Л йлтелтно- '^ тгхнгг^ескаяби5.т?10тека

Л йлтелтно- '^ тгхнгг^ескаяби5.т?10тека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

245693

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

CoNs Советскиа

Содиалистическиа

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 23.V1,1967 (№ 1166855/23-4) Кл. 55b, 1/10

55b, 1/20

МПК D 21с

D 21с

Приоритет 27Л1.1966, № 560876, США.

Комитет по делам изобретений н открытий при Совете Министров

СССР

УДК 661.728(088.8) Опубликовано 04.V1.1969. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 13.XI.1969

Авторы изобретения

Иностранцы

Стенли Иосиф Букман, Карл Филип Кирхен (Соединенные Штаты Америки) и Клод Джилз Джедрон (Канада) Иностранная фирма

«Букман Лабораториз Инк» (Соединенные Штаты Америки) 114 Мq.ÛÀ я

13,. „,",, ;,".",, „@

БИБЛИОТЕКА

Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Настоящее изобретение относится к изготовлению целлюлозы из целлюлозусодержащих материалов сульфатным или сульфитным способом. Выражение «сульфитный способ» в применяемом здесь смысле охватывает бисульфитный метод с использованием бисульфитов аммония, щелочных и щелочноземельных металлов или сульфитных растворов в нейтральных или кислых условиях.

Цель изобретения — создание способа для изготовления целлюлозы, при котором повышается общий выход целлюлозы. Другие цели и преимущества будут видны ниже.

Цель изобретения достигается добавлением

N,N-диметиламида карбоновой кислоты с неразветвленной цепью при варке целлюлозусодержащих материалов сульфатным или сульфитным методом в качестве варочных вспомогательных средств. При этом N,N-диметиламид берут в количестве 50 †20 ч. на

1 млн. ч. целлюлозы, а в качестве карбоновой кислоты применяют кислоты, полученные из таллового, кукурузного, хлопкового, льняного масел, а также масла земляного ореха и соевых бобов.

Подходящий N,N-диметиламид карбоновой кислоты с неразветвленной цепью получают из карбоновой кислоты, содержащей 18 атомов углерода, предпочтительны кислоты, содержащие хотя бы одну углерод-углеродную

2 двойную связь, так как эти кислоты и их

N,N-диметиламиды в нормальном состоянии жидкие, что облегчает их использование. Насыщенная кислота, например стеариновая, также может применяться для изготовления

N,N-диметиламида, что служит действенным вспомогательным средством для варки. Однако предпочитают не применять насыщенные кислоты, так как кислота, как и диметиламид, при нормальной температуре твердое вещество. Это затрудняет ее использование. Температуре плавления N,N-диметиламидов насыщенных кислот относительно высока, вследствие чего эти амиды при пониженной температуре склонны к образованию осадков на стенках оборудования, применяемого для производства бумаги. Предпочитаются следующие кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая, руцинолевая и их смеси. Пригодны также смешанные кислоты, находящиеся в талловом, касторовом, кукурузном, хлопко. вом, льняном, оливковом маслах, в масле земляных орехов, сурепнов, сафроловом, кунжутном и соевом маслах, которые, естествен25 но, дают смесь N,N-диметиламидов.

Для метода, предлагаемого настоящим изобретением, особенно пригодна смесь карбоновой кислоты марки «Унитоль-АСД». В ч0 таблице приведен анализ этого продукта.

245693

Литературные данные

Компоненты

Жирные кислоты, Смоленые кислоты, Неомыляемые, Лпиолевая кислота, о/

Олеиновая кислота, Насыщенная кислота, Кислотное число

Число омылеиия

Цвет, Гарднер

98,8 до 99,7

От 0,2 до 0,6

От 0,1 до 0,6

98,9

0,5

0,6

51

2,4

199

200

От 2,0 до 2,8

От 198 до 201

От 198 до 202

От3до4

0,9

0,905

0,0

435

От — 1 до 1,0

Вязкость: в секундах Сейболта, 37,8 :С в секундах Гарднера .

Удельный вес, 15,б/15,б С

Титр, С

Температура вспышки, С

Температура воспламенения, ОС

Если N,N-диметиламид или его смесь будут применять в качестве вспомогательного средства для варки при сульфитном способе изготовления целлюлозы, целесообразно непрерывно добавлять его в приспособление высокого давления по обогащению кислоты. Так как большинство приспособлений высокого давления по обогащению кислоты снабжены насосом обратного хода, который непрерывно перекачивает сульфитный раствор, N,N-диметиламид может быть подан во всасывающий или напорный трубопровод. Если же приспособление высокого давления по обогащению кислоты не располагает насосом обратного хода, N,Х-диметиламид можно вносить в приспособление низкого давления по обогащению кислоты или в запасный резервуар с камерной серной кислотой. N,N-диметиламид можно слить через сифон в трубопровод для варочной кислоты, связанный с сульфитным варочным котлом. Если вести процесс по предлагаемому способу, необходимо обеспечить равномерное распределение N,N-диметиламида в варочной кислоте. Обычно берут от 20 до 65 об. % кислот, перекачанных в варочный аппарат, и остаток возвращают в аппарат высокого давления для обогащения кислоты с целью создания в верхней части варочного аппарата газового слоя. При этом концентрация N,N-диметиламида в кислоте по достижении равновесия может быть несколько раз получена такой же, как при начальной варке. При сульфатном методе

N N-диметиламид или смесь амидов может быть добавлена к белой щелочи, которая подается в варочный аппарат.

N,N-Диметиламид добавляют в водную систему в количестве 50 — 2000 ч. на 1 млн. ч. свободных от влаги волокон целлюлозы, предпочтительно от 400 до 1200 ч. на 1 млн. I, Использование ббльшего количества N,N-диметиламида не оказывает вредного действия, однако это неэкономично.

Найдено, что N,N-диметил амиды могут быть дополнительно внесены при всех видах выполнения сульфитного способа варки целлюлозы, например при осуществлении варки с обычным кислым сульфитом кальция, известью, известковым молоком, сульфитом натрия, сульфитом магния и раствором сульфита аммония.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества:

Повышенный выход на единицу древесины полезного пригодного для реализации волокна. Так, например, нормальный выход неотбеленной целлюлозы (в частности, «Ыд11

jied pulps»), получаемой на фабриках, где изготовляется газетная бумага, составляет около 45з/, к весу свободной от влаги древесины. При использовании же N,N-диметиламида в качестве вспомогательного варочного средства выход неотбеленной целлюлозы при одинаковых условиях составляет более 49>/а.

Меньший расход варочных химикалиев, например серы, натрия, кальция, магния и аммиака. Это облегчает удаление отработанного щелока.

Повышенная производительность на единицу оборудования.

Уменьшение количества отбракованных волокнистых материалов.

Меньшее содержание целлюлозной смолы.

Увеличение общего коэффициента полезного действия, так как изготовляется большее количество волокна лучшего качества при меньших производственных затратах.

Экономия пара в связи с сокращением продолжительности варки и поддержания температуры варки.

Увеличение белизны бумаги, что особенно важно для производства газетной бумаги.

Улучшение работы бумагоделательных машин.

Ниже приведены примеры, не ограничивающие предлагаемое изобретение.

Пример 1. Проводят два опыта: а) контрольный — ведут обычную бисульфитпую варку хвойных обрезков для изготовления целлюлозы, которая может быть использована для приготовления длинных волокон, применяемых при производстве газетной бумаги; б) экспериментальный — повторяют опыт а, но в варочный раствор добавляют смесь N,Nдиметиламидов. Опыт а проводят в течение шести недель, получают средние величины, опыт б — в течение шести дней, В опыте а в варочный аппарат загружают 39 т сухих хвойных обрезков и варят их с применением бисульфита натрия в качестве варочной кислоты, который получают путем барботажа

$0» через водный раствор гидроокиси натрия, Варочная кислота содержит приблизительно

З,á /, общей и связанной двуокиси серы при рН 4.

Варку производят следующим образом.

245693

1,4 0,95

0,87 0,58

В течение 30 мин температуру массы повышают до 90 С, поддерживают ее 1 час, затем повышают до 145 С и поддерживают эту температуру 5 час. Далее варочный аппарат продувают, опорожняют, промывают, вычищают и осушают.

В опыте б в начале варки в нарочный аппарат загружают 800 ч. смеси N,N-диметиламида с кислотой таллового масла на 1 млн. ч. свободного от влаги целлюлозного волокна.

Анализ кислоты таллового масла, использованной для составления смеси N,N-диметиламида, указан в вышеприведенной таблице.

Ниже приведены результаты контрольной бисульфитной варки и варки целлюлозы по предлагаемому способу:

Контроль- Предлаганый емый

Побочные продукты в вихревом просеивателе, o/о

Стружка в материале, /р

Сульфитнсе белое содержание, о/О 54,4 54,9

Содержание целлюлозной смолы, о/, 1,4 1,0.

P а сход, кг/2000 кг цел л юл оз ы: серы 155 131 гидроокиси натрия 258 218

Пример 2. Эффективность смеси N,N-диметиламидов, приготовленной из «УнитольЛСД», в качестве вспомогательного варочного средства для сокращения продолжительности варки определяют сравнением результатов ряда варок в присутствии диметиламида с результатами варок без него. Для этого применяют специальное устройство, имеющее четыре нарочных аппарата. В течение одного нарочного цикла получают 9070 кг воздушносухой сульфитной целлюлозы. Производительность (без применения диметиламида) от 12 до 13 варок в день при следующем нарочном цикле: 1,0 час от закрытия варочного аппарата до достижения 110 С, 1,25 час для достижения температуры от 110 до 163 С, 3,25 час при 163 С (нормальная температура варки).

Продолжительность всей варки 5,5 час.

В качестве варочной кислоты используют сульфитную щелочь на базе магния, содержащую 5,2О/, общего 802, имеющую рН примерно 3,8.

В ряде варок применяют смесь диметиламида в количестве 800 ч. на 1 млн. ч. воздушносухой целлюлозы. При этом продолжительность варки сокращается с 5,5 час до 4,75 час без ущерба для выхода и качества сульфитной целлюлозы. Общая производительность повышается с 14 до 15 варок в день.

Сравнением результатов опыта в примере 2 с результатом контрольного опыта было установлено следующее: сокращение продолжительности варки; уменьшение расхода кислоты; снижение количества брака;

Зо

60 уменьшение содержания целлюлозной смолы в целлюлозе; отсутствие осадков целлюлозной смолы на сортировочных решетах; обеспечение более легкой сортировки; увеличение выхода (на варочный цикл); повышение производительности (увеличение нарочных циклов в день); повышение прочности целлюлозы, испытанной на разрыв и прорыв (раздирание).

Пример 3. Опыты проводят по примерам 1 и 2, но вместо N,N-диметиламида жирной кислоты таллового масла применяют

N,N-диметиламиды смеси кислот из касторового, кукурузного, хлопкового, льняного, оливкового масла, масла земляных орехов и соевых бобов. Получают результаты, аналогичные данным примеров 1 и 2.

Найдено, что хорошие результаты можно получить, если использовать N,N-диметиламиды указанных выше карбоновых кислот в качестве вспомогательного нарочного средства при варке целлюлозы в водных растворах аммония, щелочного металла, бисульфита и сульфита щелочноземельного металла в слабощелочных, нейтральных или кислых условиях.

Пр имер 4. Проводят два опыта. а) проводят варку обрезков лиственных пород для изготовления целлюлозы, предназначенной для производства волокна, используемого с целью приготовления среднего гофрированного картона непрерывным способом со скоростью 200 т целлюлозы в день. Условия варки: избыточное давление 10,5 кг/см -, температура 186 С, продолжительность реакции 16 мин. Варочную щелочь, содержащую

0,120 кг сульфита натрия и 0,054 кг карбоната натрия на 1 л подают в нарочный аппарат в количестве 140 л/мин. Консистенция в первичной рафинации около 28о/р и во вторичной рафинации в пределах 4,6 — 5,1. Степень размола при выходе из вторичной рафинации в среднем около 465 (Canadien Starjdart). б) проводят так же, как и а, но смесь N,Õдиметиламида жирной кислоты таллового масла (также, как в опыте б примера 1) загружают в нарочную щелочь с выпускной стороны насоса, подающего щелочь в варочный аппарат, в количестве около 300 ч. на

1 млн. ч, свободного от влаги целлюлозного волокна.

Найдено, что при добавлении диметиламида в варочный аппарат потребление энергии снижается приблизительно на 15>/о и производство целлюлозы увеличивается примерно на 15>/, без ущерба для выхода и качества получаемой целлюлозы.

П р им е р 5. Эффективность смеси N N-диметиламидов, полученной из жирной кислоты ч аллового масла «Унитоль-АСД», в качестве вспомогательного нарочного средства для

245693

Составитель А. Д. Тищенко

Техред Л. Я. Левина

Редактор Л. К. Ушакова

Корректооы: Л. Корогод и М. Коробова

Заказ 2858/10 Тираж 480 Подписное

11НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 уменьшения продолжительности варки и, следовательно, для повышения производительности при непрерывном способе варки (крафгпроцесс) определяют сравнением результатов варки целлюлозы без диметиламида (опыт а) с результатами варки с диметиламидом (опыт б).

В опыте а ежедневно подают около 272 т воздушносухих обрезков следующих пород: приблизительно 60р/, разной сосны, включая золотистую, калифорнийскую сахарную, невадский кедр или Pinus Monticola u Nurrays

Kiefer или Drenkiefer, 25р/р ели Дуглас и 15р/р западноамериканской белой ели для непрерывной варки в варочном аппарате с добавлением варочной щелочи с сульфидностью

20%, которая содержала на 1 л 24 г активной щелочи и 21 г эффективной щелочи. Вышеуказанные цифровые величины были измерены в зоне варки. Используемая для дополнения белая щелочь содержала всего на 1 л

115 г щелочи. Условия варки: температура во второй зоне варочного аппарата 138 С, затем повышена до 177 С и в третьей зоне (в зоне варки) 177 С. Время соприкосновения в третьей зоне 45 мин. Консистенция щелочи или отношение варочной щелочи к древесине у выпускного отверстия варочного аппарата

18,5о/p. В третьей зоне 1230 л варочной щелочи циркулируют в течение 1 мин., из них

341 л/мин состоит из свежей белой щелочи.

В опыте б повторяют опыт а за исключением того, что смесь жирных кислот таллового масла (так же, как и в опыте б примера 1) у впускного отверстия насоса, который подает щелочь в варочный аппарат., в варочную щелочь вводят около 800 ч. на 1 мл. ч. свободного от влаги .целлюлозного волокна.

Найдено, что при добавке диметиламидов в варочный аппарат скорость изготовления целлюлозы увеличивается примерно на 12% без ущерба для выхода или качества получаемой целлюлозы. Кроме того, применение диметиламидов в качестве вспомогательного средства для варки целлюлозы препятствует образованию котельной накипи как в самом варочном аппарате, так и в расположенном

5 на наружной стороне варочного аппарата нагревательном приспособлении. Так, в опыте а через 1,5 дня работы необходимо было удалить котельную накипь, образовавшуюся и нагревательном приспособлении, тогда как

10 в опыте б с использованием диметиламидов нагревательное приспособление проработало

7 дней без очистки от котельной накипи.

Положительные результаты получают и тогда, когда описанные N,N-диметиламиды

15 добавляют при осуществлении других способов варки целлюлозы, например при натровом способе изготовления целлюлозы и при производстве древесной массы из тонкомерного кругляка, или из отходов древесины

20 после химической пропитки посредством разбивания на волокна обычным дифибратором, или дисковым рефинером, или другими подобными машинами.

25 Предмет изобретения

1. Способ получения целлюлозы путем обработки целлюлозусодержащего материала варочными растворами при нагревании, отли80 чающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, в варочный раствор добавляют N,N-диметиламид карбоновой кислоты с неразветвленной цепью с 18 атомами углерода, содержащей хотя бы одну двойну" связь углерод-у глеродную.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

N,N-диметиламид добавляют в количестве

50 — 2000 ч. на 1 млн. ч. целлюлозы.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, 40 что в качестве карбоновой кислоты применяют кислоты, полученные из таллового, кукурузного, хлопкового, льняного масла, масла земляного ореха и соевых бобов.