Способ отбелки натронной или сульфатной целлюлозы для химической переработки Советский патент 1981 года по МПК D21C9/10 

1 .

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа получения.натронной и сульфатной целлюлозы для химической пере- работки из древесины хвойных и лиственных пород.

Известен способ отбелки сульфатной предгидролизной целлюлозы для химической переработки, включающий ступе- О ни хлорирования, щелочения, отбелки гипохлорйтом, холодного облагоргикивания, горячего облагораживания и последующей добелки двуокисью хлора в дв§ ступени с промежуточным щелочени- 15 ем и гипохлорйтом натрия l. Выход небеленой предгидролизованной целлюлозы в среднем составляет 35%, а после .отбелки не превьшает 32% от массы абсолютно сухой древесины.20

Известен также способ отбелки сульфатной целлюлозы, заключающийся в том, что целлюлозу обычной сульфатной варки подвергсцот отбелке и холодно-горячему облагораживанию по опи- 25 санной выше схеме: хлорирование, щелочение, гипохлоритная отбелка, ко-, лодное облагораживание (концентрация едкого натрия в массе 80-100 г/л ед N32.0), горячее облагораживание с 30

последующей Добелкой известньми реагентами f2.

Однако, обработанная щелочными растворами высокой концентрации целлюлоза изменяет свою внутренннио структуру, повышается содержание целлюлозы в холоднооблагороженной целлюлозе, вследствие чего она имеет низкую реакционную способность, поэтому Требуется дополнительная обработка холоднооблагороженной целлюлозы поверхностно-активными веществами.

Ъ случае использования древесины лиственных пород после хлорирования небеленой целлюлозы вследствие присоединения хлора к экстрактивным веще.ствам по ненасыщенным связям возникают смоляные затруднения, выргикающиеся в отложении смолы на технологическом оборудовании и смоляной соркости целлю.позы.

Однако, в случае обработки сульфатной целл1апозы по известному способу возникают трудности при использовании отработанного щелока после ступени холодного облагораживания вследствие наличия в нем зслоридов.

Цель изобретения - повышение реакционной способности целлюлозы, предотвращение смоляных затруднений при отбелке, снижение расхода химикатов Эта цель достигается тем, что опе рации холодного или горячего облагораживания проводят перед хлорированием. Холодное облагораживание проводят при концентрации щелочи в массе 30-70 г/л в ед. и температуре 15-35°С в течение 5-60 Мин, а горяче облагораживание осуществляют при кон центрации массы 10-12%, температуре 90-100°С в течение 1,5-2 ч. Предлагаемый способ получения натронной или сульфатной целлюлозы. .для химической переработки осуществл ют следующим образом. Небеленую целлюлозу, например, сульфатную лиственную или хвойную, подвергают обработке раствором едкого натрия или белого щелока. Условия обработки при этом следующие: концен трацая щелочи в массе 30-70 г/л в единицах , температура 15-35 С, концентрация массы 7-10%, продолжительность обработки 5-60 мин. После ступени холодного облагораживания целлюлозу промывают и при остаточной щелочности 0,5-10 г/л еди ниц NaOH подвергают горячему облагораживанию при концентрации массы 1012%, температуре 90-100°С в течение 1,5-2 ч. Облагороженную целлюлозу подвергают хлорированию при концентрации массы 3,0-4,0% в течение 30-6Q мин. Далее проводят добелку целлюлозы хлорсодержащими реагентами, например, по схемам: гипохлоритная отбелка - гипохлоритная отбелка - кис ловка или отбелка двуокисью хлора г.ипохлоритная отбелка - гипохлоритная отбелка-кисловка. После каяадой ступени отбелки про изводится промывка целлюлозы. Пример. Щепу лиственных п род древесины (смесь осины и березы загружали в автоклав, заливали щелоком, имеющим концентрацию активно щелочи 97,5 г/л единиц Na2.0, и вари ли целл олозу. Расход Na,jO на варку составляет 19% к весу абсолютногсух древесины, гидромодуль варки 1:4. В мя стоянки при температуре 90 мин, подъем до 170с -90 мин, с янка при температуре 170с - 120 ми Полученная натрсзнная целлюлоза имела следующие показатели качества Степень делигнификации 57,8 п.е Вязкость 1%-го медноаммиачного раствора 43,б.мПа Содержание йС-целл1злозы89%, Выход небеленой целлюлозы50,4% После отделения мелкого волокна атронную целлюлозу со степенью делигификации 58 п.е., вязкостью 1% медиоаммиачного раствора 46,4 мПа с, степенью полимеризации (СП) - 1012, одержанием об- целлюлозы 90,5% подвергали холодному облагораживанию белым щелоком при концентрации массы 8%, концентрации щелочи в массе 40 г/л единиц NaOH (31 г/л единиц NaaO) и температуре в течение 60 мин. После холодного облагораживания целлюлозу промывали до остаточной щелочности 1,8 г/л единиц NaOH и подвергали горячему облагораживанию при температуре , концентрации массы 10% в течение 120 мин. Облагороженную целлюлозу после прололвки хлорировали при концентрации массы 3,5% в течение 60 мин. Расход хлора, на хлорирование 10 кг/т целлюлозы. Далее целлюлозную массу добеливали гипохлоритом натрия в 2 ступени. Первую ступень гипохлоритной отбелки проводили при концентрации массы 10%, температуре 38-42С в течение 120-180 мин. Расход гипохлорита по активному хлору был равен 17 кг/т целлюлозы, рН отбелки 11,9-11,3. Вторую ступень гипохлоритной отбелки проводили при концентрации массы 8%, температуре 40-45 0 и расходе гипо,хлорита 14 кг/т целлюлозы, рН отбелки - 11,9-11,7, продолжительность 240 мин:. Беленую целлюлозу обрабатывали раствором сернистой кислоты для нейтрализации остаточного гипохлорита, стабилизации белизны и снижения зольного остатка целлюлозы. Концентрация массы при кисловке 3,5%, рН - 2,7, время 120 мин. Параллельно в аналогичных условиях с целью сравнения проводили отбелку данной целлюлозы по схеме: хлорирование (Х) - щелочение (Ш) - гипохлоритная отбелка (г) - холодное облагораживание (ХО) - горячее облагораживание (го) - гипохлоритная отбелка (г) гипохлоритная отбелка - кисловка (к) (известный способ). Полученный данные приведены в табл. 1.

Таблица

Из табл. 1 видно, что предлагавмай способ отбелки позволяет из целлюлозы натронной варки получить беленую- целлюлозу отвечающую требованиям предъявляемым к целлюлозе для химпереработки с меньшим расходом хлора и каустика, с более высоким выходом беленой целлюлозы по сравнению с известным способо отбелки. Пример 2. Небеленая сульфат ная целлюлоза с выходом 48,6% получе ны из щепы лиственных пород древесины (смеси березы и осины) в автоклаве при расходе щелочи на варку 22% единиц N32.0 и массе абсолютно сухой древесины, гидромодуле 1:4 (белый ще лок: содержание общей щелочи 113 г/л единиц N32.0, содержание активной щелочи 95,8 г/л единиц Na2.0, степень сульфидности 22%) по режиму, описанному в примере 1. После варки и отделения 4% мелкого волокна целлюлоза имела следующие качественные показатели: Степень делигнификации50 п.е. Вязкость 1% медноаммиачного раствора 36,5 мПа с Степень полимеризации1004Содержание целшэлозы 90$ Эту целлюлозу подвергли отбелке по предлагаемому и известному способу по режиму, описанному в примере 1. Расход гипохлорита ка гипохлоритtiyio добелку составил по активному хлору: на иврзук ступень гипохлоритной добёлки 14 кг/т целлюлозы, на ьторую ступень гипохлоритной-добёлки II кг/т целлюлозы. Параллельно в ангшогичных условиях для сравнения проводили отбелку этой целлюлозы по известному способу., езультаты привед ны в табл. 2.

Полученные данные показывают, что предлагаемый способ отбелки позволяет получить беленую сульфатную целлюлозу для химической переработки более высокого выхода с меньшими затратами химикатов, воды, пара, электроэнергии.

Пример 3. В лабораторный автоклав загружали щепу лиственных пород древесины (смесь осины и березы), заливали отработанный от ступени холодного облагораживания упаренный щелок. Характеристика упаренного щелока: содержание общей щелочи 115,3 г/л ед. N320, содержание активной щелочи - 99,4 г/л ед. , степень сульфидности - 25,7%.

Вязкость, 1% медно-аммиачного раствора, мПа о

СП

Содержание с -целлюлозы, %

Таблица 2

Условия варки такие же, как в при- мере 2. Расход щелочи на варку 22% к массе абсолютно сухой древесины.

Полученная небеленая целлюлоза имела следующие качественные показатели:

Степень делигнифи60 п.е. кации

Вязкость 1% медно48,8 мпа с. с1Ммиачного раствора Степень полимеризации (сп) . 10/0 Содержание об -целлю88,4% лозы

Отбелку этой целлюлозы проводили .по схемам и режиму описанному в примеf e 2, Результаты приведены в табл. 3.

.Таблица 3

9,4 516

92,3 Полученные результаты .показывают что при полном использовании отработанного после ступени холодного обла горс1живания щелока на сульфатную вар ку предлагаемый способ .отбелки позво ляет получить готовый продукт, отвечающий требованиям предъявляемым к целлюлозе для химической переработки при значительно меньших расходах химикатов по сравнению с известным спо собом отбеЛки с более высоким выходом целлюлозы из древесины. Пример 4. Предгидролизную сульфатну1э целлюлозу (из древесины сосны) со степенью делигнификации 84 п.е., вязкостью 1%-го м.а; раствора 24,3 мПа с, СП-870, содержанием ci -целлюлозы 95,9% отбеливали по схеме: ХО-ГО-Х-Г Г-К (предлагаемый способ). Холодное облагораживание проводили при концентрации массы 8%, температуре , концентрации щелочи в массе 31 г/л ед. в течение 60 мин. После промывки целлюло зу с остаточной щелочностью 0,8 г/л ед. N320 при концентрации массы 10% подвергали горячему облагораживанию в течение 120 мин при температуре 95 С. Далее целлюлозу хлорировали при концентрации массы 3,5% тейпературе 20°С в течение 60 мин. Расход хлора - 30 кг/т целлюлозы. Первую ступень отбелки гипохлоритом натрия проводили при концентрации массы 10% температуре 40-42с, рН - 11,5 в теч ние 120-180 мин. Расход гипохлорита по активному хлору - 15 - кг/т цел люлозы.

Продолжение табл. 3 Вторую ступень гипохлоритной отбелки проводили при концентрации массы 8%, температуре , рН - 11,6, расходе гипохлорита по активному хлору 15 кг/т целлюлозы в течение 180240 мин до вязкости 1% раствора целлю лозы 10 мПа с. Беленую целлюлозу обрабатывали раствором двуокиси серы при концентрации массы 3,5%, температуре , рН - 2,7 в течение 120 мин. После каждой ступени -отбелки целлюлозу про1Ф1вали водой. Параллельно, для сравнения, проводили отбелку небеленой целлюлозы по схеме: Х-Щ-Г-ХО-ГО-Г-Г-К (по известному способу)-. Небеленую целлюлозу хлорировали при концентрации массы 3%, температуре в течение 60 мин. Расход хлора на хлорирование .27 кг/т целлюлозы. Щелочение хлорированной целлюлозы проводили при концентрации массы 12%, температуре , расходе едкого натг рия 15 кг/т целлюлозы в течение 120 . Третью ступень обработки - гипохлоритную отбелку проводили при концентрации массы 12%, температуре 38-40 0, расходе гипохлорита натрия по активному хлору 20 кг/т целлюлозы в течение 180 мин. Холодное облагораживание целлюлозы проводили раствором белого щелока при концентрации массы 8%, концентрации щелочи в массе 31 г/л ед. , температуре 20 С в течение 60 мин. Холоднооблагороженную целлюлозу пpOIvlывaли до щелочности массы 1,86 г/л ед. NajO и при

концентрации массы 1.0%, температуре ,

проводили горячее облагораживание в течение 120 мин.i

Добелку целлюлозы до вязкости 1%-го м.а. раствора 10 мПа.с проводили гипохлоритом натрия в две ступени. Режим I и II ступеней гипохлоритной добелки одинаков: концентрация

Отбелка по схеме:

.целлюлозы ХО-ГО-Х-Г-Г-К способ)

Вязкость 1% м.а. раствора, мПа с .

СП

Содержание с -целлюлозы, %

Содержание смолы, % Белизна, % белого .

Реакционная способнос CS /NaOH 80/11, сек

Выход целлюлозы после варки; %

Выход целлюлозы после отбелки, %

Выход беленой целлюлозы из древесины, %

Расход хло- общий гира на отбел- хлорита ку Кг/т цел люлозы

Расход ка- общий гиустика на хлорита отбелку, кг/т целлюлозы

Полученные данные подтверждают эк комические преимущества предлагаемого способа отбелки предгидролизной .хвЪйНой сульфатной целлюлозы при получении одинаковых качественных показателей готового продукта.Пример 5. Цепу лиственных пород древесины (смесь осины и березы) загружали в автоклав и проводили водный предгидролиз. Подъем температуры до - в течение 125 ми стоянку при 165 проводили в течение 90 мин, гидромодуль 1:4.

Затем проводили сульфатное варку при гидромодуле Ii4. Расход щелочи

массы - 8-10%, температура. 38-42«С, расход гипохлорита по активному хлору б кг/т целлюлозы, рН - 11,8-11,5 продолжительность обработки 120180 мин. Беленую целлюлозу рбрабатывали раствором двуокиси серы при концентрации массы 3%, рН - 2,7 в течение 120 мин. Результаты приведены в табл. 4.

Таблица 4

Отбелка по схеме: Х-Щ-Г-ХО-ГО-Г-Г-К (предлагаемый (известный способ)

10,2 491

95,1

0,14 90

2

33 94,7

31,2 61

32,5 74

43,8

на варку составил 19,5% ед. . Показатели белого щелока: общая щелочь - 132 г/л ед. . Активная щелочь - 110 г/л ед. ,Сульфидность - 22,9%.

-Подъем температуры до 135с 40 мин, стоянка при в течение ,40 мин, подъем до - 60 мин, варка при в течение 100 мин.

полученную небеленую целлюлозу со степенью делигнификации 44 п.с., вязкостью 19,6 МПа,с СП 815 и содержанием ,с6-цеЛлюлозы 94,4% подвергл

Таблица 5