью белизны и малым пожелтением.

366622

Процесс отбеливания волокнистого целлюлозного полуфабриката происходит в несколько этапов:

l) обработка лигноцеллюлозного материала в водной щелочной среде кислородом и.|ш кислородсодержащим газом при давлении выше атмосферного;

2) обработка материала, подвергнутого воздеиствию кислорода, в водной суспензии хлором или двуокисью хлора, или смесью хлора и двуокиси хлора, в которой концентрация наличного хлора составляет 0,11 — 0,3 каппачисла обработанного кислородом материала;

3) обработка материала, подвергнутого воздействию хлора или двуокиси хлора, в водной щелочной среде кислородом или кислородсодержащим газом при давлении выше атмосферного;

4) обработка матерна.ча, подвергнутого воздействию кислорода на третьем этапе, в водной суспензии двуокисью хлора.

При отбеливании древесной пульпы, полученной в результате сульфатного процесса, щелочной продукт отхода после первого этапа может быть повторно обработан в системе регенерации черного щелока завода.

Щелочной продукт отхода после третьего этапа может быть опущен в отбросы обычным путем или обработан известью для получения органического осадка, который затем можно удалить перед спуском продукта отхода в отбросы.

Обработка лигноцеллюлозного материала кислородом осуществляется на пульпе в водной суспензии при концентрации 3 — 30 /о.

Пульпу делают щелочной путем обработки (! — 5 /о от веса пульпы) щелочью. Можно также добавлять сохраняющее вязкость вещество, например карбонат магния, окись илп гидроокись магния. Щелочная пульпа затем обрабатывается в котле давления кислородным или кпслородсодержащпм газом с парциальным давлением кислорода в интервале

0,6 — 14 атл в течение 10 — 45 мин при 100—

200 С. В процессе кислородной обработки при низкой консистенции пульпу лучше непрерывно взбалтывать. Жидкую пульпу предпочтительно обрабатывать сначала щелочью, затем под давлением воздействовать кислородом и, наконец, подвергать реактивную смесь действию температуры реакции. Такая последовательность дает лучшую делигнификацио лигноцеллюлозной пульпы. По окончании кислородной обработки пульпу обычно промывают водой. Щелочной продукт отхода после первого этапа может быть повторно пропущен через заводскую систему регенерации черного щелока.

Обработка пульпы хлором или двуокисью хлора, или смесью хлора в двуокиси хлора осуществляется в водной суспензии при консистенции 3 — ЗОО/р и температуре 10 — 40 С.

Концентрация хчора или двуокиси хлора, плп смеси хлор/двуокись хлора такова, что налпше хлора составляет 0,11 — 0,3 каппа-чпсла

55 бО

4 обработанного кислородом лигноцеллюлозного материала. Каппа-число — показатель окислительной потребности лигнпна в отбеливаемой пульпе. K,ìøà-число определяется по OIIoсобу !АРР1, стандарт 1 236. Весовое соотношение хлора и двуокиси хлора в смеси колеблется от 100 0 до О: 100. !редпочтительное весовое отношение хлора и двуокиси хлора— от 96: 5 до 80: 20. Обработка занимает 10—

60 мин, 1!осле обработки хлором пульпа промывается водой.

ilpII второй щелочно-кислородной обработке пульпа с консистенцией 3 †30 /о обрабатывается 1 — 3%-ной щелочью и затем подвергается обработке кислородом или кислородсодержащим газом при давлении 0,6 — 14 атли

1!редпочтительно применять вещество, сохраняющее ее вязкость, например карбопат магния, окись нли гидроокись магния. Обработка длится 10 — 30 лаан при 100 -200"С, предпочтительно со взбалтывапием. Затем пульпа

ПРОМЫВасте5I ВОДОЙ, а IIOTOi11 Il) IIiIIII C KOIICIIстснцпей 3 — 30 /, обрабатывается 0,1 — 1%-ной двуокисью хлора при 60 — 90"С в течение 1—

4 час. 11ослс этого пульпа промывается водой.

:= >тапы типовой обработки крафт- или сульфатной древесной пульпы.

1. Щелочно-кислородная обработка.

Древесную пульпу с 6 /о-ной консистенцией смешивают с 3 /о-ной гидроокпсью натрия и

l о/о карбоната магния. Затем щелочную пульпу обрабатывают в реакторе при температуре 130 С воздухом под давлением 14 атм в течение 10 мин с одновременным перемешиванием пульпы. Затем пульпу промывают водой. Щелочную жидкость и продукт отхода после промывки подвергают повторной переработке в заводской системе регенерации черного щелока.

2. Обработка смесью хлор/двуокись хлора.

Обработанную кислородом пульпу с 3 /о-ной консистенцией затем обрабатывают смесью

2,16 /0 хлора и 0,15 /о двуокиси хлора в течение 10 мин при комнатной температуре. Затем пульпу промывают водой.

3. Щелочно-кислородная обработка.

Древесную пульпу с Зо/о-ной консистенцией смешивают с 1,75 гидроокиси натрия. Щелочную пульпу затем обрабатывают в реакторе при температуре 130 С воздухом под давлением 14 атм в течение 10 мин при одновременном перемешивании пульпы. После этого пульпу промывают водой.

4. Обработка двуокиси хлора.

Древесную пульпу с 12 /о-пой консистенцией обрабатывают 0,4 /о-ной двуокисью хлора при 80 С в течение 3 час.

Обычно на первом и втором этапах процесса в качестве щелочи применяют гидроокись натрия. Однако пригодны также гидроокись калия плп кальция, карбонат натрия илп калия и т. д. Применение на первом этапе процесса карбоната магния, окиси нлн гндроокисп магния способствует замедленному рас366622

Таблица 1

Продолжение

СС!

Г

o s

М !

»

CQ 1о

Условия реакции

Условия реакции

Пульпа П

Пульпа 1

Пульпа 1 Пульпа II процесса

Π— С/Д вЂ” Š— Д процесса

Π— С/Д вЂ” Π— Л

Температура, С

Консистенция, Гидроокись натрия, %

Карбонат магния, Давление воздуха, атм

Время, мин

130

14

130

14

14

Давление воздуха, ат.я

Время, лен ох

5 (предварительный нагрев)

10 (реакция) 5 (предварительный нагрев)

10 (реакция) 10

С/Д

Температура, С

Консистенция, %

Хлор, %

Двуокись хлора, Время, лшн

Комнатная

2,16

0,15

Комнатная

2,7

0,18

2,59

0,175

С/Д

2,16

О, 148

Температура, С

Консистенция, Хлор, %

Двуокись хлора, о

Время, час

Температура, С

Консистенция, Гидроокись натрия, Давление воздуха, атм

Время, лшн

1,75

1,75

130

14

130

14

Температура, С

Консистенция. %

Гидроокись натрия, Давление воздуха, атл

Время, мин

10

10

Температура, С

Консистенция, ол

Двуокись хлора, %

Время, час

12

0,4

12

0,4

12

0,4

12

0,4

Температура, С

Консистенция, %

Двуокись хлора, %

Время, час

Таблица 2

12

0,3

1,5

12

0,3

1,5

Температура, С

Консистенция,, Гидроокись натрия, %

Время, час

Условия реакции

Пульпа II

Пульпа I процесса

Π— С/Д вЂ” Š— Д

12

0,2

12

0,2

Температура, С

Консистенция, о

Двуокись хлора, Время, час

130

Температура, С

Консистенция, %

Гидроокись натрия, Карбонат магния, %

100 †1

3

0* щеплснию лигноцеллюлозиой пульпы при обработке кислородом.

Согласно описываемому способу получают отбеленный продукт, обладающий удовлетворительной белизной и вязкостью, в то же время — продукт отхода. который можно легко обработать так, чтобы уменьшить загрязнение. К тому же стоимость химикатов, используемых в процессе, ниже, чем при других способак кислородного отбеливания, обеспечивающих получение продукта сравнительно такой же белизны.

Величины характеристик древес гой пульпы по белизне, каппа-числу и вязкости определены по способу TAPPI: белизна — по стаидапт1 Т 217 и и 218 л ; каппа-1исло — стандарту

Т 236 и вязкость — стандарту Т 230 слс

Установлено. что пожелтение — это понижение величины белизны, измеренное после нагревания образца в течение 1 час при 105 С Применяется реактор-мешалка. в печи с принудительной циркуляцией воздуха.

В описании все числа в ппопентах берутся от веса высушенного в печи лигноцеллюлозного материала, если нет специальных оговорок.

П р и м е и 1. Ппоцесс отбеливания согчасцо изобретению (Π— С/Л вЂ” Π— ?I, где Π— обработка «пслородом. С/Л вЂ” смесью хлора с

10;твуокисью хлора, Л вЂ” лв окисью хлора) сравнивают с двумя аналогичными процессами отбеливания: Π— С/Л вЂ” à — г1 и

C/ I — Π— ?l — Š—,Ч (à — шелочная обпаботка). Применяют дг>а образна древесной крафт-пу It ïhl: образец I — восточная каналская кпафт-древесина. каппа-число 27. вязкость 35 в неотбеленном состоянии; обпазец

I1 — шведская кпафт-древесина, каппа-число

35.5, вязкость 75 в неотбеленном состоянии.

20 (См. табл. — 3).

366622

Таблица 3

Пульпа П

Пульпа 1

; Π— С!Д— — Π— Д

Π— С/Д— — E — Д

С/Д вЂ” О— — Д вЂ” Š— Д

С/Д вЂ” О—

Д вЂ” Š— Д

Π— С/Д— — Π— Д

Π— С/Д— — Š— Д

Показатели

33,9

91,6

2,4

9,03

34,5

91,7

1,5

7,36

24,5

90,0

1,5

7,40

38,0

91,5

1,5

7,80

24,1

90,0

1,4

6,89

23,5

90,2

2,7

9,12

Вязкость после первой стадии

Окончательная белизна

Окончательное пожелтение

Стоимость неотбеленной обработки кислородом и двуокисью хлора (в долларах)

Стоимость за вычетом стадии кислородной обработки (в долларах) 5,41

6,08

4,94

7,17

Таблица 5

Пример 2. Восточно-канадскую древесную крафт-пульпу с каппа-числом 26,2 отбеливают по двум процессам: 0 — С/Д вЂ” 0 — Д и

С/Д вЂ” Š— Д вЂ” Š— Д, где 0 — обработка кислородом, С/Д вЂ” смесью хлора с двуокисью хлора, Д вЂ” двуокисью хлора, Š— щелочная обработка. (См. табл, 4, 5).

ПоказаУсловия реакции процесса С/Д вЂ” Š— Д вЂ” Š— Д

Вид обработки

5 тели

Температура, C

Консистенция, %

Хлор, %

Двуокись хлора, %

Время, мин

С/Д

3,5

4,75

0,1

Таблица 4

ПоказаВид обработки

Условия реакции процесса Π— C/Ä вЂ” Π— Д

Температура, С

Консистенция, 9

Гидроокись натрия, %

Время, час

12

3,5

1,5 тели

Температура, С

Консистенция, %

Гидроокись натрия, % давление воздуха, атл

Время, лшн

О*

119

14

Температура, С

Консистенция, Двуокись хлора, %

Время, час

12

0,6

С/Д

26

3,25

3,6

0,1

Температура, С

Консистенция, ол

Хлор, %

Двуокись хлора, „

Время, лшн

Температура, С

Консистенция, %

Гидроокись натрия, Время, час

12

0,5

1,5

Температура, С

Консистенция, %

Двуокись хлора, %

Время, час

12

0,3

Температура, С

Консистенция, %

Гидроокись натрия, %

Давление воздуха, атм

Время, мин

1,75

14

Таблица 6

Температура, С

Консистенция, %

Двуокись хлора, Время, час

12

0,5

Процесс

Показатели

Π— С/Д—

Π— Д

С/Д вЂ” Е—

Д вЂ” Š— Д

По окончании обоих процессов отбеливания проводились измерения вязкости, белизны и пожелтения древесной пульпы. Кроме того, в первом процессе устанавливали каппа-число после первой стадии и белизну после третьей.

Измерения белизны после заключительной стадии проводились по обработке пульпы двуокисью серы. Результаты показаны в табл. б.

Следовательно, при осуществлении предложенного способа отбеливания обеспечивается тот же уровень белизны, что и при обычно применяемых способах отбеливания, но хлора и двуокиси хлора расходуется меньше.

Каппа-число после первой стадии

Белизна после третьей стадии

Окончательные:

19,3

60,6 белизна пожелтеиие вязкость

Общий расход, „:

Na0H

С4

CIO2

89,4

1,9

18,4

89,7

2,6

4,75

3,6

0,6

4,75

45 Стоимость химикатов из расчета, цент/фунт; хлор вЂ,25; гидроокись натрия вЂ,25; двуокись хлора †,0, окись кальция — 0,5.

366622

Предмет изобретения

Составитель С. Котова

Редактор Т. Загребельная Техред Е. Борисова Корректоры: Л. Царькова и С. Сатагулова

Заказ 745/1 Изд. № 162 Тираж 467 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Способ отбеливания волокнистого целлюлозного полуфабриката, например древесной пульпы, с применением последовательной обработки древесной пульпы кислородом или кислородсодержащим газом в щелочной среде в присутствии соединений магния при повышенной температуре и давлении и хлорсодержащнм реагентом, например хлором, двуокисью хлора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, обработку ведут в четыре ступени с использованием обработки кислородом или кислородсодержащим газом в щелочной среде в присутствии соединений магния при повышенной температуре и давлении на первой и третьей ступенях, хлора и/или двуокиси хлора на второй ступени и двуокиси хлора на четвертой.

2. Способ по и. 1, отлггчаюи(ийся тем, что на каждой ступени древесную пульпу используют в виде водной суспензии с консистенцией 3 — 30 вес.,/о.

3. Способ по п. 1, от.гггчаюгцийся тем, что процесс на первой и третьей ступенях ведут при 100 †2 С н давлении 0,6 — 14 атм.

4 Способ по и. 1, отличаюlöèéñÿ тем, что обработку хлором и/или двуокисью хлора ведут прн весовом отношении хлора к двуокиси х,1ора от 95: 3 до 80: 20 пргг 10 — 40 С.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку на четвертой ступени ведут при

60 — 90 С.