Способ отбелки целлюлозы для изготовления бумаги Советский патент 1981 года по МПК D21C9/10 

Изобретение относится к целлюлоз- но-бумажной промьошленности, в частности к способам отбелки сульфитной, сульфатной и других видов целлюлозы из древесины хвойных и лиственных пород. Известен способ отбелки целлюлозы путем хлорирования небеленой целлюло зы, щелочения с добавкой некоторО1 о количества гипохлорита, отбелки двуо кисью хлора Г13 . Гипохлорит добавляют на ступень щелочной обработки при и кон- . центрации массы 10%. При этом .белизна целлюлозы до и после старения воз растает, а вязкость медленно падает. Установлено, что сульфатная целлюлоз при отбелке по указанной схеме имеет белизну 85-87 ед. Д.Э., что на 1,52,0 ед. выше показателя белизны, определяемого в процентах по ГОСТ 7690 76. Указанных выше трех ступеней о белки недостаточно для получения .беленой целлюлозы с белизной 86-88% и высокими показателями качества, в связи с чем необходимо дополнительно проводить еще две ступени: щелочную обработку и отбелку двуокисью хлора (Щ-Д). Однако введение гипохлорита только на первую ступень щелочения в количестве до 1,5-2,0% не обеспечивает достаточно полной делигнификации целлюлозы перед ее добелкой двуокисью хлора с целью получения высокобеленой целлюлозы. Дальнейшее увеличение расхода гипрхлорита на данной ступени вызывает усиление деструкции целлюлозы из-за высокой концентрации окислителя в растворе. Наиболее близким к предлагаемому является способ отбелки целлюлозы для изготовления бумаги, включающий хлорирование целлюлозы (X), щелочение (Щ), обработку гипохлоритом (Г) и двухступенчатую обработку двуокисью хлора (Д) с промежуточным щелочением Г2 . Согласно этому способу щелочение на обеих ступенях проводят при 6070 С, продолжительности 1-2 ч, расход, де щелочи 10-30 кг/т целлюлозы концентрации массы 10-12%. Указанный способ позволяет получить беленую целлюлозу, например сульфатную, с хорошими показателями качества. Однако гипохлоритная ступень отбелки приводит к некоторому снижению

прочности полуфабриката и реверсии его белизны.

Кроме того данный способ требует большого числа ступеней отбелки, сточные воды от ступени щелочения имеют высокий показатель цветности, что обуславливает значительную их загрязненность,

Цель изобретения - снижение загрязненности сточных вод и улучшение физико-механических показателей целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу отбелки целлюлозы для изготовления бумаги, включающему хлорирование целлюлозы, щелочение, обработку гипохлоритом,двухCTyneH4aTSTo обработку двуокисью хлора с промежуточным щелочением, щелочение и обработку гипохлоритом перед двухступенчатой обработкой двуокисью хлора проводят одновременно при расходе щелочного реагента 1,5-3,0% от массы абсолютно сухого волокна, а промежуточное щелочение между ступенями обработки двуокисью хлора прО водят в присутствии гипохлорита при расходе щелочного реагента 1,0-1,5% и гипохлорита 0,5-0,6% от массы абсолютно сухого волокна.

Щелочение после хлорирования и промежуточное щелочение осуществляют при 40-55°G и рН 11-12.

Предлагаемая схема отбелки в отличие от известной (Х-Щ-Г-Д-Щ-Д)исключает ступень гипохлоритной отбелки, но предусматривает перераспределение гипохлорита натрия на первую и вторую ступень щелочения с целью увеличения глубины делигнификаций целлюлозы без снижения механической прочности целлюлозы и повышения ее белизны, уменьшения загрязненности стоков. Расход щелочи на первой ступени щелочения составляет 1,5-3,0%, а на второй 1,0-1,5% от абсолютно сухой целлюлозы.

Задаваемое количество гипохлорита натрия колеблется на 1-ой ступени от 0,5 до 1,8% и составляет 50-75%, а на П-ой ступени 0,5-0,6, что составляет 25-50%. Эти колебания обусловлены видом отбеливаемой целлюлозы и условиями проведения отбелки на других ступенях.

При этом достигается уменьшение деструкции целлюлозы за счет снижения концентрации окислителя (гипохлорита) в единице объема и поддержания рН среды, а также снижения температуры щелочной обработки до 4055®С вместо применяемых в обычных условиях eo-voc.

Предлагаемый способ отбелки целлюлозы осуществляют следукндим образом.

Небеленую целлюлозу подвергают хлорированию при концентраций массы а,0-4,5%, температуре , с pacходом хлора 3-6% от массы абсолютно

сухой целлюлозы в течение 30-60 мин. После хлорирования целлюлозу направляют на ступень щелочения, которую проводят в присутствии гипохлорита.

Температуру на ступенях щелочения . поддерживают в пределах 40-55°С, продолжительность щелочной .обработки 120 мин, рН среды 11-12, расход едкого натра на первой ступени 1,5-3,0%, гипохлорита натрия - 0,5-1,8% от абсолютно сухой целлюлозы. Далее проводят отбелку целлюлозы двуокисью хлора при 70-85 с в течение 180-240 мин с расходом С10 0,5-1,0% при рН 4-6. После отбелки целлюлозы двуокисью хлора проводят вторую ступень щелочной обработки с добавлением гипохлорита, при 40-55С в течение 2 ч при расходе едкого натра 1,0-1,5% и гипохлорита 0,5-0,6% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Последующую отбелку двуокисью хлора проводят с расходом двуокиси хлора 0,2-1,0% при , концентрации массы 3-12%, температуре 70-85 С, продолжительностью 240 мин. Беленую целлюлозу обрабатывают сернистой кислотой (водным раствором ЗОл) для нейтрализации остаточных отбеливаклдих реагентов и повышения стабильности белизны с расходом SO. до 1,0% от абсолютно сухой целлюлозы. После каждой ступени отбелки проводят промывку целлюлозы.

Предлагаелшй способ получения беленой целлюлозы проверен на различных видах целлюлозы в лабораторных и промышленных условиях.

Пример. Небеленую натронную целлюлозу из березовой древесины со степенью делигнификаций 103 п.ед. отбеливали по предлагаемой схеме Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д-К, где Х-хлорирование,

0 ЩГ - щелочение в присутствии гипохлорита i Д - отбелка двуокисью хлора , К г- кисловка.

Параллельно в аналогичных условиях с целью сравнения проводили отбелку данной целлюлозы по известной схеме Х-Щ-Г-Д-Щ-Д-К где Г - гипохлоритная отбелка, Щ - щелочная экстракция.

в предлагаемой схеме ступень гипохлоритной отбелки исключена и ,гипохлорит натрия подавался на 1 и П ступени щелочения по 0,5% к массе абсолютно сухой целлюлозы, т.е. в соотношении 50 на 50, при этом температура ступеней щелочения снижена

с (известная схема)до , рН среды 10-11. Ступень отбелки гипохлоритом по известной схеме осуществлялась при расходе гипохлорита 1%, температуре 40с и продолжительности 180 мин, рН среды 9,5-10,0.

По предлагаемому способу за счет перераспределения подачи гипохлорита натрия сокращен общий расход двуокиси хлора с 1,3% (известная схема)

до 1,0%. Остальные параметры отбелки в обо их схемах бьши одинаковыми. Расход хлора на хлорирование 4,2% при продолжительности обработки 60 мин и температуре . Расход щелочи на 1 и П ступени щелочения соответственно 1,5 и 1,0%, продолжительность обработки составляет 120 мин. . Обработка двуокисью хлора 1 и П ступени проводилась при и про1должителькости 180 мин. Беленая целлюлоза подвергалась кисловке раствором 30 в количестве 1%, продолжительностью 45 мин и при 20°С. Концентрация массы на ступенях хлорирования и кисловки составляла 3,0%, на остальных ступенях 10%. Показатели качества беленой целлюлозы приведены в табл. 1. Из данных табл. 1 следует, что по предлагаемому способу получен целево продукт с более высокими, выходом 93,0%, вместо 92,0%, показателями , белизны (88,5 вместо 87,3%) и механическими показателями. Так показатель сопротивления раздиранию увеличился с 590 мН до 650 мН. Пример 2. Сульфатная целлюлоза из лиственной березовой древесины со степенью делигнификации 70 п.е. отбеливалась по Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д и по .Х-Щ-Г-Д-Щ-Д. Условия обработки в основном те же, что и в примере 1. Расход хлора на хлорирование принят 2% в обеих схемах. . Расход гипохлорита при отбелке по Х-Щ-Г-Д-Щ-Д составил 1% от массы, абсолютно сухой целлюлозы. При отбелке по Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д на пер вую и вторую ступень щелочения дано 0,5% гипохлорита и. щелочи на 1 ступень 1,5%, а на П - 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре обработки 40°С, рН среды 11. Таким образом, в этом случае сокргццается до 5 число ступеней Отбелки а нербходимЬе количество гипохлорита перераспределяется на ступени щелочения.. Показатели качества беленой целлю лозы приведены в табл. 2, из данных которой-следует, что по предлагаемому способу отбелки получен, как и в случае натронной целлюлозы, -полуфаб рикат с повышенной белизной 87,5 вместо 87,0% и достаточной механичес кой прочностью. Разрывная длина учеличилась с 7400 до 8100 м, сопротивление продавливанию с 240 до,270 кПа Пример 3. Небеленую сульфат ную целлюлозу из хвойной древесины с степенью делигнификации 114 п. ед. о беливали по Х-ЩГ-Д-ЩГ-Д и по Х-Щ-Г-Д-Щ-Д. Расход хлора на хлорирование в обоих случаях составил 5,5%. Расход гипохлорита натрия на гипохлорит ную отбелку в известной схеме составил 2,2%. В предлагаемой схеме на 1 ступень щелочения задано 1,8% гипохлорита (75% от общего количества) на П-ю ступень 0,6% (25% от обцегр количества). Расход щелочи на 1 и П ступени щелочения соответственно 3,0 и 0,5%, температура обработки 50°, рН среды 11-12. Расход двуокиси хлора в обеих схемах на 1 ступени составил 1%, на второй ступени в известной схеме 0,5%, в предлагаемой 0;4%. Остальные параметры отбелки аналогичны приведенHfcjM в предыдущих примерах. Показатели качества целлюлозы после отбелки и характеристика стоков приведены в табл. 3, из данных которой следует, что по предлагаемому способу получена целлюлоза, не уступающая по качеству прототипу. Белизна увеличилась с 91,0% до 91,7%, сопротивление излому с 1220 и 1750. Несколько снизилось сопротивление раздиранию с 720 до 630 мН. Вместе с тем показатели загрязненности сточных вод после отбелки значительно лучше в случае предлагаемого способа отбелки . Так, цветность стоков со ступеней щелочения снизилась с 18000 до 12000J ПКШ ВПК j-с 5,4 до 4,6кгПа/т, окисляемость с 43,8 до 36,5 кгО/т целлюлозы. П р и м е р 4. Предлагаемый способ отбелки целлюлозы был испытан на промышленном потоке беленой сульфатной целлюлозы Архангельского ЦБК. Исходная целлюлоза, поступающая на отбелку, имела степень делигнификации в интервале 120-135 п. ед. (28-39 ед. Каппа). На-хлорирование задавалось 6,0% хлора на 1 т целлюлозы , На первую ступень щелочения подавали щелочи 3,0% и гипохлорита натрия 1,5% при продолжительности обработки 180 мин, температуре рН среды 11. На второй ступени щелочения расход составил 1,0%, а гипохлорита -0,5%, продолжительность обработки 120 мин, температура 40С, рН среды 11. На второй ступени щелочения расход щелочи составил 1,0%, а гипохлорита 0,5%, продолжительность обработки 120 мин, температура 40°С, рН среды 11. Расход двуокиси хлора составил на 1 ступени 0,8%, на второй 0,4% при родолжительности отбелки на. обеих тупенях 210 мин и температуре 75с. Кисловку целлюлозы проводили водым раствором S0,j с расходом последего 0,5%. Параллельно был отбелен образец еллюлозы, взятой с промышленного отока по известной схеме Х-Щ-Г-Д-ЩД в аналогичных условиях с тем же асходом отбеливающих реагентов. В табл. 4 приведены показатели еллюлозы после отбелки по известноу и предлагаемому способам в период

стабильной работы технологического потока.

Из данных табл. 4 следует, что по предлагаемой схеме отбелки можно получить высококачественную беленую .сульфатную целлюлозу, не уступайаГую целлюлозе, полученной по известному способу при сокргицении числа ступеней отбелки, что возволит сократить удельные нормы расхода пара, электроэнергии, воды.

Получённая целлюлоза имела показатели качества, ранее не достигнутые в производстве и в промышленност в целом. Белизна целлюлозы увеличивается с 86,3 до 87, 9,разрывная длина с 8200 м до 8980 м, сопротивление излому с 2300 до 2760 дв. перегибов. .Таким образом, предлагаемый

.способ отбелки целлюлозы позво ляет получить беленую целлюлозу улучшенного качества, упростить технологическую схему отбелки, стабилизировать процесс отбелки (за счет резервной башни отбелки), улучшить характеристики сточных вод отбельного цеха.

Использование предлагаемого способа отбелки в производстве сульфатной беленой целлюлозы позволяет экономить в расчете на 1 т беленой целлюлозы и снизить себестоимость отбелки целлюлозы, без учета снижения затрат на очистку сточных вод, на 6р. 65 коп,

. Для осуществл ения предлагаемого способа отбелки не требуется дополнительных капитальных затрат. Та б. лица

Разрывная длина, м

Сопротивление излому, число

двойных перегибов

Сороптивление раздиранию, мН

Сороптивление продавливанию,

кПа

Белизна, % Выход, %

Разрывная длина, м

Сопротивление измолу,число

двойных перегибов

Сопротивление продавливанию,

кПа

Белизна, % белого

Вязкость, мПа.с

7100

1200 590

350

87,3

92,0

Таблица 2

7400 1080

240

87,0

212

Белизна, %

Разрывная длина, м 10090

Сопротивление излому, число двойных

Формула изобретения

Таблица 4

86,3

87,7 8200 8800

ред двухступенчатой обработкой двуокисью хлора проводят одновременно

55 при расходе щелочного реагента 1,53,0% и гипохлорита 0,5-1,8% от массы абсолютно сухого волокна, в промежуточное Щелочение между ступенями обработки двуокисью хлора проводят в присутствии гипохлорита при i расходе щелочного реагента 1,0-1,5% и-гипохлорита 0,5-0,6% от массы абсолютно сухогб волокна.

хлорирования и промежуточное щелоче- 1. Отбелка целлюлозы. Монография

ние осуществляют при температуреТаппи. 1968, 27, с. . 40-55 С и рН 11-12.2. Отбелка целлюлозы. Монография

Источники информации,Таппи. 1968, 27, с. 119-172 (пропринятые во внимание при экспертизетотип).