Способ получения беленой целлюлозы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 С 9/00,9/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ производственное но-бумажной проЛение относитсяромышленностио в производствхимической переы для приготовл целлюлозно- может быть беленой целаботки, а такния бумаги и Изобре бумажной и использова люлозы для же целлюло картона.,1(71) Всесоюзное научнообьединение целлюлозмышленности(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛЕНОЙ ЦЕ ЛЮЛОЗЫ Цель изобретения - повышение качества беленой целлюлозы и снижение расхода хлорсодержащих реагентов,Согласно предлагаемому способу после щелочной варки, предпочтительно сульфатной, древесной щепы полученную небеленую целлюлозу промывают, сортируют, обрабатывают пирофосфатом натрия при его расходе 0,5 - 5,0 от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы и подвергают многоступенчатой отбелке. При получении беленой целлюлозы для химической переработки перед варкой древесную щепу подвергают предварительному гидролизу.(57) Изобретение относится к производству беленой целлюлозы для химической переработки, а также для изготовления бумаги и картона. Древесную щетку подвергают щелочной варке, полученную небеленую целл алоэу промывают, сортируют, отсортированную целлюлозу подвергают обработке пирофосфатом натрия при его расходе 0,5 - 5,0 от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы и проводят многоступенчатую отбелку. Предпочтительно последнюю проводить по схеме: пероксид водорода (П) - диоксид хлора (Д) - щелочение в присутствии гипохло рида натрия (Щ/Г) - гипохлоритом натрия (Г) и кисловки диоксидом серы (К) или по схеме: кислород в щелочной среде (КЩО) - П - Д - Г - Д - К. 2 з,п.флы, 10 табл,Предпочтительными вариантами осуществления многоступенчатой отбелки являются следующие:Обработка пероксидом водорода (П), - диоксидом хлора (Д) - щелочения в присутствии гипохлорида натрия (Щ/Г) - диоксидом хлора (Д) - гипохлоритом натрия (Г) и кисловка диоксидом серы (К).Обработка кислородом в щелочной среде (КЩО) - П - Д - Г - Д - К.За счет обработки отсортированной небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия возможно полное исключение стадии хлорирования, что улучшает санитарно-гигиенические характеристики сточных вод эа счет снижения содержания в них хлорорганических соединений.Возможны и другие варианты многоступенчатой отбелки с использованием хлорирования с добавкой диоксида хлора (Х/Д) на первой ступени, например, по схеме: Х/Д -5 10 15 20 30 35 40 45 50 Ш,- Г-Д - ГД - К, При таком варианте Отбелки Обрабсганнсй пирсфосфзтсм натрия цел 111 с 1 лоэы предпочтительна часть пирофсс 1)ата 11 атрия От еГО Общего расхода вводит 1-, на стадии щелочения,При использовании указанной схемы мнсгОСтупенчатой отбелки предлагаемый способ также обеспечивает снижение расхода хлорссдеркащлх реагентов.П р и м е р 1, Получают вискозную целл 1 олоэу, из древесины осины,Водны й и редгидролиэ: Гидрсм сдул ь (ГМ) -. - 4;1, Подъем температуры до 165 С - 105 мин, стоянка при 165 С90 мин. После гидролиэа гидролизат удаляют и в котел закачива 1 от белый щелок с сульфидностью 26.3% и проводят сульфатну 1 о варку при расходе активной щелочи - 117% в ед. Ка 20 от массы абссл 1 отно сухой древесины, Гидромсдуль 4;11, Пропитку ведут при 135 ОС 30 мин, подъем от 135 до 170 С - 60 мин, стоянка при 170 - 90 мин, После варки целл 10 лсэу прсмыВают ВсдОй и ОтсортирсВываО г. Полученная небеленая целлюлоза имеет Выход 40,7% и следующие показатели качества, .жесткость 40 перманганатных единиц(п.е.), вязкость 1% медно-аммиачного раствора (м,а. раствора) 67 м Па с, мас- совая Доля альфа-целлюлоэь 1 95,7%.1-1 ебеленую целлюлозу подвергаю обработке водным раствором пирофосфата натрия с расходом 0,4; 0,5; 1,0; 2,0 и 5,5% от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы (а.с,ц,), Концентрация массы 3,0%, температура обработки 70, 80, 90 и 100 С в тачение 60 и 90 мин, Даннь 1 е представлены в табл. 1.Для соавнения проводят обработку атой целлюлозы известным способом щелочным раствором едкого натрия концентрацией 8,0% в присутствии буры в количестве 4,0% от массы а.с.ц. Температура Обработки 80 ОС в течение 60 мин (образец 1),Представленные в табл, 1 данные показывают, что обработка небеленой целлюлозы пирсфосфатом натрия по предлагаемому способу позволяет снизить жесткость в заВислмости от расхода добавки на 25 - 65; при минимальном снижении вязкости и поВьш 1 ении массовой доли альфа-целлюлозына 0,3 - 0,5%. Целлюлозу подвергают многоступенчатой отбелке по схеме: Х/Д-Щ-Г-Д - Г-Д-К, Хлор и диоксид хлора на первой ступени берут при соотношении их 4 1.Показатели качества беленой целлюлозы.представлень в табл. 2.Представленные в табл, 1 и 2 данные показывают, что обработка целлюлозы по предлагаемому способу позволяет получить целлюлозу с более высокой реакционной способностью к вискоэообразованию, по сравнению с целлюлозой, полученной известным способом.Обработку образца 2 (контроль) проводят при расходе пирофосфата натрия в количестве 0,4% от массы абсолютно сухой целлюлозы, при отбелке не удается получить требуемой белизны целлюлозы,Обработку образца 12 (контроль) проводят при расходе пирофосфата натрия 5,5% от массы а,с.цпоказатели качества беленой целлюлозы этого образца не отличались от образцов 3 - 11.П р и м е р 2, Получают целлюлозу для производства бумаги.Для опытов испол ьэу 1 от древесину сосны, березы и смесь березы и осины. Сульфатную варку проводят по следующему режиму; подъем температуры от 70 С до конечной - 2 ч 30 мин. Стоянка на конечной температуре - 90 мин, Температура варки сосны и березы 170 С, смеси березы и осины 165 С. Расход активной щелочи на варку сосны 17% (образец 13) и 18 оь (образец 14), лиственных пород 15,5% (образцы 18 - 21) в ед.активной 1 ча 20 от массы а.с.древесины. Целлюлозу после промывки и сортирования обрабатывают пирофосфатом натрия при концентрации массы 3/ и различных температурах и расходах реагента, Результаты опытов представлены в табл, 3,Из данных табл. 3 следует, что обработка пирофосфатом натрия позволяет снизить жесткость целлюлозы (число Каппа) на 2,7 - 5,2 ед. в зависимости от режима обработки и исходной жесткости целлюлозы, пирофосфат натрия эффективен как для снижения жесткости хвойной, так и лиственной целлюлозы для бумаги, что позволяет снизить расход хлора на отбелку, Кроме того, при одинаковом выходе целлюлозы по варке (образец 17) можно получить по предлагаемому способу тот же выход (образец 18), но с более низким показателем жесткости при меньшем расходе щелочи на .варку (17 Я против 18,0 ф).Целлюлозу, полученную из смеси березы и осины (образцы 20, 21), разматывают до 60 Ш Р и отливают с массой 1 м" - 75 г для определения физико-механических показателей. Результаты представлены в табл. 4.Отбелку образцов целлюлозы 20 и 21 проводят по схеме: перекись водорода - двуокись хлора-щелочение с добавкой гипохлорита-двуокись хлора-перекись водорода-кисловка двуокисью серы. Суммарный5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 расход хлора при отбелке образца составляет 30 кг/т. В результате получена целлюлозаа белизной 870 и с разрывной длиной соответственно 7200 и 8100 м.Таким образом, предлагаемый способ обработки позволяет получить целлюлозу с более высокими механическими показателями при меньшем расходе хлора в процессе отбелки,П р и м е р 3. Получают предгидролизную сульфатную целлюлозу иэ древесины осины и березы по режиму, описанному в примере 1, а также из древесины сосны и смеси сосны и лиственницы по следующему режиму: водный предгидролиз осуществляют при ГМ 3,8:1, подаем температуры от 110 до 170 С - 90 мин, стоянка при 170 С - 45 мин, После предгидролиэа спускают гидролизат, заливают сульфатный варочный раствор, Расход активной щелочи для сосны составляет 220 от массы абсолютно сухой древесины в ед.Ма 20, а для смеси сосны и лиственницы - 23 Режим сульфатной варки приведен в примере 1,Полученную целлюлозу промывают водой, а затем сортируют.Небеленая целлюлоза после варки имеет следующие показатели: для сосны жесткость 75 п.е вязкость 1 м.а. раствора 35,7 мПа с, массоваядоля альфа-целлюлозы 95,1;4; для смеси сосны и лиственницы жесткость 72 п.е., вязкость 25,5 мПа с, массовая доля альфа-целлюлозы.94,4; для березы жесткость 52 п.е., вязкость 48,5 мПа с, массовая доля альфа-целлюлозы 95,10, для осины жесткость 30 п.е вязкость 36,5 мПа с, массовая доля альфа-целлюлозы 95,0;,Отсортированную целлюлозу обрабатывают пирофосфатом натрия по примеру 1 (образец 11).Показатели качества небеленой целлюлозы после обработки пирофасфатом натрия представлены в табл. 5. Как видно из данных табл. 5, обработка небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия приводит к снижению жесткости, особенно лиственной целлюлозы, при сохранении вязкости и повышении массовой. доли альфа-целлюлозы на 0,2-0,3;,Целлюлозу после обработки пирофосфатом натрия подвергают многоступенчатой отбелке по схеме П-Д-Щ/Г - Д - Г-К. Для сравнения па этой схеме отбеливают небеленую целлюлозу, полученную по известному способу, При отбелке перекисью водорода используют стабилизатор М 9 ЯО 4 в количестве 0,95 для лиственной целлюлозы и 0,30 и для хвойной целлюлозы,В табл. 6 приведены технологические параметры отбелки.целлюлозы.Показатели качества беленой целлюлозы представлены в табл. 7.Обработка небеленой целлюлозы пирофосфатом натрия позволяет получить беленую целлюлозу с высокими показателями качества при замене ступеней хлорирования и щелочения на обработку пероксидом водорода. Расход пероксида водоаода па предлагаемому способу с.ыл ниже на 25 - 30,Реакционная способ. сть и белизна у целлюлозы, полученной па предлагаемому способу, значительно выше.П р и м е р 4, Получают небеленую сульфатную предгидролиэную целлюлозу издревесины соснь 1 по режиму, описанному в примере 3 (образцы 22 и 25), промывают. водой, сортируют и подвергают обработке пирафосфатом натрия, условия обработки аналогичны примеру 1, образец 11, После этого проводят ступень КЩО па режиму: температура 110 С, давление 0,3 - 0,8 МПа, концентрация массы 10;, продолжительность 60 мин, расход МаОН 2,4 ед, МаОН от абсолютно сухого волокнаВ табл. 8 приведены показатели качества целлюлозы после КЩО, После КЩО целлюлозу добеливают па схеме П - Д - Г - Д - К. Технологические параметры представлены в табл, 9, Данные табл, 9 показывают, чта предлагаемый способ обеспечивает расходы химикатов и повышение избирательности процесса.В табл, 10 представлены данные по показателям качества беленой целлюлозы,Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество бсленой целлюлозы, особенно в части реакционной способности к вискозаабразаванию,и снизить расход хлорсодержащих реагентов,Формула изобретения 1. Способ получения беленой целлюлозы, включающий щелочную варку древесной щепы при павы шен ной температуре, промывку полученной небеленой целпюлозы, сортирование, обработку отсортированной целлюлозы и многоступенчатую отбелку ее с последующим использованием хлорсодержащих реагентов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества беленой целлюлозы и снижения расхода хларсодержащих реагентов, обработку отсортированной целлюлозы проводят пирофосфатом натрия при его расходе 0,5 - 5,0 от массы абсолютно сухой небеленой целлюлозы.2. Способ поп 1, атл ича ющ ийся тем, что многоступенчатую атбелку прово1587096 дят путем последовательных стадий обработки пероксидом водорода, диоксидом хлора, щелочения в присутствии гипохлорита натрия, обработки диоксидом хлора, гипохлоритом натрия. и кисловки диоксидом серы. Образец небеленой целлюлозы по способу Показатели Контроль Предла.гаемый Прототип Контроль 4 5 6 7 3 8 9 10 11 4,0 0,4 0,5 0,5 0,50,5 0,5 10 1,0 10 2,0 5,5 80 80 70 70 90 90 100 70 90 100 80 80 бО 60 ЬО 90 60 90 60 60 ЬО 60 90 90 39,7 40,6 40,5 40,5 39,7 39,7 40,1 40,2 40,2 40,6 40,4403 97,0 98, 0 99, 5 99, б 97,5 97, б 98,6 98, 9 98, 9 99,8 99,6 99, 5/4 О 38 30 29 28 26 2 Ь 29 27 24 14 13 67,0 580 52,6 623 572 66,8 56,2 63,8 64,6 Ь 5,4 57,4 570 96,2 96,2 96,0 96, 1 95, 7 95, 8 96, 2 9 Ь, 1 96, О 96, 1 96, 2 96, 2 Таблица 2 Образец небеленой целлюлозы по способу Показатели Прототип Контроль Предлагае" Контроль 2 12 Массовая доляальфа-целлюлозы, ЕВязкость, 17м.а. раствора,Мпас,Реакционная способность целлюлозы, ЕБелизна, 7 94,5 94,6 94,2 96,1 14,0 13,0 129 60/11914 60/1191,5 70/1188,9 90/1191,1 Расход добавки,от а.с., %Температура обработкиСПродолжительность минВыход целлюлозы от а,с. древесины (а.с .д,)7.Выход целлюлозы от а,с, волокна, 7.Жесткостьп.ед,Вязкость 1 Хм.а.раствора,мПа сМассовая доляальФа-целлюлозы,Е 3. Способпоп 1,отл ичающи йсятем, что многоступенчатую отбелку проводят путем последовательных стадий обработки кислородом в целочной среде, 5 пероксидом водорода, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, диоксидом хлора и кисловки диоксидом серы.Т а б"л и ц"а 11587096 10 Таблица 3 Образец небеленой целлюлозы по предлагаемому способу Показатели 19 20 21 Порода древесины сосна сосна 3,0 3,0 80 . 80 90 90 3,0 30 3,0 80. 90 30 45,6 46,3 46,2 45,6 45,9 49,0 48,5 51,1 49,4 27,5 26,2 25,6 24,4 24,0 13,7 13,8 13,3 15,6 3,3 4,4 5,2 3,6 4,0 2,7 3,6 3,4 3,8 Ф Таблица 4 Образец небеленой целлюлозыпо предлагаемому способу Показатели 20 21 береза 30% осина 70% 10100 3,53береза 70%осина 30%104003,66 Порода древесины Разрывная длина, мРастяжимость, %Сопротивление излому,число двойных перегибовСопротивление раздиранию, гСопротивление продавливанию, кгс/см 2295 1583 68 4,70 4,82 Расход пирофосфата натрия, % от а,с. волокна, %Температураобработки, С Продолжительность обраб отки,.мин Концентрация массы, %Выход целлюлозы, от а.с.д %Жесткость целлюлозы, числоКаппаУменьшение числаКаппа после об- работки 13 14 15 16 1718 1,0 3,0 5,0 1,0 3,0 1,0 120 120 120 80 80 80 90 90 90 90 90 903,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 береза береза 30% береза 70% осина 70% осина 30%1587096 12 Таблица 5 т МОбразец небеленой целлюлозы по способу"Показатели Прототип Предлагаемый24 25 23 26 22 Вид древесины береза осина сосна смесьсосны и сосна лиственницы 26 14 60 57 Жесткость, п.е.Вязкость, 1% м,а.раствора, мПа. сМассовая доляальФа-целлюлозы, % 68 49,0 36,7 35,0 245 955 953 953 956 35,2 Таблица 6Г рН Продолжительность, мин,Температура "С Расход отбеливающего реагента от массыа.с,ц., % Ступень.отбелки Образец 6 Отбелкаперекисью 2, водорода 1,8 22 11,0-1 1,5 11,0-11,5 90 90 11,0-11,5 11,0-11,5 11, 0-11,5 1,5 2,5 2,5 90 90 90 Отбелкадвуокисьюхлора,Т ступень 1 О 0,5 11,5-11,8 60 22 0,8-1,0 0,8-1,0 0,8-1,0 0,8-1,0 0,8"1,0 ра,23 24 25 26 ТТ ступень 23с 24 25 26 22 23 24 25 26 22-26 Щелочение сдобавкой гипохлорита натрияИаОНЙаОС 1Отбелка двуокисью хло 15 1,2 1,3 1,4 1,5 5 75л 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 0,8-1,0 0,8-1,0 0,8-1,0 5,5 3,5 4,5 5,2 55 3,0-4,5 3,0-4,5 0,8-1,0 0,8-1,0 0,8-1,0 180 180 180 180 180 180 .180 180 180 1801587096 14Продолжение табл.6 22 2,8-3,0 60 20 1,0 Таблица 7 Образец небеленой целлюлозы по способу Показатели Прототип 23 24 25 26 22 Вид древесины береза осина сосна смесь сосныи лиственнисосна цы 10,0 12,5 12,0 10, 1 11,6 94,3 88,5 93,7 90,7У 93,6 93,3 93,5 91, 1 90,2 90, 1 90/11 60/11 60/11 70/11 70/11 Т а блица 8 Показатели Образец небеленой целлюлозы по способу Прототип Предлагаемый 16 10,0 1.5, 5 95,867 94,770 Отбелка гипохлоритом натрия0,60,4 0,5 0,4 0,6 2324252622,23 Кисловка 2425,26 Вязкость 17 м,а.раствора, мПа сМассовая доляальфа-целлюлозы,ЕБелизна, %Реакционная способностьСЯ /МаОН, Х Жесткость п,е.Вязкость 1 Х м.а.раствора, мПасМассовая доля альфацеллюлозы, ХБелизна, 3 40 40 40 40 40 10,5-11,0 10,5-11,0 10,5-11,0 10,5-11,0 10,5-11,0 120 120 120 120 12016Таблица 9 1587096 1 Расход отбеливающего реаген та, от массы а.с,ц.; % Продолжительность, мин рН Темпера"тура, фс Ступень отбелки Образоц 11,0 10,5 90 90 75 75 2,0 1,5 Отбелка перекисьюводорода 180 180 3,5 5,0 75 75 1,2 1,2 Отбелка двуокисьюхлора, 1 ступень 10,5 11,0 40 40 120 120 0,3 0,4 Отбелка гипохлоритом натрия 180 180 3,5-5,03,5-5,0 75 75 0,8 0,8 Отбелка двуокисью хлора, П ступень" 2728 2,8-3,0 2,8-3,0 30 30 20 20 1,0 1,0 27 28 Кисловка Таблица 10 Образец небеленой целлюлозы по способу Показатели Прото- Предлагаемый тип 28 Вязкость 1% м.а. раствора, мПа сМассовая доля альфа-целлюлозы %Белизна, % 10,5 10,0 93,2 90,1 94,1 89,4 Составитель А,МоносовТехред М.Моргентал Корректор С.Шекмар Редактор Л,Зайцева Заказ 2400 Тираж 338 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101