Способ приготовления щелочного варочного раствора для изготовления полисульфидной целлюлозы Советский патент 1984 года по МПК D21C11/04 D21C3/02 

ю

о

00 Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается приготовления и регенерации шелоч ных растворов, содержаищх едкий натр сульфид натрия и полисульфиды натрия используемых в производстве целлюло-зЬ1 для различных видов бумаги и картона . Известен способ приготовления щелочного варочного раствора для изготовления полисульфидной целлюлозы растворением злементарной серы в белом щелоке СП Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления щелочного варочного раствора для изготовления полисульфидной целлюлозы, включающий обработку белого или зеленого щелока окислителем - из мельченными окислами марганца (напри мер, MnOj , , 5 Mn.jOt и др.) при 40-120 С в течение 2-120 мин и концентрации сульфида натрия в исходном щелоке от 13 до 225 г/л. Под действи ем окислов марганца сульфьед щелоке окисляется до полисульфида. Расход окислителя составляет примерно 1 мол на моль Na2S. От полученного варочно го (елока, состоящего в основном из NaOH, и , отделяют осадок щелок направляют на варку, а осадок отработанный окислитель, регенеркру-ют и затем повторно используют для обработки щелока . Недостатком известного способа .чЕ ляется низкая концентрация полисуль фидной серь в варочном растворе. Цель изобретения - повышение кокцентрации полисульфндной серы в варочном растворе. Поставленная цель достигается тем что согласно способу приготовления щелочного варочного раствора дяя изготовления полисульфидной целлю.позы; включающему обработку белого или зе-леного щелока окислителем на основе окислов марганца и отделение осадка обработку щелока окислителем проводят в две ступени с отделением осад811ка меходу ними, при этом на первой cTyneira обраб-отке .подвергают щелок в количестве 50-757, от- общего его расхода и процесс ведут при температ-уре 15-35°С и молярном соотношении двуокиси марганца и сульфида натрия 1:1 - 2,5: Is а на второй ступени обработке подвергают остальное количество щелока и щелок обрабатывают отделенным ме}кду ступенями осадком при 60-100С. В качестве окислителя используют пероксидные марганцево-рудные концентраты. Пример 1. По предлагаемому способу исходный белый щелок сульфид-ностью 37 „б 5 концент-рацией активной щелочи 98J5 г/л ец, разделяют на две части. Первую часть щелока (75%) об-рабатывашт окислителем (MnO.j ) при 20°С в течение 180 мин и oiKomeНИИ ,, равном 2 , 5 : 1.: При sroiпроисходит обессеривание щелока , сульфид натрия окисляется двуокисью марганца до элементарной серь, которую отделяют вместе со шламом восстановленных марганцевых окислов, Содержание сульфида натрия в растворе сни-жается от 37 до 3,9 г/л ед. Ня, 0., т.е. на 89 .,5% (табл. 1) , Полученным щламом,, состоящим из элементарной серы и восстановленны окислов марганца эОбрабатызают при первмецгивапии остальную ча-лть исходного белого щелока (25%) при в течение 60 мин. В результате чего сульфид взаимодействует с алементарной серой 5 образуя полисульфиды; и параллельно сульфи,а реагчруЗ ;; ос-тавшимися невосстановлеиьь -.и п ми марганца с образованием фидоз. В результате обработки аолучеп олисульфидный щелок3 содержащий 94 J 6 г/л ед активной |де:10чи8 11,2 г/л NagS и 1654 г/л полисульфидной серы,, Данные по режш--1а обработи и показателям качества представены в абл .. 1 ,

Таблица 1

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЩЕЛОЧНОГО ВАРОЧНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, включающей обработку белого или зеленого щелока, окислителем на основе окислов марганца и отделение осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения концентрации полисульфидной серы в варочном растворе, обработку щелока окислителем проводят в две ступени с отделением осадка между ними, при этом на первой ступени обработке подвергают щелок в количестве 50-75% от общего его расхдда и процесс ведут при температуре 15-35°С и молярном соотношении двуокиси марганца и сульфида натрия 1:1 - 2,5:1, а на второй ступени обi работке подвергают остальное количество щелока и щелок обрабатывают (Л отделенным между ступенями осадком при 60-100°С. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что в качестве окислителя используют пероксидные марганцево-рудные концентраты.

Концентрация полисульфидной серы, г/л ед. серы

Степень окисления сульфида натрия, %

Пример 2. Исходный белый щелок того же состава, что и в примере 1, окисляют МпО согласно известному способу при молярном отношении MnOj:Na2S 1:1 и температуре в течение 30 мин. В результате окисления получают щелок, содержащий 97,5 г/л ед. Na20 активной щелочи; 9,7 г/л и 12,5 г/л полусильфидной серы.

Сравнение предлагаемого и известного способов свидетельствует о высо кой эффективности предлагаемого про4,9 16,4

12,5

89,5 69,7 73,7

цесса: концентрация полисульфидной

серы соответственно составляет

16,4 г/л против 12,5 г/л в ед. серы,

ПримерЗ. Исходный белый щелок сульфидностью 30% и содержание активной щелочи 99,5 г/л окисляют двуокисью марганца по условиям известного способа: температура ,

продолжительность 30 мин; отношение MnOj :Na2S 1:1 . Данные по режимам обработки и показателям.качества щелока представлены в табл. 2.

реак30

20:

96,7

86 ,.7 10,0 11,0

а, % 11,5

уль,

9,8

суль69,0

Таблица

60

103,4106,9103,9

92,295,493,5

86,784,890,1

5,510,92,8

11,,2П , 2

5,911,33,0

14,6

Показатель

Отношекке МпО,. N3,5 Температура реакции,, °С

Зеленый щелок, окисленный по способу

1 :1

2,5 И 30

70

70 18 Данные представлены в табл. 3. Пример 7. Исходный зеленый щелок с концентрацией активной 32,2 г/л; общей щелочи 102,9 г/л и сульфида 32,2 г/л окисляют по предлагаемому способу в две ступени. 1 ступень - обессеривание проводят марганцевой рудой при 30°С и молярном соотношении МпОо:Na2S 2,5:1 в течение 180 мин при перемешивании реакционной смеси. Сравнение предла- гаемого способа и известного представлено в табл. 3. В результате окисления получают раствор, содержашдта 98,7 г/л общей щелочи, 28,0 г/л активной щелочи, из них 26,9 г/л каустика и 1,1 г/л сульфида. Полисульфидной серы не было обнаружено. Содержание соды в растворе не изменилось. Полученный раствор после его каустизации может быть использован в качестве раствора каустика-непосредственно в производстве сульфатной целлюлозы. Отделенный от раствора шлам, содержащий непрореагировавший МпОо и элементарнул серу, подают на вторую ступень обработки, которую проводят с использованием свежего исходного зеленого щелока. Процесс проводят при в течеикг 30 мин и перемешивании суспензии, В результате получают раствор, содержащий 21s1 г/л активной щелочи, 9|;8 г/л общей; 14,9 г/л сульфида натрия в ед. Na,,0 и 10,9 г/л полисульфидной серы. Полученный раствор после каустизации можно использовать для полисульфидной варки целлюлозы. Данные по окислению щелока представлены в табл. 3. Таблица 3

Показатель

Продолжительность реакции, мин Содержание, г/л П р и м е р 8. Исходный зеленый щелок того же состава, что и в примере 6, обрабатывают марганцевой рудой по режиму известного способа: температура 70°С, продолжительность 30 мин соотношение MnO jNagO I:1. При этом получают раствор, содержащий 98,6 г/л общей щелочи, 27,9 г/л активной щелочи, 15,1 г/л Na.jS и 5,4 г/л полисульфидов в ед. полисульфидной серы. Следовательно, окисление сульфида зеленого щелока по известному способу значительно, менее эффективно, чем по предлагаемому (см. табл. 3). Представленные в табл. 1-3 сведения показывают, что предлагаемый спо соб позволяет повысить концентрацию полисульфидной серы в варочном растворе. Пример 9. С полисульфидным щелоком, полученным по предлагаемому способу (см, пример 1) варят сосновую щепу. Расход активной щелочи на варку 17,0% , при этом расход

Зеленый щелок,окисленный по способу

известному (пример 8)

1 1 сту1 ступеньпень

30

30

180 полисульфидной серы составляет 3,2% от массы абсолютно сухой древесины, гидромодуль 4:1. График сульфатной варки следующий: подъем температуры от 70 до 170С - 2 ч 30 мин, варка при 170°С - 1 ч 30 мин. . В результате получают целлюлозу с массовой долей лигнина З//,, выходом отсортированной целлюлозы 53s1%-, общим выходом 53,9%. Пример 10, С полисупьфидным щелоком (полученньм в примере 2)по известному способу проводят полисуль фидную варку сосновой щепы с параметрами, тождественными принятым в примере 9. Поскольку полисульфкцный щелок содержит 12,5 г/л полисульфидной серы, т.е, меньше, чем при варке в примере 9, расход полисульфидной серы в ней оказался ниже 2,2% от массы абсолютно древесины,, вследствие чего получают целлюлозу с вьпходом отсортированной 51.;5%5 об

11 1

щим выходом 51 5,8% и массовой долей лигнина 5,6%.

Пример 11. С полисульфидным щелоком, полученным в примере 5, проводят двухступенчатую полисульфидную варку сосновой щепы.

1 ступень осуществляют при гидромодуле 4:1, расходе активной щелочи 14,9% и расходе полисульфидной серы 3,0%. Подъем температуры от 70 до 125°С продолжался АО мин, стоянка при 125°С 40 мин.

После 1 ступени обработки пропиточный щелок сливают и заливают варочный щелок, полученный на ступени обессеривания. Расход активной щелочи составляет 5% , гидромодуль 4:1, Подъем температуры от 125 до 170°С 50 мин, стоянка при 170°С 1 ч 30 мин. В результате варки получают целлкшозную с выходом 51,2% и массовой долей лигнина 4,7%.

112

Эти варки показывают, что со щелоком, полученньсм по предлагаемому способу путем одноступенчатой варки, получают целлюлозу с более вькоким

выходом, чем. со щелоком, полученным по известному способу, вследствие более высокого содержания полисульфидов в первом. Со щелоками, полученными по предлагаемому способу, можно

осуществить двухступенчатую полисульфидную варку, для которой используют на первой ступени полисульфидный щелок, а на второй - щелок после обессеривания, содержащий NaOH и небольШую примесь Na2S и полисульфидов.

Реализация предлагаемого способа в сравнении с известным методом обеспечит получение более концентрированного по полисульфиду щелок и тем самь1м будет способствовать увеличению на 2,0-2,5% выхода целлюлозы из древесины.