Способ получения целлюлозы

Способ получения целлюлозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 30.07 80 (21) 2968357/29-12 (5! }М. Кл. с присоединением заявки K

Р 21 С 3/02

3Ъоударотеенный комитет

СССР (23) Приоритет по делам изобретений и открьпий

Опубликовано 07. 02. 82. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 07.02.82 (53} УДК 676.1. .022.1 (088.8}! (72) Авторы изобретения ъ 7

Ю.Г. Бутко, А.Б, Маршак, С.С. Маховер, А.И. Новикова и И.И. Чудаков

Ленинградский технологический институ бумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к способам получения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при изготовлении волокнистых полуфабрикатов, предназначенных для бумаг и картонов различного назначения.

Известны способы получения целлюлозы путем щелочной варки целлюлозосодержащего сырья ь присутствии различных восстановителей и окислителей, таких как боргидрид натрия, гидразин, гидроксиламин, сероводород, полисульфиды (1 1.

Однако указанные добавки не имеют промышленного применения вследствие высокой стоимости и токсичности реагентов, а также из-за сложности регенерации.

Известен способ, при котором s качестве щелочной варочной жидкости применяют окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида натрия в тиосульфат 75-100i д1-:я получения целлюлозы повышенного выхода, предназначенной для производства крафтлайнера и других упакоьочных материалов $2j.

Однако увеличение выхода сепари5 руемой целлюлозы связано с повышением содержания остаточного лигнина; применение такого щелока для получения среднежестких и белимых целлюлоз нерационально,ввиду снижения

10 выхода полуфабриката уьеличения расхода щелочи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения целлюлозы путем варки исходного целлюлозосо15 держащего сырья с щелочным варочным раствором в присутствии антрахинона при повышенных температуре и давлении.

Согласно этому способу антрахинон используют в количестве 0,001 †1 от массы абсолютно сухого сырья (31.

Однако применение в качестве варочной жидкости натронных щелоков, позволяя избежать вредчого воздей903428

3 5;1 ствия на окружающую среду, не дает возможности получать целлюлозу с удовлетворительными выходом и содержанием остаточного лигнина, только при добавке значительных количеств антрахинона можно получать целлюлозу с выходом и качественными показателями, близкими обычной сульфатной варке, при этом конкурентноспособность способа существенно уступает суль- >6 фатному процессу. Кроме того, вязкость при сгущении черных щелоков натронных варок возрастает быстрее, чем при сульфатном процессе, а выделение тепла, связанное со сжиганием черного щелока, составляет I/2 от соответствующей величины в сульфатном способе, точка плавления плава на 6070 С выше. Все это требует больших дополнительных энергетических затрат и капитальных вложений на создание новой системы регенерации. Кроме того, по сравнению с сульфатной варкой значительно возрастает расход и стоимость химикатов. Применение антрахинона при сульфатных и полисульфидных варках не решает проблемы снижения выбросов дурнопахнущих сернистых соединений.

Цель изобретения — повышежие выхода целлюлозьг при одновременном снижении содержания остаточного лигнина .и выделения дурнопахнущих сернистых соединений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения целлюлозы путем варки исходного целлюлозосодержащего сырья с щелоч- gg ным варочным раствором в присутствии антрахинона при повышенных температуре и давлении, в качестве щелочного варочного раствора используют окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида натрия в тиосульфат натрия 50-1004.

1 ф

Процесс варки на окисленном белом щелоке с добавками антрахинона позволяет получить целлюлозу с повышенным выходом и минимальным содержанием в конденсате и в газовой фазе дурнопахнущих сернистых соединений. Черные щелока отличаются от щелоков сульфатных варок только пониженным содержанием Na<5 и повышенным — тиосульфата, что резко снижает выбросы дурнопахнущих соединений при выпарке.

По сравнению с окисленным белым щелоком применение добавок антрахинона позволяет повысить выход целлюлозы при одновременном повышении степени делигнификации, повысить скорость процесса варки, значительно снизить расход щелочи на варку, сократить время размола и повысить прочностные показатели, получать целлюлозу широкого ассортимента, в том числе белимую и среднежесткую.

Пример 1. Проводят сравни-. тельные лабораторные варки хвойной щепы в глицериновой бане в автоклавах с перемешиванием вращением по следующему режиму:

Подъем температуры до 172 С, мин 65

Стоянка на конечной температуре, мин

Гидромодуль

Расход щелочи по отношению к массе абсолютно сухой древесины, 3 ед. Na Q для натронной варки 21 для сульфатной 16 для окисленного белого щелока 1

Продолжительность стоянки для натронной варки увеличена на 20 мин.

Сравнительные результаты варок с различными видами щелочи и добавками антрахинона в интервале 0,023б представлены в табл.1.

903428

С

Таблица 1

Показатели механической прочности

Выход, о

Наименование варки

Жесткость разрывная по пермандлина, км ганатному числу

1500

0,43

1550

0,02

1600

42,0 . 22,8 9,3 76,4 0,44

41,9 18,6 . 9,5 75,2 0,43.0,1

1600

0,2

Натронная

0 3

1550

42,5 17,9 9.8 74,5 0,46

42,8 15,3 9,8 74,5 0,46

43 5 14,7 10,1 73,2 0,47

1550

0 5

1600

1,0

72,5

79,3

2000

0,45 о,45

45,8 14,5 10,4

45,7 24,1 10,6

3,0

45,9 23 5 10,8 78 9 0,46

46,1 22,1 11,2 78,4 0,52

2000

0,02

2100

0,1

2100

0,25 46,2 21,6 11,4 78,3 0,52

Сульфатная

2150

46,6 21,3 11,7 78э 5 0,50

0 5

2200

77,8 0,50

47,9 21,2 12,1

1,0

3,0 ,На окисленном белом щелоке 0

49,4 21,0 12,2 77,4 0,50

2300

1700

0,02

1950

46, 2 22, 4 11,6 78,2 О, 52

О,!

1950

0,52

0,2

2000

0 3

2000

76,9 0,53

467 17 ь5 121

471 161 122

0 5

2250

76,6 0,54

1,0

49,1 16,5 12,4 76,6 0,57

3,0

2400

Количестs0 добавляемого антрахино на, 3от массы абсолютно сухой древесины сопротивление раздиранию, сН

По известным способам

42,3 33,5 8,9 78,4

42,1 27,3 9,1 77,6

46 4 36 7 11 3 77 4

По предлагаемому способу

46,2 26,2 11,4 77,4

46 4 21,7 11 8 77,7

467 184 118 771 сопротивление продавливанию, ИПа сопротивление излому, число двойных перегибов

Табли ца 2

Состав щелока

Степень конверсии сульфи да натрия в

Содержание Мя ЯП г/л Иа БО

Содержание

Na„, »

Содержание

Ха Я,»» г/ i 1 »а Г», Активная щелочь, г/л

Мл 0 тиосульфат натрия,г

30,8

102,6

95,4

20,3

1,2

18,5

2,6

35,2

2,8

38,1

15,4

93,9

42;7

92,6

2,3

12,3

9,2

46,1

91,8

2,9

49,7

89,8

6,2

3,1

53,4

87,3

2,7

3,1

2,8

57,6

G5,,8

100

Результаты еарок на окисленных ще- сульфида натрия с добавлением 0,23 ант30 локах с различной степенью окисления рахинона и без добавок приведены в табл.3

7 90

Используемый в предлагаемом способе окисленный белый щелок получен путем обработки исходного белого щелока кислородом до.полного (1003) перевода сульфида натрия в тиосульфат. Режим окисления и составы исходного и окисленных щелоков представлены в примере 2 (табл.2) .

Анализ данных показывает, что при небольших добавках антрахинона результаты варок на окисленном белом щелоке с добавками намного превышают соответствующие показатели натронных варок с добавками антрахинона и близки к показателям сульфатных варок с добавками, а при расходе антрахинона свыше 0,2»; лучше показателей сульфатных варок с соответствующими добавками.

В то же время, в случае применения окисленного щелока наблюдается резкое снижение выбросов дурнопахнущих сернистых соединений, в газо3428 8 вой фазе и в конденсате не содержится сероводород, а содержание метилмеркаптана снижается почти в 20 раз.

Черные щелока имеют рН равный рН

5 ссууллььффааттнньы»х х вваарроокк, а возможность выбросов дурнопахнущих соединений и потерь серы резко снижается вследствие незначительного содержания

Ма S. Расход щелочи по сравнению с йатроннь»ми варками с добавками снижается на 30 продолжительность размола сокращается на 20 .

fl р и м е р 2. По режиму, представленному в примере 1, проводят варки хвойной щепы на окисленном белом щелоке с различной степенью перевода сульфида натрия в тиосульфат, с добавками 0,2i антрахинона и без добавок. Окисление проводят в

20 качающемся автоклаве при давлении кислорода 1,5 МПа, температуре 80 С.

Составы исходного и обработанного щелоков представлены в табл.2.

903426

1 .1

I

1

r о

1 х

Щ а ! !

1 д,о

СЧ

1 о

3О 1 о

I о

1 о

Э с, 1

03 о

X 3O л S х

I

1

1 !

I ! с, 01 1

Щ

3 1

С0

Щ 1

1 о с

Э

Е

1 .о 1

Ф I т 1

S х х

Щ

0I I

I

1

I

E о с

3о о

j о

CD

CD

СЧ

CD

Ю

Ю

СЧ

С1

С>

° »

СЧ о о м

СЧ

CD

С>

СЧ

СЧ ъО

1

Щ I

l I

S с

lO

31

Э с

Ф

I! о с о

СЭ

Ю О

СЧ О л

Ф

S х

Ю и

I

1

I е»

Ф

s х

Ф с ш

11

О л

Я

S х а

С

CQ а

I о

CL с о ! ) СО м л

I

1

1

3, 1

Ф а

CO

Щ

Щ х

S с

СХ

СЧ

СЧ о

I х

Щ

CL

Э

C о

0

X о х

ICQ

Щ

lu о

3о

Э

K л

С о х

СС3

S с

Ф

lCQ

Ф

Щ

Y о

Э

Y о

Ф т

r

Щ х

Ф

СХ\

СЧ

СЧ

Х с

О

Е т

СЧ

СЧ

tA б л м

СЧ

-а=3 О ф

CD

Ю

CO

Ю ъО

Ю

СО а !

I

3

1

t !

1

l

1

I

I

1

1

1

1

1 !

Щ

Щ х

I т о

CD

LA

С>

С)

C)

С)

С:) CL

С: о

Э с

6!

1 о а с о О

LCL

С") Ч .3

LA

Ш

СЗЪ л о

СО

3Х\

Ф

s х

Ф с

Ф

Iо

31

C о

С.Э

3ХЪ

СЧ л

О1

СЧ л Ч м

3 О

Ф

1

l

1 !

1

1

1

I

I

I

I !

1

I

t

I

I

° !

СЧ л О м

«0»

Ф О ь о х

Э с

Ю

r

Щ

О.

lЩ

1 .Ф

Iо о

Ф о

М Y

Я о

-а. л

3Х\ м

-а о s

r x

Ю

-а.

° ф

Х оФ л

CQ о

Э

Ф

l!

О.

ID

Ф

r о

1 3

3

1

1 о

L о

Э

tQ

Y о о9 !

S

1

I

1

1

1

1

1

I

1

1

I !

1

I

I ! !

1

I !

1

1

1

1

1

1

I

I

1 !

3

i

1

1

1 !

I !

I

I

I

1

1 !

I

1

1 1

I !

1

)х

Э

3О

)S х х

Э с

О

Y

CD

Y о с

Ф

)S

1:, Э

lO

)х х с>х Ф о о а.

S Ш Э

СС С

1 Щ

m c

IQ 1 K.

cr щ

omQ

CLS S ссх

2 S

ОХ! л )S Э

rооаm

o s m 0I о с. т ас3О

s я

3 C S Щ оах аЩ Щ

3: cr IQ! °

Q сС

3!3 r X

CQ Щ О

cL a о о

m н

СЧ СЧ

СЧ . СЧ О О

Ю Ю о о

33Ъ 3Х\ 3

«а м м л . л л о

СЧ СЧ

СЧ в

СЧ

),О С>

-4 LA

-Ф - 0 о ю

СЧ ъ а л !

Х\ 3Х3 ю о е

М СЧ л

О1 О

3 е»

М

Ф 3

СЧ CV о

-.3- 0 =3 о о л со

11 903428

Из данных табл.3 видно, что при степени окисления белого щелока

50-1003 наблюдается заметный эффект действия добавки антрахинона, причем эффект повышается при увеличении степени окисления. При степени окисления 60-70 результаты варки с добавкой 0,,23 антрахинона могут быть приравнены к обычным сульфатным варкам, а при степени окисления 90-1004 близ- 1в ки к результатам сульфатных вара< с соответствующими добавками антрахинона, поэтому целесообразно применять щелок со степенью окисления близкой к 1003, хотя при этом потребуются некоторые дополнительные затраты на окисление и дополнительный расход щелочи на варку.

С увеличением степени окисления снижаются выбросы дурнопахнущих сернистых соединений, так при степени окисления 503 содержание метилмеркаптана снижается в 8-10 раз, а при

1003 окислении более чем в 20 раз.

Соответственно снижаются выбросы дурнопахнущих соединений при выпарке дверных щелоков, так как с увеличением степени окисления снижается содержание остаточного сульфида натрия в черных щелоках. Осуществление способа не потребует изменение с уществующего оборудования.

Преимущества предлагаемого спосо ба обнаруживаются во всем интервале

12. предусмотренных известным способом количеств добавок антрахинона, однако целесообразной как для известного, так и для предлагаемого способа, s следует считать добавку антрахинона в количестве 0,1-0,23 для хво" íûõ пород и 0,05-0,13 для лиственных. формула изобретения

Способ получения целлюлозы путем варки исходного целлюлозосодержащего сырья с щелочным варочным раствором в присутствии антрахинона при повышенных температуре и давлении, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода целлюлозы при одновременном снижении содержания остаточного лигнина.и выделений дурнопахнущих сернистых соединений, в качестве щелочного варочного раствора используют окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида нат- рия в тиосульфат натрия 50-1003.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "PaIp and Paper Magazine of

Canada", 1977, V. 78, N 10, P. 19-24.

2. Авторское свидетельство СССР

1" 622908, кл. D 21 С 3/02,1976.

3. Патент СНА Р 4012280, кл. 162-65, кл. D 21 С 3/02,опублик.

1977 (прототип).

Заказ 43/8 Тираж 400 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель А, Моносов

Редактор B. Бобков Техред 3. фанта Корректор М. Коста