Способ получения целлюлозного полуфабриката

Способ получения целлюлозного полуфабриката

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСЛНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>887666

Севе Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.80 (21) 2906064/29-12 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07 12.81. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 07.12.81 (51) М К ч.з D 21 С 3 02

Тосудерственный комитет по делам изобретений н открытий (53) УДК 676.1.022.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. И. Гермер, В. П. Сергеев и Ю. Г. Бутко

Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОЛУФАБРИКАТА

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а .именно к области получения целлюлозного полуфабриката кислородно-щелочным способом.

Известен слособ получения волокнистого полуфабриката путем кислородно-щелочной варки лигноцеллюлозного материала в присутствии соединений марганца, введенных в щелочной раствор перед кислородно-щелочной варкой и в процессе ее11).

Однако такой способ недостаточно эффективен, так как введекие соединений марга|нца перед варкой или на протяжении всей варки приводит к тому, что часть марганца действует на том участке варки, где 1б его добавка оказывает отрицательное влияние.

Наиболее близким к изобретекию является способ получения целлюлозного полу- 20 фабриката, включающий подачу лигноцеллюлозного сырья и щелочного варочного раствора в ва|рочный аппарат, подъем температуры реакционной смеси в варочном аппарате, введение соединений марганца в 25 нарочный раствор и варку на конечной температуре в присутствии кислородсодержащего газа .(2j.

По этому способу соединения марганца вводят в исходный варочный раствор перед повышением температуры или в процессе варки на конечной температуре.

Такой способ характеризуется недостаточно высоким выходом и прочностью, целевого продукта.

Е1елью изобретения является повышение выхода и прочности целевого продукта.

Это достигается тем, что согласно предложен ному способу получения волокнистого полуфабриката, включающему подачу лигноцеллюлозного сырья:и щелочного варочного раствора в варочный аетларат, подъем температуры реакционной смеси в варочном аптпарате, введение соединений марганца в варочный раствор и варку на конечной температуре:в присутствии кислородсодержащего газа, соединения марганца вводят в процессе подъема температуры при значении выхода лигноцеллюлоз ого остатка, составляющем 70 — 85% от массы исходного абсолютно сухого лигноцеллюлозно "o сырья.

Предлагаемый способ основан на использовании марганца только на той стадии делигнификации, где он оказывает исключительно положительное влияние — на стадии заварки, ко времени развития которой массные потери делигнифицируемого лигноцеллюлозного материала (древесины) составляют 15 — 30%, т. е. выход 85 — 70% от

887666

5 !

О

l5

65 массы абсолютно сухого (а. с.) лигноцеллюлозного материала.

Предлагаемый способ получения целлюлозного полуфабриката осуществляют следующим образом.

В варочный а ппарат периодического действия загружают лигноцеллюлозный материал (например древесную щепу, стружку,или опилки), заливают варочный раствор и, нагревая содержимое варо-нного аппарата, начинают варку в присутствии кислорода или .кислородсодержащего газа, подачи которого в варочный аппарат может осуществляться различными известными способами. В качестве кислородсодержащего газа предпочтительнее использо вать воздух, По достижении выхода 70 — 85% от массы .исходного ли гноцеллюлозного материала в варочный аппарат однократно насосом-дозатором дают всю порцию добавляемого соединения марганца,и продолжают варку обычным способом до получения целлюлозного,полуфа бриката:необходимого выхода или степени дели|гнификации.

При использован ни для варки аппарата непрерывного действия добавку соединений марганца вводят в |циркуляционную систему той зоны варочного аппарата, через которую проходит уже частично делигнифициро ванный линоцеллюлозный материал, выход которого составляет 70 — 85%, и варка продолжается дальше обычным способом.

Реализация п1редлагаемого способа предусматривает элементарное предварительное исследование изменения выхода лигноцеллюлозного материала по ходу варки при принятых условиях и режиме кислородно-щелочной варки для установления продолжительности варки или зоны (в варочном аппарате непрерывного действия), когда выход лигноцеллюлозного остатка будет находиться в требуемом интервале

70 — 85% .

Предлагаемый способ может быть использован для варки целлюлозного лолуфабриката в широком диапазоне .конечных степени делигнификации и выхода.

В приведенных примерах предлагаемый способ осуществляют при условиях кислородно-содовой варки, являющейся одним из наиболее типичных вариантов кислородно-щелочной варки.

Варки по известному и предлагаемому способам проводят в строго сопоставимых условиях .и имеют во всех приведенных примерах следующие одинаковые факторы: исходный .варочный раствор — 10,0 г/л Na>CO> с .рН 11,3 — 11,5; гидромодуль — 15: 1; исходное давление кислорода — 1,47 МПа (15 ати); степень заполнения автоклава кислородом — 50 (в процессе варки кисло род больше не,подают); добавка соединения марганца — 0,05% от,массы абсолютно сухой древесины (в единицах Mn) в виде свежеприготовленной суспензии, получающейся при растворении соединений марганца в части нарочного раствора, В качестве соединений,марганца могут быть использованы различные соли ма ртанца, такие как хлорид марганца, сульфат марганца, нитрат марганца, силикат марганца.

Хотя в представленных примерах приведены опыты по осуществлению предлагаемого способа лишь с использованием хлористого марганца, любое из указанных соединений марганца является в данном случае техническим эквивалентом и приводит к достижению аналогичных результатов.

Все варки проводят в батарейной установке с качающимися автоклавами объемом 1 л каждый, снабженными рубашками с электрическим обогревом. Режим заварки для всех варок: подъем температуры от 20 до 140 С вЂ” 30,мин, от 140 до 170 С—

120 мин, продолжительность варки .на конечной температуре 170 С вЂ” различная, в зависимости от требуемой степени делигнификации (число Каппа),или выхода получаемого целлюлознопо полу фабриката.

П р,и м е р 1. Варке под ве ргают еловую стружку толщиной 0,5 — 0,8 мм. По известному. способу проводят две варки (№ 1 и 2).

В одной из этих варок (№ 1) свежеприготовленную дисперсию хлористого марганца вводят в исходный раствор перед заваркой; в другой варке (№ 2) — в начале стадии варки на конечной температуре, при этом в момент ввода добавки .выход древесного остатка 62,7%, т. е. виже нижнего предела (70%), указанного в предлагаемом способе.

По предлагаемому способу (варка № 3) добавку хлористого марганца осуществляют,на стадии завар хи (через 80 мин от начала подъема температуры от 20 С) по достижении выхода 84,5% от .массы абсолютно сухой древесины, т. е. в интервале, ухазанном IB предлагаемом способе.

Из результатов, представленных в табл.

1, видно, что практически при одинаковой степени делигнификации по предлагаемому способу получается целлюлоза с выходом на 0,8 — 4,1% от массы абсолювно сухой древесины, превышающая выход целлюлозы по известному способу !2). Прочностные показатели у целлюлозы, полученной по предлагаемому способу, также выше по разрывной длине на 11%, сопротивлению продавлива нию — на 4 — 22%, сопротивлению раздиранию — на 10%.

Пример 2. По известному способу проведены варки ¹ 4 и 5.

Основные условия варок, результаты которых представлены в этом примере (см. табл. 2), аналогичны условиям варок примера 1;и п риведены при описании условий лабораторной апробации предлагаемого способа.

887666

Таблицэ 1

Предлагаемый

Известный

Способ кислородно-щелочной варки! 2

Точка введения соединения марганца

Показатели в начале варки на конечной температуре

170 С перед заваркои

Степень делигнификации целлюлозы, число Каппа

35,8

31,4

31,!

Выход целлюлозы, % от массы абсолютно сухой древесины

53,8

57,1

57,9

Непровар, от массы абсолютно сухой древесины

5,7

2,2

1,6

Содержание активного NaOH в щелоке, г/л

2,30

2,00

2,14

6,91

6,72

6,69 рН2о щелока Физико-механические прочности: показатели разрывная длина, м сопротивление раздиранию, мН сопротивление продавливанию, кПа .

11150

10000

10000

422

383

427

412 бавка вводится также .на стадии заварки, но уже ло достиженки выхода 71,4% от массы абсолютно сухой древесины, Различие заключается лишь в точке вве.дения хлористого марганца в варке по предлагаемому способу (варка № 6); доТаблица 2

Предлагаемый

Известный

Способ кислородно-содовой варки (2 арганца в начале варки на конечной температуре

170 С

Показатели перед заваркой

:Степень делигнификации целлюлозы, число Каппа

31,5

34,1

33,4.Выход целлюлозы, % от массы абсолютно сухой древесины

57,3

55,6

Непровар, % от массы абсолютно сухой древесины

2,0

2,1

3,8.:Содержание активного NaOH в щелоке, г/л

2,24

1,88

2,36

6,80

6,90

7,18 рН2в щелока

Физико-механические прочности: показатели

10750 разрывная длина, и

1511

432 сопротивление из: ибу, число ных перегибов сопротивление раздираншо, двой- !! мН

Точка введения соединения м на стадии заварки (по достижении выхода

84,5% от массы а. с. древесины) на стадии заварки (по достижении выхода

71,4% от массы а. с. древесины) 887666

Таблица 3

Известный

Предлагаемый

Способ кислородно-содовой варки

Показатели перед заваркой

29,6

30,6

27|0

58,9

58,2

0,9

0,3

2,28

1;96

2,08 рНоо щелока

6,99

6,74

6.63

Физико-механические прочности: показатели

10350

10150

10650 разрывная длина, м

126

363

414

1412

1521

1109

397

412

486

Как видно из табл. 2, реализация предлагаемого способа лри получении целлюлозы практически одинаковой степени делигнификации в да ином случае приводит к повышению выхода на 1,7% от массы а. с. древесины при одновременном снижении непрова ра на 1,7 — 1,8% и возраста|нии сопротивления изгибу более, чем в 2 раза, а сопротивления раздиранию в 3,5 раза.

П р,и м е р 3. Отличия условий варок примера 3 (см. табл. 3) от условий варок двух предыдущих примеров заключаются в

Степень делигнификации целлюлозы, число Каппа

Выход целлюлозы, % от массы абсолютно сухой древесины

Непровар, % от массы абсолютно сухой древесины

Содержание активного ЫаОН в щелоке, г/л сопротивление изгибу, число двой ных перегибов сопротивление раздирашио, мН сопротивление продавливанню, кПа

Как видно из табл. 3, при этих условиях варки, несколько отличных от условий предыдущих двух примеров, при варке по предлагаемому способу выход целлюлозы практически не меняется. Однако прочность целлюлозы при этом заметно возрастает. Так, сопротивление изгибу увеличивается от 14 до 230%, сопротивление раздиранию на 8 — 37%, сопротивление продавли|ван,ию |на 18 — 22%.

Из результатов .варок, приведенных в примерах 1 — 3, видно, что по предлагаемому способу в большинстве случаев достигается значительное(повышение как выхода целлюлозы (в среднем на 2,2% от массы абсолютно сухой древесины), так и ее прочности (примеры 1,и 2). В ряде случаев при сохранении выхода неизменным возможно следующем: для варок ислользуют болеетонкую еловую стружку (толщ. 0,3—

0,5 мм); точка введения добавки марганца ло одному из .вариантов известного способа

5 (варка № 8) — через 5 мин варки,на конечной температуре 170 С (по достижении выхода б0% от массы а.с. древесины); точка введения маргарин|ца по предлагаемому способу — на стадии заварки по достиже10 нии выхода 84,0% от массы а.с. древесины; продолжительность варки на конечной температуре для всех BBpDK (№ 7 — 9) — 15 мин.

Точка введения соединения марганца! на стадии завершения через 5 мин варки (по достижении выхода

""ч 1 -0 С 84,0о/о от массь| а- с. на конечной температуре

170 С древесины) значительное увеличение прочности целлюлозы (см. пример 3).

15 Судя по содержанию активной щелочи в отработанном щелоке и величине его рН», а также учитывая, что сопоставления .в каждом из примеров проводились при практически постоянной степени делигни20 фикацин получаемой целлюлозы, можно видеть, что inреимущества, получаемые по предлагаемому способу, имеют место при неизменной скорости варки и не сопровождаются повышением расхода активной

25 МаОН на варку.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозного полу30 фабриката, включающий подачу лигноцел887666

Составитель А. Моиосов

Техред А. Камышникова

Редактор T. Загребельная корректор С. Фаин

Заказ 1752/1291 Изд. ¹ 639 Тираж 419 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» люлозного сырья и щелочного варочного раствора в .варочный аппарат, подъем температуры реакционной смеси в варочном аппарате, введение соединений марганца в вароч ный раствор и варку на конечной температуре в присутствии кислорода или иислородсодержащего газа, о т л,и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью IIQBbIIIIIBHHII выхода и прочности целевого продукта, соединения марганца вводят в процессе подъема темлературы при значении выхода лигноцеллюлозного остатка, составляющем 70 — 85% от массы исходного абсолютыо сухого лигноцеллюлозного сырья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции № 2264125, кл.

D 21 С 3/02, опублик. 1975.

10 2. Авторское авидетельство СССР № 344054, кл. D 21 С 3/02, 1970 (прототип).