Способ отбелки натронной или сульфатной целлюлозы для химической переработки

Способ отбелки натронной или сульфатной целлюлозы для химической переработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

gi) 861447 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву,(22) Заявлено 0312.79 (21) 2847165/29-12 (511М, Кл.З

0 21 С 9/10 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.0981. Ьюллетеиь М 33

Дата опубликования описания 070981 (53) УДК 676.1. .023.1(088.8) Вс союзное научно производственное объединв ие целлюлозно-бумажной промышленности и Котласскйи.целлюлозно-бумажный комбинат им. 50-летия ВЛКСМ

1 (71)Заявители (54) СПОСОБ QTBEJIKH НАТРОННОЙ ИЛИ СУЛЬФАТНОЙ

ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа получения.натроиной и сульфатной целлюлозы ля химической переработки из древесины хвойных и лиственных пород.

Известен способ отбелки сульфатной: предгидролизной целлюлозы для химической переработки, включающий ступе- 1О ни хлорирования, щелочения, отбелки гипохлоритом, холодного облагораживания, горячего облагораживания и последующей добелки двуокисью хлора в две ступени с промежуточным щелочени- 15 ем и гипохлоритом натрия (11. Выход небеленой йредгидролизованной целлюлозы в среднем составляет 35%, а после .отбелки не превыаает 32% от массы абсолютно сухой древесины. 2Q

Известен также способ отбелки сульфатной целлюлозы, заключающийся в том, что целлюлозу обычной сульфат-, ной варки подвергают отбелке и холодно-горячему облагораживанию по спи- 25 санной выше схеме: хлорирование, щелочение, гипохлоритная отбелка, хо-, лодное облагораживание (концентрация едкого натрия в массе 80-100 г/л ед Na O) горячее облагораживание с Зр последующей добелкой известными реагентами (2).

Однако, обработанная щелочными растворами высокой концентрации целлюлоза изменяет свою внутреннюю струк» туру, повышается содержание целлюлозы в холоднооблагороженной целлюлозе, вследствие чего она имеет низкую реакционную спОсобность, поэтому требуется дополнительная обработка холоднооблагороженной целлюлозы поверхностно-активными веществами.

В случае использования древесины лиственных пород после хлорирования небеленой целлюлозы вследствие присоединения хлора к экстрактивным веществам по ненасыщенным связям возникают смоляные затруднения, выражающиеся в отложении смолы на технологическом оборудовании и смоляной сорности целлюлозы.

Однако, в случае обработки сульфатной целлюлозы по известному способу возникают трудности при .использовании отработанного щелока после ступени холодного облагораживания вследствие наличия в нем хлоридов.

Цель изобретения повышение реакционной способности целлюлозы, пре861447 дотвращение смоляных затруднений при отбелке, снижение расхода химикатов

Эта цель достигается тем, что операции холодного или горячего облагораживания проводят перед хлорированием.

Холодное облагораживание проводят при концентрации щелочи н массе

30-70 г/л н ед. Ма О и температуре

15-35 С в течение 1-60 мин, а горячее о

1облагоражинание осуществляют при концентрации массы 10-12%, температуре

90-1000С н течение 1,5-2 ч.

Предлагаемый способ получения натронной или сульфатной целлюлозы. .для химической переработки осуществляют следующим образом. 15

Небеленую целлюлозу, например, .сульфатную лиственную или хвойную, подвергают обработке раствором едкого натрия или белого щелока. Условия обработки при этом следующие: концен- Щ трацля щелочи в массе 30-70 г/л в единицах Na<0 температура 15-35 С концентрация массы 7-10Ъ, продолжительность обработки 5-60 мин.

После ступени холодного облагора- 25 живания целлюлозу промывают и при остаточной щелочности 0,5-10 г/л единиц ИаОН подвергают горячему облагораживанию при концентрации массы 1012Ъ, температуре 90-100 С в течение

1 5-2 ч.

Облагороженную целлюлозу подвергают хлорированию при концентрации массы 3,0-4,0% в течение 30-60 мин.

Далее проводят добелку целлюлозы хлорсодержащими реагентами, например, по схемам: гипохлоритная отбелка — гипохлоритная отбелка — кисловка или отбелка двуокисью хлора— гипохлоритная отбелка — гипохлоритная отбелка-кислонка. 40

После каждой ступени отбелки производится промывка целлюлозы.

Пример 1. Щепу лиственных пород древесины (смесь осины и березы) загружали в автоклав, заливали щелоком, имеющим концентрацию активной щелочи 97,5 г/л единиц Na 0, и варили целлгэлоэу. Расход Na О на варку составляет 19% к весу абсолютно=сухой древесины, гидромодуль варки 1:4. Вре- 0 мя стоянки при температуре 110 С—

90 мин, подъем до 170 С вЂ” 90 мин, стоянка при температуре 1700С вЂ” 120 мин.

Полученная натронная целлюлоза имела следующие показатели качества:

Степень делигнификации 57,8 п.е.

Вязкость 1%-ro мвдноаммиачного раствора 43,6 мПа с.

Содержание а(.— целлюлозы 89%, Выход небеленой целлюлозы 50,43

После отделения мелкого волокна. натронную целлюлозу со степенью делигнификации 58 п.е., вязкостью 1% медноаммиачного раствора 46,4 мПа с, степенью полимериэации (СП). — 1012, содержанием с(. — целлюлозы 90,5% подвергали холодному облагораживанию белым щелоком при концентрации массы

8%, концентрации щелочи в массе

40 г/л единиц NaOH (31 г/л единиц

Na O) и температуре 19 С в течение

60 мин.

После холодного облагораживания целлюлозу промывали до остаточной щелочности 1,8 г/л единиц NaOH и подвергали горячему облагораживанию при температуре 95 С, концентрации массы 10% в течение 120 мин.

Облагороженную целлюлозу после промывки хлориронали при концентрации массы 3,5% н течение 60 мин. Расход хлора на хлориронание 10 кг/т целлюлозы.

Далее целлюлозную массу добеливали гипохлоритом натрия в 2 ступени.

Первую ступень гипохлоритной отбелки проводили при концентрации массы

1ОВ, температуре 38-42 С в течение

120-180 мин. Расход гипохлорита по активному хлору был равен 17 кг/т целлюлозы, рН отбвлки 11,9-11,3. Вторую ступень гипохлоритной отбелки проводили при концентрации массы 8%, температуре 40-45 С и расходе гипо,хлорита 14 кг/т целлюлозы, рН отбелки — 11 9-11,7, продолжительность

240 мин.

Беленую целлюлозу обрабатывали раствором сернистой кислоты для нейтрализации остаточного гипохлорита, стабилизации белизны и снижения эольного остатка целлюлозы. Концентрация массы при кисловке 3,5%, рН вЂ” 2,7, время 120 мин.

Параллельно в аналогичных условиях с целью сравнения проводили отбелку данной целлюлозы по схеме . хлориронание (Х) - щелочение (Ш) — гипохлоритная отбелка (Г) — холодное облагораживание (ХО) - горячее облагораживание (ГО) — гипохлоритная отбелка (Г) гипохлоритная отбелка — кисловка (К) (известный способ).

Полученный данные приведены в табл. 1.

861447

Таблица 1

Показатели беленой целлюлозы отбелка по схеме

X-Ig-Г-ХО-ГО" Г-Г-К (известный способ) отбелка по схеме

ХО-ГО -Х-Г-Г-К (предполагаемай способ) 9,9

484

9,7

496

СП

92,5

92,9

Белизна, % белсго

40

50,4

50,4

86,7

89,5

43,7

45,2

54,3

33,6

55,9

31,2

73,5

45,3

42,0 нет есть

Из табл. 1 видно, что предлагаемый способ отбелки позволяет из цел-. люлозы натронной варки получить беленую целлюлозу отвечающую требованиям предъявляемым к целлюлозе для химпереработки с меньшим расходом хлора и каустика., c более высоким выходом беленой целлюлозы по сравнению с известным способом аа отбелни.

Вязкость 1% медно-амик= ачного раствора, мПа с

Содержание с -целлюлозы, %

Реакционная способность

/На0Н 80/11, с

Выход целлюлозы после варки, %

Выход целлюлозы после отбелки., %

Выход беленой целлюлозы иэ древесины, %

Расход хлора общий

На отбелку, кг/т в т.ч. гнпохлорита

Расход каустика общий

На отбелку кг/т в т.ч. в гипохлорита

Наличие "смоляных затруднений" при отбелке

Пример 2. Небеленая сульфатная целлюлоза с выходом 48,6% получены из щепы лиственных пород древесины (смеси березы и осины) в автоклаве при расходе щелочи на варку 22% единиц йа 0 и массе абсолютно сухой древесины, гидромодуле 1:4 (белый щелок: содержание общей щелочи 113 г/л единиц йа О, содержание активной щелочи 95,8 г/л единиц Na 0, степень сульфидности 22%) по режиму, ойисанному в примере 1.

После варки и отделения 4% мелкого волокна целлюлоза имела следующие качественные показатели:

Q Степень делигнификации S0 п.е.

Вязкость 1% медноаммиачного раствора 36,5 мПа с

Степень полимеризации 1004

Содержанке целлюлозы 90%

Эту целлюлозу подвергли отбелке по предлагаемому и известному способу по режиму,.описанному в примере 1.

Расход гипохлорита ка гипохлоритную добелку составил по активному хлору: на первую ступень гипохлоритной добелкн 14 кг/т целлюлозы, на аторую ступень гипохлоритной- добелки 11 кг/т целлюлозы.

Ы Параллельно в аналогичных условиях для сравнения проводили отбелку этой целлюлозы по известному способу, Результаты приведены в табл. 2.

861447

Т а б л и ц а 2

Отбелка по схеме:

ХО"ГО-Х"Г-Г-К (предлагаемый способ) Отбелка по схеме:

Х-Щ-Г-ХО-ГО-Г-Г-К (известный способ) 9,7

488

10,2

492

СП

92,5

93 нет есть

23

48,6

48,6

87,6

85,7

42,6

41,6

54,9 общий в т.ч. гипохлорита

Расход хлора на отбелку кг/т целлюлозы

2 3

31,6

74,4 общий в т,ч гипохлорита

Расход каустика на отбелку, кг/т целлюлозы

42,5

48,8мПа с отбелка по схеме

ХО-ГО-X-Г-Г-К (предлагаеьый способ) 10,2

505

9,4

516

92,3

Пок а э ате ли целлюлоз ы

Вязкость 1% медно-аммиачного раствора, мПа с

Содержание .-целлюлозы, %

Наличие смоляных затруднений при отбелке

Реакционная способность

CS /Na0H 80/11, с

Выход целлюлозы после варки, %

Выход целлюлозы после отбелки, %

Выход беленой целлюлозы из древесины, %

Полученные данные показывают, что предлагаемый способ отбелки позволяет получить беленую сульфатную цел-. люлозу для химической переработки более высокого выхода с меньшими затратами химикатов, воды, пара, электро- Щ энергии.

Пример 3. В лабораторный ав-, токлав загружали щепу лиственных пород древесины (смесь осины и березы), заливали отработанный от ступени холодного облагораживания упаренный щелок. Характеристика упаренного щелока: содержание общей щелочи

115,3 г/л ед. Ма>0, содержание активной щелочи — 99,4 г/л ед. 14а<0, степень сульфидности — 25,7%.

Показатели целлюлозы

Вязкость, 1% медно-аммиачного раствора, мПа с

СП

Содержание d-целлюлозы, %

Условия варки такие же, как в при мере 2. Расход щелочи на варку 22%

На О к массе абсолютно сухой древесийы.

Полученная небеленая целлюлоза имела следующие качественные показатели:

Степень делигнификации 60 п.е.

Вязкость 1% медноаммиачного раствора

Степень полимеризации (СП) . 10/О

Содержаниеа(.-целлюлозы 88,4%

Отбелку этой целлюлозы проводили .по схемам и режиму описанному в приме,ре 2, Результаты приведены в табл. 3. .Таблица 3 отбелка по схеме:

Х-Щ-Г-ХО-ГО-Г-Г-К (известный способ) 861447

Продолжение табл. 3 отбелка по схеме:

Х-Щ-Г-ХО-FO-P-Г-К . (известный способ) отбелка по схеме

ХО-ГО-Х-Г-Г-К (предлагаемый способ) Показатели целлюлозы нет,есть

73

Выход целлюлозы после отбелки, %

81,5

40,0

42,1

Расход хлора на отбелку кг/т целлю-. лозы

39,2

58,9 общий в т ч. гипохлорита

23>4

34,3

79 общий в т.ч гипохлорита

Расход каустика на отбелку: кг/т

31,5

46,2

Наличие смоляных затруднений в отбелке

Реакционная способность, C52/Na0H 80/11 с.

Выход целлюлозы по варке, Ъ

Выход беленой целлюлозы иэ древесины, Ъ

Полученные результаты показывают, что при полном использовании отработанного после ступени холодного облагораживания щелока на сульфатную варку предлагаемый способ отбелки позволяет получить готовый продукт, отвечающий требованиям предъявляемым к целлюлозе для химической переработки при значительно меньших расходах химикатов по сравнению с известным способом отбелки с более высоким выходом целлюлозы иэ древесины.

Пример 4. Предгидролизную сульфатную целлюлозу (иэ древесины сосны) со степенью делигнификации

84 п.е., вязкостью 1%-го м.а; раствора 24,3 мПа с, СП-870, содержанием g-целлюлозы 95,9Ъ отбеливали по схеме: ХО-ГО-Х-Г-Г-К (предлагаемый способ). Холодное облагораживание проводили при концентрапии массы

8%, температуре 20 С, концентрации о щелочи в массе 31 г/л ед. Na<0 ?? ????4???????? 60 ??????. ?????????? ???????????????? ?????????????????? ?? ???????????????????? ?????????????????????? 0,8 ??>

95 С. Далее целлюлозу хлорировали при концентрации массы 3,5% температуре 20 С в течение 60 мин. Расход хлора — 30 кг/т целлюлозы. Первую ступень отбелки гипохлоритом натрия проводили при концентрации массы 10В, температуре 40-42О С, рН вЂ” 11,5 в тече ние 120-180 мин. Расход гипохлорита по активному хлору - 15 — кг/т целлюлозы.

Вторую ступень гипохлоритной отбелки проводили при концентрации массы 83, температуре 40 С, рН вЂ” 11,6, расходе гипохлорита по активному хлору 15 кг/т целлюлозы в течение 180240 мин до вязкости 1% раствора целлю-. лозы 10 мПа с. Беленую целлюлозу обрабатывали раствором двуокиси серы при концентрации массы 3,5Ъ, температуре 20 C, рН вЂ” 2,7 в течение 120 мин.

После каждой ступени .отбелки цел4Р люлозу промывали водой. Параллельно, для сравнения, проводили отбелку небеленой целлюлозы по схеме: Х-Щ-Г-ХО-ГО-Г-Г-К (по известному способу).

Небеленую целлюлозу хлорировали

45 при концентрации массы 3%, температуре 20 С в течение 60 мин. Расход хлора на хлорирование 27 кг/т целлюлозы;

Щелочение хлорированной целлюлозы проводили при концентр ции массы 123, температуре 60 С, расходе едкого нат-., рия 15 кг/т целлюлозы в течение

120 мин.

Третью ступень обработки — гипохлоритную отбелку проводили при концентрации массы 12%, температуре

38-40 С, расходе гипохлорита натрия по активному хлору 20 кг/т целлюлозы в течение 180 мин. Холодное облагораживание целлюлозы проводили раство4О ром белого щелока при концентрации массы 8%, концентрации щелочи в массе

3i г/л ед. Na О, температуре 20 С в течение 60 йин. Холоднооблагороженную целлюлозу промывали до щелоч! ности массы 1,86 г/л ед. Na<0 и при

861447

12 массы - 8-10%., температура 38-42 С, расход гипохлорита по активному хлору 6 кг/т целлюлозы, pH - 11,8-11,5. продолжительность обработки 120180 мин. Беленую целлюлозу обрабаты5 вали раствором двуокиси серы при концентрации массы 3%, рН - 2,7 в течение 120 мин. Результаты приведены в табл. 4.

Таблица 4

Отбелка по схемег

ХО-ГО-Х-Г-Г-К (предлагаемый способ) Отбелка по схеме:

X-Щ-Г-ХО-ГО=Г-I -К

{известный способ) Показатели .целлюлозы

9,2

517

10,2

491

СП

94,7

0,1

90,2

95,1

0,14

Содержание смолы, Ъ

Белизна, % белого

33

94,7

31,7

56,3

Выход беленой целлюлозы из древесины, Ъ

31,2

28,1

50 7

32,5

43,8

37,9

Полученные данные подтверждают эко комические преимущества предлагаемого способа отбелки предгидролизной хвойной сульфатной целлюлозы при получении одинаковых качественных по- 56 казателей готового продукта.

Пример 5. Щепу лиственных пород древесины (смесь осины и березы) загружали в автоклав и проводили водный предгидролиз. Подъем тем- $$ пературы до 165 С вЂ” в течение 125 мин стоянку при 165 проводили в течение 90 мин, гидромодуль 1г4. . Затем проводили сульфатную варку при гидромодуле 1г4. Расход щелочи концентрации массы 10%Ä температуре

95I C.прОводили горячее облагоражива ние в течение 120 мин.

Добелку целлюлозы до вязкости

1%-го м.а. раствора 10 мПа.с проводили гипохлоритом натрия в две ступейи. Режим I u II ступеней гипохлорит" ной добелки одинаков: концентрация

Вязкость 1% м.а. раствора, мПа с

Содержание а(,-целлюлозы, %

Реакционная способность

С5 /МаОН 80/11, сек

Выход целлюлозы после варки, II

Выход целлюлозы после отбелки, Ъ

Расход хло- общий гипора на отбел- хлорита ку кг/т цел люлозы

Расход ка- общий гипоустика на хлорита отбелку, кг/т целлюлозы на варку составил 19,5% ед. на О.

Показатели белого щелока: общая щелочь — 132 г/л ед. Na<0. Активная щелочь — 110 г/л ед. Ма О. Сульфидность — 22,9В..Подъем температуры до 135 С40 мин, стоянка при 135 С в течение

40 мин, подъем до 170 C - 60 мин, варка при 170 С в течение 100 мин.

Полученную небеленую целлюлозу со степенью делигнификации 44 п.с., вязкостью 19,6 мПа,с СП = 815 и содержанием К-целлюлозы 94,4% подвергли

861447

13. 14

Таблица 5 отбелка по cxeMe: .Х-Щ-Г-XO-ГО-Г-I -К (известный способ) отбелка по схеме:

ХО- ГО-Х-Г-Г-К (предлагаемый способ) Показатели целлюлозы

Вязкость 1В м.п. раствора, мПа с

10,3

579

10;0

502

СП

Содержание С-целлюлозы, %

94,1

0,44

93,8

0,37

Содержание смолы, %

Реакционная способность, CS

Выход целлюлозы после варки, В

34, 86

34,86

Выход целлюлозы после отбелки, Ъ

95,8

94,5

Выход беленой целлюлозы из древесины, Ъ

33,4

28,4

32,9

34,9

Расход хлора (общий гипона отбелку 1 хлорита кг/т целдолозы

14

27,6

53,4! общий гипохлорита

Расход каустика на отбелку кг/т целлюлозы

25,6 отбелке по схемам и режимам, аналогич-ц переработки, включающий операции ным в примере 4. Полученные результа- хлорирования, холодного облагоражиты приведены в.табл. 5. вания, горячего облагораживания, доИз данных табл. 5 следует, что белки хлорсодержащими реагентами и предлагаемый способ отбелки позволяет кисловки целлюлозной массы, о т получить из лиственной предгидролиэ- л и ч а ю шийся тем, что, с ценой целлюлозы высококачественную цел- 4О лью повышения реакционной способности люлозу для химической переработки по целевого продукта, снижения расхода бблее простой схеме и с меньшими химикатов и предотвращения смоляных затратами. !затруднений при отбелке, операции

Таким образом, предлагаемый спо- холодного и горячего облагораживания соб отбелки целлюлозы позволяет по- . 4g проводят перец хлорированием. лучить высококачественную целлюлозу 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— для химической переработки повышен- ю шийся тем, что холодное обланого выхода, снизить расход хлор- гораживание проводят при концентрасодержащих химикатов н едкого нат- ции щелочи в массе 30-70 г/л в ед. рия на отбелку, снизить смоляные эат- g0 а 0 и температуре 15- 5 С в течение руднения при использовании листвен- 5-60 мин, а горячее облагораживание ной древесины/ упростить технологи- осуществляют при концентрации массы . ческУю схемУ отбелки сульфатной, цел- 10-12%., температуре 90-100 С в течелюлозы длЯ химической пеРеРаботки по ние сравнению с известными схемами, полностью использовать отработанные от ступени холодного облагораживания щеИсточники информации, лоха на варку целлюлозы или другие принятые во внимание при экспертизе цели, уменьшить расход воды, пара, 1. Косая Г.С. Производство сульэлектроэнергии на отбелка уменьшить фатной вискозной целлюлозы. M., "Лес1 и количество загрязнений в сточных водах. ф) .ная промышленность., 1966, с. 170Формула изобретения 174.

1. Способ отбелки натронной или . 2. Журнал "Бумажная проьышленность", сульфатной целлюлозы для химической. Р 1, 1966, с. 3-5 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 6467/9 Тираж 407 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4