СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2001 года по МПК D21C3/02 

Предлагаемое изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, в частности к способам получения сульфатной целлюлозы, и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов для различных видов бумаги и картона.

Наиболее близким является способ получения сульфатной целлюлозы путем варки древесины при повышенных температуре и давлении в белом сульфатном щелоке при добавлении упаренного черного щелока (УЧЩ) с плотностью 1,18-1,23 г/см³ (продукта, образующегося в технологическом процессе сульфат-целлюлозного производства). При этом используют упаренный черный щелок от варки лиственных пород древесины, а добавление производят в количестве 1-2% от массы абсолютно-сухой древесины (а.с.д.) в пересчете на абсолютно-сухие вещества (а.с.в.) черного щелока (а.с. N 1509465, кл. D 21 C 3/02, 1989).

Применение в качестве добавки упаренного черного щелока при варке полуфабрикатов, предназначенных для отбелки, нежелательно из-за возможности осаждения лигнина, содержащегося в добавке, на волокнах целлюлозы, и тем самым затрудняющих отбелку или делающих ее невозможной.

Целью предлагаемого изобретения является применение в качестве эффективной добавки продукта, образующегося в технологическом процессе сульфатно-целлюлозного производства, не содержащего в своем составе сульфатного лигнина, трудноокисляемого при отбелке, но обеспечивающего повышение выхода и качественные показатели целлюлозы.

Технический результат достигается тем, что в способе получения сульфатной целлюлозы путем варки древесины при повышенных температурах и давлении в белом щелоке при добавлении продуктов, образующихся в технологическом процессе сульфатно-целлюлозного производства, согласно изобретению в качестве добавок используют талловый пек совместно с элементарной серой или модифицированный элементарной серой талловый пек совместно с элементарной серой или без нее.

Добавки используют в общем количестве 3-4% к массе абсолютно-сухой древесины в пересчете на сухие вещества, содержащиеся в добавках.

Талловый пек является продуктом, образующимся в технологическом процессе сульфат-целлюлозного производства, но сульфатного лигнина в своем составе не содержит.

Способ осуществляют следующим образом, описанным в примерах: 1-7 - варка смеси березовой и осиновой щепы; 8.Б, 9.Б - варка березовой щепы; 10.0, 11.0 - варка осиновой щепы и в примерах 12-22 - варка смеси сосново-еловой щепы.

Пример 1.

Смесь березовой и осиновой щепы (1:1), остающуюся при сортировании на сите с диаметром отверстия 20 мм, варят в белом щелоке при добавлении ТП (2% к а.с.д. по а.с.в.) и S (2% к а.с.д.). Расход активной щелочи - 16% от массы а.с.д. в ед. Na₂O; сульфидность - 25%; гидромодуль - 5. Температурный режим: пропитка при 115^oC - 60 мин; подъем до 170^oC - 40 мин; варка при 170^oC - 30 мин. Талловый пек соответствует техническим условиям ТУ 81-05-84.80.

Пример 2.

Щепу с характеристикой примера 1 варят в белом щелоке с добавками ТП (3% к а.с.д. по а.с.в.) и S (1% к а.с.д.). Условия варки по примеру 1.

Пример 3.

Щепу с характеристикой примера 1 варят в белом щелоке при добавлении модифицированного элементарной серой таллового пека (ТПS) (3% к а.с.д.). Условия варки по примеру 1. Модификацию таллового пека (ТУ 81-05-84.80) производят добавкой элементарной серы в количестве, необходимом для реакции, при исходной температуре пека в пековой ванне дистилляционной установки.

Пример 4.

Щепу с характеристикой примера 1 варят в белом щелоке при добавлении ТПS (1% к а.с.д. по а.с.в.) и S (2% к а.с.д.). Условия варки по примеру 1.

Пример 5.

Щепу с характеристикой примера 1 варят в белом щелоке при добавлении 2% ТП с 3% элементарной серы.

Пример 6 (известный способ).

Щепу с характеристикой примера 1 варят в белом щелоке при добавлении УЧЩ от варки лиственных пород древесины (2% к а.с.д. по а.с.в). УЧЩ отбирался из производственного потока (плотность - 1,245 г/см³). Активная щелочь, содержащаяся в черном щелоке, учитывалась при расчете расхода активной щелочи на варку. Условия варки по примеру 1.

Пример 1 (контрольный).

Щепу с характеристикой примера 1 варят в белом щелоке без добавок. Условия варки по примеру 1.

Пример 8.Б.

Березовую щепу, оставшуюся на сите с диаметром отверстий 20 мм, варят в белом щелоке, при добавлении 3% ТПS, по условиям примера 1.

Пример 9.Б (контрольный).

То же, что и в примере 8. Б, но без добавок.

Пример 10.0.

Осиновую щепу, остающуюся на сите с диаметром 20 мм, варят с белым щелоком с добавкой 3% ТПS, по условиям примера 1.

Пример 11.0 (контрольный).

То же, что и в примере 10.0, но без добавок.

Пример 12 (известный).

Смесь сосновой и еловой щепы (1:1), остающуюся на сите с диаметром отверстия 20 мм, варят в белом щелоке при добавлении УЧЩ от варки хвойных пород древесины (2% к а.с.д по а.с.в.). Расход активной щелочи - 18% от массы а.с.д. в ед. Na₂O; сульфидность - 25%; гидромодуль - 5. Температурный режим: подъем до 170^oC - 120 мин, варка при 170^oC до достижения степени делигнификации 36 п.е. (число Каппа).

Пример 13 (контрольный).

Щепу с характеристикой примера 12 варят в белом щелоке без добавок. Условия варки по примеру 12 до достижения числа Каппа 36.

Пример 14.

Щепу с характеристикой примера 12 варят в белом щелоке с добавлением ТП (2% к а.с.д. по а.с.в.) и S (1% к а.с.д.) до достижения числа Каппа 39.

Пример 15.

Щепу с характеристикой примера 12 варят в белом щелоке с добавлением ТП (2% к а.с.д по а.с.в). Условия варки по примеру 12 до достижения числа Каппа 39.

Пример 16 (контрольный).

Щепу с характеристикой примера 12 варят в белом щелоке без добавок до достижения числа Каппа 39.

Пример 17.

Щепу с характеристикой примера 12 варят в белом щелоке с добавлением ТП (2% к а.с.д. по а.с.в.) и S (1% к а.с.д.). Условия варки по примеру 12. Варку ведут до числа Каппа 48.

Пример 18.

То же, что в примере 17, но варку до числа Каппа 48 ведут с добавкой 2% ТП без серы.

Пример 19 (контрольный).

То же, что в примерах 17 и 18, но варку ведут до числа Каппа 48 без добавок.

Пример 20.

То же, что в примерах 15, 18, но варку ведут до числа Каппа 68 с добавкой 2% ТП.

Пример 21.

То же, что в примере 20, но варку ведут до числа Каппа 68 с добавкой 1% ТП.

Пример 22.

То же, что в примерах 20, 21, но варку ведут до числа Каппа 68 без добавок.

Результаты варок представлены в табл. 1.

Результаты сульфатных варок лиственной древесины (смеси березовой и осиновой щепы) при повышенном давлении и температуре в белом щелоке до достижения числа Каппа 17-21 с добавками таллового пека совместно с элементарной серой, модифицированного серой таллового пека или без нее - продуктов, образующихся в технологическом процессе сульфатно-целлюлозного производства, показывают, что выход лиственной отсортированной целлюлозы достигается на 1,2-3,3% больше и при более низком числе Каппа 17-19, по сравнению с известным способом с добавкой упаренного щелока (число Каппа 20) и на 2,08-5,5% больше по сравнению с контрольным способом сульфатной варки без добавки. Небольшой выход достигается при добавках 3-4% к массе абсолютно-сухой древесины в пересчете на сухие вещества, содержащиеся в добавках.

При варках березовой (пример 8.Б-9.Б) и осиновой щепы раздельно (пример 10.0 и 11.0) эффект добавок 3% ТПS ниже, чем при варке смеси осиновой и березовой щепы (пример 3).

Увеличение суммарного количества сухих добавок таллового пека совместно с серой выше 4% по отношению к массе а.с.д. нецелесообразно из-за повышения Каппа, непровара и снижения выхода сортированной целлюлозы (пример 5).

Но при варке осиновой щепы (пример 10.0) эффект добавки 3% ТПS значительно выше, чем при варке березовой щепы с такой же добавкой (пример 8.Б).

Результаты сульфатных варок хвойной древесины (смеси сосновой и еловой щепы) при повышенном давлении и температуре в белом щелоке (примеры 12-22) с добавками таллового пека без и совместно с серой и без добавок (контрольных) показывают, что эффект влияния добавок проявляется только при варке жестких целлюлоз с числом Каппа 48-68 (примеры 17, 20, 21), что соответствует увеличению выхода сортированной целлюлозы на 1,40-1,92% по сравнению с контрольными варками без добавок (примеры 19, 22).

При варке хвойной древесины до более глубокой делигнификации целлюлозы с числом Каппа 39 (примеры 14, 15) эффект добавки 2% таллового пека и 1% S и таллового пека без серы был незначительным и составляет всего 0,58-0,64%.

Это значит, что при варке хвойной древесины с целью углубления делигнификации добавки таллового пека с серой или без нее применять не надо, но при варке полуфабрикатов для производства картона, с общим выходом 53-54%, с числом Каппа до 68, это может дать увеличение выхода на 0,97-1,92%.

Показатели механической прочности целлюлозы, полученной по предлагаемому способу, не отличаются существенно от показателей, получаемых по известному способу (табл. 2).

Использованные источники
А.С., SU N 1509465, кл. D 21 C 3/02, 23.09.89, Бюл. N 35 (прототип).

SU 1341305, 30.09.87.

US 4574032, 04.03.86.

GB 1324395, 25.07.73.

DE 3315359, 10.11.83.

Способ может быть использован в целлюлозно-бумажном производстве при получении сульфатной целлюлозы. Древесное сырье варят при повышенных температуре и давлении в белом сульфатном щелоке при добавлении продуктов, образующихся в технологическом процессе сульфат-целлюлозного производства. В качестве последних используют талловый пек совместно с элементарной серой или модифицированный элементарной серой талловый пек совместно с элементарной серой или без нее. Предпочтительно использовать добавки в общем количестве 3-4% к массе абсолютно-сухой древесины в пересчете на сухие вещества, содержащиеся в добавках. Способ позволяет повысить выход целлюлозы при сохранении степени делигнификации и качества целлюлозы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения сульфатной целллюлозы путем варки древесины при повышенных температурах и давлении в белом щелоке при добавлении продуктов, образующихся в технологическом процессе сульфат-целлюлозного производства, отличающийся тем, что в качестве добавок используют талловый пек совместно с элементарной серой или модифицированный элементарной серой талловый пек совместно с элементарной серой или без нее. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавки используют в общем количестве 3-4% к массе абсолютно-сухой древесины в пересчете на сухие вещества, содержащиеся в добавках.