Л ЙЛТЕЛТНО- '^ ТГХНГГ^ЕСКАЯБИ5.Т?10ТЕКА Советский патент 1969 года по МПК D21C3/02 D21C3/04 

Настоящее изобретение относится к изготовлению целлюлозы из целлюлозусодержащих материалов сульфатным или сульфитным способом. Выражение «сульфитный способ в применяемом здесь смысле охватывает бисульфитный метод с использованием бисульфитов аммония, щелочных и щелочноземельных металлов или сульфитных растворов в нейтральных или кислых условиях.

Цель изобретения - создание способа для изготовления целлюлозы, при котором повышается общий выход целлюлозы. Другие цели и преимущества будут видны ниже.

Цель изобретения достигается добавлением М,М-диметиламида карбоновой кислоты с неразветвленной цепью при варке целлюлозусодержащих материалов сульфатным или сульфитным методом в качестве варочных вспомогательных средств. При этом Н,М-диметиламид берут в количестве 50-2000 ч. на 1 млн. ч. целлюлозы, а в качестве карбоновой кислоты применяют кислоты, полученные из таллового, кукурузного, хлопкового, льняного масел, а также масла земляного ореха и соевых бобов.

Подходящий Ы,М-диметиламид карбоновой кислоты с неразветвленной цепью получают из карбоновой кислоты, содержащей 18 атомов углерода, предпочтительны кислоты, содержащие хотя бы одну углерод-углеродную

двойную связь, так как эти кислоты и их М,М-диметиламиды в нормальном состоянии жидкие, что облегчает их использование. Насыщенная кислота, например стеариновая, также может применяться для изготовления М,М-диметиламида, что служит действенным вспомогательным средством для варки. Однако предпочитают не применять насыщенные кислоты, так как кислота, как и диметиламид,

при нормальной температуре твердое вещество. Это затрудняет ее использование. Температуре плавления М,Н-диметиламидов насыщенных кислот относительно высока, вследствие чего эти амиды при пониженной температуре склонны к образованию осадков на стенках оборудования, применяемого для производства бумаги. Предпочитаются следующие кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая, руцинолевая и их смеси. Пригодны

также смешанные кислоты, находящиеся в талловом, касторовом, кукурузном, хлопковом, льняном, оливковом маслах, в масле земляных орехов, сурепнов, сафроловом, кунжутном и соевом маслах, которые, естественно, дают смесь М,М-диметиламидов.

Если М,М-диметиламид или его смесь будут применять в качестве вспомогательного средства для варки при сульфитном способе изготовления целлюлозы, целесообразно непрерывно добавлять его в приспособление высокого давления по обогащению кислоты. Так как большинство приспособлений высокого давления по обогащению кислоты снабжены насосом обратного хода, который непрерывно перекачивает сульфитный раствор, М,М-диметиламид может быть подан во всасывающий или напорный трубопровод. Если же приспособление высокого давления по обогащению кислоты не располагает насосом обратного хода, Ы,М-диметиламид можно вносить в приспособление низкого давления по обогащению кислоты или в запасный резервуар с камерной серной кислотой. М,М-диметиламид можно слить через сифон в трубопровод для варочной кислоты, связанный с сульфитным варочным котлом. Если вести процесс по предлагаемому способу, необходимо обеспечить равномерное распределение К ,М-диметиламида в варочной кислоте. Обычно берут от 20 до 65 об. о/о кислот, перекачанных в варочный аппарат, и остаток возвращают в аппарат высокого давления для обогащения кислоты с целью создания в верхней части варочного аппарата газового слоя. При этом концентрация Ы,Ы-диметиламида в кислоте по достижении равновесия может быть несколько раз получена такой же, как ири начальной варке. При сульфатном методе М,М-диметиламид или смесь амидов быть добавлена к белой щелочи, которая подается в варочный аппарат.

М,Ы-Диметиламид добавляют в водную систему в количестве 50-2000 ч. на 1 млн. ч. свободных от влаги волокон целлюлозы, предпочтительно от 400 до 1200 ч. на 1 млн. ч. Использование большего количества Ы,К-диметиламида не оказывает вредного действия, однако это неэкономично.

Пайдено, что Ы,М-диметиламиды могут быть дополнительно внесены при всех видах выполнения сульфитного способа варки целлюлозы, например при осуществлении варки 5 с обычным кислым сульфитом кальция, известью, известковым молоком, сульфитом натрия, сульфитом магния и раствором сульфита аммония.

Предлагаемый способ имеет следующие 10 преимущества:

Повышенный выход на единицу древесины полезного иригодпого для реализации волокна. Так, например, нормальный выход неотбеленной целлюлозы (в частности, «high 15 jied pulps), получаемой на фабриках, где изготовляется газетная бумага, составляет около 45з/о к весу свободной от влаги древесины. При использовании же М,Ы-диметиламида в качестве вспомогательного варочного 0 средства выход неотбеленной целлюлозы при одинаковых условиях составляет более 49э/о. Меньший расход варочных химикалиев, например серы, натрия, кальция, магния и аммиака. Это облегчает удаление отработан5 кого щелока.

Повышенная производительность на единицу оборудования.

Уменьшение количества отбракованных волокнистых материалов.

0 Меньшее содержание целлЕОлозной смолы. Увеличение общего коэффициента полезного действия, так как изготовляется большее количество волокна лучшего качества при меньших производственных затратах. 5 Экономия пара в связи с сокращением продолжительности варки и поддержания температуры варки.

Увеличение белизны бумаги, что особенно важно для производства газетной бумаги. Улучшение работы бумагоделательных машин.

Пиже приведены примеры, не ограничивающие предлагаемое изобретение.

Пример 1. Проводят два опыта:

а)контрольный - ведут обычную бисульфитную варку хвойных обрезков для изготовления целлюлозы, которая может быть использована для приготовления длинных волокон, применяемых при производстве газетной бумаги;

б)экспериментальный - повторяют опыта, но в варочный раствор добавляют смесь N,Nдиметиламидов. Опыт а проводят в течение шести недель, получают средние величины, опыт б - в течение шести дней. В оиыте а в варочный аппарат загружают 39 т сухих хвойных обрезков и варят их с применением бисульфита натрия в качестве варочной кислоты, который получают путем барботажа SOa через водный раствор гидроокиси натрия. Варочная кислота содер жит приблизительно 3,6Vo общей и связанной двуокиси серы при рН 4. В течение 30 мин температуру массы повышают до 90°С, поддерживают ее 1 час, затем повышают до 145°С и поддерживают эту температуру 5 час. Далее варочный аппарат продувают, опорожняют, промывают, вычищают и осушают. В опыте б в начале варки в варочный аппарат загружают 800 ч. смеси М,М-диметиламида с кислотой таллового масла на 1 млн. ч. свободного от влаги целлюлозного волокна. Анализ кислоты таллового масла, использованной для составления смеси М,М-диметиламида, указан в вышеприведенной таблице. Ниже приведены результаты - контрольной бисульфитной варки и варки целлюлозы по предлагаемому способу: Контроль- Предлаганый емый Побочные продукты в вихревом просеивателе, о/о1,40,95 Стружка в материале, в/о 0,87 0,58 Сульфитное белое содержание, о/ц 54,4 54,9 Содержание целлюлозной смолы, о/ц 1,41,0. Расход, кг/2000 кг целлюлозы: серы155131 гидроокиси натрия258 218 Пример 2. Эффективность смеси Ы,М-диметиламидов, приготовленной из «УнитольАСД, в качестве вспомогательного варочного средства для сокращения продолжительности варки определяют сравнением результатов ряда варок в присутствии диметиламида с результатами варок без него. Для этого применяют специальное устройство, имеющее четыре варочных аппарата. В течение одного варочного цикла получают 9070 кг воздушносухой сульфитной целлюлозы. Производительность (без применения диметиламида) от 12 до 13 варок в день при следующем варочном цикле: 1,0 час от закрытия варочного аппарата до достижения 110°С, 1,25 час для достижения температуры от 110 до 163°С, 3,25 час при 163°С (нормальная температура варки). Продолжительность всей варки 5,5 час. В качестве варочной кислоты используют сульфитную щелочь на базе магния, содержащую 5,2о/о общего SOg, имеющую рП примерно 3,8. В ряде варок применяют смесь диметиламида в количестве 800 ч. на 1 млн. ч. воздушносухой целлюлозы. При этом продолжительность варки сокращается с 5,5 час до 4,75 час без ущерба для выхода и качества сульфитной целлюлозы. Общая производительность повышается с 14 до 15 варок в день. Сравнением результатов опыта в примере 2 с результатом контрольного опыта было установлено следующее: уменьшение содержания целлюлозной смолы в целлюлозе; отсутствие осадков целлюлозной смолы на сортировочных решетах; обеспечение более легкой сортировки; увеличение выхода (на варочный цикл); повышение производительности (увеличение варочных циклов в день); повышение прочности целлюлозы, испытанной на разрыв и прорыв (раздирание). Пример 3. Опыты проводят по примерам 1 и 2, но вместо М,М-диметиламида жириой кислоты таллового масла применяют М,М-диметиламиды смеси кислот из касторового, кукурузного, хлопкового, льняного, оливкового масла, масла земляных орехов и соевых бобов. Получают результаты, аналогичные данным примеров 1 и 2. Найдено, что хорошие результаты можно получить, если использовать М,М-диметиламиды указанных выше карбоновых кислот в качестве вспомогательного варочного средства при варке целлюлозы в водных растворах аммония, щелочного металла, бисульфита и сульфита щелочноземельного металла в слабощелочных, нейтральных или кислых условиях. Пример 4. Проводят два опыта. а)проводят варку обрезков лиственных пород для изготовления целлюлозы, предназначенной для производства волокна, используемого с целью приготовления среднего гофрированного картона непрерывным способом со скоростью 200 т целлюлозы в день. Условия варки: избыточное давление 10,5 кг/слс, температура 186°С, продолжительность реакции 16 мин. Варочную щелочь, содержащую 0,120 кг сульфита натрия и 0,054 кг карбоната натрия на 1 л подают в варочный аппарат в количестве 140 л/мин. Консистенция в первичной рафинации около 28о/о и во вторичной рафинации в пределах 4,6-5,1. Степень размола при выходе из вторичной рафинации в среднем около 465 (Canadien Standart). б)проводят так же, как и а, но смесь N,Nдиметиламида жирной кислоты таллового масла (также, как в опыте б примера 1) загружают в варочную щелочь с выпускной стороны насоса, подающего щелочь в варочный аппарат, в количестве около 300 ч. на 1 млн. ч. свободного от влаги целлюлозного волокна. Найдено, что при добавлении диметиламида в варочный аппарат потребление энергии снижается приблизительно на 15э/о и производство целлюлозы увеличивается примерно на 15Vo без ущерба для выхода и качества получаемой целлюлозы.

уменьшения продолжительности варки и, следовательно, для повышения производительности при непрерывном способе варки (крафгпроцесс) определяют сравнением результатов варки целлюлозы без диметиламида (опыт а) с результатами варки с диметиламидом (опыт б).

В опыте а ежедневно подают около 272 т воздушносухих обрезков следующих пород: приблизительно 60о/о разной сосны, включая золотистую, калифорнийскую сахарную, невадский кедр или Pinus Monticola и Murrays Kiefer или Drenkiefer, 25о/о ели Дуглас и 15Vo западноамериканской белой ели для непрерывной варки в варочном аппарате с добавлением варочной щелочи с сульфидностыо , которая содержала на 1 л 24 г активной щелочи и 21 г эффективной щелочи. Вышеуказанные цифровые величины были измерены в зоне варки. Используемая для дополнения белая щелочь содержала всего на 1 л 115 г щелочи. Условия варки: температура во второй зоне варочного аппарата 138°С, затем повышена до 177°С и в третьей зоне (в зоне варки) 177°С. Время соприкосновения в третьей зоне 45 мин. Консистенция щелочи или отношение варочной щелочи-к древесине у выпускного отверстия варочного аппарата 18,5Vo- В третьей зоне 1-230 л варочной щелочи циркулируют в течение 1 мин, из них 341 л/мин состоит из свежей белой щелочи.

В опыте б повторяют опыт с за исключением того, что смесь жирных кислот таллового масла (так же, как и в опыте б примера 1) у впускного отверстия насоса, который подает щелочь в варочный аппарат, в варочную щелочь вводят около 800 ч. на 1 мл. ч. свободного от влаги целлюлозного волокна.

Найдено, что при добавке диметиламидов в варочный аппарат скорость , изготовления целлюлозы увеличивается примерно на 12Уо без ущерба для выхода или качества получаемой целлюлозы. Кроме того,, применение диметиламидов в качестве вспомогательного средства для варки целлюлозы препятствует образованию котельной накипи как в самом варочном аппарате, так и в расположенном на наружной стороне варочного анпарата нагревательном приспособлении. Так, в опыте а через 1,5 дня работы необходимо было удалить котельную накипь, образовавщуюся в нагревательном приспособлении, тогда как

в опыте б с использованием диметиламидов нагревательное приспособление проработало 7 дней без очистки от котельной накипи.

Положительные результаты получают и тогда, когда описанные Ы,М-диметиламиды

добавляют при осуществлении других способов варки целлюлозы, например при натровом способе изготовления целлюлозы и при производстве древесной массы из тонкомерного кругляка, или из отходов древесины

после химической пропитки посредством разбивания на волокна обычным дифибратором, или дисковым рефинером, или другими подобными машинами.

Предмет изобретения

1.Способ получения целлюлозы путем обработки целлюлозусодержащего материала варочными растворами при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повыщения выхода целевого продукта, в варочный раствор добавляют М,М-диметиламид карболовой кислоты с неразветвленной цеиью с 18 атомами углерода, содержащей хотя бы одну двойну

связь углерод-углеродную., .

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что К,М-диметиламид добавляют в количестве 50-2000 ч. на 1 млн. ч. целлюлозы.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве карбоновой кислоты применяют, кислоты, полученные из таллового, кукурузного, хлопкового, льняного масла, масла земляного ореха и соевых бобов.