Способ получения сульфатной целлюлозы

Способ получения сульфатной целлюлозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к производству сульфатной целлюлозы и позволяет снизить жесткость целлюлозы и улучшить способность ее к отбелке при одновременном уменьшении загрязненности окружающей среды и сохранении выхода целлюлозы. Варочный сульфатный щелок и целлюлозосодержащее сырье - древесную щепу подают в варочный аппарат, поднимают температуру до конечной. При 100-140°С часть щелока в количестве 20-60% от объема, поданного в варочный аппарат щелока, отбирают и заменяют аликвотным объемом черного сульфатного щелока. Отобранную часть щелока окисляют до степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат 30-100%. На стадии варки при конечной температуре 165-170°С в момент, соответствующий 1/3 продолжительности стадии варки, часть щелока заменяют окисленной частью щелока, отобранной на стадии подъема температуры. После завершения варки целлюлозу промывают и сортируют. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU, 1491 2

А1 (51)4 D 21 С 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4350776/31-12 (22) 28. 12.87 (46) 07.07.89. Бюл. У 25 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) Н.М. Б1арапанов, IO.Ã. Бутко, А.Б. Маршак, С.С. Маховер и А.Н. Калуга (53) 676.1.022.1(088.8) (56) Патент ФРГ У 3315359, кл . D 21 С 3/02, 1983.

Патент США В 3617431, кл. D 21 С 3/02, 1971 ° (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ

ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (57) Изобретение относится к производству сульфатной целлюлозы и позволяет снизить жесткость целлюлозы и улучшить споСобность ее к отбелке при одновременном уменьшении эагряэненИзобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве сульфатной целлюлозы для различных видов бумаг.

Целью изобретения является снижение жесткости целлюлозы и улучшение способности ее к отбелке при одновременном уменьшении загрязненности окружающей среды и сохранении выхода целлюлозы.

Предлагаемый способ осуществляют путем подачи в варочный аппарат целлюлозосодержащего сырья и белого сульфатного щелока, подъема температуры до конечной, эаменой в стадии

2 ности окружающей среды и сохранении выхода целлюлозы. Барочный сульфатный щелок и целлюлозосодержащее сырье древесную щепу подают в варочный аппарат, поднимают температуру до ко-, нечной. При 100-140 С часть щелока в количестве 20-60Х от объема, поданного в варочный аппарат щелока, отбирают и заменяют аликвотным объемом черного сульфатного щелока. Отобранную часть щелока окисляют до степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат 30-100Х. На стадии варки при конечной температуре 165-1704С в момент, соответствующий 1/3 продолжительности стадии варки, часть щелока заменяют окисленной частью щелока, отобранной на стадии подъема температуры. После завершения варки целлюлозу промывают и сортируют. 1 з.п. С ф-лы, 3 табл.

Юи

CO подъема температуры части варочного щелока аликвотным объемом щелока от . Cg) предыдущей варки и варки при конечной Ь ,температуре, причем варочный щелок, отобранный в стадии подъема температуры, окисляют до степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия

30-!ООЖ, при этом аликвотный объем щелока, для замены щелока, отобран- а ного в стадии подъема температуры, берут после завершения предыдущей Ь варки и в момент, соответствующий

1/3 продолжительности стадии варки при конечной температуре, производят замену отработанного черного щелока окисленным щелоком, отобранным

1491920 н (. тл;т)ттт тт()!;ъе. тл те(пт е() л тp() т(. К()())т(.

1(ля сохрл )(с )(ия постоя нным г»дрот()Г() в тт(риод п()л be .мл темперлтурь! отб»рают варочны» (пелок в к"л»честве 20-607. от перионачл.тьного эад;)нного объема.

При )тспо.тт.зован»тт пред)таглемого спoc()бл повьпплются выход и прочно(Tные (войстт)л тте(тлк(тс>зт(эл счет того, что гемтттте>тлкптоэьт, перешедппте в раствор в стадии прот(»тки, при подаче затем этог() щелока в элключ»тельной стадии варлтт лдсорбируются волокном, улучшается активность процесса за счет повышения концентрации гидроксильпых ионов на эаклк)чительной стадии варки и протектирующего воздействия на целлюлозу гемицеллк(гтоэ, содержащихся в подаваемом щелоке. моду тя влрк» и с тптжс ния нлгрузки на вы»арку нарочный (пелок с высоким с.держа)тием гемицелпкгпоз, отобранный на стлд»» подъема температуры при

100-140 С, заменяют таким же образом ч(:рног() щелока, отделенного от выдуваемой»з котла массы. Остальной черт.ый щелок направляют на регенерацию.

Барочный щелок отбирают при 100140 С, исходя из того, что он содержит максимальное количество перешедших в раствор недеструктировлнных гемиттеплкатоэ. При этом лигнин переходит в раствор в очень малоФстепетти и имеет сравнительно небольшую молекупярную массу.

В присутствии гемицеллюлоэ и ниэ20 комолекулярных фенольных фракций лигнина сульфид натрия легко окисляСульфид натрия в белом щелоке в процессе заварки, когда интенсивно растворяются гемицеллюпозы, оказывает стабилизирующее действие на углеводную часть древесины. На стадии подъема температуры щелок отбирают и окисляют до перевода сульфида натрия в тиосульфат натрия 30-1007. и подают в момент, соответствующий

1/3 продолжительности стадии варки при конечной температуре, отобрав предварительно аликвотное количество ется воздухом или другим киспродосодержащим газом. Перевод супьфида натрия; тиосульфат натрия препятст25 вует образованию летучих вредных сернистых соединений в процессе варки, при этом одновременно повышается содержание свободного едкого натра, что положительно влияет на скорость де—

30 лиг н»фиклции. черного щелока с высоким содержанием лигнина. Это способствует снижению содержания сернистых соединений в парогазовых выбросах, снижает жесткость конечного продукта и существенно улучшает его бепимость.

Способ осуществляют следующим образом.

Варочный сульфатный щелок и целлюлоэосодержащее сырье подают в варочный аппарат, поднимают тет пературу в интервале температур от 100 до 140ОС, отбирают часть щелока в количестве 20-607. от объема поданной в аппарат варочной жидкости, акисляют кислородосодержащим газом дс. степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия 30-1007., подогревают до температуры, соответствующей температуре в варочном аппарате, и подают в момент, соответствующий 1/3 продолжительности стадии варки при конечной температуре, отобрав предварительноо с оот ветс твующий объем варочного ще:тока с высоким содержанием лиги»на, кс>торый направляют на регенерацию.

Замена в момент, соотвеп ствующии

1/3 продолжительности стадии варки при конечной температуре, влрочного раствора с высоким содержанием лиг35 нина на щелок с низким содер)канием лигнинл приводит к тому, что целлюлоза после завершения варки имеет более низкое содержание адсорбированного лигнина и потому легче отбе40 пинается.

П р и м е. р 1. На лабораторной варо (ной ус". ановке с рециркуляцией щепок(>в и с устройством для отбора и

)тодач» щелоков в процессе делигнифи4 кации проводят варки соснов)й щепы до получения обычной белимой целлюлозы т, жесткость 30-35 лермангана-, ных единиц) и целлюлозы с низким содержанием лигнина (жесткость около 20 перманганатных единиц) . Общий расход эффективной щелочи на варку (с учетом добавки черного щелока) составляег в зависимости от жесткости целлюлозы соответственно 17-197 в ед. (((л О. Гидроьтодуль варки составляет (>: (. Температурный режим. подъем температуры до 170 С 120 мин. т)о предлагаемому способу на стад»и подъема темттературы при достиже91920

5 14 нии температуры 130 С отбирают 35Х всей варочной пщдкости, возмещая ее таким же объемом черного щелока, который бып отобран в конце процесса предыдущей варки.

Отобранный щелок с содержанием гемицеллюлоз 8, 1 г/л окисляют воздухом на лабораторной окислительной установке при 90 С и расходе воздуха

50-100 объемов на один объем щелока до степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат 30-f002. По истечении 30 мин стадии варки при конечной температуре производят замену

35Х отработанного черного щелока на окисленный щелок, отобранный на стадии подъема температуры. ПосЛе завершения варки целлюлозу промывают, сортируют, определяют выход, жесткость и показатели механической прочности.

Варку щепы в соответствии с известным способом проводят по аналогичному температурно-временному режиму. Варочный щелок от предыдущей варки, отобранный на стадии подъема температуры при 130 С, добавляют в количестве 35Х от общего объема ва-. рочной жидкости к белому щелоку. При достижении температуры в автоклаве

130 С отбирают 35Х щелока от объема варочной жидкости, заданной на варку, и восполняют таким же объемом воды или белым щелоком из расчета расхода эффективной щелочи на варку

17 и 19Х в единицах NayO, I

В табл ° 1 приведены результаты варок сосновой щепы по известному и предлагаемому choco6aM, при степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия 30, 100 и 70Х и расходе эффективной щелочи на варку 17 и

19Х в единицах Na O.

Из представленных данных видно, что при варках сосновой щепы по предлагаемому способу жесткость целлюлозы снижается на 3,7-4,3 перманганатных единиц при небольшом увеличении выхода полуфабриката, при этом повышается показатель механической прочности за исключением показателя сопротивления раздиранию.

Существенно снижается содержание вредных сернистых соединений в парогазах. При степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия ЗОХ их общее количество снижается на .1/3, а

° при степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия 100Х почти в 3 раза.

В табл. 2 представлены составы

5 щелоков отобранных на стадии подьема температуры при варке сосновой щепы в интервале температур 80-150 С. о

С увеличением температуры возрастает количество растворенных гемицелI

10 люлоз, но одновременно возрастает содержание перешсдшего s раствор лигнина. Поэтому целесообразно отбирать щелока при температуре, не превышающей 140 С.

Пример 2. На варочной установке, описанной в примере 1, проводят варку березовой щепы. Гидромодуль составляет 6: 1. Расход эффективной щелочи на варку 17Х в ед. Na O. Подьем температуры до 168 С 120 мин, варка на конечной температуре 90 мин.

По предлагаемому способу при достижении температуры в автоклаве 1204С отбирают 20 и 60Х всей варочной жид25 кости, возмещая ее таким же объемом черного щелока, который отбирают в конце предыдущих вар< к. Отобранный щелок окисляют аналогично описанному в примере 1 до степени конверсии

З0 сульфида натрия в тиосульфат натрия

70Х. По истечении 30 мин, стадии варки при конечной температуре производят замену отработанного черного щелока на окисленньп, отобранный на стадии подъема температуры.

Варку березовой щепы в соответствии с известным способом проводят по аналогичному температурному графику.

Отбор и добавку щелоков осуществляют так же, как и в примере 1, отбирая соответственно 20 и 60Х объема вароч ного щелока.

Результаты варок представлены в табл. 3.

Полученные данные свидетельствуют о том, что при варках по предлагаемому способу по сравнению с известным, при равном выходе полуфабриката и близких показателях механической прочности, жесткость целлюпозы снижается на 2,9-3,8 перманганатных единиц и существенно снижается содержание вредных сернистых соединений в парогазах.

Эффект повышается при увеличении объема окнсляемого щелока, однако отбор его вьппе 60Х от общего объема варочной жидкости на практике вызывает трудности, 1491920

Отбелка полученной целлюлозы по схеме: хлорирование — щелочение обработка двуокисью хлора - щелочение — обработка двуокисью хлора—

5 кисловка показала, что при равном расходе химикатов на отбелку белизна целлюлозы, полученной по предлагаемому способу, йа 5-7Х вьапе, чем целлюлозы, отбеленной по известному спо- 10 собу при равном выходе после отбелки.

Для достижения равной белизны н предлагаемом способе расход химикатов на 20-25Х ниже и, следовательно, снижается соответственно нагрузка на окружающузо среду.

Способ легко осуществить в промьвппенных условиях, не требует замены имеющегося оборудования для проведения варок целлюлозы и регенерации щелоков. Способ может быть успешно использован в процессе непрерывной нарки.

Формула изобретения

1. Способ получения сульфатной целлюлозы, включающий подачу в нарочный аппарат целлкаоэосодержащего

Т ° блица 1 авфехтненод нелочн, 2 ел. ДаеО едлагаенону способу со сте хонаерснн Иаев б ВатВеО З

702 длбГаемону у со стехоиеерснн

8ac8eO i

OOX

17 19 17 19 17

43,9 45,35 44!6 46iO 44,5 46,1

44,3 46,1

i9,9

19,5

23,8 34i1

29,8

30i0

20,1 30,2

9600 11350

9 100 11000 9600 11350

9550 1100

3200 2950

1230 1300

3250 2900

1250 1320

3200 2950

1гоо 1зоо

3400 2950

1195 1340

708,5 752

748

705

704 736

1В 13

202 18$

216 205

436 403

3i

42

76

418 З54

270 гзо

З1О

478

520

372

29о

596

1150 987

590

7В5

7!3

Звнсод, 2

Йестхость> пернбнганбтяйи едн»

ИНЦН

Рбарминал длн

Иб, Н

Сонротнилеине делону, енсло

ДНОДИШ ПЕРЕГНdos

Со Протлипающее рабднраиив, в6

Сопротннленне ирода ма Навею, Ша

Содернбнне дурионбхнуифпс сер иистых соедниеинд ° пброГбзо»

° од снеся сдуиох, г/л: с ерободород нбтнлнерхаптан дннетнлсзуге4еса су н а про духтон сырья и белого сульфатного щелока, стадию подъема температуры до конечной с отбором на ней части нарочного щелока лри 100-140 С и заменой ее аликвотным объемом щелока и стадию варки на. конечной температуре, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения жесткости целлюлозы и улучшения способности ее к отбелкь при одновременном уменьшении загрязненности окружающей среды и сохранении выхода целлюлозы, отобранную на стадии подъема температуры часть нарочного щелока окисляют до степени конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия 30-100Х, замену отобранной части осуществляют черным сульфатным щелоком, а в момент, соответствующий 1/3 продолжительности стадии варки на конечной температуре, часть щелока отбирают и заменяют аликвотным объемом окисленной части щелока, отобранного на стадии подьема температуры.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что часть щелока отбирают в количестве 20-60% от объема поданного в аппарат щелока.

14919 20

Та блица 2

Показатели при температуре варки, С о

Состав кампоиентов

150

140

120

80 окисленный щелок со степенью окислеинный щелок со степенью не окисл енный щелок конверсии ЗОХ конверсии

100Х

NaOH, г/л Na О

NaqS, г/л NaqO

Na SqO, г/л

Na

Гемицеллюлоза в растворе, г/л

Лигнии в растворе, г/л

14,0

3,2

11,9

3,04

12,6

2,16

13,8

8,6

2,94

6,2

2,81

13,3

3,12

0,67

2,73

0,59

0,62

0 53

1,51

0,57

7,8

11,0

13,5

8,7

8,1

1,2

3,9

6,9

1,28

1,34

2,7

0,25

0,6

1,17

Таблица 3

Параметры способа

Известный способ Предлагаемые способ

При замене

20Х объема варочного щелока

При замене 20Х объеиа варочного щелока

При заме не 60Х объема варочног щелока

При замене

60Х объема варочного щелока

Расход, Х

Жесткость, перманганатные единицы

Разрывная длина, м

Сопротивление излому, число двойных пере- гибовв 2750

Сопротивление раздиранию, ьй 740

Сопротивление прода влива нию, кПа 592

Содержание вредных сернистых соединений в парогазовой смеси сдувок целлюлозы, г/л: сероводород 107 ие тилмеркаптан 894

51,9

52,83 51,9

52,4

18,6

18,3

15,7

8550

14,5

8550

8400

8650

2950

3100

3350

730

720

710

571

589

587, 128

34

976

432 сумма продуктов

1813

1888

1117

753