СПОСОБ ОТБЕЛКИ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2011 года по МПК D21C9/10 D21C9/14 D21C9/16 

Изобретение относится к области целлюлозного производства и может быть использовано для получения беленой целлюлозы путем "мягкой" отбелки (из целлюлозной массы после кислородно-щелочной обработки) без применения молекулярного хлора и при существенном сокращении расхода диоксида хлора.

Известен способ отбелки небеленой целлюлозы, включающий чередование кислотной и щелочной обработок, отличающийся тем, что целлюлозу после кислородно-щелочной обработки на 1 ступени обрабатывают серной кислотой с расходом 5% от массы в.с.ц. (pH 2,6-3,0) при концентрации массы 5-10%, в течение 30-60 мин, при 80-90°С, на 2 ступени пероксидную обработку осуществляют с расходом щелочи 1,0-1,3% от массы в.с.ц., на 3 ступени проводят обработку целлюлозы диоксидом хлора при расходе 1,0-1,6% от массы в.с.ц. (RU №2266993, кл. D21С 9/10, 9/14, 9/16, опубл. 2005).

Предложенный способ отличается от известного тем, что целлюлозу после кислородно-щелочной обработки и промывки (pH около 6) на первой ступени обрабатывают серной кислотой, на 2 ступени проводят отбелку пероксидом водорода в щелочной среде в присутствии стабилизатора (сульфата магния), на 3 ступени для отбелки целлюлозы применяют диоксид хлора с расходом 0,3-0,5% (для лиственной целлюлозы) и 0,5-0,7% (для хвойной целлюлозы) от массы в.с.ц., после чего целлюлозу подвергают обработке пероксидом водорода с расходом 1,0%, щелочи 1,0% от массы в.с.ц. при температуре 90°С.

Данное отличие улучшает качественные показатели целлюлозы за счет существенного сокращения расхода диоксида хлора (что снижает в несколько раз содержание хлорорганических соединений в готовой продукции) и использования экологически безопасного реагента пероксида водорода на двух ступенях отбелки. Кроме того, существенное сокращение расхода и количества ступеней отбелки диоксидом хлора (от трех до одной) дает значительные экологические преимущества, поскольку одним из источников выделения газовых выбросов (диоксида хлора и хлора, который образуется при отбелке этим реагентом) являются башни отбелки, вакуум-фильтры, вентиляция из цеха. С другой стороны, снижается содержание хлорид-ионов, что особенно важно для создания замкнутой системы водопользования, поскольку эти ионы усиливают коррозию оборудования. Экологические преимущества такой разработки позволят в перспективе путем замены диоксида хлора на одной ступени на экологически безопасный реагент, например озон, перейти к TCF-отбеливанию.

Технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения, состоит в существенном сокращении расхода диоксида хлора за счет введения четвертой ступени обработки пероксидом водорода, при этом выбросы токсичных веществ в атмосферу от оборудования снижаются в 3,7 раза, и получении белизны лиственной целлюлозы 88,5-90% (разрывная длина 9,0-9,1 км, сопротивление раздиранию 61 гс) и хвойной целлюлозы 87,4% (разрывная длина 9,5 км, сопротивление раздиранию 62-64 гс), причем различия в показателе белизны обусловлены различным содержанием в них пентозанов, что сказывается на ступени обработки целлюлозы кислотой.

Существенные признаки изобретения: способ отбелки небеленой целлюлозы, включающий чередование кислотной и щелочной обработок, отличающийся тем, что целлюлозу после кислородно-щелочной обработки на первой ступени обрабатывают серной кислотой в течение 60-90 мин, на второй ступени отбелку пероксидом водорода проводят в присутствии сульфата магния с расходом 0,35-0,4% от массы в.с.ц. целлюлозы, на третьей ступени снижают расход диоксида хлора до 0,3-0,7% от массы в.с.ц., после чего целлюлозу подвергают обработке пероксидом водорода с расходом 1,0% и щелочи 1,0% от массы в.с.ц. при температуре 90°С.

Пример 1. Небеленую целлюлозу из лиственных пород жесткостью 11,74 ед. Каппа, вязкостью 759 дм³/кг после КЩО подвергают обработке серной кислотой с расходом 5% от массы в.с.ц., с концентрацией массы 10% при выдерживании целлюлозной суспензии при 90°С в течение 60 минут, затем целлюлозную массу отделяют, промывают и обрабатывают пероксидом водорода при той же концентрации массы (с расходами Н₂О₂ 2,0% и гидроксида натрия 1,3%, сульфата магния 0,35%) при 80°С и продолжительности 120 мин, затем целлюлозу отделяют, промывают и обрабатывают диоксидом хлора при температуре 70°С с расходом 0,1% при концентрации массы, продолжительности обработки, аналогичной второй ступени, затем целлюлозу промывают и подвергают обработке пероксидом водорода (с расходами Н₂О₂ 1,0% и гидроксида натрия 1,0% от массы абс. сухой целлюлозы) при концентрации массы 10%, при 90°С и продолжительности обработки 120 мин, затем высушивают.

Белизна 83,9%, выход 96,3%.

Пример 2. Небеленую целлюлозу из лиственных пород после КЩО жесткостью 11,74 ед. Каппа, вязкостью 759 дм³/кг подвергают обработке аналогично примеру 1 при расходе диоксида хлора 0,3% от массы в.с.ц. Белизна 86,5%, вязкость 657 дм³/кг, выход 96%.

Пример 3. Небеленую целлюлозу из лиственных пород после КЩО жесткостью 11,74 ед. Каппа, вязкостью 759 дм³/кг подвергают обработке аналогично примеру 1 при расходе диоксида хлора 0,5% от массы в.с.ц. Белизна 88,5%, вязкость 675 дм³/кг, выход 96,1%.

Пример 4. Небеленую целлюлозу из лиственных пород после КЩО жесткостью 11,74 ед. Каппа, вязкостью 759 дм³/кг подвергают обработке аналогично примеру 1 при продолжительности обработки пероксидом водорода на второй ступени 180 мин и расходе диоксида хлора 0,5% от массы в.с.ц. Белизна 90,0%, выход 96%.

Пример 5. Небеленую целлюлозу из хвойных пород жесткостью 10,75 ед. Каппа, вязкостью 700 дм³/кг после КЩО подвергают обработке серной кислотой с расходом 5% от массы в.с.ц., с концентрацией массы 10% при выдерживании целлюлозной суспензии при 90°С в течение 90 минут, затем целлюлозную массу отделяют, промывают и обрабатывают пероксидом водорода при той же концентрации массы (с расходами Н₂О₂ 2,50% и гидроксида натрия 1,6%, сульфата магния 0,4%) при 80°С и продолжительности 120 мин, затем целлюлозу отделяют, промывают и обрабатывают диоксидом хлора при температуре 70°С с расходом 0,3% при концентрации массы, продолжительности обработки, аналогичной второй ступени, затем целлюлозу промывают и подвергают обработке пероксидом водорода (с расходами Н₂О₂ 1,0% и гидроксида натрия 1,0% от массы абс. сухой целлюлозы) при концентрации массы 10%, при 90°С и продолжительности обработки 120 мин высушивают. Белизна 85,5%, вязкость 562 дм³/кг, выход 96,2%.

Пример 6. Небеленую целлюлозу из хвойных пород после КЩО жесткостью 10,75 Каппа, вязкостью 700 дм³/кг подвергают обработке аналогично примеру 5 с расходом диоксида хлора на 3 ступени отбелки 0,6% от массы в.с.ц. Белизна 86,4%, выход 96,0%.

Пример 7. Небеленую целлюлозу из хвойных пород после КЩО жесткостью 10,75 Каппа, вязкостью 700 дм³/кг подвергают обработке аналогично примеру 5 с расходом диоксида хлора на 3 ступени отбелки 0,7% от массы в.с.ц. Белизна 87,5%, вязкость 642 дм³/кг, выход 96,0%.

Таблица 1 № п/п 1 ступень 2 ступень 3 ступень 4 ступень Показатели целлюлозы Расход кислоты, % τ мин/Т°С См, % Расход Н₂O₂,% Расход NaOH, % Расход СlO₂, % Расход H₂O₂, % Расход NaOH, % Белизна, % Вязкость, дм³/кг Разрывная длина, км Сопротивление раздиранию, гс Лиственная целлюлоза 1. 5 60/90 5 2,0 1,3 0,1 1,0 1,0 83,9 - - - 2. 5 60/90 5 2,0 1,3 0,3 1,0 1,0 86,5 657 9,8 61 3. 5 60/90 5 2,0 1,3 0,5 1,0 1,0 88,5 675 9,1 60 4. 5 60/90 5 2,0 1,3 0,5 1,0 1,0 90,0       Хвойная целлюлоза 5. 5 90/90 5 2,5 1,6 0,5 1,0 1,0 85,5 562 9,5 - 6. 5 90/90 5 2,5 1,6 0,6 1,0 1,0 86,4 - - - 7. 5 90/90 5 2,5 1,6 0,7 1,0 1,0 87,5 642 8,1 65

Способ касается отбелки небеленой целлюлозы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает обработку целлюлозы на первой ступени серной кислотой после кислородно-щелочной обработки. На второй ступени ведут пероксидную отбелку в щелочной среде в присутствии стабилизатора - сульфата магния. Третью ступень проводят путем обработки целлюлозы диоксидом хлора при его расходе не более 0,5% для лиственной целлюлозы и при расходе диоксида хлора 0,5-0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы для хвойной целлюлозы. На четвертой ступени целлюлозу подвергают обработке пероксидом водорода в щелочной среде. Техническим результатом является сокращение расхода диоксида хлора, снижение коррозии оборудования и повышение экологической безопасности процесса. 1 табл.

Способ отбелки небеленой целлюлозы, включающий чередование кислотной и щелочной обработок, отличающийся тем, что целлюлозу после кислородно-щелочной обработки на первой ступени обрабатывают серной кислотой, на второй ступени пероксидную отбелку в щелочной среде проводят в присутствии стабилизатора - сульфата магния, третью ступень проводят путем обработки целлюлозы диоксидом хлора при его расходе не более 0,5% для лиственной целлюлозы и при расходе диоксида хлора 0,5-0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы для хвойной целлюлозы, на четвертой ступени целлюлозу подвергают обработке пероксидом водорода в щелочной среде.