Способ отмывки от целлюлозы для производствадиэлЕКТРиКОВ иОННыХ пРиМЕСЕй Советский патент 1981 года по МПК D21C9/00 

1, Изобретение относится к тех-нологии химической обработки целлю- лозы перед формованием целлюлозного листа или бумаги и может быть исполь зовано на предприятиях целлюлознобумажной промышленности, выпускающих электроизоляционные сорта целлюлозы или бумаги. Электроизоляционные свойства целлюлозы и изготовленных из нее диэлек триков определяются количеством и составсил ионных примесей и оцениваю: ся по тангенсу угла диэлектрических потерь и электрической прочности. Основным фактором, ухудшающим дизлектрические свойства, являются при меси ионов одновалентных металлов (Na, К и др.). Основными методами в технологии отмывки целлюлозы от ионных примесей является обработка растворами сильны кислот H,SOA. HCI и-др.}г которые требуют значительного расхода обессоленной воды (до 2000 м на 1 т кон денсаторной бумаги) на отмывку от ионных примесей. Очевидно, что такой расход дорогостоящей обессоленной воды существенно повышает себестоимость и рыночные цены продукции. Так, например, известен способ обработки целлюлозы для производства диэлектриков, включающий отмывку ионных примесей сернистой кислотой при рН около. 3, последующую промывку обессоленной водой для уменьшения зольности и удаления остатков кислоты и введение э суспанзию соединений магния, или бария, или стронция, также снижающих диэлектрические потери при значении рН реакционной массы 6-9, с последующей повторной промывкой водой для удаления избытка ионов магния, или бария, или стронция, которые не связались с целлюлозой. Однако при применении такого способа после обработки целлюлозы растворами сильных или средней силы кислот требуется тщательная отьолвка до нейтральной реакции, что, как уже указывалось, связано с большими расходами дорогостоящей обессоленной воды, кроме того, кислоты частично необратимо адсорбируются волокнами целлюлозы и в процессе эксплуатации диэлектрика являются катализатором деструктивных процессов. Применение же слабых органических кислот не только не устраняет указанных недостатков, но и удорожает способ обработки за счет их большей стоимости.-

Для упрощения способа и повьвиени качества целевого продукта предлагается способ отмывки от целлюлозы для производства диэлектриков, заключающийся в том, что в качестве .,кислого реагента используют углекислый газ, который пропускают через водную суспензию целлюлозы, предпочтительно до значения рН реакционной массы 4-5, с последующим непосредственным введением соединений магния, лселательно в количестве 0,0001-10 вес.%.

Кислая среда, создаваемая за счет образования угольной кислоты, и последующее введение в суспензию целлюлозы сульфата магния обеспечивает отмывку одновалентн1лх ионных примесей до величины порядка 10 мг на 1 кг целлюлозы за счет более интенсивного вытеснения остатков одновалентных металлов, химически связанных с целлюлозой, при этом вводимый в суспензию сульфат магния, гидролизуясь,- образует нерастворимые основные карбонаты магния, которые, осаждаясь на поверхности целлюлозы, повышают ее диэлектрические свойства и не влияют на отмывку ионных примесей.

Кроме того, предлагаемая технология обработки целлюлозы не требуе промывки водой ввиду того, что несвзавшаяся угольная кислота по обратимой реакции переходит в углекислый газ, который улетучивается из суспензии и, таким образом, среда становится нейтральной.

Пример. Целлюлозу марок ЭИ-1 и ЭИ-2 производства целлюлозного завода г. Питкяранта (Карельская АССР) распускают в обессоленной и обычной водопроводной воде до концентрации 1-2%. Через водную суспензию целлюлозы пропускают углекислый газ в течение О,5 ч до рН 4,2.

В тех же условиях проводят обработку целлюлозы с последующим добавлением -О , 1% MgS04. Из исходной и обработанньгх целлюлоз, не подвергавшихся размолу, изготавливают отливки целлюлозы весом 60 г/м на листоотливном аппарате Рапид. Диэлектрические свойства отливок целлюлозы определяют стандартншот методами.

Данные о влиянии способа обработ водной суспензии целлюлозы ЭИ-1 при концентрации массы1% на диэлектрические свойства отливок приведены в табл.1. . ,

Данные о влиянии способа обработки водной суспензии целлюлозы ЭИ-1 при концентрации массы 2% на диэлектрические свойства отливок приведены в табл.2. . .

Данные о влиянии способа обработки водной суспензии целлюлозы ЭИ-2 при концентрации массы 1% на диэлектрические свойства отливок приведены в табл..3. --.

Как видно из табл.1-3, наилучшие диэлектрические свойства показали образцы целлюлозы, обработанные углекислым газом и содержащие в массе 0,1% сульфата магния, при это применялась обычная водопроводная вода-.

Пример 2. Предлагаемый способ обработки целлюлозы был проверен в полупромышленных условиях на целлюлозном заводе г.Питкяранта, для чего была изготовлена опытная установка.

Через сосуд объемом 1,8 м, заполненный целлюлозной массой ЭИ-1 концентрации 0,5%, пропускают в течение 1 ч углекислый газ по перфорированным трубам, расположенным на днесосуда. Равномерная обработка массы углекислым газом обеспечивалась непрерывным перемешиванием ее за счет барботажа пузырьков углекислого газа, выходящих через многочисленные отверстия в трубах.Обработку углекислым газом проводят до рН 4,6 без добавок и с добавкой 0,1% сульфата магния в массу.Расход газа составляет около 0,01 кг на

1кг сухой целлюлозы. Повышенный раход газа объясняется использованием открытой схемы обработки, при которой свыше 90% газа улетучивается в атмосферу. Расход сульфата магния при концентрации его в массе 0,1% составляет 0,25 кг на 1 кг сухой целлюлозы.

Использовали заводскую промышленную воду с содержанием ионов натрия около 4-5 мг на 1 кг воды.

Из исходной и обработанных образцов массы изготавливают отливки целлюлозы весом 100 г/м. Ве тичины диэлектрических потерь изготовленных отливок целлюлозы приведены в табл.4. ,,

Из табл.4 следует, что обработка углекислым газом водной суспензии целлюлозы (рН 4,6) существенно улучшает ее тангенс угла диэлектрических потерь, снизив его приблизительно в

2раза, а обработка ее углекислым газом с последующей добавкой 0,1% сульфата магния позволяет снизить тангенс угла диэлектрических потерь 9 2,5 раза.

содержание натрия в целлюлозе после обработки указанным способом уменынилось в 2 раза (с 60 до 28 мг/кг).

Сравнительные данные по качеству целевого продукта по известному и по предлагаемому способам (показатели

диэлектрических свойств целлюлозы) приведены в табл. 5.

Как видно из табл.5, обработка целлюлозы по предлагаемому способу позволяет получать электроизоляционную целлюлозу с более высокими диэлектрическими свойстЬами, целлюлоза, обработанная по способу прототипа.

В известном спрсобе обработки, по данным патентного.описания прототипа, используют концентрацию соединений магния, или бария, или стронция в интервале от 2 до 6%. в предложенном способе используется более широкий интервал концентраций сульфата магния: от 0,0001 до 10 вес.%. Например, при опытной обработке целлюлозы на заводе г. Питкяранта использовали р,1%-ную концентрацию сульфата магния (при добавлении в суспензию целлюлозы); а при замачивании целлюлозы в папках использовали 6%-ную концентрацию сульфата магния в воде.

Таб лица 1

Исходная ЭИ-1

После обработки массы углекислым газом (на дистиллированной воде)

После обработки массы углекислым газом (на водопроводной воде)

После обработки массы углекислым газом с последующи добавлением 0,1% МдЗОд (на водопроводной воде)

Исходная ЭИ-1

После обработки массы углекислым газом (на дистиллированной воде)

После обработки массы углекислым газом .(на водопроводной воде)

После обработки массы углекислым газом с последующим добавлением 0,1% MgSd4 (на водопроводной воде)

18

0,0013 0,0029 0,0047

0,0004 0,0011 0,0019

22

21

0,0006 0,0016 0,0023

27

0,0002 0,0008 0,0012

Таблица 2

0,0010 0,0025 0,0038 18

0,0005 0,0013 0,0021 21

0,0006 0,0015 0,0026 20

26

0,0004 0,0009 0,0015

0,0012 0,0027 0,0043

0,0004 0,0012 0,0018

0,0006 О,0016 0,0022

0,0002 0,0009 0,0013

Целлюлоза, обработанная по способу прототипа (S0g.+ MgS04)

Целлюлоза обработанная но предлагаемому способу (COj, + MgS04f)

Таблица

17

23

20

27

Таблица

20

27

Формула. изобретения

реагента используют углекислый газ который пропускают через водную суспензию целлюлозы, с последующим непосредственным введениемв реакционную массу соединений магния.

2. Способ по П.1, о тл и ч ающ и и с я тем, что углекислый газ пропускают до значения рН реакционной массы 4-5, а соединения магния используют в количестве 0,0.00110 вес.%.