Способ получения целлюлозы Советский патент 1982 года по МПК D21C3/02 

I

Изобретение относится к способам, получения целлюлозы и может быть использовано Б целлюлозно-бумажной промь1шленности при изготовлении волокнистых полуфабрикатов, предназначенных для бумаг и картонов различного назначения.

Известны способы получения целлюлозы путем щелочной варки целлюлозосодержащего сырья Е присутствии различных восстановителей и окислителей, таких ка,к боргидрид натрия, гидразин, гидроксиламин, сероводород, полисульфиды 1.

Однако указанные добавки не имеют промышленного применения вследствие высокой стоимости и токсичности реагентов, а также из-за сложности регенерации.

Известен способ, при котором в качестве щелочной варочной жидкости применяют окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида натрия в тиосульфат 75-ЮО. для получения

целлюлозы повышенного выхода, предназначенной для производства крафтлайнера и других упаковочных материалов 2 ..

Однако увеличение выхода сепарируемой целлюлозы связано с повышением содержания остаточного лигнина; применение такого щелока для полу- чения среднежестких и белимых целлюлоз нерационально,ррмду снижения

10 выхода полуфабриката увеличения расхода щелочи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения целлюлозы путем варки исходного целлюлозосоt5держащего сырья с щелочным варочным раствором в присутствии антрахинона при повышенных температуре и давлении, Согласно этому способу антрахинон используют в количестве 0,001-10 ; от

20 массы абсолютно сухого сырья 31.

Однако применение в качестве варочной жидкости натронных щелоков, позволяя избежать вредного воздействия на окружающую среду, не дает возможности получать целлюлозу с удовлетворительными выходом и содержанием остаточного лигнина, только при добавке значительных количеств антрахинона можно получать целлюлозу с выходом и качественными показателями, близкими обычной сульфатной варке, при этом конкурентноспособность способа существенно уступает сульфатному процессу. Кроме того,вязкост при сгущении черных щелоков нат15онны варок возрастает быстрее, чем при сульфатном процессе, а выделение тепла, связанное со сжиганием черного щелока, составляет 1/2 от соответствующей величины в сульфатном способе, точка плавления плава на 6070 С выше. Все это требует больших дополнительных энергетических затрат и капитальных вложений на создание новой системы регенерации. Кроме того, по сравнению с сульфатной варкой значительно возрастает расход и стоимость химикатов. Применение антрахинона пря сульфатных и полисульфидных варках не решает проблемы снижения выбросов дурнопахнущих сернистых соединений.

Цель изобретения - повыше1дие выхода целлюлозы при одновременном снижении содержания остаточного лигнина .и выделения дурнопахнущих сернистых соединений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения целлюлозы путем варки исходного целлюлозосодержащего сырья с щелочным варочным раствором в присутствии антрахинона при повышенных температуре и давлении, в качестве щелочного варочного раствора используют окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида натрия Е тиосульфат натрия 50-100.

Процесс варки на окисленном белом щелоке с добавками антрахинона позволяет получить целлюлозу с повышенным выходом и минимальным содержанием в конденсате и в газовой фазе дурнопахнущих сернистых соединений. Черные щелока отличаются от щелоков сульфатных варок только пониженным содержанием Naj,S и повышенным - тиосульфата, что резко снижает выбросы дурнопахнущих соединений при выпарке.

По сравнению с окисленным белым щелоком применение добавок антрахинона позволяет повысить выход целлюлозы при одновременном повышении степени делигнификации, повысить скорость процесса варки, значительно снизить расход щелочи на варку, сократить время размола и повысить, прочностные показатели, получать целлюлозу широкого ассортимента, в том числе белимую и среднежесткую.

Пример 1. Проводят сравни-w тельные лабораторные варки хвойной щепы в глицериновой бане в автоклавах с переме;ииванием вращением по следующему режиму:

Подъем температуры

до 172°С, мин 65

(Г

Стоянка на конечной температуре, мин 75 Гидромодуль3,5:1

Расход щелочи по отношению к массе абсолютно сухой древесины, ед.

для натронной варки 21 для сульфатной 16 для окисленного белого щелока 17 Продолжительность стоянки для натронной варки увеличена на 20 мин Сравнительные результаты варок с различными видами щелочи и добавками антрахинона в интервале 0,023 представлены в табл. 1,По известным способам

Натронная

Сульфатная

,На окисленном белом щелоке

Используемый в предлагаемом способе окисленный белый щелок получен путем обработки исходного белого щелока кислородом до-полного (100%) перевода сульфида натрия в тиосульфат. Режим окисления и составы исходного и окисленных щелоков представлены в примере 2 (табл.2).

Анализ данных показывает, что при небольших добавках антрахинона результаты варок на окисленном белом щелоке с добавками намного превышают соответствующие показатели натронных варок с добавками антрахинона и близки к показателям сульфатных варок с добавками, а при расходе антрахинона свыше 0, лумше показателей сульфатных варок с соответствующими добавками.

В то же время, в случае применения окисленного щелока наблюдается резкое снижение выбросов дурнопахнущих сернистых соединений, в газоРезультаты варок на окисленных щелоках с различной степенью окисления

вой фазе и в конденсате не содержится сероводород, а содержание метилмеркаптана снижается почти в 20 раз. Черные щелока имеют рН равный рН

сульфатных варок, а возможность выбросов дурнопахнущих соединений и потерь серы резко снижается вследствие незначительного содержания Na,S. Расход щелочи по сравнению

с натронными варками с добавками снижается на 30 продолжительность размола сокращается на 20.

Пример 2. По режиму, представленному в примере 1, проводят

варки хвойной щепы на окисленном белом щелоке с различной степенью перевода сульфида натрия в тиосульфат, с добавками 0,2 антрахинона и без добавок. Окисление проводят в

качающемся автоклаве при давлении кислорода 1,5 МПа, температуре 80°С. Составы исходного и обработанного щелоков представлены в табл.2.

Таблица 2 сульфида натрия с добавлением 9,2 антрахинонаи без добавок приведены в табл.3

Из данных табл.3 видно, что при степени окисления белого щелока 50-100 наблюдается заметный эффeкt действия добавки антрахинона, причем эффект повышается при увеличении сте пени окисления. При степени окисления 60-70% результаты варки с добавкой Q.,2% антрахинона могут быть приравнены к обычным сульфатным варкам, а при степени окисления 90-100 близки к результатам сульфатных вар9И с соответствующими добавками антрахинона, поэтому целесообразно применять щелок со степенью окисления близкой к 100, хотя при этом потребуются некоторые дополнительные затраты на окисление и дополнительный расход щелочи на варку.

С увеличением степени окисления cнижaюtcя выбросы дурнопахнущих сернистых соединений, так при степени окисления 501 содержание метилмеркаптана снижается в 8-10 раз, а при 100% окислении более мем в 20 раз. Соответственно снижаются выбросы дурнопахнущих соединений при выпарке черных щелоков, так как с увеличением степени окисления снижается содержание остаточного сульфида натрия в черных щелоках. Осуществление способа не потребует изменение с ществующего оборудования.

Преимущества предлагаемого способа обнаруживаются во всем интервале

предусмотренных известным способом количеств добавок антрахинона, однако целесообразной как для известного, так и для предлагаемого способа, следует считать добавку антрахинона в количестве 0,1-0,2% для хвойных пород и 0,05-0,1% для лиственных.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозы путем варки исходного целлюлозосодержащего сырья с щелочным варочным раствором в присутствии антрахинона при повышенных температура и давлении, о тли чающийся тем, что, с целью повышения выхода целлюлозы при одновременном снижении содержания остаточного лигнина.и выделений-дурнопахнущих сернистых соединений, в качестве щелочного варочного раствора используют окисленный белый щелок со степенью конверсии сульфида нат-рия в тиосульфат натрия 50-100%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

КЛ. 162-65, КЛ. D 21 С 3/02,опублик. 1977 (прототип).