СПОСОБ ПРОМЫВКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2009 года по МПК D21C3/00 D21C3/02 D21C9/00 

Изобретение относится к технологии производства целлюлозы и может быть использовано на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности, вырабатывающих сульфитную целлюлозу для изготовления бумаги, картона, а также для химической переработки.

Известен способ получения волокнистого полуфабриката, согласно которому после варки целлюлозы и отбора крепкого щелока волокнистую массу подвергают обработке раствором NaOH при 60-95°С и расходе его 0,3-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 5-30 мин (SU №821613, кл.D 21С 3/02; 9/00; опубл. 15.04.81).

Недостатками известного способа являются высокий расход NaOH, высокая температура обработки, трудность и длительность отмывки NaOH холодной водой от целлюлозного волокна.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ промывки целлюлозы после варки, включающий обработку целлюлозной массы водой или раствором гидроксида натрия в присутствии добавки - продукта нейтрализации растворимой пирогенной древесной смолы водными растворами гидроксида натрия и гидроксида кальция (ЛХД). При этом указанную добавку берут в количестве 0,5-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, а промывная жидкость имеет температуру 80-90°С (SU №1601260, кл. D21C 9/00; 3/02, опубл. 23.10.90). Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются высокий расход добавки при промывке целлюлозы после варки (0,5-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы); использование для промывки горячей воды с температурой 80-90°С; недостаточный эффект обессмоливания при использовании ЛХД (4-30%); отсутствие данных по снижению содержания «вредной» смолы в целлюлозном волокне.

В ЦБП существуют 2 характеристики смолы: общая и «вредная». Наиболее опасной является «вредная» или эмульгированная смола, эмульсия которой не стабильна и легко может быть нарушена с агломерацией отдельных частиц в крупные сгустки. Характерным признаком «вредной» смолы является способность давать липкие образования, вызывающие производственные затруднения: осаждение смолы на оборудовании (сортировках, трубопроводах и т.д.), загрязнение одежды буммашин, а это в свою очередь приводит к обрывности бумажного полотна, браку бумаги (смоляные пятна, дыры и т.п.) и простоям машин из-за продувки или промывки бумагоделательных сеток.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - обработка целлюлозной массы водой в присутствии органической добавки.

Задачей изобретения является повышение эффективности промывки целлюлозной массы и снижение содержания в целлюлозе общей и «вредной» смолы.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем после варки обработку целлюлозной массы водой в присутствии органической добавки, обработку целлюлозной массы осуществляют холодной водой и в качестве органической добавки используют поверхностно-активное вещество слабоанионного типа - препарат УМС-1, представляющий собой водную смесь биоразлагаемых этоксилированных жирных спиртов и нехлорированных растворителей, при его расходе 0,005-0,02% от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Признаки, отличительные от прототипа, - промывка целлюлозы после варки холодной водой; использование в качестве органической добавки для промывки целлюлозы ПАВ слабоанионного типа препарат - УМС-1 в количестве 0,005-0,02% от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Обессмоливающий эффект УМС-1 обеспечивается следующим: противоосаждающие компоненты, входящие в состав препарата, обеспечивают поддержание уже отделенной от целлюлозных волокон смолы в эмульгированном состоянии, предотвращают образование липких агломератов смолы и препятствуют осаждению смолы на волокне и оборудовании. Большая часть эмульгированной смолы уходит с промывной водой.

Предлагаемый способ промывки целлюлозы осуществляется в следующей последовательности.

Древесную щепу загружают в автоклав. Варочный раствор на натриево-магниевом основании предварительно подогревают до 70-75°С, заливают в автоклав и проводят варку целлюлозы. По окончании варки проводят промывку целлюлозы холодной водой с добавкой ПАВ следующим образом: свободный щелок из автоклава сливают, целлюлозу с остатками щелока помещают в дезинтегратор, в котором находится 1 л холодной воды с температурой 10-15°С, содержащей препарат УМС-1 в количестве 0,005-0,03% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Целлюлозу распускают на волокна в растворе ПАВ в дезинтеграторе и дальнейшую промывку осуществляют водопроводной холодной водой на лабораторных ситах до исчезновения пены.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Щепу из древесины ели загружали в автоклав и заливали варочным раствором на натриево-магниевом основании, который предварительно нагревали до температуры 70-75°С. Далее проводили варку целлюлозы по следующему температурному режиму:

- подъем температуры до 115°С - 1,5 ч;

- стоянка при температуре 115°С - 2,0 ч;

- подъем температуры до 160°С - 2,0 ч;

- варка при температуре 160°С - 2,0 ч.

Гидромодуль при варке составлял 5:1.

После варки целлюлозу распускали на волокна в дезинтеграторе в присутствии холодной воды с температурой 10-15°С и далее промывали холодной водой на лабораторных ситах.

Примеры 2-5.

Щепу из древесины ели загружали в автоклав. Варочный раствор на натриево-магниевом основании предварительно нагревали до температуры 70-75°С, заливали в автоклав и проводили варку целлюлозы по температурному режиму, описанному в примере 1. После варки полученную целлюлозу распускали на волокна в дезинтеграторе в присутствии холодной воды, в которой предварительно растворяли препарат УМС-1 в количестве соответственно 0,005%; 0,01%; 0,02%; 0,03% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Далее целлюлозу промывали на лабораторных ситах холодной водой.

Пример 6.

Варку и промывку целлюлозы проводили аналогичным образом, как в примере 1. Для варки использовали древесину осины.

Примеры 7-10.

Варку и промывку целлюлозы проводили, как в примерах 2-5. Для варки использовали древесину осины.

Пример 11.

Варку и промывку целлюлозы проводили аналогичным образом, как в примере 1. Для варки использовали древесину березы.

Примеры 12-15.

Варку и промывку целлюлозы проводили, как в примерах 2-5. Для варки использовали древесину березы.

У полученных образцов целлюлозы определяли выход, общую и «вредную» смолистость, степень провара.

Влияние добавки УМС-1 при промывке целлюлозы после варки на перечисленные выше показатели приведены в таблицах 1-3.

Из данных таблицы 1 видно, что при увеличении расхода ПАВ при промывке еловой целлюлозы снижаются общая и «вредная» смолистость образцов целлюлозы. Однако наиболее эффективное снижение «вредной» смолистости наблюдается при расходах ПАВ 0,01-0,02% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Дальнейшее увеличение расхода УМС-1 до 0,03% от массы абсолютно сухой целлюлозы снижает «вредную» смолистость целлюлозы менее значительно.

При промывке осиновой целлюлозы (таблица 2) наиболее рациональным расходом ПАВ является расход в количестве 0,01% от массы абсолютно сухой целлюлозы. При указанном расходе ПАВ на промывку обеспечивается снижение общей смолы в целлюлозе на 40,3% и «вредной» смолы на 39,8%. В этом случае увеличение дозировки ПАВ (более 0,01% от массы абсолютно сухой целлюлозы) в промывную жидкость нельзя признать целесообразным из экономических соображений.

При промывке березовой целлюлозы (таблица 3) добавка УМС-1 в количестве 0,005% от массы абсолютно сухой целлюлозы позволила уменьшить содержание в березовой целлюлозе общей смолы на 30,9% и дальнейшее увеличение расхода ПАВ до 0,03% от массы абсолютно сухой целлюлозы привело к уменьшению содержания общей смолы лишь на 10,3%. Таким образом, для эффективного снижения содержания в березовой целлюлозе общей смолы достаточно расхода ПАВ 0,005% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Однако снижение «вредной» смолистости березовой целлюлозы происходит значительно труднее. Для уменьшения этого показателя на 32% необходим расход УМС-1 0,02% от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Предлагаемый способ промывки целлюлозы позволяет:

- снизить расход добавки при промывке целлюлозы после варки и использовать холодную воду для промывки;

- снизить общую и «вредную» смолистость целлюлозы.

Это свидетельствует о повышенной эффективности и экономичности способа промывки по сравнению с прототипом.

Таблица 1
Влияние расхода ПАВ при промывке на обессмоливание целлюлозы № примера Расход УМС-1 при промывке, % от абсолютно сухой целлюлозы Степень провара целлюлозы, п.ед. Выход целлюлозы, %от исходной древесины Массовая доля в целлюлозе смол и жиров, % Обессмоливание целлюлозы, % Массовая доля «вредной» смолы в целлюлозе, г/100г Снижение «вредной» смолистости, % Еловая целлюлоза 1 - 106 51,0 1,28 - 28,7 - 2 0,005 101 49,6 0,90 29,7 24,5 14,6 3 0,01 103 50,1 0,84 34,4 18,4 35,9 4 0,02 112 52,2 0,78 39,1 15,0 47,7 5 0,03 107 50,9 0,65 49,2 13,4 53,3

Таблица 2
Влияние расхода ПАВ при промывке на обессмоливание целлюлозы № примера Расход УМС-1 при промывке, % от абсолютно сухой целлюлозы Степень провара целлюлозы, п.ед. Выход целлюлозы, %от исходной древесины Массовая доля в целлюлозе смол и жиров, % Обессмоливание целлюлозы, % Массовая доля «вредной» смолы в целлюлозе, г/100г Снижение «вредной» смолистости, % Осиновая целлюлоза 6 - 65 52,6 2,11 - 29,9 - 7 0,005 63 53,0 1,37 35,1 22,7 24,1 8 0,01 61 53,8 1,26 40,3 18,0 39,8 9 0,02 64 54,3 1,19 43,6 15,5 48,2 10 0,03 64 54,6 1,13 46,4 14,8 50,6

Таблица 3
Влияние расхода ПАВ при промывке на обессмоливание целлюлозы № примера Расход УМС-1 при промывке, % от абсолютно сухой целлюлозы Степень провара целлюлозы, п.ед. Выход целлюлозы, %от исходной древесины Массовая доля в целлюлозе смол и жиров, % Обессмоливание целлюлозы, % Массовая доля «вредной» смолы в целлюлозе, г/100г Снижение «вредной» смолистости, % Березовая целлюлоза 11 - 91 53,2 1,78 - 20,9 - 12 0,005 82 51,9 1,23 30,9 17,4 16,7 13 0,01 84 52,0 1,16 34,8 15,2 27,3 14 0,02 87 52,4 1,09 38,6 14,2 32,0 15 0,03 86 52,2 1,04 41,2 12,9 38,3

Способ касается промывки целлюлозы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности для получения сульфитной целлюлозы при получении бумаги и картона, а также для химической переработки. Целлюлозу промывают холодной водой в присутствии органической добавки ПАВ слабоанионного типа - препарата УМС-1. Данная добавка представляет собой водную смесь биоразлагаемых этоксилированных жирных спиртов и нехлорированных растворителей. Расход добавки составляет 0,005-0,02% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Техническим результатом является повышение эффективности промывки целлюлозной массы и снижение содержания в целлюлозе общей и «вредной» смолы. 3 табл.

Способ промывки целлюлозы, включающий после варки обработку целлюлозной массы водой в присутствии органической добавки, отличающийся тем, что обработку целлюлозной массы осуществляют холодной водой и в качестве органической добавки используют поверхностно-активное вещество слабоанионного типа - препарат УМС-1, представляющий собой водную смесь биоразлагаемых этоксилированных жирных спиртов и нехлорированных растворителей, при его расходе 0,005-0,02% от массы абсолютно сухой целлюлозы.