Способ отбелки целлюлозы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

781243

Союз Советских

Социалистических

Республик (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 01. 79 (21) 2709967/28-12 (51}М. Кл, с присоединением заявки М—

D 21 С 9/10

Государственный «омнтет.

СССР по делам изобретений н от«рытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 231180.Бюллетень Р 43 (53} УДК 676. 1. . 023. 7 {088. 8) Дата опубликования описания 25. 11. 80

Е.Д. Перминов, М.A. Иванов, A.A. Дыбцын, В.В. Попов, Н.В. Балакшина, М.И. Буйницкая, A.Ñ. Василева, E.Â. Шолмов, В.Д. Коряковский и Н.P.- Богданова (72) Авторы изобретения

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности и Котласский целлюлознобумажный комбинат им. 50-летия ВЛКСМ (73 ) Заявители (54) СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к целлюлоз-1 но-бумажной промышленности и касается способа получения беленой сульфитной и сульфатной целлюлозы из древесины хвойных и лиственных пород.

Известен способ отбелки целлюлозы путем хлорирования небеленой целлюлозы, щелочной экстракции, хлорирования щелочной экстракции, отбелки гипохлоритом натрия, отбелки двуокисью хлора и кисловки (1). указанный способ позволяет получить беленую целлюлозу, например сульфитную, с высокими показателями качества.

Однако, в случае отбелки по извест.-15 ному способу, возникают смоляные затруднения, заключающиеся в приобретении смолой "липких" свойств, чтб приводит к ее высаживанию на отбельном оборудовании, сетках промывных 20 фильтров, сетках бумагоделательных машин и т.д. Это затрудняет устойчивую работу технологического потока, увеличивает "смоляную" сорность целлюлозы.

Основной причиной смоляных затруднений считается наличие в составе экстрактивных веществ, содержащихся в небеленой целлюлозе, смоляных и жир ных кислот с ненасыщенными связями.

В процессе хлорирования (первая ступень отбелки по известному способу) хлор присоединяется по местам ненасыщенных связей, в результате чего смолистые вещества, содержащиеся в небеленой целлюлозе, приобретают "липкие" свойства.

Для снижения общего содержащий смол и жиров в целлюлозе и доведения его до уровня требований стандартов при отбелке по известному способу применяют добавки тринатрийфосфата или поверхностно-активных веществ на ступенях щелочной экстракции в количестве до 15 кг/т целлюлозы.

Известен способ отбелки целлюлозы, в процессе которого небеленую целлюлозу предварительно обрабатывают гипохлоритом натрия, хлорируют, а затем проводят щелочную экстракцию и отбеливают гипохлоритом (2).

Однако в этом случае гипохлорит натрия подают в массу низкой концентрации, поэтому фактически первой реакцией будет хлорирование. В ripoцессе хлорирования протекает окисление в кислой среде, которое сопровождается деструкцией целлюлозы. Целлюлоза, полученная этим способом, .781243 имеет невысокие показатели качества.

Известен способ отбелки целлюлозы, заключающийся в том, что небеле: ную целлюлозу хлорируют, обрабатывают щелочью с добавлением гипохлорита натрия и добеливают в две ступени двуокисью хлора с промежуточной щелочной экстракцией, а затем проводят кисловку (31. Гипохлорит натрия добавляют на ступень щелочной обработки жри 60О С в количестве 1,5% от массы абсолютно сухого волокна по активному хлору, концентрация массы 6%. Добавкагипохлорита при обработке щелочью снижает стЕпеньделигнификации целлюлозы и повышает белизну целевого продукта.

Однако такая обработка вызывает понижение механической прочности беленой целлюлозы. Кроме того, для получения белизны беленой целлюлозы в пределах 86,1-88,4% необходим увеличенный расход двуокиси хлора (2, 1-2,2% от массы абсолютно сухой целлюлозы), если степень делигнификации целлюлозы после хлорирования и щелочной обработки с гипохлоритом натрия равна 38-49 перманганатных единиц.

Цель йзобретения — улучшение показателей качества целевого продукта.

Укаэанная цель достигается тем, что щелочную обработку в присутствии гипохлорита натрия проводят перед хлорированием, Расход гипохлорита натрия составляет 0,5-3,0% от массы абсолютно сухого волокна.

Щелочная обработка в присутствии

- "гйпохлорита натрия перед хлорированием позволяет снизить содержание лигнина в ней до тех же значений, как и при хлорировании, поэтому при дальнейшей отбелке целесообразно при "менять одноступенчатое хлорирование, что позволяет сократить общее число. ступеней отбелки. Одновременно происходит снижение содержания общего сора в целлюлозе в результате окисления частиц костры и луба. При такой обработке происходит разрыв ненасыщенных связей смоляных и жирных кислот, содержащихся в целлюлозе, в результате чего они стабилизи-. руются и, как следствие этого, снижается содержание "вредной" смолы в целлюлозе, уменьшается "смоляная" сорность целлюлозы, При одинаковой степени удаления остаточного лигнина в небеленой целлюлозе при проведении щелочной обработки в присутствии гипохлорита, """"" натрия перед хлорированием уменьшается деструкция целлюлозы по сравнению с"известным способом и пред:лбжейньм, что позволяет по предлагаемому способу получить беленую целлюлозу с более высокими показателями качества.

Предлагаемый способ отбелки цел люлоэы осуществляется следующим образом.

Небеленую целлюлозу подвергают обработке щелочью в присутствии гипохлорита натрия. Условия обработки следующие: расход щелочи(йаОН)

10-25 кг/т целлюлозы, температура

30-85 С, продолжительность 15150 мин, концентрация массы 6-16%, расход гипохлорита (по активному хлору) 5-30 кг/т целлюлозы.

После щелочной обработки с гипохлоритом и промывки целлюлозу подвергают хлорированию при концентрации массы 3,0-4,5%,продолжительности 30-60 мин, температуре 5-20 С, расходе хлора 5-25 кг/т целлюлозы.

После хлорирования целлюлозу направляют на ступень щелочной экстракции при концентрации массы 8-12%, температуре 60-70 С, расходе NaOH 510 кг/т и продолжительности 120 мин.

Далее проводят отбелку целлюлозы гипохлоритом натрия при следующих усо ловиях: температура 40-50 С, концентрация массы 8-12%, продолжительность

180 мин, расход гипохлорита (по активному хлору) 10-20 KF/т целлюлозы.

После отбелки гипохлоритом натрия целлюлозу подвергают добелке, например, двуокисью хлора с расходом

С20 от 2 до 10 кг/т при концентра2 ции массы 8-12%, температуре 7085 С продолжительности 240 мин.

Беленую целлюлозу обрабатывают сернистой кислотой для нейтрализации остаточных отбеливающих реагентов и повышения стабильности белизны с расходом 502 до 10 кг/т целлюлозы. После каждой ступени отбелки производят промывку целлюлозы.

Последовательность обработки целлюлозы гипохлоритом натрия и двуокисью хлора в предлагаемом способе может изменяться.

Предлагаемый способ получения беленой целлюлозы проверен в лабораторных, полузаводских и промышленных условиях.

Примеры осуществления предлагаемого способа получения беленой целлюлозы.

Пример 1. Исходную небеленую сульфитную хвойную целлюлозу со степенью делигнификации 76 перманганатных единиц, вязкостью 0,7%-го медноамМиачного раствора 70,7 мПа с, сорностью 11600 сор/м 2 и белизной

68% белого подвергают щелочной обработке з ".присутотвии гипоХлорита нато рия при температурах 65, 74 и 82 С с расходом йаОН 25 кг/т целлюлозы.

Расход гйпохлорита натрия (по активному хлору) составляет от 5 до

25 кг/т целлюлозы. Продолжительность обработки равна 120 мин, Полученные данные приведены в табл. 1.Из табл.

1 следует, что щелочная обработка

781243 6 небеленой сульфитной хвойной целлюлозы в присутствии гипохлорита позволяет существенно снизить содержание смол и жиров, уменьшить сорность целлюлозы в 2-3 раза, при этом со- держание лигнина в .целлюлозе резко. снижается.

Пример 2. Небеленую сульфитную целлюлозу со степенью делигнификации 84 перманганатных единиц отбеливают по следующей схеме: щелочение с гипохлоритом натрия (ЩГ)хлорирование (Х) — отбелка гипохлоритом (Г)-добелка двуокисью хлора (Д)-кисловка (К).Расход щелочи на ступени щелочной обработки с гипо хлоритом натрия составляет 20 кг/т целлюлозы, расход гипохлорита натрия

10 кг/т. Температура на этой ступени 70 С. Параллельно, в аналогичных условиях, с целью сравнения, проводят отбелку данной целлюлозы по схемам Х-Щ-Х-Щ-Г-Д-К (известный способ) и Х-ЩГ-Д-Щ-Д-К (предложенный

Способ). Расход хлора на первое хлорирование 30 кг/т целлюлозы, температура 20 С, продолжительность

60 мин. На первую ступень щелочения расход NaOH составляет 20 кг/т, тема пература щелочения 70 С (известный способ). Для предложенного способа расход хлора на хлорирование 55 кг/т температура 20 С, продолжительность

60 мин. Расход щелочи на ступени .щелочения с гипохлоритом 20 кг/т, расход гипохлорита 15 кг/т, температура 65 С, продолжительность 120 мин

Общий. расход двуокиси хлора на добелку 15 кг/т. Промежуточное щелочение между ступенями добелки двуокисью хлора проводят при расходе едкого натра 5 кг/т целлюлозы. Остальные условия обработки при отбелке по трем сравниваемым схемам аналогичны указанным ранее. Результаты срав-. нения укаэанных способов приведены в табл. 2.

Из данных табл. 2 следует, что отбелка по предлагаемому способу позволяет получить целевой продукт с более высокими показателями качества по разрывной длине, белизне содержанию смол и жиров.

Пример 3. Небеленую сульфитную целлюлозу со степенью делигнификации 76 перманганатных единиц подвергают щелочной обработке с расходом NaOH 20 кг/т целлюлозы и добавкой гипохлорита натрия в количесто ве 20 кг/т при температуре 70 С в течение 120 мин. Затем ее хлорируют при расходе хлора 3 кг/т целлюлозы обрабатывают щелочью (расход

1 о

NaOM 10 кг/т, темлература 70 С);. отбеливают гипохлоритом натрия (7,5 кг/т целлюлозы активного хлора ), добеливают двуокисью хлора (2,5 кг/т

С10 /т целлюлозы), проводят кисловку.

Другой образец небеленой целлюло2 зы отбеливают по известному способу: > хлорирование (расход хлора 2 кг/т) щелочная экстракция (10 кг/т NaOM), отбелка гипохлоритом (8,3 кг активного хлора на тонну целлюлозы), добелка двуокисвю хлора (2,5 кг Cl)/т) и кисловка. Третий образец небеленой целлюлозы отбеливают .по предложенному способу: хлорирование 55 кг/т хлора, обработка щелочью в присутствии гипохлорита натрия (расход щелочи 20 кг/т, расход гипохлорита

15 кг/т). Затем целлюлозу добеливают в две ступени двуокисью хлора (общий расход С10221 кг/т) с промежуточной щелочной экстракцией (расход

15 NaOH 5 кг/т).Остальные условия отбел ки были идентичны ранее описанным в примере 2. Для снижения содержания смол и жиров при отбелке образца по известному способу (схема

X-Щ-Х-Щ-Г-Д-К) на первую ступень ще лочной экстракции добавляли 7 кг/т целлюлозы обессмоливающего вещества тринатрийфосфата. Результаты опытов приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что отбелка целлюлозы по предлагаемому способу позволяет получить целевой продукт с более высокими показателями механической прочности, белизны с одновременным снижением сорности по сравнению с известными способом и с предложенным способом.

Кроме того, отбелка целлюлозы по предлагаемому способу позволяет сократить числу ступеней отбелки сульфитной целлюлозы.

Пример 4. В производствен-, ных условиях проводят отбелку небеленой сульфатной целлюлозы иэ лиственной древесины со степенью делиг40 нификации 94 перм. единицы. Щелочь вводят в целлюлозную массу до концентрации NaOH в массе — 0,40,6 г/л (pM 10-11). Затем добавляют гипохлорит натрия в количестве

4 13 кг/т в единицах активного хлора, температура 70 С, продолжительность

50 мин, концентрация массы 10-12%.

Далее отбелку проводят по схеме

Х-Щ-Г-Д-Щ-Д-К.

Второй образец небеленой целлюлозы

"0 обрабатывают по известному способу.

Условия отбелки для обоих образцов аналогичны.

Хлорирование проводят при расходе. хлора 43 кг/т целлюлозы по иэвест$5 ному способу и 30 кг/т — по предлагаемому, продолжительность 60 мин, щелочную экстракцию при расходе едкого натра 15 кг/т, продолжительность

120 мин, температура 60 С; отбелку

60 гипохлоритом натрия при .расходе

15 кг/т целлюлозы в единицах активО ноГо хлора; температура 40 C„pH 11,2 °

Отбелка двуокисью хлора в две ступени с общим расходом 7,5 кг/т и температуре 70 С в течение 4-х ч.

781243

В табл. 4 приведены показатели целлюлозы при отбелке по известному и предлагаемым способам.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить беленую,сульфитную.и сульфатную целлюлозу с улучшенными показателями качества, уменьшить смоляные затруднения за счет снижения содержания "вредной" смолы в целлюлозе.

Осуществление предлагаемого способа не требует дополнительных капитальных вложений и расхода химикав.

Ю

CO

Ю (C) с

%-1

Ю

Ю

Ю

IA (Ч с

СЧ О ( с

СО л

CO с

СЧ

1О

C)

Ю

% 1

Гс и о

ССЪ

С Ъ

Ю с

% 1

C)

Ю

ÎO

Г с

lA л

Ю

Ю

СО

ОЪ

C)

c)

С Ъ

СО

C) с -С

Г (Ч

Ю

Ю

C) Г

Ю

Ю

СЧ

ОЪ и о

Сс

СЧ с О л

Ю

СЧ

C)

СО (ч

Г» A

Ю ()

Щ х 3

Ю т-(Ц о х о ф

Ю

Сс

Ю

РЪ

С7 с

Ю

Ю и о (4

СО

Ю

ССЪ

Ю

1О

1О

Ch

C) Гс

О

Ul (Ч

СО л О

Ю с

%-1

Ю.

Ю

Гс

ССЪ с цЪ

Ю хюл ецио х е

Г Я хоц

o.e e жал

Ю

C)

СО т4

C) с

СО

1О

CO с Ч

Ю с

C)

Г с хо !. A

4 2

К Ц о е

781243 о

ХЦ ГО хе ir u юо.

ХЕ ГХе е а

ЕГ ООХ имхх ем mao х кем ие аиа

Ю

\О lA о

Ц о х ъ . с Я

4N

Н Х оо ох х х аа ос ио ох

Я Цм> и

О с е цг»

Х с а х х

ФМФ

x o t» а ах е ха цх о йх5 с

781243

12"

Таблица 2

Отбелка по схеме ЩГ-Х-Щ-Г-Д-К (предлагаемый способ) Отбелка по схеме Х-ЩГ-Д-Щ-Д-К (предложенный способ) Показатели целлюлозы

Показатели механической прочности:

8200

8600

Разрывная длина,м

7940

Сопротивление излому, ч.дв.пер.

1958, 2120

2000

88,4

89,2

88,0

Белизна, %

Содержание смол и жиров

0,83.

0,71

0,62

Таблица 3

Отбелка по схе- Отбелка по схе- ме ЩГ-Х-Щ-Г-Д-К ме Х-Щ-Х-Щ-Г-Д-К (предлагаемый (известный споспособ) соб

Исходный образец небеленой целлюлозы

Показатели целлюлозы

7800

8700

8000

9600

1578

1350

1495

43,3

42,8

43,2

70,7

Сорность,число соринок/м 11600

270

Белизна % 68

0,57

0,62

0,55

Таблица 4

Мор аническая проч- ность:

620

720 раздирание, Н 690 разрывная длина, м 9450

8960

7900

37

Белизна, %

Содержание общей смолы, %

0,46

0,45

О, 4 7

Содержание

"вредной"смолы,% 0,053

0,039

0,020

Механическая прочность: разрывная длина, м

Сопротивление излому, ч.дв.п.

Вязкость

0,7%-го медноаммиачного раствора, мПа.с

Содержание смол и жиров, %

Отбелка по схеме Х-Щ-Х-Щ-Г-Д-К (известный способ) Отбелка по схеме Х-ЩГ-Д-Щ-Д-К (способ-прототип

781243 14

Формула изобретения

Составитель A. Моносов

Редактор A. Мотыль Тех H.Ã аб Ко екто М. емчик, Заказ 8075/23 Тираж 430 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5

Филиал ППП "Патент", i. Ужгород, ул. Проектная, 1. Способ отбелки целлюлозы, включающий хлорирование, щелочную обработку в присутствии гипохлорита натрия с последующими операциями обработки гипохлоритом, добелки и кисловки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, щелочную обработку в присутствии гипохлорита натрия проводят перед хлорированием.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что гипохлорит натрия используют в количестве

0,5-3,0% от массы абсолютно сухого волокна.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Бумажная промышленность", М 2, 1971, с. 10-11.

2. "Отбелка целлюлозы", Монография TAIIIIH, М, Гослесбумиздат, 1957, с. 140.

3. Комаров Ф.П. и др. Отбелка хлорированной целлюлозы после щелочной обработки с добавлением окислителей, Труды ВНИИБа, вып.70, 1977, с.72-74 (прототип).