Способ отбелки целлюлозы для изготовления бумаги

Способ отбелки целлюлозы для изготовления бумаги

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ti>8748 2

К АВТОРСВОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ

СОюз СОветскнх

Социалистических

Республик (61) Дополммтельиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 310180 (21) 2877443/29-12 (И)М. КЛ. с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

0 21 С 9/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231081. Бюллетень ИВ 39

Дата Опублмковаммя описания 23,10.81 (53) УДК676. 1 ° 023 е .1(088.8) (72) Авторы изобретения

--.- ». а нников 5 ие ьску9;.. „

< ",

Е.Д.Перминов, Г.В.Рачков, М..И.Буйницкая, М.A.Hâàíîâ, A.Ñ.Âàñèëåâà, A.Â.Hèêèòèí, В.С.Захватов, В.Д.Лихобабин, Е.И.Пожиткова, В.Ъ.Ишханол, П.A.Åðøîâ, М.И.Калинин и Н.М.Т

Всесоюзное научно- производственное объедине целлюлозно-бумажной промышленности и Арханг целлюлозно-бумажный комбинат (71) Заявители (54) СПОСОБ OTBEJIKH ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

БУМАГИ

Изобретение относится к целлюлоз" но-бумажной промышленности, в частности к способам отбелки сульфитной, сульфатной и других видов целлюлозы из древесины хвойных и лиственных пород.

Известен способ отбелки целлюлозы путем хлорирования небеленой целлюлозы, щелочения с добавкой некоторого количества гнпохлорита, отбелки двуокисью хлора Г13 .

Гипохлорит добавляют на ступень щелочной обработки при 60оС и. кон- . центрации массы 10%. При этом белизна целлюлозы до и после старения еозрастает, а вязкость медленно падает.

Установлено, что сульфатная целлюлоза при отбелке по указанной схеме имеет белизну 85-87 ед. Д.Э., что на 1,5- 2()

2,0 ед. выше показателя белизны, определяемого в процентах по ГОСТ 769076. Укаэанных выше трех ступеней оФбелки недостаточно для получения беленой целлюлозы с белизной 86-88% и высокими показателями качества, в связи с чем необходимо дополнительно проводить еще две ступени: щелочную обработку и отбелку двуокисью хлора (ш-д). 30

Однако введение гипохлорита только на первую ступень щелочения в количестве до 1,5-2,0Ъ не обеспечивает достаточно полной делигнификации целлюлозы перед ее добелкой двуокисью хлора с целью получения высокобеленой целлюлозы. Дальнейшее увеличение расхода гипохлорнта на данной ступени вызывает усиление деструкции целлюлозы из-эа высокой концентрации окислителя в растворе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отбелки целлюлозы для изготовления бумаги, включающий хлорирование целлюлозы (Х), щелоченне (Щ), обработку гипохлоритом (Г) и двухступенчатую-обработку двуокисью хлора (Д) с промежуточным щелочением 2 .

Согласно этому способу щелочение на обеих ступенях проводят при 6070 С, продолжительности 1-2 ч, расхо» де щелочи 10-30 кг/т целлюлозы концентрации массы 10-12Ъ. Указанный способ позволяет получить беленую целлюлозу, например сульфатную, с хорошими показателями качества.

Однако гипохлоритная ступень отбелки приводит к некоторому снижению

874812 прочности полуфабриката и реверсии его белизны.

Кроме того данный способ требует большого числа ступеней отбелки, .сточные воды от ступени щелачения имеют высокий показатель цветности, что обуславливает значительную их загрязненность.

Цель изобретения - снижение загрязненности сточных вод и улучшение физико-механических показателей целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что сОгласно способу отбелки целлюлозы для изготовления бумаги, включающему хлорирование целлюлозы, щелочение,.обработку гипохлоритом,двухступенчатую обработку двуокисью хлора с промежуточным щелочением, щело-. чение и обработку гипохлоритом перед двухступенчатой обработкой двуокисью хлора проводят одновременно при расходе щелочного реагента 1,5-3,0Ъ от массы абсолютно сухого волокна, а промежуточное щелочение между ступенями обработки двуокисью хлора проводят в присутствии гипохлорита при расходе щелочного реагента 1,0-1,5% и гнпохлорита 0,5-0,6% от массы абсолютно сухого волокна.

Щелочение после хлорирования и прОмежуточное щелочение осуществляют при 40-55 C и рН 11-12.

Предлагаемая. схема отбелки в отличие от известной (Х-Щ-Г-Д-Щ-Д)исключает ступень гипохлоритной отбелки, но предусматривает перераспределение гнпохлорита натрия на первую и вторую ступень щелочения с целью увеличения глубины делйгнификации целлюлозы беэ снижения механической прочности целлюлозы и повышения ее белизны, уменьшения загрязненности стокОв. Расход щелочи на первой ступени щелочения составляет 1,5-3,0Ъ, а на второй 1 0-1,5% от абсолютно сухой целлюлозы.

Задаваемое количество гипохлорита натрия колеблется на 1-ой ступени от

0,5 до 1,8% и составляет 50-75%, а на П-ой ступени 0,5-0,6, что .составляет 25-50Ъ. Эти колебания обусловлены видом отбеливаемой целлюлозы и условиями проведения отбелки на других ступенях.

При этом достигается уменьшение деструкции целлюлозы за счет снижения концентрации окислителя (гипохлорита) в единице объема и поддержания рН среды, а также снижения температуры щелочной обработки до 4055 С вмЕсто применяемых в обычных условиях 60-70 С.

Предлагаемый способ отбелки целлюлозы осуществляют следующим образом. 6

Небеленую целлюлозу подвергают хлорированию при концентраций массы

3,0-4,5%-, температуре 5-20 С, с рас-1 ходом хлора 3-6Ъ от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 30-60 мин.

После хлорирования целлюлозу направляют на ступень щелочения, которую проводят в присутствии гипохлорита.

Температуру на ступенях щелочения поддерживают в пределах 40-55ОС, продолжительность щелочной .обработки

120 мин, рН среды 11-12, расход едкого натра на первой ступени 1,5-3,0%, ре 70-85ОС, продолжительностью 240 мин.

Беленую целлюлозу обрабатывают сернистой кислотой (водным раствором

SO1) для нейтрализации остаточных отбеливающих реагентов и повышения стабильности белизны с расходом SOg до 1,0% от абсолютно сухой целлюлозы. После каждой ступени отбелки проводят промывку целлюлозы.

Предлагаемый способ получения беленой целлюлозы проверен на различных видах целлюлозы в лабораторных и промышленных условиях.

Пример 1. Небеленую натронную целлюлозу из березовой древесины со степенью делигнификации 103 п.ед. отбеливали по предлагаемой схеме

X-ЩГ-Д-ЩГ-Д-К, где Х-хлорирование, Щà — щелочение в присутствии гипохлорита, Д - отбелка двуокисью хлора, К -. кисловка.

Параллельно в аналогичных услови40 а ях с целью сравнения проводили отбелку данной целлюлозы по известной схеме Х-Щ-Г-Д-Щ-Д-К, где à — гипохлоритная отбелка, ٠— щелочная экстракция.

B предлагаемой схеме ступень гипохлоритной отбелки исключена и,гипохлорит натрия подйвался на 1 и

П ступени щелочения по 0,5Ъ к массе абсолютно сухой целлюлозы, т.е. в соотношении 50 на 50, при этом температура ступеней щелочения снижена с 70 С (известная схема) до 55 С, рН среды 10-11. Ступень отбелки гипохлоритом по известной схеме осуществлялась при расходе гипохлорита

1%, температуре 40ОС и продолжитель60 ности 180 мин, рН среды 9,5-10,0.

tIo предлагаемому способу эа счет перераспределения подачи гипохлорита натрия сокращен общий расход двуокиси хлора с 1,3% (известная схема)

65 до 1, 0%. гипохлорита натрия — 0,5-1,8% от абсолютно сухой целлюлозы. Далее прово о дят отбелку целлюлозы двуокисью хлора при 70-85" С в течение 180-240 мин с расходом CI02 О, 5-1,0% при рН 4-6.

После отбелкй целлюлозы двуокисью хлора проводят вторую ступень щелоч15 ной обработки с добавлением гипохлорита, при 40-55ОС в течение 2 ч при расходе едкого натра 1,0-1,5% и гипохлорита 0,5-0,6Ъ от массы абсолютно сухой целлюлозы. Последующую отЯ белку двуокисью хлора проводят с расходом двуокиси хлора 0,2-1,0Ъ при концентрации массы 3-12Ъ, температу874812

Беленая целлюлоза подвергалась кисловке раствором 80 в количестве

1%, продолжительностью 45 мин и при

20оС. Концентрация массы на ступенях хлорирования и кисловки составляла

3,0Ъ, на остальных ступенях 10%. .

Показатели качества беленой целлюлозы приведены в табл. 1.

Иэ данных табл. 1 следует, что по предлагаемому способу получен целевой 20 продукт с более высокими, выходом

93,0%, вместо 92,0Ъ, показателями белизны (88,5 вместо 87,3Ъ) и механическими показателями. Так показатель сопротивления раздиранию уве- 25 личился с 590 мН до 650 мН.

Пример 2. Сульфатная целлюлоза иэ лиственной березовой древесины со степенью делигнификации

70 п.е. отбеливалась по Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д Зр и по,Х-Щ-Г-Д-Щ-Д. Условия обработки . в основном те же, что и в примере 1., Расход хлора на хлорирование принят 2% в обеих схемах.

Расход гипохлорита при отбелке по

Х-Щ-Г-Д-Щ-Д составил 1Ъ от массы абсолютно сухой целлюлозы.

При отбелке по Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д на первую и вторую ступень щелочения дано

0,5Ъ гипохлорита и щелочи на 1 ступень 1,5%, а на П вЂ” 1,0% от массы 40 абсолютно сухой целлюлозы при температуре обработки 40 С, рН среды 11.

Таким образом, в этом случае сокращается до 5 число ступеней отбелки, а необходимое количество гипохлорита перераспределяется на ступени щелочения.

Показатели качества беленой целлюлозы приведены в табл. 2, из данных которой следует, что по предлагаемому способу отбелки получен, как и в случае натронной целлюлозы, -полуфабрикат с повышенной белизной 87,5 вместо 87,0Ъ и достаточной механической прочностью Разрывная длина Уре- 55 личилась с 7400 до 8100 м, сопротивление продавливанию с 240 до,270 кПа.

Пример 3. Небеленую сульфатную целлюлозу иэ хвойной древесины со степенью делигнификации 114 п. ед. отбеливали по Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д и по Х-Щ-Г- 60

-Д-Щ-Д. Расход хлора на хлорирование в обоих случаях составил 5,5%. Расход гипохлорита натрия на гипохлоритную отбелку в известной схеме составил 2,2%. В предлагаемой схеме на 65

Расход двуокиси хлора составил на

1 ступени 0,8Ъ, на второй 0,4% при продолжительности отбелки на,обеих ступенях 210 мин и температуре 75 С. о

Кисловку целлюлозы проводили водным раствором SO с расходом послед2 него 0,5%.

Параллельно был отбелен образец целлюлозы„ взятой с промышленного потока по известной схеме Х-Щ-Г-Д-Щ-Д в аналогичных условиях с тем же расходом отбеливающих реагентов.

В табл. 4 приведены показатели целлюлозы после отбелки по известному и предлагаемому способам в период

Остальные параметры отбелки в обоих схемах были одинаковыми.

Расход хлора на хлорирование 4,2% при продолжительности . обработки

60 мин и температуре 20оС.

Расход щелочи на 1 и П ступени щелочения соответственно 1,5 и 1,0%, продолжительность обработки составляет 120 мин.

Обработка двуокисью хлора 1 и П ступени проводилась при 70оС и про должительности 180 мин.

1 стУпень щелочения задано. 1,8% ги цохлорита (75% от общего количества) на П-ю ступень 0,6% (25% от общего количества). Расход щелочи íà 1 и П ступени щелочения соответственно

З,О и 0,5%, температура обработки

50о, рН среды 11-12.

Расход двуокиси хлора в обеих схемах на 1 ступени составил 1%, на второй ступени в известной схеме 0,5%, :.в предлагаемой 0;4%. Остальные параметры отбелки аналогичны приведенным в предыдущих примерах.

Показатели качества целлюлозы после отбелки и характеристика стоков приведены в табл. 3, из данных которой следует, что по предлагаемому способу получена целлюлоза, не уступающая по качеству прототипу. Белизна увеличилась с 91,0Ъ до 91,7%, сопротивление излому с 1220 и 1750. Несколько снизилось сопротивление раздиранию с 720 до 630 мН. Вместе с тем показатели загрязненности сточных вод после отбелки значительно лучше в случае предлагаемого способа отбелки. Так, цветность стоков со ступеней щелочения снизилась с 18000 до 12000, ПКШ БПК < с 5,4 до 4,бкг0 /т, окисляемость с 43,8 до 36,5 кг(/т целлюлозы.

Пример 4. Предлагаемый способ отбелки целлюлозы был испытан на промышленном потоке беленой сульфатной целлюлозы Архангельского ЦБК.

Исходная целлюлоза, поступающая на отбелку, имела степень делигнификации в интервале 120-135 и. ед. (28-39 ед.

Каппа).

На хлорирование задавалось 6,0% хлора на 1 т целлюлозы, На первую ступень щелочения подавали щелочи 3,0Ъ и гипохлорита натрия

1,5Ъ при продолжительности обработки

180 мин, температуре 50о С рН среды

11. На второй ступени. щелочения расход составил 1,0Ъ, а гипохлорита

0,5Ъ, продолжительность обработки

120 мин, температура 40 С, рН среды

11. На второй ступени щелочения расход щелочи составил 1,0%, а гипохлорита 0,5Ъ, продолжительность обработки 120 мин, температура 40 С, рН среды 11.

874812

Отбелка по схеме Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д (предлагаемый способ) Исходный образец небеленой целлюлозы

Отбелка по схеме

Х-Щ-Г-Д-Щ-Д (известный способ) Показатели

7100

7100

8600

Разрывная длина, м

1200

1300

1500

590

650

0,74

340

350

410

88,5

93,01

Белизна, %

Выход, %

87,3

92,0

Таблица 2

Исходный образец небеленой целлюлозы

Отбелка по схеме Х-ЩГ

Д-ЩГ-Д (предлагае мый способ) Показатели

Отбелка па схеме

Х-Ц-Г-Д-Щ-Д(способ прототип) 8100

Разрывная длина, м

9400

7400

1250

1010

1080

240

348

270

36,8

87,5

87 0

Белизна, % белого

Вязкость, мПа с

212

293

205 стабильной работы технологического потока.

Из данных табл, 4 следует, что по предлагаемой схеме отбелки можно получить высококачественную беленую ,сульфатную целлюлозу, не уступакиКую целлюлозе, полученной по известному способу при сокращении числа ступеней отбелки, что возволит сократить удельные нормы расхода пара, электроэнергии, воды.

Полученная целлюлоза имела показатели качества, ранее не достигнутые в производстве и в промышленности в целом. Белизна целлюлозы увеличивается с 86, 3 до 87, 9, разрывная длина с 8200 м до 8980 м, сопротивление излому с 2300 до 2760 дв. перегибов.

Таким образом, предлагаемый

Сопротивление излому, число двойных перегибов

Сороптивление раздиранию, мН

Сороптивление продавливанию, кПа

Сопротивление измолу, число двойных перегибов

Сопротивление продавливанию, кПа способ отбелки целлюлозы позволяет получить беленую целлюлозу улучшенного качества, упростить технологическую схему отбелки, стабилизировать процесс отбелки (за счет резервной башни отбелки), улучшить характеристики сточных вод отбельного цеха.

Использование предлагаемого способа отбелки в производстве сульфатной беленой целлюлозы позволяет экономить в расчете на 1 т беленой целлюлозы и снизить себестоимость отбелки целлюлозы, без учета снижения затрат на очистку сточных вод, на

6 р. 65 коп.

Для осуществления предлагаемого способа отбелки не требуется дополнительных капитальных затрат.

Т а б л и ц а 1

874812

Таблица 3

Ф 1

Показатели

Х-Щ-Г-Д-Щ-Д

Небеленая целлюлоза

Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д

91,0

91,7

Белизна, Ъ

Разрывная длина, м

9590 8600

8670

2 380. 1 2 20

1750

630

Сопротивление раздираиию,мН

720

790

9,3

33,1

11,9

Вязкость, мПа с

5,4

4,6

87,3

97,1

43,8

36,5

Цветность стоков со ступеней щелочения, ПКШ

12000

18000

Таблица 4

Отбелка по известному способу Х-Щ-Г-Д-Щ-Д

Отбелка по предлагаемому способу Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д

Небеленая целлюлоза

Показатели

Белизна, Ъ

86,3

87,7

87,9

8200

8800

8980

2800

2300

2760

Содержание целлюлозы, Ъ

88,0

88,1

88,1 ред двухступенчатой обработкой двуокисью хлора проводят одновременно зз при расходе щелочного реагента 1,5 З,ОЪ и гипохлорита 0,5-1,8% от массы абсолютно сухого волокна, в промежуточное щелочение между ступенями обработки двуокисью хлора прово60 дят в присутствии гипохлорита при ( расходе щелочного реагента 1,0-1,.5% и. гипохлорита 0,5-0,6В от массы абсолютно cyxorb волокна.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юgg ш и и с я тем, что щелочение после

Формула изобретения

Сопротивление излому,число двойных перегибов

Характеристика сточных вод

БПК5, кг01/т

ХПК, кг01/т

Окисляемость, кг0 /т

Разрывная длина, м 10090

Сопротивление излому, число двойных перегибов 3400

1. Способ отбелки целлюлозы дЛя изготовления бумаги, включающий хлорирование целлюлозы, щелочение, обработку гипохлоритом, двухступенчатую обработку двуокисью хлора с промежуточным щелочением, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения загрязненности сточных вод и улучшения физико-механических показателей целевого продукта, щелочение и обработку гипохлоритом пеМаксимально достигнутый уровень качества целлюлозы в промышленных условиях

874812

Составитель A.Èoíîñîâ

Редактор Н.Пушненкова Техред A.Càâêà Корректор С.Ц1омак

Заказ 9271/46 Тирам 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пр делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 хлорирования и промежуточное щелоче- ние осуществляют при температуре

40-55 С и рН 11-12.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Отбелка целлюлозы. Монография

Таппи. 1968, 9 27, с. 76-. 100.

2. Отбелка целлюлозы. Монография

Таппи. 1968, 9 27, с. 119-172 (прототип).