Патент ссср 318235

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

МПК D 21c 3/02

Заявлено 06ЛХ.1968 (№ 1269166/23-4) Приоритет

Комитет па делам изоаретений и открытий

Опубликовано 19.Х.1971. Бюллетень № 31

УДК 661.728.2.07 (088.8) при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 171.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Магнус Г.,Винье и Ганс Ворстер (Канада) Иностранная фирма

«Макмиллан Блоедел Лимитед» (Канада) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНИСТОГО

ПОЛУФАБР И КАТА и чир он

Изобретение касается получения целлюлозного волокнистого материала и включает процессы варки целлюлозы в щелочной среде.

По известному способу получения волокнистой массы путем сульфатной варки (получение крафт-целлюлозы) лигноцеллюлозные материалы, такие, как древесная щепа, однолетние растения, опилки и прочие аналогичные материалы, обрабатывают в автоклаве (при регулируемых температуре, давлении и времени) варочной жидкостью, состоящей из водного раствора гидроокиси натрия и сульфида натрия. После завершения процесса варки волокнистую массу отделяют от жидкости, промывают и направляют на последующие стадии технологического процесса.

Большая часть древесины из хвойных пород состоит в среднем приблизительно из ЗОа/а лигнина, 65% целлюлозы плюс гемицеллюлозы и 5% золы, смолы и экстрактивных веществ, а большинство древесины из твердых пород содержит примерно 20% лигнина, 75% целлюлозы и гемицеллюлозы, 5% золы, смолы и экстр активных веществ.

Цель процесса приготовления пульпы с введением химических веществ — удалить лигнин и экстрактивные вещества из лигноцеллюлозных материалов, поскольку эти соединения нежелательны при получении многи видов бумаги и прочих целлюлозных продутов. С другой стороны, целлюлоза и гемице.— люлоза являются желательными компонент5 ми. B то время как лигнин растворяется врочной жидкостью, приблизительно одна треть целлюлозы и гемицеллюлозы лигноцелюлозных материалов разлагаются. В рзультате этого при обычных процессах ва10 ки целлюлозы получают волокнистый матертал в виде пульпы с относительно небольши 1 выходом. Так, например, из западного гемлка, содержащего 68% целлюлозы и гемицелюлозы, выход сульфатной пульпы (волоки

15 стой массы крафт-целлюлозы) составляет 44 а от общей массы древесины, из осины, содежащей 79% целлюлозы и гемицеллюлозы, в ход пульпы 50% при условии, что в кажд случае процесс варки целлюлозы проводят о

20 тех пор, пока не будет достигнуто полно о разделения на волокна отбеленной пульпы, С целью увеличения выхода целевого пр дук:„> (пульпы) при получении его в щел

25 ной среде предложен способ, заключающи ся Ill том, что растительный целлюлозусоджащий материал обрабатывают сероводо дом при температуре 93 †1 С и давлен

318235

4 хой вес лигноцеллюлозных материалов).

При сульфатном методе варки целлюлозы для предварительной обработки применяют примерно от 5 до 20 /О сероводорода (в пере5 счете на сухой вес сырого материала), причем на реакцию расходуется 1 /о. Непрореагировавший сероводород сжимают в компрессоре, а затем снова используют в процессе для предварительной обработки лигноцеллюлоз10 ных материалов. Неизрасходованный буферный раствор можно также снова применять при предварительной обработке, либо его можно использовать для регенерации системы в процессах сульфатной варки в том случге, 15 когда его запасы истощены. В качестве источника свежего буферного раствора подходящей является сульфатная варочная жидкость либо известь из системы повторной каустификации.

20 При варке целлюлозы в среде соды для предварительной обработки применяют примерно от 4 до 15О/о сероводорода (в пересчете на сухой вес исходного сырого материала), причем расходуется около 1>/О сероводорода.

25 Непрореагировавший сероводород отделяк) г путем понижения давления системы, пары его конденсируют, а сероводород сжимают и загем снова используют для предварительной обработки. Неизрасходованный буферный

50 раствор можно также повторно применять, кроме того, его можно использовать в химических системах регенерации при производстве волокнистой массы в случае, когда его запасы истощены. В качестве источника свежего

35 буферного раствора подходящей является содовая варочная жидкость либо известь из системы повторной каустификации.

Установлено, что для процессов сульфа;ной и содовой варки целлюлозы с предвари40 тельной обработкой целлюлозусодержащего материала согласно предлагаемому способу щелочи требуется соответственно на 2 и 1 /О меньше, чем для процессов сульфатной и содовой варки без предварительной обработки

45 (при условии, что в обоих случаях степень удаления лигнинов одинаковая). Кроме того, затрата времени на процесс варки целлюлозы по предлагаемому методу значительно меньше, чем продолжительность варки по извест50 ному.

В соответствии с изобретением при сульфатной варке древесную щепу или аналогичные материалы подают в реактор, работающий под давлением, и их обрабатывают 6,5—

55 10 /о сероводорода (в пересчете на вес сухой древесной щепы) в присутствии 0,1 — 0,2 фуяг

«зеленой сульфатной жидкости» или

0,01 фунт окиси кальция на 1 фунт сухой щепы. Температура реактора повышается да

60 127 С, в результате этого давление увеличивается примерно до 9,8 кгс/сл2, В конце реак65

5,6 — 35 кгс/сл в присутствии буферного раствораа.

B соответствии с изобретением получают целлюлозную массу в виде пульпы со значительно увеличенным выходом в случае, если лигноцеллюлозный материал, такой, как древесная щепа, древесные опилки и прочие аналогичные материалы, предварительно обрабатывают сероводородом при повышенных температуре и давлении в присутствии щелочного буферного раствора, преимущественно слабощелочного, и из предварительно обработанного лигноцеллюлозного материала затем получают волокнистую массу путем обычных процессов варки в среде сульфата, соды или сульфита щелочных металлов.

В качестве щелочного буферного раствора можно использовать любой щелочной материал, который совместим с варочным раствором и рН которого поддерживается выше 6,5>/р, преимущественно в слабощелочной среде, как было измерено после понижения давления до

1 атл. В качестве разбавленных щелочных буферных растворов можно применять разбавленный «зеленый раствор» сульфата, соды, сульфатную или содовую варочную жидкость, карбонат натрия, гидросульфид натрия, известняк и известь. Разбавленный «зеленый раствор» сульфата, соды, а также сульфатная или содовая варочная жидкость обусловливают рН раствора примерно от 12 до 9, в то время как небольшие количества извести обеспечивают рН раствора в пределах от 12 до 7.

Лигноцеллюлозный материал можно сначала пропитать буферным раствором, а затем вводигь в сосуд, работающий под давлением, или реактор, где он контактирует с сероводородом, либо эти компоненты могут быть введены каждый в отдельности.

Обработка сероводородом должна проводиться при таких температуре и давлении, которые обеспечили бы полное и однородное распределение сероводорода по всей массе лигноцеллюлозного материала. Хорошие результаты получают при обычных процессах взаимодействия щепы мягкой и твердой древесины или опилок с сероводородом при температуре 93 †1 С и давлении 5,6—

35 кгс/слР. Особенно хорошие результаты достигаются в интервале температур 127—

129 С и давлении 9,8 — 10,5 кгс/сл2.

При предварительной обработке в процессах сульфатной варки целлюлозы буферный раствор представляет собой карбонат натрия или окись кальция или карбонат кальция в количестве от 0,3 до 4О/О от суммарного количества щелочи, содержащейся в «зеленом растворе», (в пересчете на вес сухого лигноцеллюлозного материала). Буферный раствор, используемый в процессах варки целлюлозы в среде соды, это 0,5 — Зо/о гидроокиси натрия от суммарного количества щелочи, содержащейся в «зеленом растворе», окисла кальция, либо карбоната кальция (в пересчете на суции давление понижается. Непрореагировавший сероводород собирают в газосборнике, сжимают и вместе с дополнительно вводимым сероводородом снова используют для пред5

10 ееоота, чи ят го

25 оеоюу оаиаУ ла ем оая

ы, неедтосы ереткаак1, и ретеарретется леонронитем

60 ендля чов. астпой ему

5 варительной обработки щепы в реакторе, работающем под давлением. После спиженпя давления часть буферного раствора, не абсорбированного щепой, отделяют от нее, дополнительно вводят сульфатную жидкость или известь и снова направляют в реактор, Примерно 0,9 фунт разбавленной сульфатной жид. кости абсорбируется 1 фунт сухой древесной щепы.

Предварительно обработанную древесную щепу затем подают в реактор и варят в условиях обычных процессов сульфатной варки.

Результаты показывают, что экономия сульфатной жидкости составляет примерно 2% по сравнению с количеством ее, используемым в обычных процессах без предварительной обработки.

Как вариант метода сульфатной предварительной обработки, описанного выше, — пропитка древесной щепы разбавленным «зеленым раствором» либо известью. После пропитки свободный «зеленый раствор» отделяют от щепы и направляют на повторную пропитку, при этом к раствору добавляют определенное количество свежей варочной жидкости или извести. Пропитанную щепу затем подают в реакционный сосуд, работающий под давлением, где ее обрабатывают сероводородом в условиях, аналогичных тем, которые применяют при одновременной обработке разбавленным «зеленым раствором» и сероводородом. В конце реакции, протекающей под давлением, непрореагировавший сероводород отделяют от древесной щепы путем понижения давления, собирают в газосборнике, сжимают и снова используют. Обработанную щепу подают в реактор и подвергают сульфатной варке в обычных условиях.

Как предварительную обработку, так и варку целлюлозы можно вести периодически или непрерывно. Процессы варки целлюлозы в среде соды, сульфитов щелочных металлов и сульфатов, а также процессы регенерации обычных химических реагентов, вызывающих образование пульпы, не зависят от предварительной обработки лигноцеллюлозных материалов сероводородом и буферным раствором.

Как было отмечено выше, для процессов сульфатной варки предварительно обработанной щепы требуется примерно íà 2% щелочи меньше (в пересчете на вес сухой древесины), чем количество ее, необходимое для обычных процессов сульфатной варки при условии одинаковой степени удаления лигнинов. Весьма существенным является то, что непрореагировавший сероводород собирают после предва рительной обработки древесной щепы, чтобы получить экономию, обусловленную увеличением выхода волокнистого материала в виде пульпы, и свести к минимуму загрязнение воздуха.

В случае содовой варки древесную щепу подают в реакционный сосуд, работающий под давлением, и обрабатывают 6 — 9% сероводорода (в пересчете на сухой вес лигноце люлозпых материалов) в присутствии пр мерно 1 — 2 фунт карбоната натрия и

0,01 фунт окиси кальция на 1 фунт сухого л ноцеллюлозного материала. Температура акции повышается примерно до 127 С, в зультате этого давление увеличивается

9,8 — 11,2 кгс/см- . В конце реакции давлен понижают и непрореагировавший серово род собирают в газосборнике. Пары серо дорода конденсируют, затем сжимают и вь сте с добавленной порцией сероводорода с ва используют. для предварительной обраб ки лигноцеллюлозных материалов. Пос снятия давления часть буферного раство неаб сор бированного древесной щепой и опилками, отделяют, дополнительно вно буферный раствор или известь и снова правляют в реактор.

Предварительно обработанный лигноцелл лозный материал затем подают в автоклав подвергают варке в условиях, обычно при няемых для варки в среде соды. При ус вии предварительной обработки лигноцелл лозного материала на стадии варки расхо ют щелочи примерно на 1% меньше, чем личество ее в процессах варки без пред рительной обработки материала. Продол тельность варки также значительно сок

50 щается, как показано ниже в примерах 6

Можно также древесную щепу либо д гие лигноцеллюлозные материалы снач пропитывать буферным раствором, а за вводить сероводород в любой момент в п

S5 цессе термообработки. Как предваритель обработка, так и стадия варки целлюло могут осуществляться периодически или прерывно. Стадия варки не зависит от пр варительной обработки, за исключением

40 ro, что для приготовления волокнистой ма в виде пульпы с заданным остаточным со жанием лигнина, как указано выше, треб ся несколько меньшее количество щелочи.

При получении целлюлозного полуфабр

45 та с использованием варки целлюлозусо жащего материала в среде сульфатов ще. ных металлов древесную щепу подают в р ционный сосуд, работающий под давление. обрабатывают 5 — 15 /о сероводорода (в п

50 счете на вес сухого лигноцеллюлозного м риала) в присутствии примерно 1 — 2% боната натрия в пересчете на NaO (в п счете на вес сухого лигноцеллюлозного м риала). Температура реактора повыша

55 примерно до 132 С, в результате чего да ние увеличивается до 9,1 — 10,5 кгс ся-. В це реакции давление снимают, непрореаг вавший сероводород собирают в газосбо ке. Пары сероводорода конденсируют, з сжиvают и вместе с дополнительно вве нь ю: сероводородом их снова используют об 1 ботки лигноцеллюлозныт матерна

Пеле снятия давления часть буферного р воъ, неабсорбированного древесной щ или опилками, отделяют, добачяют к

318235

Таблица 1

Крафт-целлюлоза, полученная по способу

Свойства предлагаемому известному

194

10,6

197

11,5

0,64

0,66 раствор сульфита щелочных металлов извести, снова направляют в реактор.

Предварительно обработанный лигноцеллюлозный материал затем подают в автоклав и подвергают варке в условиях, применяемых в обычных процессах варки целлюлозы в среде сульфитов щелочных металлов. При использовании метода предварительной обработки лигноцеллюлозных материалов на стадии варки требуется примерно на 2% меньше химических реагентов, вызывающих образование пульпы, чем количество, применяемое в обычных процессах без предварительной обработки. Можно также сначала пропитывать древесные опилки и прочие лигноцеллюлозные материалы буферным раствором, а затем вводить сероводород в любой момент термообработки.

Как предварительная обработка лигноцеллюлозных материалов, так и последующая стадия варки с целью получения целлюлозной пульпы могут осуществляться периодически, либо непрерывно. Протекание процесса на стадии варки не зависит от предварительной обработки материала, за исключением того, что для приготовления пульпы с данным остаточным содержанием лигнина, как указано выше, требуется несколько меньшее количество химических реагентов, вызывающих образование волокнистой массы.

Для иллюстрации изобретения, включающего процесс сульфатной варки (получение крафт-целлюлозы) ниже приведены примеры, в которых процессы осуществляются в автоматически регулируемых установках.

Пример 1. Смесь щепы западного гемлока и дугласской пихты в соотношении

50: 50 с влажностью 48,7% помещают во вращающийся реактор, работающий под давлением, вместе с 0,20 фунт сульфатного «зеленого раствора» и 4,3 фунт воды на 1 фунт высушенной древесной щепы. Общее содержание в «зеленом растворе» солей натрия, таких как карбонат, гидроокись и сульфид, составляет до 2% от общего количества древесной щепы. Далее в реактор вводят

0,083 фунт сжатого сероводорода на 1 фунт высушенной древесной щепы и температуру реактора повышают до 124 С в течение 83 мин непосредственным нагреванием. Реакционную смесь выдерживают при этой температуре

79 мин, затем температуру постепенно в течение 41 мин снижают до 110 С. В процессе ряда последовательных реакций реактор непрерывно вращается. В результате изменений температуры давление сероводорода увеличивается с 8,82 при комнатной температуре до

10,08 кгс/сл при 127 С после общей продолжительности реакции 205 мин. В этот момент газ удаляют, затем свободный буферный раствор отделяют от древесной щепы и добавляют к нему сульфатную варочную жидкость, содержащую 16,5% активной щелочи. Процесс сульфатной варки проводят при следующих условиях: соотношение варочного раство10

65 ра и щепы 4,5: 1; нагрев до 169 С в течение

104 мин, продолжительность реакции при этой температуре 120 мия.. Полученную в виде пульпы волокнистую массу промывают и затем измеряют перманганатное число с целью определения содержания лигпина в пульпе и общего выхода ее.

Получают следующие результаты:

Перманганатное число по Таппи (40 мл) 22,9

Выход пульпы (в пересчете на вес сухой древесины) 49,4%

Остаток на сите (в пересчете иа вес сухой древесины) 0,5%.

При обычном методе сульфатной варки целлюлозы из тех же партий древесины и в аналогичных условиях, но при использовании

18,2% активной щелочи (в пересчете на ве" сухой древесины) выход пульпы составляет

43,4% и отходы 0,80/о (в пересчете на вес су хой древесины) при перманганатном числе

22,9.

В результате перемешивания в течение

35 мин с помощью желобкового смесителя целлюлозной пульпы из предварительно ооработанной и необработанной щепы получают полуфабрикат, свойства которого приведены в табл. 1. Выход целлюлозной пульпы

49,40/р (в пересчете на вес сухой древесины), перманганатное число 22,9.

Мулле н

Разрывная длина, км

Кажущийся удельный вес слоев

Из табл. 1 следует, что оба типа целлюлозного волокнистого материала незначительно отличаются один от другого по качеству при использовании одинакового количества щепы, подвергающейся перемешиванию. Отбеливание целлюлозного волокнистого материала, полученного по предлагаемому способу, а также сульфатной целлюлозной пульпы, описанной выше, методом шестистадийного процесса (СЕНДЕД) показало, что преимущества предлагаемого способа варки сохраняются. Выход отбеленной целлюлозной пульпы, полученной по предлагаемому способу, íà 6% выше выхода пульпы при сульфатной варке (46 против 40% в пересчете на вес сухой древесины), Пример 2. Смесь щепы гемлока и пихты, описанной в примере 1, обрабатывают в реакторе, работающем под давлением, смесью из 0,071 фунт сероводорода, 0,20 фунт сульфатного «зеленого раствора» и 4,1 фунт воды из расчета на 1 фунт сухой древесины.

Нагреванием температуру повышают до 124 С в течение 93 мин, выдерживают при этой тем318235

Таблица 2

Крафт-целлюлоза,полученная по способу

Свойства известному предлагаемому

192

11,5

197

11,5 45

Мулле н

Разрывная длина, к»с

Кажущийся удельный слоев вес

0,67

0,66

Из табл. 2 следует, что оба типа целлюлозного волокнистого материала незначительно отличаются один от другого по качеству при использовании одинакового количества щепы, подвергающейся перемешиванию.

Отбеливание волокнистой массы, полученной в процессе двухстадийной варки, а также обычной сульфатной целлюлозной пульпы, описанной в данном примере, методом шестистадийных операций отбеливания, показало, что по предлагаемому способу выход отбеленной пульпы на 5,3а/, выше, чем выход полуфабриката, полученного в обычном сульфатном процессе.

Пример 3. Щепу дугласской пихты с влажностью 45,2% загружают в реактор, работающий под давлением, вместе с 0,02 фунт пературе 95 л ин, затем постепенно в течение

25 лин снижают температуру до 118 С. Давление изменяют от 9,8 кгс/с,ц2 при комнатной температуре до 9,38 кгс/сл2 при 127 С (максимальный температурный предел) и до

7,56 кгс/си2 при конечной температуре процесса 118 C. В конце 213 лин реакции давление в реакторе сбрасывают.

Свободный буферный раствор отделяют от щепы и для предварительной обработки щепы подают сульфатную варочную жидкость, содержащую 16,5,/в активной щелочи (в пересчете на вес су ой древесины). Сульфатную варку целлюлозы проводят в условиях примера 1. После промывания целлюлозная пульпа . имеет перманганатное число по Таппи (40 л л) 23.5. Выход (в пересчете на вес сухой древесины) 49,8>/в, остаток на сите (в пересчете на вес сухой древесины) 0,6% .

При обычном методе сульфатной варки целлюлозы из тех же партий древесины в аналогичных условиях, но при использовании 17,5О/> активной щелочи (в пересчете на вес сухой древесины) выход пульпы составляет 43,3%, отходы (остаток на сите) 0,8 /о (в пересчете на вес сухой древесины), перманганатное число 23,5.

В результате перемешивания в течение

35 лин с помощью желобкового смесителя целлюлозной пульпы из предварительно обра30 ботанной и необработанной щепы получают полуфабрикат, свойства которого приведены в табл. 2. Выход целлюлозной пульпы 49,8% (в пересчете на вес сухой древесины), перманганатное число 23,5. карбоната натрия и 4,2 фунт воды, приходщимися на 1 фунт высушенной древесин

Затем в реактор подают сжатый сероводороа в количестве 0,070 фунт на 1 фунт высуше,.ной щепы и температуру реактора повыша . -. до 125 C в течение 80 иин путем непосре.,ственного обогрева. Реакционную смесь в держивают при этой температуре 90 .чин, псле чего температуру постепенно, в теченге

30 яин, снижают до 93 С. В течение первьх

80 мин реактор непрерывно вращается, в тчение остальных 120 яин его останавлива т через каждые 10 мин.

В результате изменения температуры даление в реакторе снижается с начально о

9,94 кгс/с» а при комнатной температуре о

10,4 кгс/ся2 при максимальной температу е

128 С и до 6,72 кгс/с.ч2 при конечной темпер туре реакции 93 С. В конце 200 лгин реакции давление в реакторе сбрасывают, свободный буферный раствор отделяют от древесн и щепы. Затем к древесной щепе добавля т сульфатную варочную жидкость, содержащу о

15,5О/в активной щелочи (в пересчете на в с сухой древесины) . Сульфатную варку целлюлозы ведут в условиях примера 1, но раств р и древесную щепу берут в соотношении 4,2:

Промытая целлюлозная пульпа имеет пе— манганатное число по Таппи (40 л л) 24-,, Выход (в пересчете на вес сухой древесинь )

52,7 /о, остаток на сите (в пересчете на в с сухой древесины) 0,4%, При обычном методе сульфатной варки це,люлозы из тех же партий древесины и и анлогичных условиях, но при отношении nano ного раствора к древесине равном 4,5 — 1 и при использовании 17,8% активной щело и (в пересчете на вес сухой древесины) вых д целлюлозной пульпы составляет 43,90/, и о— ходы (остаток на сите) 1,7% (в пересчете |а вес сухой древесины) при перманганатном ч сле 23,8.

В результате перемешивания в течен е

35 мин с помощью желобкового смесите. я целлюлозной пульпы из предварительно обрботанной и необработанной щепы получа| т полуфабрикат, свойства которого приведены в табл. 3. Выход целлюлозной пульпы 52,7 /в (в пересчете на вес сухой древесины), пеманганатное число целлюлозной пульпы, плученной предлагаемым способом 24,3, пул.пы, полученной методом обычной сульфатн и варки, 23,8.

1 (Таблица,,3 за, nolКрафтлучен

Свойства предл ирм

192

10,8

192

12,0

Мулле н

Разрывная длина, км

Кажущийся уде.льный вес слоев

0,66

318235

Таблица 5

Крафт-целлюлоза, полученная по способу

Свойства предлагаемому известному

Таблица 4

Крафт-целлюлоза, полученная по способу

11,7

197

11,6

Свойства предлагае- известмому ному

0,66

0,67

192

10,8

184

9,65

0,650, 0,645

Из табл. 3 видно, что оба типа целлюлозного волокнистого материала в виде пульпы незначительно отличаются один от другого по качеству при использовании одинакового количества щепы, подвергающейся перемешиванию.

П р имер 4. Щепу дугласской пихты, описанной в примере 3, обрабатывают в реакторе, работающем под давлением, 0,070 фунт сероводорода, 0,005 фунт окиси кальция и

4,2 фунт воды, приходящимися на 1 фунт высушенной древесины. Температуру реактора повышают в течение 40 мин до 125 С путем непосредственного нагрева и поддерживают на этом уровне в течение 80 мин, затем температуру постепенно, в течение 40 мин, снижают до 93 С.

В течение первых 82 мин реактор, работающий под давлением, непрерывно вращается, в остальные 202 мин реакции его останавливают через каждые 10 мин. Начальное давление в реакторе 10,15 кгс/cмз при комнатной температуре возрастает до 10,36 кгс/см2 при максимальной температуре 129 С и уменьшается до 7,35 кгс/см- при конечной температуре реакции 104 С. Далее давление в реакторе сбрасывают, свободный буферный раствор отделяют от древесной щепы и вводят 15,5О/о активной щелочи (в пересчете на вес сухой древесины) и предварительно обработанной древесной щепе.

Сульфатную варку целлюлозы ведут в условиях примера 3.

Промытая целлюлозная пульпа имеет перманганатное число по Таппи (40 мл) 24,8. Выход (в пересчете на вес сухой древесины)

50,0 /о, отходы (остаток на сите) (в пересчете на вес сухой древесины) 0,9%.

Как указано в примере 3, при обычном методе сульфатной варки из той же древесной щепы выход целлюлозной пульпы составляет

43,9з/о и отходы(остаток на сите) 1,7% (в пересчете на вес сухой древесины) при перманганатном числе 23,8.

В результате перемешивания в течение

35 мин с помощью желобкового. смесителя целлюлозной пульпы из предварительно обработанной и необработанной щепы получают полуфабрикат, свойства которого приведены в табл. 4. Выход целлюлозной пульпы 50О/я (в пересчете на вес сухой древесины), перманганатное число пульпы, полученной по предлагаемому способу, 24,8, пульпы, полученной методом обычной сульфатной варки, 23,8.

Мулле н

Разрывная длина, км

Кажущийся удельчгяй вес слоев

Из табл. 4 видно, что оба типа целлюлозного волокнистого материала в виде пульпы незначительно отличаются один от другого по качеству при использовании одинакового количества щепы, подвергающейся перемешиванию.

Пример 5. Смесь древесной щепы гемлока и пихты, описанную в примере 1, обрабатывают в реакторе, работающем под давлением, 0,067 фунт сероводорода, 0,089 фунт карбоната кальция и 4,5 фунт воды, приходящимися на 1 фунт высушенной древесины.

Температуру реактора повышают до 125"С путем непосредственного нагрева в течение

87 мин и поддерживают на этом уровне в течение 80 мин, после чего температуру постепенно снижают до 111 С в течение 40 мин.

Начальное давление изменяется с 10,15 кгс/см при комнатной температуре до 8,4 кгс/см при максимальной температуре 125 С и до

6,86 кгс/смз при конечной температуре 118 С.

В конце 207 мин реакции давление сбрасывают, свободный буферный раствор отделяют от щепы. Затем в реактор к предварительнс обработанной щепе добавляют сульфатную варочную жидкость, содержащую 16,5 /о активной щелочи (в пересчете на вес сухой древесины). Сульфатную варку ведут в условиях примера 1.

Промытая пульпа имеет перманганатное. число по Таппи (40 мл) 23,7. Выход (в пересчете на вес сухой древесины) 48,8О/о, отходы (остаток на сите) (в пересчете на вес сухой древесины) 0,3%.

Как указано в примере 2, при обычном методе сульфатной варки выход целлюлозной пульпы составляет 43,3О/О и отходы 0,8% (в пересчете на вес сухой древесины) при перманганатном числе 23,5.

В результате перемешивания в течение

35 мин с помощью желобкового смесителя цеплюлозной пульпы из предварительно обработанной и необработанной пульпы получают полуфабрикат, свойства которого приведены в табл. 5. Выход пульпы 48,8О/р (в пересчете на вес сухой древесины), перманганатное число пульпы, полученной предлагаемым способом, 23,7, пульпы, полученной обычным методом сульфатной варки, 23,5.

Мулле н

Разрывная длина, кл

Кажущийся удельный вес слоев

Из табл. 5 видно, что оба типа целлюлозного волокнистого материала незначительно отличаются один от другого по качеству при

318235

20

50 использовании одинакового количества щепы, подвергающейся перемешиванию.

Пример 6. 1Цепу осины из области Уайткор> северо-западного Ллб«ерто, содержащую

55% влаги, помещают в стационарный реактор, работающий под давлением, с циркулирующей в нем жидкостью, вместе с водным раствором, включающим 16,8% гидроокиси назрия, рассчитанным по окиси натрия и в перес гете на вес абсолютно сухой древесины.

Температуру жидкости повышаюг до 170 С в течение 105 мин путем пропускания ее через теплообменник. Эту темперагуру поддерживаlo1 в течение 150 мин. Затем содержимое реактора выдувают под давлением в продувочный бак.

При обычном методе варки целлюлозы в среде соды получают следующие результаты:

Перманганатное число по Таппи (40 мл)

9,6.

Выход материала, прошедшего через сито с отверстиями 0,305 мм (в пересчете на вес абсолютно сухой древесины), 50,2%.

Отходы (остаток на сите) (в пересчете на вес аосолютно сухой древесины) 0,5%.

При отбеливании делигнированной сосновой пульпы, полученной при содовой вапке, избыточным количеством хлорита нагрия и уксусной кислоты получают следующие результаты: выход (в пересчете на вес сухой древесины) 49,3%, яркость по Элрефо 75,1.

Прп перемешивании этой пульпы го тандартному методу в «келобковых смеси гелях получают следующие результаты:

Продолжительность перемешивания, мм 9 28

Степень помола по канадскому стандарту, мл 500 300

Муллен 96 ))7

Разрывная длина, км 6,8 9,6

Раздир 109 97

Плотность слоя 0,66 0,76

Яркость 36,5 32,7

Пример 7. Шепу сосны, описанную в примере 6, обрабатывают в реакторе, работающем под давлением, описанном в примере 6, 6,9% сероводорода и водным раствором, содер>кащим 1,4% карбоната натрия, рассчитанного по окиси натрия, в пересчете íà вес сухой древесины. Температуру раствора,ювышают до 130 С в течение 33 мин и реакционную массу выдерживают при этой температуре 39 мин. Максимальное давление 9,98 кгс/см2 было достигнуто при максимальной температуре. В начале предварительной обработки рН раствора карбоната натрия составляет 11, в конце процесса снижается до 8,3.

Неизрасходованный в реакции сероводород удаляют из реактора путем снижения давления, и израсходованный раствор отделяют от предварительно обработанной древесной щепы путем отсоса. К обработанной щепе добавляют содовую варочную жидкость, содержащую 15,7% гидроокиси натрия в расчете на окись натрия и в пересчете на вес абсолютно

ЗО

65 сухой древесины. Температуру раствора повышают до 170 С в течение 67 мин и поддер>кивают эту температуру 120 мин. Это время намного более короткое, чем приведенное в примере 6 для содовой варки целлюлозы без предварительной обработки целлюлозы. Таким образом, продолжительность двухфазовой, обработки — время предварительной обработки плюс время варки — практически то же, самое, что и время содовой варки целлюлозы без предварительной обработки (259 против

255 >вин). (В процессе содовой варки целлюлозы ci предварительной обработкой древесной щепы,, получают следующие результаты:

Перманганатное число по Таппи (40 мл) 9,0

Выход измельченной целлюлозной пульпы (в пересчете на вес абсолютно сухой древесины), % 55,1

Отходы (остаток на сите) (в пересчете на вес абсолютно сухой древесины), % 0,2

Сероводород, абсорбированный предварительно обработанной древесной щепой (в пересчете на абсолютно сухую древесисину), % 0,97

Сравнение этих данных с данными, приве денными в примере 6, показывает, что уве личение выхода целлюлозной пульпы в слу чае применения предварительной обработк древесины, наблюдается и после полного чда ления лигнинов, что обусловлено стабилиза цией углеводородов древесины. Кроме того отбеленная пульпа содовой варки, получен ная с применением предварительной обработ ки древесины, имеет яркость на порядок выше чем яркость содовой пульпы, полученно) обычным методом без предварительной об, работки древесины.

При перемешивании этой пульпы в стан дартном желобковом смесителе получают сле дующие результаты:

Степень помола по канадскому, мл 500 300

Продолжительность перемешивания, мин 1 23

Мулл ен 75 138

Раздир 115 98

Разрывная длина, км 74 99

Плотность слоев 0,67 0,79

Яркость 37 32,2

Из приведенных данных видно, что качство пульпы содовой варки, полученной с ипользованием предварительной обработк древесной щепы, несколько выше качеств пульпы содовой варки, описанной в примре 6. Предварительно обработанная пульп содовой варки отбеливается намного легч, что удешевляет бумажное производство и пвышает муллен при степени помола по кнадскому стандарту 300 мл.

Пример 8. Опилки западного гемлока с лесопильного завода юго-восточной Брита) 318235

16

Сито Уильямса для классификации древесной щепы

5/8

3/8

3/16

1/8

1/32

Остаток на сите, %

0,1

1,3

18,5

27,4

18,5

ЭкстрапоИзмеРено лировано

40,0 ской Колумбии помещают во вращающийся реактор, работающий под давлением, снабженный паровой рубашкой. Содержание влаги в опилках примерно 45%, и распределение частиц по размерам следующее:

Проход через сито 3/32 составляет 34,2%.

Раствор гидроокиси натрия, содер>кащий

20,9% NaOH (в расчете на Na O и пересчитанный на вес сухой древесины), добавляют к древесным опилкам и температуру внутри реактора повышают с 21 до 170 С в течение

38 мин. Эту темпер атуру поддер>кивают

80 мик. Затем содержимое автоклава выдувают при давлении примерно 6,3 кгс/см2 в продувочный бак.

Получают следующие результаты:

Пер манганатное число по Таппи (40 мл) 26,5 17,9

Выход целлюлозной пульпы (в пересчете на вес сухой древесины), % 41,7

Отходы (остаток на сите) (в пересчете на вес сухой древесины, % 0 0

Данные экстр аполирования получены из кривых, показывающих взаимосвязь выхода целлюлозной пульпы с перманганатным числом для данного исходного сырья. При удалении лигнинов из пульпы содовой варки с перманганатным числом 26,5) избытком xëîрита натрия и уксусной кислоты (для регулирования рН раствора) получают следующие результаты: выход целлюлозной пульпы после удаления лигнинов хлоритом в пересчете на абсолютно сухой вес пульпы 94,7%, в пересчет на абсолютно сухую древесину

39 5%.

Пример 9. Опилки гемлока, указанные в примере 8, обрабатывают во вращающемся реакторе, работающем под давлением, описанном в примере 8, 9,4% сероводорода и

1,4% водного раствора карбоната натрия (в пересчете FIa вес сухих древесных опилок) .

Температуру реактора повышают до 126 С в течение 19 мин и поддерживают эту температуру 43 мин. Давление возрастает до

9,8 кгс/см . После 43 мин выдер>кки газ удаляют из реактора путем сброса давления и собирают в газосоорнике для повторного использования. Свободный водный раствор удаляют отсосом.

К предварительно обработанным древесным опилкам добавляют раствор гидроокиси натрия, содержащий 20,9% NaOH, выраженный через Na>O (в пересчете на сухую древесину), и температуру повышают с 21 до 170 C в течение 25 мин и выдерживают при этой температуре 80 мин. После этого содержимое реактора выдувают под давлением примерно

6,3 кгс/с,я2 в продувочный бак.

При получении пульпы с предварительной обработкой древесины были получены следующие результаты:

Пер манганатное число по Таппи (40 лл) 17,9

Выход целлюлозной пульпы (в пересчете на вес абсолютно сухой древесины), % 46,0

Отходы (в пересчете на вес абсолютно сухой древесины), % 0,1

При сравнении этих данных с данными, приведенными в примере 8, видно, что выход целлюлозной пульпы из предварительно обработанных древесных опилок значительно выше, чем выход целлюлозной пульпы из необработанных опилок.

В результате удаления с помощью хлорита натрия и уксусной кислоты лигнинов из предварительно обработанной пульпы содовой варки при тех же условиях, что и в примере 8, выход целлюлозной пульпы в пересчете па вес абсолютно сухой пульпы 97,7%, на вес абсолютно сухой древесины — 45,0%.

Приведенные данные показывают, что повышенный выход пульпы, получаемый в случае предварительной обработки древесины, 40 сохраняется после удаления лигнинов и, следовательно, указывает на стабилизацию углеводов древесины, при содовой варке целлюлозы. Углеводы древесины подвергаются разложению.

45 Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение, включающее метод варк я целлюлозы в среде сульфатов щелочных металл ов.

Пример 10. Целлюлозный волокнистый материал получают без предварительной обработки древесины.

Смесь щепы западного гемлока и дугласской пихты в соотношении 60:40 с содержанием влаги примерно 50% загружают в ста55 ционарный реактор, работающий под давлением, вместе с водным раствоном, включающим 30% сульфита натрия и 18>/, гидроокиси натрия (в пересчете на вес сухой древесин