Способ получения волокнистого целлюлозного полуфабриката

(51) М. Кл. Р 21 с 3/04 присоединением заявки2) Приоритет осударственнын кемнтетСовета Министров СССРоо делам изобретениеи открытииСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОЛУфАБРИ КАТА раствор монокарбоната или е щелочной буд химикатов на д. Ка 20 к весу го сырья, а не- натрия 4,5 -Для прходи ым рсода,Выход целспособу неабсолютноговозникает неварки большдефицитных евогопревышасухогообходимого колсодопрод продукта ет 750 сырья, п сть в ис чества уктов. по известному - 80,0% от веса ричем при этом пользовании для дорогостоящих и Изобретение относится к области получения волокнистых целлюлозных полуфабрикатов из растительного целлюлозосодержащего сырья.Известен способ получения волокнистого полуфабриката из целлюлозосодержащего сырья, например древесины, нейтральносульфитным способом. Способ заключается в пропитке целлюлозосодержащего сырья нарочным раствором с последующей варкой при 160 - 180 С в течение 20 - 40 мин. Варочным раствором служитсульфита натрия с добавкойбикарбоната натрия в качествферной добавки. Общий расховарку составляет 6,0 - 7,0% вабсолютно сухого растительнопосредственно моносульфита5,0/,. иготовления варочного раствора ис сы ьем служит кальцинированна С целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения расхода химикатов, предложен способ, заключающийся в том, что вкачестве буферной добавки используют счер 5 ный щелок в количестве 1,0 - 3,0% в ед.МаО, считая на его остаточную щелочнссть.Моносульфит натрия рекомендуется использовать в количестве 1,0 - 3,0% в ед. ХаеО отвеса абсолютного сухого сырья.10 Наряду с выполнением роли буфера черныйсульфатный щелок имеет большое значениекак активный делигнифицирующий варочныйагент. Это объясняется тем, что лигнин, являющийся основной частью черного щелока,15 можно рассматривать как комплекс замещенных полифенолов различного молекулярноговеса. Такие полифенолы являются активнымиингибиторами процессов термоокислительнойдеструкции углеводной части древесины в20 процессе делигнификации, благодаря чему углеводная часть древесины не подвергаетсяразрушению по свободно-радикальному механизму, что приводит к увеличению выхода исохранению высоких механических показате 25 лей полуфабриката.Предлагаемый способ осуществляющим образом. Растительное сырье,сти древесную щепу, после пропаркпропитывают, а затем варят с варо+черный щелок)способ варки Показатели Расход химикатов к весу абсолютно сухойдревесине, Я а) Иа,О 2,0 (МааЮз)+б) 502Температура варки, СВремя варки, минрН щелока после варкиНаличие осадка при смешении и упариванииотработанных щелоков с черным сульфатнымпри соотношении 40:60 соответственноВыход полуфабриката, офизико-механические показатели образцовполуфабриката:а) Степень помола массы, ШРб) Масса 1 м, гв) Толщина, ммг) Сопротивление продавливанию, кгс/смфд) Сопротивление плоскостному сжатию,кгс/см Имеется 78,15Нет86,20 35 141 0,25 5,68 35 1430,23 5,79 3,48 3,22 твором, состоящим из смеси сульфита натрия и черного сульфатного щелока. Расход черного щелока должен находиться в пределах 1,0 - 3,0% в ед. 1 ча,О, считая на его остаточную активную щелочность. Расход сульфита натрия составляет 1,0 - 3,0% в ед. Иа 20 к весу абсолютно сухого растительного сырья. Температура варки 160 - 185 С, предпочтительнее 175 - 180 С. Продолжительность варки 20 - 40 мин.Отработанный после варки раствор направляют на регенерацию совместно с черным сульфатным щелоком.П р и м е р 1. В лабораторных условиях березовую щепу варят в автоклавах из кислотоупорной стали в растворе, содержащем в ед. МаО к весу абсолютно сухой щепы: 2,0/о сульфита натрия и 2,0% черного щелока, считая на его остаточную активную щелочность. Жидкостной модуль 1: 4.Автоклавы помещают в предварительно нагретую глицериновую баню. Температура варки 175, продолжительность - 35 мин. Варку ведут без подъема температуры. П р и м е р 2. В лабораторных условиях березовую щепу варят по методике, аналогичной описанной в примере 1, в растворе, содержащем в ед. ХаО к весу абсолютно сухой щепы: 1,0/О сульфита натрия и 2,0% черного щелока, считая на его остаточную активную щелочность. После варки определяют рН щелока, выход и физико-механические показатели полуфабриката, а также визуально определяют наличие осадка при смешении и упаривании 5 отработанного щелока с черным сульфатным,Условия варки и результаты анализа приведены в табл. 1. Как следует из данных, приведенных в табл. 1, при почти одинаковых физико-химических показателях выход полу фабриката по предлагаемому способу варкипо сравнению с известным выше на 8,0%, рН щелока также выше (8,0 против 6,58) и, кроме того, при смешении и упаривании полученных щелоков с черным сульфатным в первом 15 случае имеет место выпадение осадка, вовтором - нет.Таким образом, при сокращении расходахимикатов на варку по предлагаемому способу (соды в 3,6 раза, серы в 4 раза) получают по луфабрикат более высокого выхода, не уступающий по своим свойствам известному, и щелока после варки, пригодные для совместной регенерации с черным сульфатным щелоком без предварительной алкализации. Условия варки и результаты анализа щелока и полуфабриката по сравнению с известным способом приведены в табл. 2.Из данных табл. 2 следует, что при тех жефизико-механических показателях полуфабри ката выход его по предлагаемому способуварки по сравнению с известным выше на+ черный щелок) способ варки Известный(нейтральносульфитный)способ варки Показатели Расход химикатов к весу абсолютно сухойдревесины, ф а) ИааО 1,0 (Иа,ЯО,)+2,0(Черный щелок) 7,23 6,54175 35 6,58 0,83175 35 6,96 б) 80,Температура варки, СВремя варки, минрН щелока после варкиНаличие осадка при смешении и упариванииотработанных щелоков с черным сульфатнымщелоком при соотношении 40:60 соответственноВыход полуфабриката, фФизико-механические показатели образцовполуфабриката,а) Степень помола массы, ЯШРб) Масса 1 м, гв) Толщина, ммг) Соп рот и вление прода в ли ванию, кгс/смфд) Сопротивление плоскостному сжатию,кгс/см Имеется Нет83,82 78,15 35 1390,21 5,57 35 1410,25 5,68 3,15 3,22 5,67 О/ю, рН щелока после варки также выше (6,96)6,58). Кроме того, при смешении отработанного щелока по предлагаемому способу с черным сульфатным щелоком не наблюдается выпадения осадка.Таким образом, при сокращении расхода химикатов на варку по предлагаемому способу (соды в 7,23 раза, серы - 7,9 раза) получают полуфабрикат с более высоким выходом, не уступающий по своим свойствам известному, и отработанные щелока, пригодные для совместной регенерации с черным сульфатным щелоком без предварительной их алкализации,П р им ер 3. В лабораторных условиях березовую щепу варят по режиму, аналогичному описанному в примере 1, в растворе, содержащем в ед. Ха,О к весу абсолютно сухой щепы: 3,0% сульфита натрия и 2,0 О/О черного щелока, считая на его остаточную активную щелоч- ность.Условия варки и результаты анализа щелока и полуфабриката приведены в табл. 3.Из табл. 3 следует, что при равных физико- механических показателях выход полуфабриката, сваренного по предлагаемому способу, по сравнению с полуфабрикатом, сваренным по известному способу, выше на 8,80%, рН щелока также выше (8,47) 6,58) и так же, как и в предыдущих примерах, при смешении отработанного щелока с черным сульфатным щелоком выпадения осадка не наблюдается, что свидетельствует о пригодности отработанного щелока для совместной регенерации с отработанным сульфатным щелоком,Таким образом, при сокращении расходахимикатов на варку по предлагаемому спосо бу (соды в 2,4 раза, серы в 2,6 раза) по сравнению с известным, качество полуфабриката не снижается, выход полуфабриката выше и отработанные щелока пригодны для совместной регенерации с черным сульфатным ще локом без предварительной их алкализации.П р и м е р 4, В лабораторных условиях березовую щепу варят в соответствии с методикой, приведенной в предыдущих примерах, в растворе, содержащем в ед. КаО к весу 15 абсолютно сухой щепы; 2,0% сульфита натрияи 1,0% черного сульфатного щелока, считая на его остаточную активную щелочность.Условия варки и результаты анализов щелоков и полуфабрикатов приведены в табл. 4.20 Из приведенных в таблице данных следует,что при сохранении физико-механических показателей выход полуфабриката по предлагаемому способу по сравнению с полуфабрикатом, полученным по известному способу, 25 выше на -4,0%, рН щелоков после варкина одном уровне и, кроме того, щелока, получаемые после варки по предлагаемому способу, при смешении с черным сульфатным шелоком не дают осадка.30 Таким образом, при сокращении расходахимикатов на варку по предлагаемому способу (соды в 3,6 раза, серы - 4 раза) по сравнению с известным, качество полуфабриката+черныи щелок) способ варки Известный (нейтральносульфитный) способ варки Показатели 7,23 3,0 (Иа 230 з)+2,0(Черный щелок) 6,54 175 35 6,58 249175 35 8,47 Имеется Нет87,05 78,15 35 1410,25 5,68 35 1440,24 5,72 3,22 3,38 Таблица 4 Известный (нейтральносульфитный) способ варки ПредлагаемыйИмеется78,15 Нет 82,12 35141 5,68 35 1465,72 3,22 3,15 Расход химикатов к весу абсолютно сухойдревесины, О, а) Иа,О б) яо,Температура варки, СВремя варки, минрН щелока после варкиНаличие осадка при смешении и упариванииотработанных щелоков с черным сульфатнымпри соотношении 40:60 соответственноВыход полуфабриката,;физико-механические показатели образцовполуфабриката;а) Степень помола массы, ШРб) Масса 1 мф, гв) Толщина, ммг) Сопротивление продавливанию, кгс/смд) Сопротивление плоскостному сжатию,кгс/см Расход химикатов к весу абсолютно сухойдревесины, Я а) Ма,О б) ЯО,Температура варки, СВремя варки, минрН щелока после варкиНаличие осадка при смешении и упариванииотработанных щелоков с черным сульфатнымщелоком при соотношении 40:60 соответственноВыход полуфабриката, гфизико-механические показатели образцовполуфабриката;а) Степень помола массы, ШРб) Масса 1 мф, гв) Сопротивление продавливанию, кгс/смзг) Сопротивление плоскостному сжатию,кгс/см н 6 снижается, выход полуфабриката выше и отработанные щелока пригодны для совмест. ной регенерации с черным сульфатным щело.ком без предварительной их алкализации,432256 10 После этого осуществляли массный размолв две ступени на оборудовании картонной фабрики до 25 - 27 ШР. Бумагу для гофрирования изготавливают на картоноделатель ной машине3 с добавкой 25 - ЗОО/о сульфатной целлюлозы,Условия процесса варки и показатели качества гофрбумаги приведены в табл. 5. Как следует из приведенных данных, при меньшем 10 расходе химикатов (соды в 5,1 раза, серы в6 раз) по предлагаемому способу варки, выход полуфабриката на 5,3/О выше выхода полуфабриката, вырабатываемого по известному способу варки.15 Щелока, получаемые после варки по предлагаемому способу, пригодны для совместной Таблица 5 Предлагаемый способ варкиИзвестный (нейтральносульфитный) способ варки Показатели Расход химикатов на варку к весу абсолютносухой древесины, ,г, а) Ма,О 1,4 (Моносульфит)+ +20 (Черный щелок) 7,23 1,12 180 32 6,6 - 7,2 6,54 180 32 6,20 - 6,58 б) ЯОТемпература варки, СВремя варки, минрН щелокаНаличие осадка при смешении отработанныхщелоков с черным сульфатным в соотношении40:ЬО ссютветственно Нет Имеется 85,825 - 27 Выход полуфабриката, ,г,Степень помола массы перед КДМ, ШРСредние показатели гофрбумагиа) Масса 1 мф, гб) Сопротивление продавливанию, кгс/смфв) Сопротивление плоскостному сжатию,кгс/см 80,525 - 27 15012 5,232,50 2,51 1. Способ получения волокнистого целлю 20 лозного полуфабриката путем пропарки исходного целлюлозосодержащего растительного сырья с последующей обработкой при160 - 180 С варочным раствором на основемоносульфита натрия и щелочной буфферной25 добавки, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта иснижения расхода химикатов, в качестве буфферной добавки используют черный щелокв количестве 1,0 - 3,0% в ед. Ха,О, считая на30 остаточную щелочность щелока,2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что используют моносульфит натрия в количестве 1,0 - 3,0/о в ед. ХаО от веса абсолютно сухого растительного сырья. П р и м е р 5. Варку полуфабрикатов осуществляют в многотрубных варочных аппаратах непрерывного действия Пандия, Для варки используют щепу лиственных пород древесины с небольшой примесью хвойных. При варках по обоим режимам щепу вначале пропаривают, затем пропитывают варочным раствором и варят в течение 32 мин при 180 С. Начальный гидромодуль составляет 2,75, конечный - 3,5.Сваренные полуфабрикаты подвергают горячему размолу в дефибраторах и затем на дисковых мельницах Спроут-Вальдрон, Прошедшие сортирование на селектифайерах полуфабрикаты промывают на вакуум-фильтрах и подают на картонную фабрику. регенерации с черными сульфатными щелоками. Физико-механические показатели гофрбумаги из полуфабриката, получаемого по предлагаемому способу варки, сохраняются на уровне бумаги из полуфабриката, вырабатываемого по известному способу варки,Следовательно, предлагаемый способ получения волокнистого целлюлозного полуфабриката дает возможность получить качественный полуфабрикат высокого выхода при значительно меньшем расходе химикатов на варку. Отработанные щелока, образующиеся при осуществлении предлагаемого способа, могут быть использованы для совместной регенерации с черными сульфатными щелоками без предварительной алкализации. Отмеченное существенно упростит процесс совместной регенерации таких шелокон Предмет изобретения