СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛЕНОЙ ХИМИКО-ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ МАССЫ ИЗ ЛИСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 1997 года по МПК D21B1/16 D21C9/16 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть применено в производстве древесной массы химико-термомеханическим способом.

Известен способ получения химико-термомеханической массы путем обработки древесной щепы отбеливающим раствором в зоне размола рафинера. В качестве отбеливающего реагента используют пероксид водорода в смеси с щелочными реагентами в следующем процентном отношении: пероксид водорода гидроксид натрия силикат натрия как (0,2-5): (1-2):(1-8) соответственно. При этом расход гидроксида натрия может быть увеличен на 5-50% от величины, указанной в соотношении, и максимально может составлять 1,5-3% от массы абсолютно сухого волокна. Кроме отмеченных химикатов в состав отбеливающего раствора входит комплексообразователь с расходом 0,05-1% от массы абсолютно сухого волокна (1).

Проведение обработки древесного волокна отбеливающими щелочными реагентами в зоне размола рафинера имеет то преимущество, что позволяет перерабатывать в волокнистую массу древесину как хвойных, так и лиственных пород. Однако данный технологический прием не лишен и недостатков, суть которых состоит в сложности введения и регулирования самого процесса отбелки, поскольку при высокой температуре в интенсивном перемешивании в зоне размола реакция отбелки волокнистой массы проходит за считанные секунды. Поэтому незначительное несоблюдение расхода отбеливающих химикатов приведет к отрицательному результату по белизне или же к перерасходу дорогостоящего пероксида водорода.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения беленой химико-термомеханической массы из лиственной древесины, включающий пропарку щепы, обработку пропаренной щепы пероксидом водорода, гидроксидом натрия и комплексообразователем, размол и отбелку (2).

Сущность данного способа состоит в том, что щепу из лиственной древесины после промывки водой и отделения от нее опилок и минеральных включений пропаривают при температуре около 100^oC и пропитывают раствоpом, содержащим пероксид водорода, гидроксид натрия и комплексообразователь при определенном их соотношении. Пропитанную щепу подвергают термообработке при 105-125^oC в течение 2-5 мин и подвергают последующему двухступенчатому размолу. Полученную волокнистую массу после сортирования и сгущения отбеливают пероксидом водорода.

Двухступенчатая обработка древесного волокна пероксидом водорода при пропитке щепы и отбелке волокнистой массы благоприятно отражается на показателе белизны готовой массы. При меньшем общем расходе пероксида водорода достигается более высокая степень белизны которой химико-термомеханической массы.

Недостатки способа связаны с тем, что отсутствие в пропиточном растворе силиката натрия снижает эффективность отбелки на стадии пропитки щепы и не позволяет вести пропарку при более высокой температуре. Стадия пропитки щепы усложняет процесс за счет наличия специального оборудования и приводит к образованию отработанного пропиточного раствора, вызывающего загрязнение окружающей среды. Кроме того, обработка щепы химикатами на стадии пропитки вызывает повышенный их расход.

Технической задачей предлагаемого решения является упрощение процесса и повышение механической прочности и степени белизны при меньшем расходе отбеливающих химикатов.

Достигается технический результат тем, что в способе получения беленой химико-термомеханической массы из лиственной древесины, включающем пропарку щепы, обработку пропаренной щепы пероксидом водорода, гидроксидом натрия и комплексообразователем, размол и отбелку согласно изобретению, пропарку щепы проводят при температуре 105-120^oC и обработку пропаренной щепы осуществляют в присутствии силиката натрия пир массном соотношении пероксида водорода, гидроксида натрия, силиката натрия и комплексообразователя, соответственно от 1:10:2:0,4 до 1:10:3:1, при этом указанную обработку проводят в процессе размола.

Силикат натрия играет многостороннюю роль в процессе пероксидного беления волокнистой массы. Во-первых, он является буфером при создании щелочности среды. Во-вторых, он является активатором белящего действия пероксида водорода и только при его присутствии разложение пероксида водорода происходит по механизму образования пероксидносиликатных комплексов, обладающих отбеливающими свойствами. В-третьих, он является стабилизатором пероксида водорода, что способствует проведению отбелки при температуре выше 110^oC. Найденное соотношение расхода отбеливающих химикатов позволяет проводить эффективную обработку древесного волокна в зоне размола, достигая заданных свойств волокнистой массы как по белизне, так и по механической прочности при минимальном расходе химикатов. Поскольку обработка волокна в зоне размола щелочным перекисным раствором не является основной стадией отбелки, то временное нарушение соотношения расхода химикатов не отразится на конечной белизне целевого продукта. При осуществлении данного процесса исключаются стадии пропитки и дополнительной термообработки, а это значит, что упрощается процесс получения беленой химико-термомеханической массы.

Собственно в предлагаемом способе стадию отбелки проводят предпочтительно щелочным раствором пероксида водорода, но могут быть использованы и другие виды отбелки, например, гидросульфитами.

Предложенный способ получения беленой химико-термомеханической массы осуществляют следующим образом: щепу из основной древесины промывают водой для отделения от нее опилок и минеральных включений. Промытую и обезвоженную щепы пропаривают при 105-120^oC в течение 2-5 мин и подают в рафинер первой ступени размола, в который одновременно поступает водный раствор, содержащий пероксид водорода, гидроксид натрия, силикат натрия и комплексообразователь, с расходом каждого из них соответственно: 2-2,5; 20-25; 4-7,5; 2-2,5 кг/т. Без отделения химикатов волокнистую массу направляют на вторую ступень размола, где реакция отбелки и пластификации волокон продолжается. Прошедшую две ступени размола волокнистую массу сортируют, очищают, сгущают и отбеливают. В качестве отбеливателя используют пероксид водорода с расходом 10-15 кг/т, а также гидроксид натрия с расходом 8-10 кг/т, силикат натрия с расходом 10-15 кг/т. Отбелку проводят при температуре 60-80^oC в течение 1-3 ч. Отбеленную химико-термомеханическую массу анализируют по показателям качества.

Пример 1. Способ получения беленой химико-термомеханической массы из лиственной древесины осуществляют следующим образом. Основную щепу стандартных размеров промывают водой и загружают в пропарочную камеру, где подвергают ее обработке насыщенным паром при температуре 105^oC в течение 5 мин. Пропаренную щепу подают в рафинер первой ступени размола, работающий под давлением, одновременно со щепой в зону размола вводят водный раствор, содержащий пероксид водорода, гидроксид натрия, силикат натрия и трилон Б, с расходом каждого из них соответственно: 2,20,4 и 2 кг/т, что соответствует соотношению 1: 10:2:1. Грубую волокнистую массу направляют в рафинер второй ступени размола, работающий при атмосферном давлении. Размол щепы как на первой ступени, так и полученной массы на второй ступени, осуществляют при концентрации волокна 20-30% Массу после второй ступени разбавляют до концентрации 1-1,5 водой, перемешивают, сортируют, очищают на центриклинерной установке и сгущают до концентрации 8-12% Массу смешивают с отбеливающим раствором с расходом, кг/т: пероксида водорода 20, гидроксида натрия 10, силиката натрия 15. Массу выдерживают при температуре 70^oС в течение 2 ч, затем кислуют до рН 5-6 и анализируют.

Показатели полученной массы приведены в таблице.

Пример 2. Способ получения беленой химико-термомеханической массы из лиственной древесины осуществляют аналогично примеру 1. Отличия состоят в том, что пропарку щепы ведут при температуре 120^oC в течение 2 мин, а расход химикатов на обработку щепы составляет, кг/т: пероксида водорода 2,5, гидроксида натрия 25, силиката натрия 7,5 и трилона Б 1, что соответствует соотношению 1: 10: 3:0,4, соответственно. Отбелку проводят при расходе пероксида водорода 15 кг/т, гидроксида натрия 8,0 кг/т, силикат натрия 10 кг/т.

Показатели полученной химико-термомеханической массы приведены в таблице.

Пример 3. Способ получения беленой химико-термомеханической массы из лиственной древесины осуществляют аналогично примеру 1. Отличия состоят в том, что пропарку щепы ведут при температуре 110^oC в течение 1 мин, а расход химикатов на обработку щепы составляет, кг/т: пероксида водорода 2,2, гидроксида натрия 11, силиката натрия 6 и трилона Б 1,5, что соответствует соотношению 1: 10: 3:0,5. Отбелку проводят при расходе, кг/т: пероксида водорода 12, гидроксида натрия 10, силиката натрия 10. Показатели полученной химико-термомеханической массы приведены в таблице.

Пример 4 (прототип). Способ получения беленой химико-термомеханической массы осуществляют следующим образом: осиновую щепу после промывки пропаривают при температуре 90^oC в течение 10 мин и пропитывают раствором химикатов, содержащим пероксид водорода с расходом 15 кг/т, гидроксид натрия с расходом 20 кг/т и трилон Б 1 кг/т, что соответствует соотношению указанных химикатов 1,5:2:0,1. Пропитанную щепу нагревают до 60^oC, выдерживают 10 мин и проводят дополнительную термообработку при 105^oC в течение 5 мин. Подготовленную таким образом щепу размалывают в две ступени, после чего волокнистую массу сортируют, очищают и сгущают и отбеливают пероксидом водорода с расходом 10 кг/т, гидроксидом натрия с расходом 10 кг/т, силикатом натрия с расходом 15 кг/т и трилон Б с расходом 1,5 кг/т. Отбеленную массу анализируют. Показатели полученной химико-термомеханичекой массы приведены в таблице.

Анализ приведенных в таблице данных свидетельствует, что предлагаемый способ получения химико-термомеханической массы позволяет повысить бумагообразующие свойства целевого продукта при меньшем общем расходе химикатов на обработку щепы и отбелку волокнистой массы.

Использование: в целлюлозно-бумажной промышленности. Сущность изобретения: осуществляют пропарку щепы при температуре 105-120^oC. Пропаренную щепу обрабатывают пероксидом водорода, гидроксидом натрия, комплексообразователем и силикатом натрия при размоле лиственной древесины. Массное соотношение пероксида водорода, гидроксида натрия, силиката натрия и комплексообразователя составляет соответственно от 1:10:2:1 до 1:10:3:0,4. Затем проводят отбелку целлюлозной массы. 1 табл.

Способ получения беленой химико-термомеханической массы из лиственной древесины, включающий пропарку щепы, обработку пропаренной щепы пероксидом водорода, гидроксидом натрия и комплексообразователем, размол и отбелку, отличающийся тем, что пропарку щепы проводят при 105 120^oС, а обработку пропаренной щепы осуществляют в присутствии силиката натрия при массовом соотношении пероксида водорода, гидроксида натрия, силиката натрия и комплексообразователя соответственно от 1:10:2:1 до 1:10:3:0,4, при этом указанную обработку проводят в процессе размола.