298233

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваМ. Кл. О 21 с 3,0 явлено ОЗ.Ч 1,1969 (Эе 1336081/23 присоединением заявкийомитет по делан риорите изобретений и открытии пои Совете Министров СССРОпубликовано 30.11.1972. БюллетеньДата опубликования описания 22.Ч,1972 28.2 (088.8 У Авторыизобретен и и В. Н. Блесткинавательский институт целлюлознопромышленностиСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОЛУФАБРИКАТА Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве волокнистых полуфабрикатов (целлюлозы и полуцеллюлозы) с применением сульфитного способа варки 5 (одноступенчатой кислой сульфитной варки, бисульфитной, нейтрально-сульфитной и ступенчатой).Известен способ получения целлюлозного полуфабриката на основе сульфитной варки 10 с применением варочных растворов, на различных основаниях, например, содержащие катионы Ма, ИН 4, Мд и Са и(или) сернистогоангидрида.Известный способ предполагает довольно 1 значительную продолжительность варки при использовании высоких ее температур, это связано с большими расходами тепла, необходимость создания высоких концентраций химикатов, что приводит к их значительным безвоз вратным потерям, а также трудность приготовления растворов, возрастающая с уменьшением содержания в них катионов.С целью интенсификации процесса, предлагается способ получения волокнистого целлю лозного полуфабриката на основе сульфитной варки, заключающийся в том, что в варочные растворы вводятся апротонные кислоты (кислоты Льюиса): хлористый цинк, хлористый алюминий, фтористый бор, его производные и 3 Всесоюзный научно-иссле бумажнодругие. Каталитическое деиствие апротонных кислот основано на том, что они образуюг ониевые соединения с молекулами лигнина по эфирной связи. Эти соединения являются промежуточными при последующем нуклеофильном замещении эфира бисульфитионом, сопровождающимся гидролизом эфирной связи.Без добавки апротонных кислот нуклеофильное замещение идет через стадию протонизации спиртовых гидроксильных групп или эфирных связей с образованием оксониевых соединений.Предлагаемый способ позволяет увеличить скорость делигнификации, обеспечить, таким образом, сокращение и ее продолжительности или снижение конечной температуры варки без увеличения ее продолжительности, умень.шить содержание 502 в варочных растворах.а также упростить приготовление растворов: исключить из схемы их приготовления башню давления и другие средства, обеспечивающие укрепление растворов сернистым газом.Это позволяет уменьшить удельные капитальные вложения на варку при новом строи. тельстве, без дополнительных капитальных затрат увеличить по варке производительность действующих предприятий, уменьшить экс плуатационные затраты на производство полу фабрикатов, в частности, связанные с расхо дом пара и химикатов,5 10 Таблица 1 Время варки при 160 С,часВыход целлюзы из древесины, % Концентрацияя,ам/лобщий иепровар 2 - 00 2 - 30 3 - 00 73,4 66,9 602 71,5 46,4 9,44 1,9 20,5 50,8 20 53 0,03 2 - 00 2 - 30 3 - 00 50,7 49,3 46,6 48,0 48,2 44,9 2,65 1,09 1,65 25 14 12 16 10 9,5 2,652,44,35 25 47,144,8 41,4 49,8 47,2 45,8 0,3 2 - 00 2 - 30 3 - 00 30 35 40 45 50 55 60 65 При использовании крепкой нарочной кислоты в случае одноступенчатой кислой сульфитцой варки вследствие высокой концентрации водородных ионов эффект примененияапротоцных кислот выражен в меньшей степени, чем, например, при бисульфатцой варке.Добавки апротоццых кислот, в частности хлористого цинка, не приводят к снижецшо рНраствора ци до, ни в процессе варки,Состав бисульфитного варочного растворас введенными в него катализаторами:содержание всего ЯО 4 - 6%,содержание связанного 802 2 - 4%, рН 3 - 6.Вид основания: Иа+, Мо или МН,+. Концентрация хлористого цинка от 0,03 до 0,1 г моль/л.Бисульфитный варочный раствор с введенными в него апротонными кислотами может быть использован для делигнификации древесины хвойных и лиственных пород.Хлористый цинк является сравнительно недорогим веществом. Его стоимость для производства одной тонны полуфабриката при концентрации ХпС 12 в растворе 0,03 - 0,1 г моль/л,уазов Ле 1: 3,5 и цене ХпС 12 90 рубл й ДЯЬ с авит 5,7 - 5,2 рубля при вых де.ццЯ 7 Я 54 ы йз древесины 58% и 1,4 - 4,3 р бля,щюррзМХоде 70%. Экономия за счет у еньшения удельных капитальных вложений, сокращения эксплуатационных затрат по расходу пара химикатов будет безусловно. больше. Поэтому производство полуфабрикатов рентабельно и без регенерации хлористого цинка.Вместе с тем расход хлористого цинка может быть сокращен в результате повторного использования варочного раствора для варки как дополнительный эффект, помимо сокращения расхода основания и других преимуществ повторного использования щелока. Добавка хлористого цинка в каталитических дозах не вызывает понижение рН нарочного раствора, ввиду чего коррозионное действие его це увеличивается. Поэтому не потребуется и более коррозионно-стойких материалов, чем обычно применяемые.П р и м е р 1. Автоклав емкостью 0,5 л загружают производственной еловой щепой влажностью 30%, заполняют бцсульфитным варочным раствором на натриевом основании, содержащим 4% всего и 1,9% связанного ЯО при рН 4,2 и концентрации хлористого цинка от 0,03 до 0,3 моль/л для проведения серии лабораторных варок (9 варок). 5 Кидкостной модуль 1; 5,Варки проводились по следующему режиму; подъем температуры от 20 до 160 С 4 час, варка при 160 С от 2 до 3 час,В результате варок получена светлая целлюлоза. Степень делигнификации этой целлюлозы, характеризуемая числом Каппа, при одной и той же продолжительности варки находится в сильной зависимости от присутствия хлористого цинка в варочном растворе, Так при варке без добавок хлористого цинка за 3 час варки получена целлюлоза с числом Каппа 53, а за 2 час варки при концентрации хлористого цинка 0,03 моль/л - число Каппа равно 25, при концентрации хлористого цинка 0,3 моль/л - 16 (см. табл. 1).Таким образом, процесс делигнификациц хвойной древесины ицтенсцфицируется при гемпературе варки 160 С с добавкой хлористого ццьчса в бисульфитньш варочный раствор, содержащий натрцевое основание. П р и м е р 2, Автоклавы емкостью 0,5 л загружают щепой из осины, заполняют бисульфитным нарочным раствором ца аммониевом основании, содержащим 3,94% всего и 1,98% связанного ЬОя, рН 4,25 и концентрации хлористого цинка 0,01, 0,03 ц 0,1 моль/л с созданием гидромодуля 1: 5. Режим варки следующий; подъем температуры до 105 С 1,5 часпропитка при 105 1,5подъем температуры до 150 1,5варка при 150 2,0 - 3,5 Получена светлая целлюлоза, Продолжи. тельность варки, обеспечивающая достижение одинаковой степени делигнификацци, характеризуемой числом Каппа, находится в сильной зависимости от присутствия в варочном растворе хлористого цинка.Так, целлюлоза одинакового выхода и одинаковой степени делигнификации получается при варке без добавок хлористого цинка за 3,5 час, а с добавкой хлористого цинка (концентрации 0,1 моль/л) за 2 час, Причем де. струкции целлюлозы не наблюдается. Средняя степень полимеризации целлюлозы одинаковой степени делигнификации, полученной с добавками хлористого цинка и без них, одинакова (см, табл, 2).Таким образом, интенсификация процесса делигнификации достигается при температуре 150 С, использовании лиственной древесины путем добавки хлористого цинка в бисульфитный нарочный раствор, содержащий аммониевое основание,298233 Таблица 2 Выход целлюлозы из древесины, %Число Капп Средняя Концентрация, гм 1 лелл озь,неп ров ар сортир.целлюлозыСП общий 14,9 50,5 45,0 37,3 2 - 00 2 - 45 3 - 30 4,25 903 59,94 61,49 59,73 2 - 00 2 - 45 3 - 20 51,6 39,5 36,0 63,47 61,49 59,73 0,1 852 43,3 34,2 31,9 2 - 00 2 - 45 3 - 20 4,36 0,03 877 839 59,37 56,34 56,20 2 - 00 2 - 45 3 - 20 877 865 796 4,25 59,37 56,34 56,20 0,1 Предмет изобретения раствором на различных основаниях, отличаюсиийся тем, что, с целью интенсификации процесса, в варочный раствор добавля 1 от апротонные кислоты, например хлористый цинк, в количестве 0,03 - 0,1 л 1 оль/л. Способ получения волокнистого целл 1 олозного полуфабриката путем обработки целлюлозосодержащего сырья, например древесины, по сульфитному методу варки варочным Составитель С. Котова Редактор ,Г. Ьепдник Тсхрсд 3, 1 аранепко Коррскт р Г. Мпхссва Заказ 14076 Изд.570 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва,К.55 Р 1 ушск ьи и 1 б д 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Время варки при 150 С, час67,57 63,39 58,39 63,2558,658,18 52,67 63,39 58,39 63,2558,658,18 37,3 26,0 24,7 рН раствора после добавки