СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛЕНОЙ СУЛЬФИТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НА МАГНИЕВОМ ОСНОВАНИИ Российский патент 2001 года по МПК D21C9/00 D21C9/10 D21C9/147 D21C3/04 D21C9/16 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании для производства бумаги с повышенным требованием по белизне.

Известен способ отбеливания лигноцеллюлозосодержащей древесной пульпы, включающий предварительную обработку пульпы кислотой (при pH 1-7) в присутствии соединения магния, промывку и отбелку пероксидсодержащим соединением (см. RU 2072014 С1, МКИ D 21 C 9/16, опубл. 29.10.82).

При этом в качестве соединений магния могут быть использованы следующие соединения - сульфат магния, хлорид магния, карбонат магния или нитрат магния - а условия их использования на стадии обработки пульпы должны быть таковы, чтобы щелочноземельный металл был растворен в суспензии пульпы.

В качестве лигноцеллюлозосодержащей пульпы используют пульпу, содержащую волокна твердой или мягкой древесины, полученные как химической (сульфатный способ варки, сульфитный способ варки, варкой с органическими растворителями или содовыми способами), так и механической обработкой.

Известный способ обеспечивает более высокую степень белизны готовой целлюлозы при существенном уменьшении числа Каппа.

Однако такой способ отбеливания целлюлозы эффективен лишь до определенного предела и не обеспечивает производства целлюлозы для бумаги с повышенным требованием по белизне.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании, включающий предварительную двухступенчатую обработку суспензии целлюлозы, первую ступень из которых проводят кислотой, а вторую - магнийсодержащим соединением, с промежуточной промывкой между указанными ступенями, промывку перед отбелкой и отбелку путем обработки суспензии целлюлозы бесхлорным отбеливающим реагентом на основе пероксида водорода в присутствии суспензии гидроксида магния (см. RU 2039141, МКИ D 21 C 9/147, опубл. 30.04.91).

При этом на первой ступени обработки суспензии целлюлозы используют неорганическую кислоту, выбранную из группы - серная, азотная, соляная или остаточная кислота из реактора двуокиси хлора или их смесь; на второй ступени обработки целлюлозы в качестве магнийсодержащего соединения используют сульфат магния, или хлорид магния, или смесь хлорида магния с оксидом кальция, или смесь хлорида магния с хлоридом кальция.

Известный способ позволил повысить белизну целлюлозы при сниженном потреблении пероксида водорода.

Однако достигнуть белизны более 88% известным способом не получается, как следует из представленных данных.

Новым техническим результатом является повышение эффективности процесса производства целлюлозы для производства бумаги с повышенным требованием по белизне.

Этот результат достигается тем, что в способе получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании, включающем предварительную двухступенчатую обработку суспензии целлюлозы, первую ступень из которых проводят кислотой, а вторую - магнийсодержащим соединением, с промежуточной промывкой между указанными ступенями, промывку перед отбелкой и отбелку путем обработки суспензии целлюлозы бесхлорным отбеливающим реагентом на основе пероксида водорода в присутствии суспензии гидроксида магния, на первой ступени предварительной обработки в качестве кислоты используют сульфитный варочный раствор на магниевом основании при расходе общего SO₂ 0,5-1,5%, а на второй стадии предварительной обработки в качестве магнийсодержащего соединения используют гидроксид магния в количестве 0,5-2,0% в ед. MgO от массы абсолютно сухой целлюлозы, при этом отбеленную бесхлорным реагентом на основе пероксида водорода и гидроксида магния суспензию целлюлозы дополнительно обрабатывают одним пероксидом водорода при pH 10,5-12,0, температуре 75-85^oC, концентрации массы 7-20% в течение 180-240 мин.

При этом первую стадию предварительной обработки целлюлозы проводят при pH 1,2-3,0, концентрации массы 5-12%, расходе SO₂ 0,5-1,5% к абсолютно сухому волокну, температуре 15-50^oC и продолжительности 0,5-1,0 ч, а вторую стадию предварительной обработки целлюлозы проводят при pH 8,0-9,5, температуре 20-100^oC, концентрации массы 5-12%, расходе гидроксида магния 0,5-2,0% в единицах MgO и продолжительности 0,2-1,5 ч, а в качестве отбеливающего реагента на первой стадии отбелки целлюлозы используют пероксид водорода или смесь пероксида водорода и кислорода при его расходе 0,5-2,0% от абсолютно сухой массы. Расход пероксида водорода на второй ступени отбелки составляет 1-4% от абсолютно сухой массы.

Возможна обработка хелатным соединением промытой целлюлозы после ее обработки кислотой, при этом расход хелатного соединения составляет 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы, а в качестве хелатного соединения используют трилон Б.

Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании.

Пример 1. Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют путем двухступенчатой обработки суспензии сульфитной хвойной целлюлозы с числом Каппа 20, при этом:
- на первой ступени 5% суспензию целлюлозы обрабатывают сульфитным варочным раствором на магниевом основании при расходе общего SO₂ 1,5% к массе абсолютно сухого волокна, концентрации SO₂ 4,5%, содержании MgO 0,1% и pH 1,2. Время обработки составляет 0,5 ч при температуре 15^oC;
- на второй ступени 12% суспензию целлюлозы обрабатывают суспензией гидроксида магния с расходом 2% к абсолютно сухому волокну при pH 9,5. Время обработки составляет 90 мин при температуре 100^oC.

Между первой и второй ступенью обработки суспензию целлюлозы промывают водой.

Целлюлозную суспензию с концентрацией массы 7% после второй ступени обработки отбеливают пероксидом водорода в присутствии гидроксида магния. Технологические параметры отбелки следующие: расход пероксида водорода 4% к массе абсолютно сухого волокна, расход гидроксида магния 2% к массе абсолютно сухого волокна, температура 80^oC, pH 9,0, продолжительность отбелки 120 мин.

Последующую ступень отбелки 20% целлюлозной массы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида натрия. Технологические параметры отбелки следующие: расход пероксида водорода 1% к массе абсолютно сухого волокна, расход гидроксида натрия 0,7% к массе абсолютно сухого волокна, температура 75^oC, pH 10,5, продолжительность отбелки 180 мин.

Качественные показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 2. Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:
- на первой ступени суспензию целлюлозы обрабатывают сульфитным варочным раствором на магниевом основании при температуре 30^oC;
- на второй ступени 5% суспензию целлюлозы обрабатывают гидроксидом магния с расходом 0,5% к абсолютно сухому волокну при pH 8,0. Время обработки составляет 12 мин при температуре 20^oC;
- после первой ступени обработки и промывки целлюлозу подвергают хелатированию трилоном Б при расходе его 0,2% к абсолютно сухому волокну в присутствии серной кислоты. Технологические параметры: pH 4,0, температура 50^oC, концентрация массы 5%, продолжительность 60 мин;
- первую ступень отбелки целлюлозы проводят смесью кислорода, пероксида водорода и гидроксида магния под давлением 0,4 МПа.

Технологические параметры: расход пероксида водорода 2% от абсолютно сухого волокна, расход гидроксида магния 2% от абсолютно сухого волокна, температура 110^oC, pH 9,0, концентрация массы 15%, продолжительность 120 мин;
- вторую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида натрия. Технологические параметры отбелки следующие: расход пероксида водорода 4% от абсолютно сухого волокна, расход гидроксида натрия 1,5% от абсолютно сухого волокна, pH 12,0, температура 85^oC, концентрация массы 7%, продолжительность 240 мин.

Качественные показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 3. Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:
- на первой ступени суспензию целлюлозы обрабатывают сульфитным варочным раствором на магниевом основании при следующих параметрах: расход общего SO₂ 0,5% от абсолютно сухого волокна, pH 3,0, содержание всего SO₂ 3,5%, содержание MgO 1,7%, температура 50^oC, концентрация массы 12%, продолжительность 60 мин;
- на второй ступени 7% суспензию целлюлозы обрабатывают гидроксидом магния с расходом 1% к абсолютно сухому волокну при pH 9,0, температуре 60^oC и продолжительности 30 мин;
- после первой ступени обработки и промывки целлюлозу подвергают хелатированию трилоном Б при его расходе 0,1% к абсолютно сухому волокну в присутствии серной кислоты.

Технологические параметры: pH 4,6, расход серной кислоты 0,005%, концентрация массы 12%, температура 80^oC, продолжительность 30 мин;
- первую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида магния. Технологические параметры: расход пероксида водорода 2%, расход гидроксида магния 1% от абсолютно сухого волокна, pH 7,5, температура 110^oC, концентрация массы 20% и продолжительность 30 мин;
- вторую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида натрия. Технологические параметры: расход пероксида водорода 3%, расход гидроксида натрия 0,8% от абсолютно сухого волокна, pH 11,2, температура 80^oC, концентрация массы 20% и продолжительность 240 мин.

Качественные показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 4. Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:
- на первой ступени суспензию целлюлозы обрабатывают при температуре 30^oC и концентрации общего SO₂ 4%;
- после первой ступени обработки и промывки целлюлозу подвергают хелатированию аналогично примеру 2;
- первую ступень отбелки целлюлозы проводят смесью кислорода при давлении 0,1 МПа, пероксида водорода и гидроксида магния. Технологические параметры: расход пероксида водорода 0,5%, расход гидроксида магния 1,0% от абсолютно сухого волокна, температура 80^o, pH 7,5, концентрация массы 5%, продолжительность 30 мин;
- вторую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода, как в примере 3.

Качественные показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 5 (контр.). Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:
- на первой ступени суспензию целлюлозы обрабатывают при pH 3,2, температуре 130^oC, концентрации массы 4%, расходе общего SO₂ 0,4%, содержания MgO 1,8%, продолжительность обработки 20 мин;
- на второй ступени 13% суспензию целлюлозы обрабатывают гидроксидом магния с расходом 0,4% к абсолютно сухому волокну при температуре 18^oC, pH 7,8 и продолжительности 10 мин;
- первую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида магния. Технологические параметры: расход пероксида водорода 18%, расход гидроксида магния 0,8% от абсолютно сухого волокна, pH 7,3, температура 78^oC, концентрация массы 6,5% и продолжительность 25 мин;
- вторую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида натрия. Технологические параметры: расход пероксида водорода 0,8%, расход гидроксида натрия 0,6% от абсолютно сухого волокна, pH 9,5, температура 73^oC, концентрация массы 6,5%, продолжительность отбелки 170 мин.

Качественные показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 6 (контр.). Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:
- на первой ступени суспензию целлюлозы обрабатывают при pH 1,1, температуре 52^oC, концентрации массы 12,5%, расходе общего SO₂ 1,7%, концентрации SO₂ 4,7%, содержании MgO 0,05%, продолжительность обработки - 70 мин;
- после первой ступени обработки и промывки целлюлозу подвергают желатированию аналогично примеру 3. Технологические параметры: расход трилона Б 0,4%, pH 3,7, температура 38^oC, концентрация массы 12,5%;
- на второй ступени обработку 12,5% суспензии целлюлозы проводят гидроксидом магния с расходом 2,2% к абсолютно сухому волокну при температуре 102^oC, pH 9,7, продолжительность обработки 100 мин;
- первую ступень отбелки целлюлозы проводят смесью кислорода при давлении 0,5 МПа, пероксида водорода и гидроксида магния. Технологические параметры: расход пероксида водорода 2,2%, расход гидроксида магния 2,2% от абсолютно сухого волокна, pH 9,2, температура 112^oC, концентрация массы 15,5%; продолжительность отбелки 130 мин;
- вторую ступень отбелки целлюлозы проводят пероксидом водорода в присутствии гидроксида натрия. Технологические параметры: расход пероксида водорода 4,2%, расход гидроксида натрия 1,6% от абсолютно сухого волокна, pH 12,5, температура 87^oC, концентрация массы 20,5%; продолжительность отбелки - 250 мин.

Качественные показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 7 (по прототипу). Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании осуществляют путем двухступенчатой обработки суспензии сульфитной хвойной целлюлозы с числом Каппа 20 при этом:
- на первой ступени 10% суспензию целлюлозы обрабатывают серной кислотой при pH 1,2, температуре 50^oC; продолжительность обработки 60 мин;
- на второй ступени 20% суспензию целлюлозы обрабатывают в присутствии сульфата магния в количестве 3 кг/т к массе абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60^oC;
- отбелку проводят пероксидом водорода при концентрации 20% и pH 12 (расход пероксида водорода 2,5% к массе абсолютно сухой целлюлозы), температуре 80^oC в течение 120 мин.

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Анализ таблицы показывает, что предлагаемый способ производства беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании повышает эффективность производства целлюлозы и позволяет получать целлюлозу с повышенной белизной. Достигнутый показатель белизны целлюлозы по примерам 1-4 85-86,5 при высокой механической прочности (сопротивление излому 1400-1600 ч.д.п.; механическая прочность 8450-8800 м). Достигнутый уровень качественных показателей целлюлозы по предлагаемому способу превышает аналогичные показатели целлюлозы по прототипу: белизна на 12 - 13,5%; разрывная длина на 300 - 500 м; сопротивление излому на 400 - 600 ч.д.п.

Способ касается целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использован при производстве беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании для производства бумаги с повышенным требованием по белизне. Способ включает предварительную двухступенчатую обработку суспензии целлюлозы, первую ступень из которых проводят кислотой, а вторую - магнийсодержащим соединением, с промежуточной промывкой между указанными ступенями; промывку перед отбелкой. Отбелку осуществляют путем обработки суспензии целлюлозы бесхлорным отбеливающим реагентом на основе пероксида водорода в присутствии суспензии гидроксида магния. На первой стадии предварительной обработки в качестве кислоты используют сульфитный варочный раствор на магниевом основании при расходе общего SO₂ 0,5-1,5%. На второй стадии предварительной обработки в качестве магнийсодержащего соединения используют гидроксид магния в количестве 0,5-2,0% в ед. MgO от массы абсолютно сухой целлюлозы. При этом отбеленную бесхлорным реагентом на основе пероксида водорода и гидроксида магния суспензию целлюлозы дополнительно обрабатывают одним пероксидом водорода при рН 10,5-12,0, температуре 75-85°С, концентрации массы 7-20% в течение 180-240 мин. В качестве бесхлорного отбеливающего реагента используют пероксид водорода или смесь пероксида водорода и кислорода. После промывки суспензию целлюлозы, обработанную на первой стадии обработки, подвергают хелатированию при расходе хелатного соединения в количестве 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы. При этом в качестве хелатного соединения используют трилон Б. Техническим результатом является повышение эффективности процесса с повышенным требованием по белизне. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения беленой сульфитной целлюлозы на магниевом основании, включающий предварительную двухступенчатую обработку суспензии целлюлозы, первую ступень из которых проводят кислотой, а вторую - магнийсодержащим соединением, с промежуточной промывкой между указанными ступенями, промывку перед отбелкой и отбелку путем обработки суспензии целлюлозы бесхлорным отбеливающим реагентом на основе пероксида водорода в присутствии суспензии гидроксида магния, отличающийся тем, что на первой стадии предварительной обработки в качестве кислоты используют сульфитный варочный раствор на магниевом основании при расходе общего SO₂ 0,5 - 1,5%, а на второй стадии предварительной обработки в качестве магнийсодержащего соединения используют гидроксид магния в количестве 0,5 - 2,0% в единицах MgO от массы абсолютно сухой целлюлозы, при этом отбеленную бесхлорным реагентом на основе пероксида водорода и гидроксида магния суспензию целлюлозы дополнительно обрабатывают одним пероксидом водорода при рН 10,5 - 12,0, температуре 75 - 85^oC, концентрации массы 7 - 20% в течение 180 - 240 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве бесхлорного отбеливающего реагента используют пероксид водорода или смесь пероксида водорода и кислорода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после промывки суспензию целлюлозы, обработанную на первой стадии обработки, подвергают хелатированию при расходе хелатного соединения в количестве 0,1 - 0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы, при этом в качестве хелатного соединения используют трилон Б. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую стадию предварительной обработки проводят при рН 1,2 - 3,0, концентрации массы 5 - 12%, расходе SO₂ 0,5 - 1,5% к абсолютно сухому волокну, температуре 15 - 50^oC и продолжительности 0,5 - 1,0 ч, а вторую стадию проводят при рН 8,0 - 9,5, температуре 20 - 100^oC, концентрации массы 5 - 12%, расходе гидроксида магния 0,5 - 2% в единицах MgO и продолжительности 0,2 - 1,5 ч.