Способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката Советский патент 1978 года по МПК D21C3/06 

1

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно ,к области получения волокнистого целлюлозного полуфабриката путем варки древесины или другого лигноцеллюлозного сырья сульфитньши способами.

Ивестен способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката путем вар,ки исходного целлюлозосодержащего .растительного сырья с сульфитным варочным раствором, например бисульфитньш, В присутствии добавок, ускоряющих процесс делигнификации целлюлозы, в котором в качестве добавок используют вещества в количестве 0,01-0,1 гмоль/л исходного варочного раствора, приводящие к образованию радикалов.

Недостатком известного способа является невысокая интенсификация процесса.

Цель предлагаемого изобретения - интенсификация процесса.

Это достигается за счет создания окислительно-восстановительной системы между сульфирующим агентом варочного раствора и вводимой добавкой. В качестве добавки используют хлорат калия или персульфат каЛИЯ.

Предлагаемый способ опробован в лабораторных условиях. В качестве веществ, инициирующих образование свободных радикалов посредством создания окислительно-восстановительной (редокс-) системы с сульфирующим агентом варочного раствора, выбраны персульфат калия и хлорат калия.

Пример 1. Бисульфитные варки.

Пров.одят две серии бисульфитных варок осиновых опилОК. Условия варок в каждой серии различные, кроме рН2о исходного раствора 4,0 и жидкостного модуля варки 5:1, одинаковых в обеих сериях. Персульфат калия (K2S208) берут в количестве 0,03 моль/л, хлорат калия (КСЮз) в количестве 0,01 моль/л исходного варочного раствора.

I серия варок:

Содержание всего S02 в исходном варочном растворе 3,0 г/дл.

Подъем температуры от 90 до 175°С 120 мин.

Стоянка на конечной температуре 175°С 0,15 и 30 мин.

Результаты I серии варок приведены в табл. 1.

Таблица 1

Примечание.

II серия варок.

Содержание всего S02 в исходном варочном растворе 5,0 г/дл.

Подъем температуры от 80 до 105°С и пропитка на 105°С за 160 мин.

Показатели

Результаты, представленные в табл. 1 и 2, показывают, что создание радикалинициирующей окислительно-восстановительной системы сульфирующий агент - персульфат (или хлорат) в условиях бисульфитной варки приводит к заметному ее ускорению.

Это видНО из того, что степень делигнификации целлюлозы при варке с добавками персульфата или хлората (варки 1а; 2а; 26; За-

Подъем температуры от 105 до 155°С за 60 мин.

Стоян.ка на 155°С за 40 и 70 мин. Результаты 11-й серии варок приведены в та|бл. 2.

Таблица 2

Варка при продолжительности стоянки на конечной температуре

Варка при продолжительности 155 °С, стоянки на конечной температуре, мин

4а; 5а - заметно ниже, чем в соответствующих им варках без добавок этих веществ (варки 1, 2, 3, 4 и 5) при одинаковой продолжительности и прочих условиях варки.

Несмотря на значительное различие в режимах бисульфитных варок двух серий эффект ускорения имеет место наблюдения обеих сериях. По окончании варки сдувку не производят. Повышенное содержание сульфата в основном вызвано его образованием из добавленного персульфата калия, а не усилением разложения варочного раствора.

Широк также и диалазон степени делигнификадии целлюлозы, при котором проявляется эффект ускорения бисульфитной варки предлагаемым способом - от 65 до 22 единиц числа Каппа (см. табл. 1 и 2).

Из табл. 1 (варки 2, 2а, 26) видн€, что хлорат калия в три раза более эффективен, чем персульфат, так ;как одинаковая степень ускорения варок 2а и 26 по сравнению с варкой 2 достигается при в три раза меньшем количестве хлората (0,01 моль/л) по сравненению с персульфатом (0,03 моль/л). Количество хлората калия, показавшее заметное ускорение делитнификации в 2-6 раз меньше, чем в примерах к способу-аналагу. Количество персульфата практически не превышает наименьшую величину добавок, использованных в примерах к известному способу. Сравнение продолжительности стоянки на конечной температуре при вар.ках 4а и 5 (см. табл. 2), приводяш;их к получению целлюлозы практически одинаковой степени провара (число Каппа 58,4 и 56,6) показывает, что указанная добав.ка персульфата приводит к ускорению делигнификации в 1,75 раза. Определение продолжительности варки целлюлозы с числом Каппа 36,9 без добавки персульфата (ср. с варкой 5а) путем интерполяции имеющихся данных показало, что добавка персульфата при получении целлюлозы этОй степени делигнификации (провара) сокращает щродолжительность варки на конечной температуре в два раза.

Указанные величины ускорения бисульфитной варки фактически равны ускорению, полученному при использовании в качестве добавок хлорного железа и сернокислой меди в способе, развитием .которого является данный способ. Однако количество добавляемого при этом персульфата в два раза (а хлората 1- в 6 раз) ниже, чем количество добавляемой сернокислой меди.

Примечание: Данная продолжительность варки соответствует окончанию ее по достижении

температуры 144°С. См. примечание к табл. 1.

Специальное исследование показало, что степень и вид измельчения древесного материала весьма существенно влияет на величину ускорения всех типов сульфитных варок (сульфитной, бисульфитной и др.) при усилении радикального механизма делигнификации, будучи заметно ниже при варках опилок. С учетом этого фа,кта следует ожидать, что использование окислительно-восстановительных систем с участием персульфата и осо:бенно хлората при варках ш;епы покажет еш,е больший эффект ускорения, чем в приведенных примерах, в которых варке подвергались опилки.

Из табл. 1 и 2 видно, что добавка веществ не приводит к вредному для варки образованию тиосульфата и политионатов. Увеличение содержания сульфатионов, являющихся

инертными к варочному процессу, так как сами по себе они не обладают ни окислительными, ни восстановительными свойствами, происходит, главным образом, за счет реакции 2 из персульфата. Содержание всего SOs

в отработанных щелоках всех варок с добавками достаточно высоко, что обуславливает нормальное проведение варочного процесса не только в начальный и средний период, но также и на завершающей стадии.

Пример 3. Сульфитные (кислые бисульфитные) варки.

Условия варки: добавка KaSaOg 0,03 моль/л; древесное сырье - осиновые опилки; содержание всего и связанного S02 в варочном растворе соответственно 5,0 г/дл и 1,0 г/дл; рН2о исходного раствора 1,51; жидкостной модуль варки 5:1; подъем температуры от 80 до 105°С-40 мин, пропитка на 105°С- 120 мин, подъем от 105 до 155°С-60 мин (общая продолжительность заварки 220 мин).

Результаты варок представлены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что и при сульфитных варках создание в варочном растворе окислительно-восстановительной системы, приводящей к образованию радикалов вследствие добавки окислителя (персульфата калия), также приводит .к заметному ускорению делигнификации.

Указанные в примерах концентрации оккслителей, приводящих к образованию радикалобразующей окислительно - восстановительной системы, не являются оптимальными. Оптимизация их концентрации, а та.кже подбор других окислителей, обладающих выщеуказанньши свойствами при взаимодействии с сульфирующими агентами, позволяет получить значительно больший эффект интенсификации сульфитных

и бисульфитных варок целлюлозы.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозного- волокнистого полуфабриката по авт. св. № 503966, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет создания о кислительно-воостановительной системы между сульфирующим агентом варочного раствора и вводимой добаВКой, в качестве добавки используют хлорат калия или персульфат калия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №503966, кл. D 21С 3/06, 1974.