Способ делигнификации целлюлозы

(2 З) Приоритет (32) 06, 11, 74 П 21 С 9/10 Государственный коиитст СССР ио делам изобретений и открытий(72 у Автор изобретенм Иностранец Ричард Б.ФиллипсИностранная фирмаИнтернэшнл Пейпер Компани(54) СПОСОБ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ этом насыщенный кислор эдом щелочнойраствор берут в количестве 1/3 -2/3 части от объема всего раствора,а оставшуюся часть раствора смешиваютс массой после обработки. Кроме того, обработку целлюлозной массы ведут гри концентрации ее 3-11 Ь поьесу,Процесс можно осуществлять в.двух вариантах,Согласно первому, целлюлоэныйшлам требуемой консистенции получаютпутем перемешивания в резервуаре.Насос подает целлюлоэный шлам требуемой консистенции в окислительили смеситель, который представляетсоСой камеру, снабженную быстроходньь. быстрорежущкм перемешивающимустройством, таким как смесительЛайтнина, для введения и диспергирования кислорода вместе с щелочьюи отработанным щелоком иэ промывногоаппарата в щелочную пульпу. Дополнительный кислород можно ввестив смеситель через входное отверстие.11 елочь и кислооод соединяются с промывной жидкостью из ттромывного аппарата в трубопровод, входящий в линиюи зат м в ,смеситель. ОкисленнуюМассу затем выводт иэ смесителя Изобретение относится к производству целлюлозы, а именно к способуделигнификации целлюлозы и можетбыть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности,бИзвестен способ делигнификациицеллюлозы, заключающийся в том,что целлюлоэную массу смешивают с газообраэньм кислородам и щелочнымраствором, насыщенньм кислородсм,при этом в качестве последнего используют отработанную промывную жидкость, полученную при этом пульпуподвергают предварительной обработке1при повышенной температуре и давлении,после чего пульпу 3-ной концентрацииотбеливают при температуре 70-120 С,при этом количество вводимого кислорода составляет 0,1-4 от веса целлюлозной массы 1).Недостатком данного способа является то, что при использовании болеевысокой температуры происходит мгновенное испарение, ведующее к выбросупробок иэ целлюлозного шлама по длинебашни, что недопустимо.Для повышения э 4 Фективности процесса обработку целлюлозной массыосуществляют прн температуре 73149 С и давлении: до 21 атм, при ОПУОЛИКОВЗНО 25107 с 1 НЛЯЕтЕНЬ М 3 о ЯЯ) Ъ Я 67",023,1 ,088.8) Лата опубликований ов аннй 2 10 9по трубопроводу в теплообменник, где для повышения температуры до требуемрго значения используют пар. Подогретую щелочную массу затеи подают по трубопроводу в камеру пред- созревания, где давление эа сче давления кислорода моментально, за очень короткий период времени повышается.Обработанный давлением выходящий поток для снижения вязкости массы до требуемого значения из камеры направляется по трубопроводу, где он смешивается с дополнительным кислородом и щелочью. Поток из линии подают В дегаэатор, где всякий не- растворенный недиспергированный кислород затем отделяют от жидкости и после этого провентилированную окисленную щелочную массу подают Вниз отбельной башни с помощью трубопровода. На этой стадии температура целлюлозного шлама ниже точки кипения. Поток щелочной окисленной целлюлозной массы направляют вверх вдоль башни с достаточным временем выдержки для того, чтобы требуемое отбеливание и делигнификация мсглк иметь место. Перемешивания целлюлозного шлама в башне следует избежать . Первоначальное давление и перепад давления во время отбеливания определяют в зависимости от высоты башни,Выходящий из башни продукт затем направляют по трубопроводу в промывной аппарат, Оставшуюся тепловую щелочную жидкость, полученную Б первом промывном аппарате, собирают в сборнике, а часть ее возвращают через трубопровод в линию. Друую часть возвращают в промывной аппарат. Целлюлоэную массу из промывного аппарата затеи подают по трубопроводу во второйпромывной аппарат, где используется промывчая вода, и промытая целлюлозная масса затем направляется на последующие стадии отбеливания, например на обработку двуокисью хлора . Отходящий псток собирают в сборник, кз которого часть используется для грубой промыв ки массы, а остальная часть направляется по трубопроводу для использования при промывке массы В первом промывном аппарате.По второму варианту камера для создания предварительного давления заменяется быстроходным смесктелем, который служит той же цели, что и указанная камера, Быстроходный сме= ситель имеет соответствующий быстро- режущий смеситель, обладающий легкостью в диспергировании кислорода в целлюлозной массе, и он действует при повышенной температуре и давлеНии, выступая Б роли камеры предсоэревания. Чтобы выступить в такой роли, смеситель должен быть выполнен таким Образом, чтобы онмог Быдержать дав лени Р у пОд к От Оры 1должна находиться камера предсозреБания. При Выходе кз смесителяв линию целлюлозне.я МаССа разбав -ляется из линии дополнительным насыщенным кислородом щелочным раст"Бором.После пополнения щелочного потокащелочной разделкой и кислорсдсм онразделяется на два потока. Поток,.состОящий примсрно на полОвину кз щРлОч -ного потока, направляется на разбавление входящего густого целлюлозногосырья до болея высокой консистенцкипо сравнению с Окончательно необходимой консистенцией- например Около4,5,. Оставшуюсяпотока вводят пс трубопроводу Б Выходящий через ли ыю поток из аппарата Высокого давления, служащегоДля прРДсОзревания целлюлОзы, Этов дальнейшем снижает консистенциюцеллюлозного шлама до значения порядка 3, Последующее разбавлениетакхе служит для уменьшения температуры шлама ниже температуры кипения, Это такхе должно ОбеспечитьДополнительную пользу для отбеливания в башне. Поскольку осъемнаяскорость сырья черсз систему предсозревания уменьшается, Бремя Выдержкиувеличивается: Для того же кОличестВа испольЗОВанного тепла также будет Достигнута более эысокая температура предсоэревания, Кроме того,для заданной концентрации КаОН в4 ильтрате разделение потока предлагаемым способом снижает концентрациюИаОН в реакторе предсозревания,Разделение приготовленного щелочного потока жидкости должно регу-,лироваться так, чтобыоколо 1/3 части от всего потокабыло направлено к месту введения густого сырья т.е через одну линию,- Оставшиеся 2. части потока на -правляются на выход из реактОраВысокого давлени , т,е, через другюлинию. На этой :тадии консистенцияцеллюлозного шлама В сосуде высокогодавления - сосуде предсозревания, находится в пределах от 3 до 11 вес.Ъ(предпочтительно 4-8 Бес.Ъ). Желательно, чтобы не менее 1/3 потокафильтрата было направлено на выходиз реактора высокого давления черезлинию,Температура готового щелочногораствора, поступающего Б ДВР лкдве лкниидостигает равчсвесия при 54,4-60 О,В башне используется 2 и б Беспредпочтительнс 3 и 4 Бес.Ъ) щелочной водной целлюлозной массы низкойконсистенции (например, менее чем18 Бес.Ъ древесной целлюлозы).достаточное количество щелочи Вводятдля повышения рН целлюлозной кассыда значения, примерка между 9 и14, и преимущественно между 11,5 и12,5. При использовании едкого натраобычно используется окала 1-10 гна,литр ега или чтобы эта составило около 0,1-1,0 по весу от 5целлюлозного шлама.Щелочную целлюлозную массу смешивают с кислородом в быстроходномперемешивающем устройстве так, чтобыв водной целлюлозной массе не астаналось крупных пузырьков кислорода.Находящиеся в этой массе пузырькикислорода не превышают примерно 1/16дюйма в диаметре, В целлюлозноймассе нет нерастворенного газообразного кислорода. Кислород вводят вколичестве 0,1-4 вес.Ъ от воднойцеллюлозной массы, причем для древесины мягких пород это количестворавно 0,2-0,8 вес.Ъ, а для целлюлозной массы из древесины твердыхпород - 0,2-0,4 вес.Ъ. Необходимоизбегать каких-либо нерастворенныхпузырьков кислорода значительногоразмера, поскольку они приводятк нарушению восходящего потока целлюлозной массы через отбелькуюбашню, приводя тем самым к неравномерному отбеливанию,.что крайне нежелательно. Кроме того, более крупные пузырьки имеют тенденцию к слипа- ЗОнию, а этого также следует избегать.Все нерастворенные пузырьки должныбыть тонко диспергированы с тем,чтобы исключить какое=либо значительное слипание. 35Всякий нерастворенный кислород,например пузырьки, превышающие около 1/16 дюйма в диаметре, передвводом насыщенной кислородом целлюлозной массы в отбельную башню уда Оляются иэ системы путем продувки ввоэдушнике через трубопровод.Среди быстроходных быстрорежущих иперемешивающих устройств для распределения кислорода в целлюлозноймассе известны поточный смесительЛайтника или Лайн-Мешалка фирмыМиксинг Ко.В сосуде подсоэревания илибыстроходном смесителе поддерживается давление да 2-10 атм и температура 71-149 С, преимущественно96-126,7 С,; в течение примерно1-30 мин.В процессе обработки в башнетемпература реакции водного целлю;лозного шлама 90,6-99,8 С. ЕслиОтемпература реакции значительна преем=шает 99,8 С, необходимы некоторыесредства для создания давления. Сэтой целью максимальные температурыреакции зависят ат высоты отбельнойбашни или начального используемогодавления. Температура не должна превышать точку кипения целлюлозногошлама при рабочем давлении. При проведении отбеливания в башке давление ка водную целлюлаэкуюмассу постепенно Понижается ка величину перепада (акала 1 атм), пркмаксимальном перепаде около 10 атм.Этот перепад давления при отбеливанииможет быть вызван за счет высотыбашки отбеливания, хотя при зтаммогут быть прщекекы любые средствадля пастепенкага и постоянногоуменьшения давления в процессеотбеливания, Таким образом башняотбеливания высотой 91,4 м обеспечивает первоначальное избыточное давление около 9, 5 кгс/сто, а башняотбеливания высотой 12,2 м - первоначальное давление акала1,2 кгс/см . наилучшей является2башкя отбеливания высотой кебслее 91 4 м и ке менее 12.2 м.Бремя нахождения родной целлюлаэкай массы в башке отбеливания мажетбыть ат 5 да 12 мик чта зависитот давления в системе и ат степек,отбеливания, необходимой для конкретной применяемой целлюлозы. Некоторые,целлюлаэные массы требуют более сильного отбеливания .в .о сравкекиюс другими, При более высоком первоначальном давлении, созданным вболее высокой башке, зта время мажет равняться 2-60 мкк. При башкевысотой 40 футов (12,2 м),. обеспечивающей приблизительна перепад давления оКоло 1 атм, время нахожденияводной целлюлозной массы н башкеоколо 30-60 мин, предпочтительнаоколо 40 мик.Предлагаемый способ демикификациицеллюлозы допускает повышение вязкости целлюлозной массы. Вязкость характеризует замер средней степенипалимериэации целлюлозы в образцепульпы, т,е. среднюю длину цепицеллюлозы, Таким образом, уменьшения показателей вязкости сви- .детельствуют а степени депалимеризации или разлажекия, вызваннага процессам отбеливания. Излишнего разложения следует избегать, посколькуака придает нежелательные физические свойства любой бумаге, сделаннойкз этой целлюлозной массы,Число Каппа определяют с помощьюмарганцовокислого калия, пошедшегона порцию пульпы, и ака представляет собой величину его сохранившегося содержания лигкнка, Чемвыаечисло Каппа, тем менее отбелена иделигкифициравака целлюлазкая масса.,Путем сравнения чисел Каппа проб даи после отбеливания можно получить оценку степени делигккфикации,имевшей место в процессе отбеливания.П р и м е р ы 1-10. Яа установкебыли проведены . пилотные исследования, а рабочие условия и полученныерезультаты приведены ни)е Б табл,.Б зтих опытах сраВнения пэоизводилис1 е 1;ду обычной технологией, предус.о:"р иной прототипом и карактерню,.;1приз нскак".и " расслоеннОГО потоаприсущим настонщему изобрГзтениюТакиГ Образом, в примерах, , 6и 7 используетсяИОлнопОтОчнаяТГЗХН 1 ОГИ Я, Кот Да ВЕСЬ Н ас 11 ЕН 1-,ГЛОРОДОМ ЩЕЛОЧНОЙ РаСТВОР ПР)ОХОД 1,Т Ерез реактор предсозреваниЯ Г работа.сщ 1 нйпод ДГавлен 11 ем, и зта технопоги 11обозначена в указаннОй .абл кскОбычнанБ остальных поиме)ахИСПОльзОвана система расщеГленноопотокаГ предсмотренная нато 1-1 ИМИЗОбрЕТЕКИЕМГ КОГДа НЕГОторОЕколичество щелочи и кислорода проКОЛИТ ПОМИМО ОЕсч Х Ора Р - Съ ЗЪВ,Н.Я Г Работа 10 щего пОД Давлен 11 емПР 1 тГЗЬ ВазаНИОй - -бО"гмечеы какрасщепленисБ таблпя обозначениеЗГГОсоответствчет кеотбеленнОЙ и нелл 1лозной массе. Расход кислорода поКаЗЫГваЕТ ."ОЛИЧЕСТБО КИСЛОРОДаВВЕДЕННОЕ С ПГОМОЩЬЮ СМЕСИТЕЛЯ ДГТГИ-на и с 1 ОмОГщь 1 о бь:строрекущего смеСИТЕЛЯ,Р, прГвосгах приведенныхс Я ноомальньРГ что какдоГ спОсобуи 1 Гсоб х-диц спав ив ат с; - , обО 1 "а аьНОМУРОВНГ т 1 ЕОМ- Н. а ТОГОБГаченнОЙ для химическ О. О прОи зводст- За ;СМ ПрИМЕрЫ 1 И . Пр НЗГ 1 рсВЛЗ.-Г ВСЕГО ПОТОКа ЧЕРЕЗ Камзру.Одоояся "енденвТГ я наб 1 Одается и 1 Га 1 в 1 Озе ид лгей,бГ 1 ажного и; ОИЗБО 1 Гс ва ,1: Ямгеры 6 и 7 пока -г Г в а зделенного потска более низкийуров ень Дсть - н.кав ии был атос зиг 1;ГтГ РГОТЕРЕ БЯ КОС 1. Л 1 Ь Н 4 .1,см. примес 8)абПГ"., Поив Р пены н ес колькО доПОЛНт=-г 1 ЬНЫХ ПРМЕРОБ Х 1 ЕЛатЗЛЬНЫХабо . иГ Гс ГОвт 1 йпзис ущих иззб 1 зетенио; З "Я".;-1 римараХ Б ЕОтбЕЛЕННав ДЕг 1 Л 1 ОлознаЯ масса был- ПервоначальнаГГО 11,",.05 НОйхгнгИСТЕНГГИт рЗЗбаВЛЕНа р ." Ятооа высокого К 1 В Г Ч" Г ": ЯИЧЕСТ -- , - .=тг Я -ОЗВНИТЕГ 1 Ь" Д Б. Е" 11," Г ОМО я Г Р г ГГ ГГ и г НЫгВ": Г", О Г а"Г, .=. Сг) Б а-Я,)Г Р-: Г 1 Г . ОГ Я 1 С)З -г г аНатис 1 О ЧИСЛ:-) ВЯЗКОСТЬ Уъ 1 ЕНЬШаЕТСЯ3 и э покззБаит Г что при использоЕгох х Е д х н х о 6 1 х и х 6 6 Бл сч сОс с ОМс сО сО С с О Л СО О с О с м - чохс О Х Ц х о н ак ор о о ф К а о О о 2 х о н д 1с, Ф щхх х ооа а о с - х оц фЦ сса юо о а ох 6 ахВц ассхм нсх. хв 2 ФбЧ 408 0 сР ОЭ ЛГ Р 4 1 Фа С 3 сФ4 фа: о о С 3Л р С) Ъ 1 О13 694086 Т а блица 2 г Концент- рация ГЧасть Пример Вязкость Температурареакторапредсозпотока,черезбашню ИаоЛ н реакторе предсозревания высокого давления г/л н ре- акто, не про- ходящего черепредсозревания ревания рез ре-акторпред- созре- вания высокогодавлевысокого давления ния,11 53245 12 4 220 3,1 13 Зо 203 4,0 Формула изобретения Составитель В,БезбородоваРедактор Т.Шагова Техред Н Вабурка Корректор .Т.Скворцова Заказ 6438/54 Тираж 443 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, да 4/5филиал ППП Патент, г,ужгород ул.Проектная,4 1. Способ делигнификации целлюлозы путем обработки целлюлозной массы ЗО газообразным кислородом и насыщенным кислородом щелочным раствором от промывки отбеленной целлюлозы при повышенной температуре и давлении с последующей отбелкой массы при пере- З 5 паде Давления 1-10 атм, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, обработку целлюлозной массы осуществляют при температуре 73 в 1-С ио давлении до 21 атм, при этом насыщенный кислородом щелочной растворберут н количестве 1/3-2/3 частиот объема всего раствора, а оставшуюся часть раствора смешинают смассон после обработки,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обработку целлслсзной массь. нейдут при концентрации ее 3-11 по несу,Источники информации, принятыево нни,".ание при экспертизе1. Патент СШй. Р 38. 2276,кл. 162 - 65, 1973.