Способ получения целлюлозосодержащего волокнистого полуфабриката Советский патент 1979 года по МПК D21C3/00 

Изобретение относится к способу голучения цеплюпозы и может быть использовано в целлю лозно-бумажной промьшшенности при производстве беленой и полубеленой целлюлозы, предназгаченной для изготовления различных видов бу маги. В настоящее время известно несколько способов получения волокнистых полуфабрикатов с применением окислительных реагентов. Так, известен способ получения путем варки древесного сырья с использованием двуокиси хлора на ступенях 1. Недостатками такого способа являются ViHoro ступенчатость процесса (процесс включает 9 операций) . Кроме того, известен способ получения целлюлозы, включающий обработку растительного сырья хлоратом, активированным соляной кислотой, промывку массы водой, щелочную экстракцию и дополнительную обработку м.ассы перекисью водорода с целью повышения стейени белизны целлюлозы. Этот способ позволяет получить целлюлозу с повышенным выходом (62,0% высокой степенью белизнь и с хорошими механическими показателями прочности без проведения отбелки. В качестве исходного растительного материала используется осиновая древесная стружка 2. Недостатком зтого способа является возможность использования только лиственной древесины, причем не в виде щепы, а в виде стружки, что в несколько раз снижает производительность процесса по сравнению с варкой щепы и приводит к увеличению расхода химикатов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, осуществляемый по следующей схеме: предварительная обработка щепы, нейтрально-сульфитным раствором на натриевом .основании - рафинирование промывка - обезвоживание - обработка ClOj - промывка - экстракция щелочью - промывка - обработка ClOj промывка - экстракция шепочью - промывка - обработка СЮ промывка водой - целлюлоза 3. Недостатками этого способа являются многоступенчатость и длительность процесса. После предварительной нейтрально-сульфитной обработки щепы проводится 5-ти ступенчатый прЩёсс, вкпичаюиши 3-х 1фатную обработку ClOi с последующей экстракцией щелочью после каждой обработки и обязательной npdMt жуточной 1ФОМЫВКОЙ водой между всеми ступенями до нейтральной реакции.5

В связи с этим весь процесс делигш1(жка-цин щёпы дЬ получения конечного продукта требует большого расхода химикатов и времени, а также дополнительного расхода энергии.

Целью данного изобретения является интен- Ю сификация и упрощение процесса. , ; Эта цель достигается тем, что дрй(ёсную ще,пу обрабать1вают серусодержацшм депигнифшш-i руюшим pieafcHTOM при рН среды 0,8-5,0, а затём полученный продукт доваривают с окиош- is телем в одну ступень, при этом в качестве окно дйтеля используйт смесь хлората натрия и соляной кислоты, взятых в соотношении 1 ; , При расходе указанной смеси 4-8% ; от веса абсолютно сухой древесины.20

В случае необходимости получения целевого продукта повышенной белизны, полученный волокнистый полуфабрикат дополнительно обрабатывают растворомщелочи при температуре TOSS С в течение 10-30 мин,25

В соответствии с изобретением предложенный способ получения целлюлозы осуществляют следующим образом.

1.Получение полубеленой целлюлозы (7075% белого). Еловую или любую другую древе- зо сину, измельченную в щепу, проваривают при L Ш-|1|9°С в течение 10-20 мйн,гГрЬ11Гй Шают водным раствором SOj (конц. от 3,0 до 7,0% вс. SOj) под давлением 5-6 атм. в течение 1030 мин с последующим подъемом температуры 35 до 12()-14р°С в течение 1-3-х час. Выход щепы после такой обработки составляет 75-85%.

Промытую водой щепу обрабатьтают смешанным рШвором NaClOa и HCI с конценгарцией от 50 до 60 г/л (по хлору) при соотношении 40 растворов NaClOa : HCI 1:1 (модуль 1:4) при t 60-90° С в течение 2-6 час;. В качестве ускорителя процесса может быть применен катализатор (например ванадиевый, молибденовый

и др.). ; ;- --- - /:. . 45

Полученную после окислительной обработки с выходом 50-65% полубеленую целлюлозу, имеющую содержание лигнина 1,0-3,0% и белизну 70-75%, промывают воднь1м раствором SOj и одой.50

2.Получеш е беленой целлюлозы (80-87% елого). Дпя повьпиения белизны целлюлозы

снижения содержания лигнина проводят дополительную обработку полубеленого продукта аствором NaOH конц. 1,0-2,0% при t 70-85° С 55 течение 10-30 мин. Промытая до нейтральной реды целлюлоза имеет выход 45-67%,;содержаие лигнина от О до 2,0% и белизну 80-87% беого.

673683

После окислительной обработки растительного сьфья во второй ступени раствОр с оставатжя хлоратом и соляной кислотой удаляют и после доукрепления он может быть использован повторно с целью экономии химикатов.

Пример 1. 60 г еловой щепы п питывают водным раствором SOj (концентарция всего SOj 3,0%) под давлением 5-6 атм. в течение 20 мин с последующим повышением температуры до 120°С.в течение 2-х час. Затем раствор сливают н щепу промывают водой. Промытую щепу заливают раствором хлората и соляной Кислоты с конц. кажд,ого из них в смеси по хлору 31,5 г/л при соотношении растворов NaCIOj; : HCI 1 : 1.

Окислительную обработку продолжают в течение 4-х час при температуре 85 С.

Далее полученный продукт промывают водным раствором SOa, водой и обрабатывают раствором NaOH в течение 30 мин при температуре 84° С, Расход NaOH составляет 9,0%.

В результате описанных обработок получают белую мягкую целлюлозу без лигнина с выходом 48,0%. Данные приведены в табл. 1.

Пример 2, В этом опыте после предварительной обработки водным раствором ЗОз и после хлоратной обра&)тки 1фснводят обработку щелочью. Расход щелочи составляет 4,5%. Получают целлюлозу с выходом 52,0%, с содержшшем лигнина 0,8%, белизной 86,4% с более высокими механическими показателях. Показатели качества целлюлозы {фиведены в табл. .

Пример 3. В этой серии варок после хлоратной обработки щепы отсутствует щелочная экстракция целлюлозы. Полученный продукт имеет выход 53,6%, содержание лигнина в целлюлозе - 1,9% и белизну - 78,0% белого.

По предаагммому способу белизна полученного продукта без дополнительной обработки щелочью выше по сравнению с белизной полуфабриката после 1 ступени обработки двуокисью хлора и экстракции щелочью по нзвест|юму способу (см. табл. 2).

Во всех приведенных примерах (1, 2 и :). после предварШельной обработки водным раствором SQi щишодится обработка окислителем без полумассного размола в отличие от известного способа, в котором тюсле предварительной обработки требуется рафинирование массы. Следовательно, во гч едлагаемому способу можно пол учить высококачественный продукт без рафинирования.

Пример 4. Пропитанную водным раствором SOi (конц. вс. SOa 3,0%), щепу размалывают и обрабатьюайют смешанным раствором NaCIO и HCf с концентрацией каждого из них после сме1иения 15 г/л (по хлору) при соотношении растворов NaCЮэ : HCI 1:1, Получают белую целлюлозу с повышенным выходом (55,4%), с белизной 76,0% и выоою1ми механическими показателями, которые 1ФИВ едены в табл. 1.

Пример 5. бОг еловойщеЛыобрабатьПэвхгг раствором бисульфита натрия (вс.802 3,0%) при рН 6,0 в течение 3-х час (повышение температуры до 155°-160 С 3 час. Раствор сливают, про мьшают шепу водой и размалывают на рафинере. Затем щепу заливают раствором хлората и соляной кислоты с конц. каждого из них после смешения 15 г/л (по хлору). Окислительную обработку продолжают в течение 2,5-3 час при t i85C. Получают целлюлозу с высоким выходом (66,6-67,0%), с содержанием лигнина -2,1% к белизной 78,0% белого..

Пример 6. 60 г еловой шепы пропитьюают раствором бисульфита натрия по режиму, указанному в примере 5. Далее щепу без предварительйогр промьюают водой и обрабатывают раствором хлората и соляной кислотой с конц. каждого из них после смешения 25 г/л (по хлору). Затем проводят обработку окисленного продукта щелочью в течение 15-30 мин при t 84° С. Расход щелочи составляет 4,5%. Выход полученного продукта 59,0%, содержание лигнина - 1,8%, белизна - 82,0%. Показатели качества полученных целлюлоз представлены & табл. 1.

Из данных таблицы следует, что полученная целлюлоза обладает высокой степенью белизны (88,0% без проведения отбелки, высокими механическими показателями, например: разрывная длина - 9800, сопротивление излому,- I960 и при высоком ъыходе имеет низкое содержание лигнш а,

Из приведенных примеров видно, что изобретение щ едставляет собой довольно непродолжительный процесс и является более простым, нежели из1 естные способы.

8 S

00

О

о

5

ч

|||

« -5.

к 1.51

я ««и

io2g Q ill tli

пи

Выход после предварительной

обработки, %

Выход полученного продукта, %

Содержание лигнина, %

Расход хлора на древесину,

% к а.с. дретесине

Белизна, % белого

без обработки после дополни76,0 Формула изобретения Способ получения целлюлозосодержашего волокнистого полуфабриката путем последовательных обработок древесной щепы серусодержащим делигнифицирующим1 еагентом, окислителем и промьюки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упроще1шя процесса, обработку щепы серусодержащим делигнифицирующим реагентом про-, , водят при рН среды 0,8-5,0, а обработку окислителем ведут в одну ступень, при этом в качестве

81,0-61,0

57,0-53,0

5,3-2,1

19,0-4,0

после 1 сту-после заклну

пени обработ-чительной обтельной обработки NaOH и

ки и экстра к-работки и эксции щелочьютр акции щелочью

69,0

86,0

88,0 окислителя используют смесь хлората натрия и соляной кислоты, взятых в соотношении 1:1, при расходе указанной смеси 4-8% от веса абсолютно сухой древесины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе L Акцентованная заявка ФРГ N 2027319, кл. 55 b 1/30, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР N° 368365, кл. D 21 С 3/04, 1971. 3.Патент США N 3591451. кл. 162-23, 1971.