СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2020 года по МПК D21C3/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве волокнистых полуфабрикатов, в частности, полу целлюлозы для изготовления бумаги.

Известен способ получения полуцеллюлозы путем щелочной варки лиственной древесины с использованием варочной жидкости - растворенного плава от сжигания отработанного бисульфитного щелока на натриевом основании, содержащего 48-80% Na₂S, 13-43% Na₂CO₃, 7-11% Na₂SO₃ в ед. Na₂O. Варку ведут при температуре 170-180°С и давлении 0,7-0,9 МПа (см. А.С. №861442, кл. D21C 3/00, опубл. 07.09.81).

Недостатком известного способа является образование в процессе варки при высокой температуре в щелочной среде из сульфида натрия экологически опасных веществ - метилмеркаптана и сероводорода.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения полуцеллюлозы из лиственной древесины, согласно которому размолотую березовую щепу подвергают пропарке острым паром при температуре 95-100°С в течение 5 мин, пропитке варочным раствором сульфита и карбоната натрия в течение 5 мин при температуре 145°С и варке при температуре 175-180°С в течение 5-10 мин. Затем в варочный раствор после варки дополнительно добавляют сульфатный белый щелок и продолжают варку в течение 5-10 мин. (см. SU №1557227, кл. D21C 3/02, опубл. 15.04.90). Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - способ получения полуцеллюлозы путем варки древесного сырья с использованием нейтрально-сульфитного варочного раствора.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является сложность технологического процесса, так как получение полуцеллюлозы осуществляется в две ступени: 1-ая ступень моносульфитная (нейтрально-сульфитная) варка (растворами сульфита и карбоната натрия) и 2-ая ступень сульфатная варка с белым сульфатным щелоком. Использование на второй ступени варки сульфатного белого щелока приводит к образованию вредных серосодержащих газовых выбросов. Кроме того, в известном способе отсутствуют данные по основному показателю механической прочности бумаги - разрывной длине.

Одним из современных требований рационального природопользования и охраны окружающей среды является комплексное использование древесного сырья, один из путей решения которого - активизация работы лесоперерабатывающих отраслей в направлении ресурсосбережения путем максимальной утилизации отходов лесозаготовки и переработки древесного сырья. Особого внимания заслуживает использование опилок и стружки - отходов подготовки древесины в производстве целлюлозы.

Замена первичного сырья (стволовой древесины) древесными отходами имеет, наряду с экономическим, и экологическое значение за счет предотвращения ущерба, наносимого окружающей среде, неиспользуемыми отходами.

Важнейшим моментом ресурсосбережения, способствующим комплексному использованию древесного сырья, является сохранение от вырубок значительных лесных массивов, что позволяет также значительно улучшить экологическую составляющую лесной отрасли.

Наиболее идеальным считается стремление предприятий к безотходному производству, т.е. к возможно полному и рациональному использованию вовлекаемого в переработку древесного сырья и отсутствию вредного воздействия на окружающую среду.

Однако в России значительная часть древесных отходов вывозится на свалки. Наиболее очевидные негативные факторы накопления древесных отходов:

- отчуждение территорий под складирование древесных отходов;

- пожароопасность древесных отходов.

Древесные отходы, в частности, опилки, могут стать значительным источником древесного сырья для получения целлюлозы и полуцеллюлозы.

Задачей изобретения является упрощение и удешевление способа получения полуцеллюлозы, а также повышение экологичности процесса при одновременном сохранении показателей качества полуцеллюлозы, не уступающих показателям прототипа.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе получения полуцеллюлозы путем варки древесного сырья с использованием нейтрально-сульфитного варочного раствора, согласно изобретению в качестве древесного сырья используют древесные отходы - березовые опилки, образующиеся при получении из березового баланса кондиционной щепы - традиционного сырья для производства волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства, варку проводят периодическим способом нейтрально-сульфитным варочным раствором по режиму: подъем температуры до 156-165°С в течение 65-95 мин, стоянка при температуре 156-165°С - 20-40 мин, а в качестве буфера в составе варочного раствора используют NaOH.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - используют в качестве древесного сырья древесные отходы - березовые опилки, образующиеся при получении из березового баланса кондиционной щепы - традиционного сырья для производства волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства; варку проводят периодическим способом нейтрально-сульфитным варочным раствором по режиму: подъем температуры до 156-165°С в течение 65-95 мин, стоянка при температуре 156-165°С - 20-40 мин; используют в качестве буфера в составе варочного раствора NaOH.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволят упростить и удешевить способ получения полуцеллюлозы, а также повысить экологичность процесса при одновременном сохранении показателей качества полуцеллюлозы, не уступающих соответствующим показателям полуцеллюлозы из кондиционной древесной щепы. Кроме того, решается проблема использования древесных отходов - опилок, образующихся на целлюлозно-бумажных предприятиях на стадии подготовки древесины.

Предлагаемый способ получения полуцеллюлозы осуществляется следующим образом.

В качестве исходного сырья для получения полуцеллюлозы используют древесные отходы - березовые опилки, образующиеся при получении из березового баланса кондиционной щепы - основного (традиционного) сырья для производства волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства.

Березовые опилки загружают в автоклав и заливают нейтрально-сульфитным варочным раствором, подогретым до температуры 70-75°С. В качестве буфера варочный раствор содержит NaOH. Соотношение компонентов нейтрально-сульфитного варочного раствора Na₂SO₃:NaOH равно 5:1.

Далее проводят варку полуцеллюлозы периодическим способом при температуре 156-165°С и общей продолжительности 95-115 мин. Полученную полуцеллюлозу распускают в дезинтеграторе на волокна и пучки волокон, промывают холодной водой. Затем сортируют на лабораторной сцеже и размалывают на центробежном размалывающем аппарате до 27-32°ШР.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Березовые опилки размером 2-5 мм загружали в автоклав и заливали нейтрально-сульфитным варочным раствором, подогретым до температуры 70-75°С.

Далее проводили варку по следующему режиму:

- подъем температуры до 156°С - 85 мин;

- стоянка при температуре 156°С - 30 мин.

Гидромодуль варки 6.

После варки полученную полуцеллюлозу распускали на дезинтеграторе, промывали холодной водой и сортировали, затем подвергали холодному размолу в ЦРА в течение 5,5 мин.

Примеры 2-6. Березовые опилки размером 2-5 мм загружали в автоклав и заливали нейтрально-сульфитным варочным раствором, подогретым до температуры 70-75°С.

Далее проводили варку по режимам, указанным в таблице.

Гидромодуль варки 6.

После варки полученную полуцеллюлозу распускали на дезинтеграторе, промывали холодной водой и сортировали, затем подвергали холодному размолу в ЦРА. Продолжительность размола полуцеллюлозы - по примерам указана в таблице.

Из таблицы следует, что по данному способу по упрощенной технологии из древесных отходов (опилок) может быть получена полуцеллюлоза с показателями качества, не уступающими соответствующим показателям полуцеллюлозы из кондиционной древесной щепы при сравнимых показателях выхода полуфабриката в % от исходной древесины.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом обеспечивает повышение комплексности использования древесного сырья за счет утилизации древесных отходов (опилок), сохранению лесных ресурсов за счет сокращения вырубки лесов, улучшение экологической обстановки за счет исключения разложения других отходов на свалках с выделением в атмосферу экологически вредных продуктов разложения и ликвидации пожароопасности, снижение токсичности сточных вод за счет исключения из процесса получения полуцеллюлозы сульфида натрия, приводящего к выделению токсических соединений.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве волокнистых полуфабрикатов, в частности полуцеллюлозы для изготовления бумаги. В качестве исходного сырья для получения полуцеллюлозы используют древесные отходы - березовые опилки, образующиеся при получении из березового баланса кондиционной щепы - основного (традиционного) сырья для производства волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства. Березовые опилки загружают в автоклав и заливают нейтрально-сульфитным варочным раствором, подогретым до температуры 70-75°С. В качестве буфера варочный раствор содержит NaOH. Далее проводят варку полуцеллюлозы периодическим способом при температуре 156-165°С и общей продолжительности 95-115 мин. Полученную полуцеллюлозу распускают в дезинтеграторе на волокна и пучки волокон, промывают холодной водой. Затем сортируют на лабораторной сцеже и размалывают на центробежном размалывающем аппарате до 27-32°ШР. Изобретение позволяет упростить и удешевить способ получения полуцеллюлозы, а также повысить экологичность процесса при одновременном сохранении показателей качества полуцеллюлозы, не уступающих показателям прототипа. 1 табл.

Способ получения полуцеллюлозы путем варки древесного сырья с использованием нейтрально-сульфитного варочного раствора, отличающийся тем, что в качестве древесного сырья используют древесные отходы - березовые опилки, образующиеся при получении из березового баланса кондиционной щепы - традиционного сырья для производства волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства, варку проводят периодическим способом нейтрально-сульфитным варочным раствором по режиму: подъем температуры до 156-165°С в течение 65-95 мин, стоянка при температуре 156-165°С - 20-40 мин, а в качестве буфера в составе варочного раствора используют NaOH.