Способ отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы

 

Использование: при отбеливании лигноцеллюлозосодержащей пульпы. Сущность изобретения: пульпу обрабатывают комплексообразующим агентом при pH 3,5 - 11,0 и температуре 26 - 100oC. Делигнифицируют органической перкислотой или ее солями при температуре 50 - 140oC и расходе органической перкислоты по отношению к общему количеству перкислоты и перекиси водорода, добавляемому на стадиях делигнификации и отбеливания, менее 60% по массе сухой пульпы. Промывают при pH, равном, по меньшей мере, 4,0. Затем пульпу отбеливают. 9 з.п. ф-лы, 9 табл.

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а конкретно, к способу отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы.

В течение долгого времени для отбеливания древесных масс использовали отбеливатели, не содержащие хлора. В последующие годы стало в значительной степени общепринятым использовать отбеливатели, не содержащие хлора, например, перекись водорода и озон, также для отбеливания целлюлозы, даже на начальных стадиях. Чтобы избежать ухудшения свойств пульпы и чрезмерного расхода отбеливателя, считают необходимым предварительно обработать пульпу сразу же после варки и возможной стадии делигнифицирования кислородом.

Предварительная обработка пульпы включает, главным образом, обработку кислотой и обработку комплексообразующим агентом или солями щелочноземельных металлов, возможно, в сочетании. При предварительной обработке сильной кислотой происходит удаление ионов желательных, а также ионов нежелательных металлов из первоначальной пульпы. При предварительной обработке подходящим комплексообразующим агентом удаляют, главным образом, ионы нежелательных металлов, в то время как ионы желательных металлов сохраняют или вводят повторно.

Известно использование пероксомоносерной кислоты перед обработкой кислородом и/или перекисью [1] Пульпу можно предварительно обработать на стадиях процесса, когда удаляют органические примеси и примеси тяжелых металлов. В примерах пульпу, таким образом, обрабатывают в присутствии ДТРА (диэтилентриаминпентауксусной кислоты) при pH 2,0 перед обработкой пероксомоносерной кислотой и кислородом. При такой промывке кислым раствором происходит удаление также тех ионов металлов, главным образом, щелочноземельных металлов, которые необходимы для эффективного последующего отбеливания пероксидсодержащими соединениями или озоном.

Известен также способ усовершенствования эффекта первоначальной щелочной пероксидной обработки [2] Пульпу предварительно обрабатывают комплексообразующим агентом при pH 3,1 9 и температуре 26 100oC. В качестве пероксидсодержащих соединений используют перекись водорода и ее смесь с кислородом.

Задачей данного способа является получение пульпы для первоначальной щелочной пероксидной обработки.

Известен способ, когда пульпу обрабатывают последовательно в две стадии, при этом на первой стадии добавляют пероксомоносерную кислоту, т.е. кислоту Каро (неорганическую кислоту, содержащую серу) [3] При обработке кислотой Каро может присутствовать комплексообразующий агент. На второй стадии пульпу отбеливают перекисью водорода. Когда перкислота присутствует наряду с комплексообразующим агентом, т. е. на той же самой стадии обработки, влияние комплексообразующего агента сильно уменьшается из-за разложения комплексообразующих агентов в присутствии перкислот. При увеличивающемся уровне требований к охране окружающей среды существует возрастающая необходимость в таких способах делигнирования и отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы, в которых бы полностью отсутствовал хлор. Для получения полностью отбеленных пульп с неизменными характеристиками концентрации при умеренном количестве стадий и при умеренном расходе отбеливателей, необходимо также рассмотреть использование сильнодействующих и, следовательно, трудноуправляемых отбеливающих веществ, имеющих высокую делигнифицирующую и/или отбеливающую способность.

Ближайшим аналогом является способ отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы перекисью водорода, включающий обработку пульпы комплексообразующим агентом, делигнификацию неорганической перкислотой или ее солями и промывку пульпы перед последующим отбеливанием [4] Задачей изобретения является повышение качества пульпы за счет улучшения ее белизны.

Данная задача решается тем, что в способе отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы перекисью водорода, включающий обработку пульпы комплексообразующим агентом, делигнификацию и промывку пульпы перед последующим отбеливанием, согласно изобретению, при обработке комплексообразующим агентом поддерживают pH 3,5 11,0 и температуру 26 - 100oC, делигнификацию проводят органической перкислотой или ее солями при температуре 50 140oC и расходе органической перкислоты по отношению к общему количеству перкислоты и перекиси водорода, добавляемому на стадиях делигнификации и отбеливания, менее 60% по массе сухой пульпы, а промывку пульпы перед последующим отбеливанием проводят при pH, равном по меньшей мере, 4,0.

При этом промывку проводят после обработки комплексообразующим агентом и перед делигнификацией перкислотой или ее солями.

Лигноцеллюлозосодержащая пульпа представляет химически вываренную пульпу.

Перкислота представляет перуксусную кислоту.

Отбеливание перекисью водорода осуществляют в присутствии кислорода.

Комплексообразующим агентом является органическое соединение, содержащее азот.

Пульпу делигнифицируют при температуре в диапазоне 50 120oC, предпочтительно 50 80oC.

Количество добавленного при обработке пульпы комплексообразующего агента составляет 0,1 1,8 кг на т сухой пульпы в пересчете на 100% комплексообразующий агент.

Обработка комплексообразующим агентом предшествует кислородной обработке.

Делигнифицирование перуксусной кислотой осуществляют при pH в диапазоне 5,5 9.

Предложенный способ включает отбеливание лигноцеллюлозосодержащей пульпы пероксидсодержащим соединением, озоном или дитионитом натрия, в котором пульпу перед отбеливанием сначала последовательно обрабатывают комплексообразующим агентом при pH в диапазоне 3,5 11 и при температуре в диапазоне 26 - 100oC и затем делигнируют органической кислотой или ее солями при температуре в диапазоне 50 140oC, при этом пульпу перед отбеливанием промывают при pH, по крайней мере, равном около 4.

Принимая во внимание ионы желательных и нежелательных металлов, заявленный способ делает возможным делигнифицирование пульпы после обработки комплексообразующим агентом без неблагоприятного воздействия на условия, оптимизированные посредством обработки комплексообразующим агентом для последующего отбеливания без хлора. Известно, что ионы щелочноземельных металлов, особенно, когда они находятся в исходной пульпе, оказывают благоприятное воздействие на селективность при отбеливании и расход отбеливателей, не содержащих хлора, например, пероксидсодержащих соединений и озона.

В изобретении перкислота или ее соли включают органические перкислоты или их соли. В качестве органической перкислоты используют алифатические перкислоты, ароматические перкислоты или их соли. Подходящей для использования является перуксусная кислота или пермуравьиная кислота. В качестве катиона в солях подходяще используют натрий, т.к. такие соли обычно являются недорогостоящими и натрий естественно, встречается в химическом балансе на целлюлозном заводе. Предпочтительными являются перуксусная кислота или ее соли, при этом они являются выгодными с точки зрения производства и применения. Кроме того, перуксусная кислота имеет органическую коррозионную активность. Между прочим, перуксусная кислота имеет ограниченную коррозионную активность. Между прочим, любые сточные воды, содержащие продукты разложения перуксусной кислоты, можно легко использовать для промывания или рециклировать в систему химического извлечения.

В соответствии с настоящим способом перуксусную кислоту можно получить путем взаимодействия уксусной кислоты и перекиси водорода, что дает, как известно, равновесную перуксусную кислоту, путем перегонки равновесной перуксусной кислоты для удаления перекиси водорода, уксусной кислоты и серной кислоты, или путем взаимодействия ангидрида уксусной кислоты и перекиси водорода непосредственно на стадии отбеливания, что приводит как известно, к получению перуксусной кислоты in situ.

Типичная равновесная перуксусная кислота содержит около 42% перуксусной кислоты и около 6% перекиси водорода, т.е. весовое отношение перуксусной кислоты к перекиси водорода составляет около 7 1. Когда в настоящем способе используют равновесную перуксусную кислоту, весовое отношение между перуксусной кислотой и перекисью водорода может быть в диапазоне от 10:1 до 1:60, подходяще от 7:1 до 1:15 и предпочтительно от 2,8:1 до 1:2.

Добавленное количество перкислоты или ее солей должно быть в диапазоне 1 100 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перкислоту или ее соль. Пригодным является количество, находящееся в диапазоне 2 45 кг на тонну сухой пульпы, предпочтительно в диапазоне 3 25 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перкислоту или ее соль.

Пригодным является осуществление делигнификации перкислотой или ее солями при pH в диапазоне 2,5 12,0. В предпочтительных вариантах, когда делигнификацию проводят перуксусной кислотой, pH подходяще находится в диапазоне 3 11, предпочтительно в диапазоне 5,6 9. Делигнификацию другими перкислотами или их солями, упомянутыми выше, осуществляют в пределах диапазонов pH, обычных для соответственных отбеливателей, которые хорошо известны специалистам в данной области.

Между прочим, в пульпе ионы марганца оказывают в особенности, неблагоприятное влияние на отбеливание отбеливателями, не содержащими хлора, например, щелочными пероксидными соединениями или озоном. Таким образом, в качестве комплексообразующих агентов используют, главным образом, соединения, образующие прочные комплексы с различными ионами марганца. Такими подходящими комплексообразующими агентами являются азотные органические соединения, главным образом, содержащие азот поликарбоновые кислоты, содержащие азот полифосфоновые кислоты и многоатомные спирты, содержащие азот. Предпочтительными, содержащими азот поликарбоновыми кислотами, являются диэтилентриаминпентауксусная кислота (DTPA), этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и нитрилотриуксусная кислота (NTA), при этом в особенности предпочтительными являются DTPA и EDTA. Диэтилентриаминпентафосфоновая кислота является предпочтительной полифосфоновой кислотой, содержащей азот. В качестве комплексообразующих агентов могут быть использованы также другие соединения, например, поликарбоновые кислоты, подходящими являются щавелевая кислота, лимонная кислота или винная кислота, или фосфоновые кислоты. Между прочим, кроме того, в качестве комплексообразующих агентов могут быть также использованы такие органические кислоты, которые образуются во время обработки пульпы отбеливателями, не содержащими хлора.

При обработке комплексообразующими агентами и удалении следов нежелательных металлов и сохранении в то же самое время желательных ионов щелочноземельного металла решающее значение имеет pH. Подходящий диапазон pH зависит, между прочим, от вида и количества следов ионов металлов в поступающей пульпе. Однако, в заявленном способе обработку комплексообразующим агентом следует проводить при pH в диапазоне 3,5 11, подходяще 3,5 10, предпочтительно 4,5 9, в особенности предпочтительным является pH в диапазоне 5 7.

Для удаления следов ионов нежелательных металлов важное значение имеет температура обработки комплексообразующим агентом. При возрастании температуры обработки комплексообразующим агентом, которая дает увеличение степени белизны и уменьшение числа каппа, содержание ионов марганца уменьшается. Было обнаружено, что когда, например, температуру увеличивают от 20oC до 90oC, вязкость также значительно возрастает. Обработку комплексообразующим агентом проводят при температуре 26 120oC, подходяще 26 100oC, предпочтительно 55 90oC.

Добавленное количество комплексообразующего агента зависит от вида и количества следов ионов металлов в поступающей пульпе. Это количество также зависит от вида используемого агента, а также от условий обработки комплексообразующим агентом, например, температуры, времени обработки и pH. Однако, добавленное количество комплексообразующего агента должно быть в диапазоне 0,1 10 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% комплексообразующий агент. Подходяще, это количество находится в диапазоне 0,3 5 кг на тонну сухой пульпы и предпочтительно, в диапазоне 0,5 1,8 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% комплексообразующий агент.

В предпочтительных вариантах, когда делигнификацию перкислотой, а также обработку комплексообразующим агентом проводят при значении pH, близком к нейтральному, необходимость в регулировании pH сводят к минимуму. В результате для промывки могут быть также использованы отработанные щелоки со стадий отбеливания и обработки. Это дает маленький общий объем сточных вод, что делает возможным получение значительно более замкнутой системы на целлюлозном заводе.

Отбеливание пероксидсодержащим соединением, озоном или дитионитом натрия можно осуществлять в возможной последовательности или вместе. Пероксидсодержащее соединение состоит из неорганических пероксидных соединений, например, перекиси водорода или пероксомоносерной кислоты (кислоты Каро). Предпочтительно пероксидсодержащим соединением является перекись водорода или смесь перекиси водорода и кислорода.

Когда в качестве отбеливателя используют перекись водорода, пульпу можно обрабатывать при pH 7 13, подходяще при pH 8 12, и предпочтительно при pH 9,5 11,5. Отбеливание другими отбеливателями, указанными выше, происходит в диапазонах pH, обычных для соответствующих веществ, которые хорошо известны специалистам в данной области.

Заявленный способ может также включать стадию отбеливания пероксидсодержащим соединением или озоном перед делигнификацией перкислотой или ее солями. Заявленный способ осуществляют со стадией промывки перед отбеливанием пероксидсодержащим соединением, озоном или дитионитом натрия, при этом промывку проводят при pH, по крайней мере, около 4. Промывка эффективно удаляет следы комплексных ионов металлов, которые оказывают неблагоприятное воздействие на последующее отбеливание, пероксидсодержащим соединением, озоном или дитионитом натрия, главным образом, ионы марганца, но также, например, ионы меди и железа. Так как pH на стадии промывки составляет, по крайней мере, около 4, ионы щелочноземельного металла, главным образом ионы магния и кальция, которые оказывают благоприятное воздействие на последующее отбеливание реагентом, не содержащим хлора, удерживаются в пульпе. pH на стадии промывки подходяще находится в диапазоне 5 11, предпочтительно в диапазоне 6 10.

Промывку перед отбеливанием пероксидсодержащим соединением, озоном или дитионитом натрия, подходяще осуществляют после обработки комплексообразующим агентом и перед делигнификацией перкислотой или ее солями.

Таким путем эффективно удаляют следы комплексных ионов металлов, в то время как оставшуюся кислоту или пероксидсодержащее соединение, если необходимо, можно использовать на последующей стадии отбеливания. Когда промывка должна быть в особенности эффективной, можно проводить стадию промывки после обработки комплексообразующим агентом, а также после делигнификации перкислотой или ее солями.

Промывная жидкость может быть свежей водой, возможно с добавлением химического реагента, регулирующего pH или сточной водой с одной или нескольких стадий отбеливания или стадий экстракции, таким образом, получают подходящее значение pH на стадии промывки. Более точно, промывочная жидкость может состоять из других видов, возможно, очищенной сточной воды, при условии, что она имеет незначительное содержание ионов нежелательных металлов, например, марганца, железа и меди.

Промывка относится к способам замещения, более или менее полного, отработанной жидкости в суспензии пульпы для уменьшения содержания в ней растворенных следов ионов металлов. Способы промывки могут привести к увеличению концентрации пульпы, например, путем отсасывания или прессования, а также уменьшения концентрации пульпы, например, путем разбавления промывной жидкостью. Промывка также относится к комбинациям и последовательностям, в которых концентрация пульпы поочередно возрастает и уменьшается один или несколько раз. В настоящем способе выбирают такой метод промывки, который удаляет не только растворенные органические вещества, но также следы ионов металлов, выделившихся при обработке комплексообразующим реагентом, при этом принимают в расчет, является ли метод промывки подходящим с точки зрения технологии и экономии.

Эффективность промывки может быть представлена в виде количества замещенной жидкой фазы в сравнении с жидкой фазой, присутствующей в суспензии пульпы перед промывкой. Общую эффективность промывки вычисляют в виде суммы эффективностей на каждой стадии промывки. Таким образом, обезвоживание суспензии пульпы после стадии обработки от 10% до 25% концентрации пульпы дает эффективность промывки 66,7% После последующей стадии промывки, на которой пульпу сначала разбавляют до 3% и затем обезвоживают до 25% общая эффективность промывки достигает 96,9% по отношению к растворимым примесям. Эффективность промывки в настоящем способе должна составлять, по крайней мере, 75% подходяще в диапазоне 92 100% Особенно предпочтительной является эффективность промывки в пределах 96 100% Путем использования настоящего изобретения условия для отбеливания без хлора оптимизируют таким образом, что достигают высокой степени белизны, уменьшения числа каппа и увеличения вязкости при минимальном расходе отбеливателя, не содержащего химикатов, например, стабилизаторов и защитных средств, при отбеливании без хлора.

Оставшиеся отбеливающие химикаты, например, перекись водорода и щелочь, используют преимущественно непосредственно на стадии отбеливания, на перкислотной стадии или на другой подходящей стадии, с тем, чтобы получить оптимальное сочетание методики способа и экономии производства.

В область изобретения входит также и то, что делигнификацию кислотой и ее солями может быть усилено путем добавления таких пероксидсодержащих соединений, которые указаны выше. Такое усиление подходяще осуществляют перекисью водорода или смесью перекиси водорода и кислорода.

Лигноцеллюлозосодержащая пульпа относится к пульпам, содержащим волокна, которые отделяют химической или механической обработкой, или вторичные волокна. Волокна могут быть из твердой древесины или мягкой древесины. Целлюлоза относится к пульпам, которые подвергнуты сульфатной варке, сульфитной варке, натронной варке или варке с использованием органического растворителя. Древесная масса относится к пульпе, полученной путем очистки щепы в дисковом рафинере (облагороженная древесная масса) или путем измельчения бревен в дефибрере (измельченная древесная масса). Лигноцеллюлозосодержащая пульпа также относится к пульпам, полученным путем модификации или сочетаний вышеупомянутых процессов или способов. Такие пульпы включают термомеханические, химико-механические или химико-термомеханические пульпы.

Является подходящим, чтобы лигноцеллюлозосодержащая пульпа состояла из химически вываренной пульпы, предпочтительно сульфатной пульпы. В особенности предпочтительно, чтобы лигноцеллюлозсодержащая пульпа состояла из сульфатной пульпы мягкой древесины.

Заявленный способ может быть применен к пульпам с выходом до 90% подходяще с выходом в диапазоне 30 80% и предпочтительно в диапазоне 45 - 65% Заявленный способ можно осуществлять, например, тотчас же после получения пульпы. Когда способ применяют к химически вываренной пульпе, ее предпочтительно делигнифицируют на кислородной стадии перед обработкой комплексообразующим агентом.

Заявленный способ может быть применен к химически вываренным пульпам, имеющим исходное число каппа в диапазоне 2 100, подходяще 5 60 и предпочтительно 10 40. Затем число каппа измеряли в соответствии со стандартным методом SCAN-C1:77.

В изобретенном способе обработку комплексообразующим агентом следует осуществлять в течение периода времени от 1 мин до 960 мин, подходяще от 15 до 240 мин и предпочтительно от 35 мин до 120 мин. Концентрация пульпы при обработке комплексообразующим агентом может составлять от 1% по массе до 60% подходяще от 2,5% по массе до 40% по массе, предпочтительно от 3,5% по массе до 25% по массе и наиболее предпочтительно от 5,5 по массе до 25% по массе.

В заявленном способе делигнирование перкислотой следует осуществлять при температуре 50 140oC и подходяще 50 120oC. Предпочтительно пульпу делигнифицируют при температуре 50 100oC, более предпочтительно 50 - 90oC.

Температура в диапазоне 50 80oC является в особенности, предпочтительной. Делигнификацию перкислотой следует осуществлять в течение периода времени от 1 мин до 960 мин, подходяще от 10 мин до 270 мин и предпочтительно от 30 мин до 150 мин. Концентрация пульпы при делигнировании перкислотой может составлять 1 70% по массе, подходяще 3 50 по массе, предпочтительно 8 35% по массе и наиболее предпочтительно 10 30% по массе.

Когда в качестве отбеливателя используют перекись водорода, пульпу следует обрабатывать при температуре 30 140oC и подходяще 30 - 120oC. Предпочтительно пульпу обрабатывают при температуре 30 100oC и более предпочтительно 60 90oC и в течение периода времени от 5 мин до 960 мин, подходяще от 60 мин до 420 мин, предпочтительно от 190 мин до 360 мин. Когда в качестве отбеливателя используют перекись водорода, концентрация пульпы может быть 1 70% по массе, подходяще 3 50% по массе, предпочтительно 8 35% по массе и наиболее предпочтительно 10 30% по массе. Обработку другими отбеливателями, указанными выше, осуществляют в обычных для соответствующих агентов диапазонах температуры, времени и концентрации пульпы, которые являются хорошо известными специалистам в данной области.

В предпочтительных вариантах, когда в качестве отбеливателя используют перекись водорода, количество перекиси водорода, добавленной на стадии отбеливания, должно быть в диапазоне 1 60 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перекись водорода. Верхний предел не является нормируемым, а установлен с учетом экономических соображений. Подходящее количество перекиси водорода находится в диапазоне 6 50 кг на тонну сухой пульпы, и предпочтительно в диапазоне 13 40 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перекись водорода.

В предпочтительных вариантах, когда в качестве отбеливателя используют перекись водорода, доля перкислоты, добавленной на стадии делигнификации и стадии отбеливания, должна составлять менее, чем 60% по массе. Количество перкислоты повторно вычислили в пересчете на 100% перекись водорода. При повторном пересчете перуксусной кислоты на перекись водорода 1 кг перуксусной кислоты был эквивалентен 0,45 кг перекиси водорода.

В предпочтительных вариантах, когда в качестве отбеливателя использовали озон, количество озона может быть в диапазоне 0,5 30 кг на тонну сухой пульпы, пригодно 1 15 кг на тонну сухой пульпы, предпочтительно 1,5 10 кг на тонну сухой пульпы и наиболее предпочтительно, 1,5 5 кг на тонну сухой пульпы.

После обработки комплексообразующим агентом, делигнификации перкислотой и последующего отбеливания пероксидсодержащим соединением, озоном или дитионитом натрия, пульпу можно использовать для непосредственного получения бумаги. Альтернативно пульпу можно в конечном счете отбеливать до желаемой более высокой степени белизны за одну или несколько стадий. Подходящее конечное отбеливание также осуществляют посредством таких отбеливателей, не содержащих хлора, которые указаны выше, возможно с промежуточными стадиями экстракции, которые можно усилить с помощью пероксида и/или кислорода.

Таким путем полностью устраняется образование и выгрузка АОХ. Можно также использовать при конечном отбеливании хлорсодержащие отбеливатели, например, двуокись хлора, и кроме того, получить очень ограниченное образование и выгрузку АОХ, так как содержание лигнина в пульпе заметно уменьшается при осуществлении настоящего способа.

Изобретение и его преимущества будут проиллюстрированы более подробно посредством нижеприведенных примеров, которые представлены, однако, с намерением проиллюстрировать изобретение, но не ограничить его.

Процентное содержание и части, указанные в описании, формуле изобретения и примерах, относятся соответственно, к процентам по весу и частям по весу, если не указано иным образом. Кроме того, значения pH, приведенные в описании, формуле и примерах, относятся к pH в конце каждой обработки, если не указано иным образом.

В примерах, приведенных ниже, число каппа, вязкость и степень белизны пульпы определяли соответственно, согласно стандартным методам SCAN C1:77R, C15-16: 62 и C11-75:R. Расход перекиси водорода и перуксусной кислоты устанавливали соответственно, путем титрования тиосульфатом натрия и перманганатом калия и тиосульфатом натрия.

Пример 1. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом и имеющую число каппа, равное 16, степень белизны 37,1% ИСО и вязкость 1010 дм3/кг, обработали EDTA (этилендиаминтетрауксусной кислотой) в соответствии с изобретением, делигнировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать важность предварительной обработки для свойств пульпы после осуществления настоящего способа. Пульпу обработали 2 кг EDTA на тонну сухой пульпы при температуре 90oC, времени обработки 60 мин, концентрации пульпы 10% по массе и при переменной величине pH. Количество добавленной перуксусной кислоты составило 22,4 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перуксусной кислоты. При делигнировании перуксусной кислотой pH составил 5,5 5,9, температура 70oC, время обработки 60 мин и концентрации пульпы 10% по массе. Потом пульпу отбелили перекисью водорода при температуре 90oC, времени обработки 240 мин и концентрации пульпы 10% по массе. Добавка перекиси водорода составила 25 кг на тонну сухой пульпы, в пересчете на 100% перекись водорода. pH составил 10,7 11,6. Для сравнения пульпу обработали 2 кг EDTA на тонну сухой пульпы при 25oC и в течение 30 мин при pH 6 и 2 (испытания 5 и 6). Для дальнейшего сравнения пульпу обработали при pH около 2 в отсутствии комплексообразующего агента (испытания 7 и 8). После каждой стадии пульпу промывали деионизованной водой при pH 6.0. Пульпу сначала обезвожили до концентрации пульпы 25% и затем разбавили до концентрации пульпы 3% по массе. Через несколько мин пульпу обезвожили до концентрации пульпы 25% по массе. В результате общая эффективность промывки составила около 97% Результаты после отбеливания перекисью водорода представлены ниже в табл.1.

Из табл. 1 следует, что обработка пульпы мягкой древесины комплексообразующим агентом на отдельной стадии при повышенной температуре и при pH в диапазоне 3,5 11 приводит к существенному уменьшению числа каппа и заметному увеличению степени белизны, а также высокой вязкости.

Пример 2. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнированную кислородом, использованную в примере 1, обработали EDTA, делигнировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать влияние промывки между отдельными стадиями в последовательности. Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH равен был 5,7 (испытание 1). Условия при делигнировании перуксусной кислотой и отбеливании перекисью водорода были везде, как в примере 1. В испытании 1 пульпу промыли в соответствии с примером 1, как после обработки EDTA, так и после делигнирования перуксусной кислотой. Для сравнения пульпу обработали 2 кг EDTA на тонну сухой пульпы при pH 7, температуре 25oC и концентрации пульпы 8% по массе в течение 10 мин (испытание 2). В испытании 2 пульпу обезвожили после обработки комплексообразующим агентом до концентрации пульпы 25% по массе. В испытании 2 промывка или обезвоживание после делигнификации перуксусной кислотой отсутствуют. Эффективность промывки в испытании 1 составила около 97% и в испытании 2 около 74% Результаты после отбеливания перекисью водорода (H2O2) представлены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что изобретенная обработка пульпы мягкой древесины комплексообразующим агентом при высокой температуре, после которой следует промывка, дает гораздо большее уменьшение числа каппа и гораздо большее увеличение степени белизны при незначительном расходе перекиси водорода и по существу, сохраненной концентрации пульпы, чем это делает обработка при комнатной температуре, после которой следует обезвоживание.

Пример 3. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, использованную в примере 1, обработали EDTA, делигницировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать влияние перуксусной кислоты и отдельных стадий в последовательности в соответствии с изобретением. Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что добавили 11,2 кг перуксусной кислоты на тонну сухой пульпы.

Условия при отбеливании перекисью водорода были, как в примере 1. В испытании 1 пульпу обработали EDTA, делигнифицировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода. В испытании 2 пульпу делигнифицировали перуксусной кислотой в присутствии ЕДТА, после чего пульпу отбелили перекисью водорода. При делигнификации в присутствии EDTA, в испытании 2 pH был 5,1, температура 90oC и время обработки 1 ч. В испытании 3 пульпу обработали EDTA, после чего ее делигнифицировали и отбеливали перуксусной кислотой в присутствии перекиси водорода. При делигнификации и отбеливании в испытании 3 температура составила 70oC при времени обработки, равном 1 ч, после чего ее подняли до 90oC и поддерживали в течение 4 ч, при этом pH был равен 11,1. Для сравнения пульпу обработали EDTA и отбелили перекисью водорода (испытание 4). После каждой стадии пульпу промывали в соответствии с примером 1. Результаты после отбеливания перекисью водорода (H2O2) представлены в табл.3 Из табл. 3 следует, что пульпа мягкой древесины, обработанная в соответствии с настоящим изобретением на отдельных стадиях, показывает существенное уменьшение числа каппа и значительное увеличение степени белизны при низком расходе перекиси водорода и по существу, сохраненной концентрации пульпы.

Пример 4. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, использованную в примере 1, обработали EDTA, делигнифицировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать влияние pH при промывке на степень белизны пульпы после стадии отбеливания. Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH был 5,7. Условия при делигнификации перуксусной кислотой были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 6,1. Условия при отбеливании перекисью водорода были, как в примере 1. После каждой стадии пульпу промыли в соответствии с примером 1, за исключением того, что pH изменяли при промывке после обработки комплексообразующим агентом. Результаты после отбеливания перекисью водорода (H2O2) представлены в табл.4.

Из табл. 4 следует, что пульпа мягкой древесины, обработанная в соответствии с настоящим изобретением, показывает существенное увеличение степени белизны.

Пример 5. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, использованную в примере 1, обработали EDTA, делигнифицировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать влияние весового соотношения между перуксусной кислотой и перекисью водорода в равновесной перуксусной кислоте и эффективность промывки между делигнификацией и отбеливанием.

Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 5,7. Условия при делигнификации перуксусной кислотой были, как в примере 1, за исключением того, что pH был 5,2 6,3.

Условия при отбеливании перекисью водорода были, как в примере 1, за исключением того, что количество добавленной перекиси водорода составило 30 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перекись водорода. В испытаниях 1-4 пульпу промыли, как в примере 1, т.е. при эффективности промывки около 97% В испытании 5 эффективность промывки составила около 67% В испытании 6 после делигнификации перуксусной кислотой промывки и обезвоживания не было. Результаты после отбеливания перекисью водорода (H2O2) представлены в табл. 5.

Из табл.5 следует, что обработка пульпы мягкой древесины в соответствии с изобретением приводит к заметному увеличению степени белизны после делигнификации перуксусной кислотой, а также после отбеливания перекисью водорода.

Пример 6. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, имеющую число каппа 16,5, степень белизны 36,0% ИСО и вязкость 1010 дм3/кг, обработали EDTA в соответствии с изобретением, делигнифицировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать значение pH предварительной обработки для свойств пульпы после осуществления настоящего способа.

Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 4,0 (испытание 1). Перуксусная кислота была равновесной перуксусной кислотой при массовом соотношении между перуксусной кислотой и перекисью водорода, равном 4 1.

Количество добавленной перуксусной кислоты составило 5 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перуксусную кислоту. Условия при делигнировании перуксусной кислотой были, как в примере 1, за исключением того, что добавление перекиси водорода составило 35 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перекись водорода и pH был равен 11,2 12,0. Для сравнения пульпу обработали 1 кг на тонну сухой пульпы при условиях, указанных выше, кроме того, что pH был равен 3,0, т.е. за пределами диапазона pH настоящего диапазона (испытание 2). После каждой стадии пульпу промыли в соответствии с примером 1. Результаты после отбеливания перекисью водорода представлены в нижеприведенной табл. 6.

Из табл.6 следует, что обработка пульпы мягкой древесины комплексообразующим агентом при pH по крайней мере 3,5 приводит к получению пульпы с превосходными свойствами по сравнению с обработкой комплексообразующим агентом при pH, который является более кислым.

Пример 7. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, использованную в примере 6, обработали EDTA, делигнифицировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода (испытания 1 и 2) для того, чтобы проиллюстрировать влияние времени обработки и температуры на стадии делигнификации. Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 5,7. Количество добавленной перуксусной кислоты составило 10 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перуксусной кислоту. При делигнификации перуксусной кислотой pH был 6,0 6,5, температура 110oC и концентрация пульпы 10% по весу, тогда как время обработки изменяли. Условия при отбеливании перекисью водорода были, как в примере 1, за исключением того, что pH был 11,0-11,1.

Для сравнения пульпу делигнифицировали при 40oC, т.е. за пределами диапазона температуры настоящего изобретения (испытания 3 и 4). После каждой стадии пульпу промывали в соответствии с примером 1. Результаты после делигнификации перуксусной кислотой представлены в нижеприведенной табл.7.

Из табл.7 следует, что обработка пульпы мягкой древесины перуксусной кислотой при температуре в диапазоне 50 140oC приводит к получению пульпы с превосходными свойствами по сравнению с обработкой при более низкой температуре.

Пример 8. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, имеющую число каппа 10,3, степень белизны 41,7% ИСО и вязкость 1000 дм3/кг, обработали EDTA, делигнифицировали двумя видами перуксусной кислоты и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать влияние перуксусной кислоты различных составов.

Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 5,5, а загрузка EDTA составила 1,5 кг на тонну сухой пульпы.

Однако перуксусная кислота представляла равновесную перуксусную кислоту с массовым соотношением между перуксусной кислотой и перекисью водорода 4:1 (egeul), а другая подвергнутую перегонке перуксусную кислоту, по существу, не содержащую перекиси водорода и уксусной кислоты (Dist). При обоих видах перуксусной кислоты добавленное количество составило 10 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перуксусную кислоту. Условия при делигнификации перуксусной кислотой были, как в примере 1, за исключением того, что pH был 6 7. Условия при отбеливании перекисью водорода были, как в примере 1, за исключением того, что добавка перекиси водорода составила 35 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перекись водорода, в испытаниях 2 и 4 pH был равен 11,5 и температура была равна 110oC.

После каждой стадии пульпу промывали в соответствии с примером 1. Результаты после отбеливания перекисью водорода представлены в табл.8.

Из табл.8 следует, что обработка пульпы мягкой древесины в соответствии с изобретением приводит к получению после отбеливания пульпы с превосходными свойствами в сочетании с умеренным расходом последовательно используемых отбеливателей.

Пример 9. Сульфатную пульпу мягкой древесины, делигнифицированную кислородом, использованную в примере 8, обработали EDTA, делигнифицировали перуксусной кислотой и отбелили перекисью водорода для того, чтобы проиллюстрировать влияние общего количества отбеливателей и распределения их между стадиями делигнификации (стадия 2) и отбеливания (стадия 3). Условия при обработке комплексообразующим агентом были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 5,5, а загрузка EDTA составила 1,5 кг на тонну сухой пульпы. Используемой перуксусной кислотой была подвергнутая перегонке перуксусная кислота, по существу, не содержащая перекиси водорода и уксусной кислоты. Количество добавленной перуксусной кислоты изменялось между 11 и 80 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перуксусную кислоту. Условия при делигнификации перуксусной кислотой были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 6 7. Количество добавленной перекиси водорода изменялось между 2 и 30 кг на тонну сухой пульпы в пересчете на 100% перекись водорода. Условия при отбеливании перекиси водорода были, как в примере 1, за исключением того, что pH был равен 11,5. Общее количество перекиси водорода составило в испытаниях 1-4 20 кг на тонну сухой пульпы, в испытаниях 5-8 оно составило 40 кг на тонну сухой пульпы.

Доля перуксусной кислоты (в пересчете на 100% перекись водорода) на стадии 2 равна в виде процентного содержания от общего количества. После каждой стадии пульпу промывали в соответствии с примером 1. Результаты после отбеливания перекисью водорода представлены ниже в табл.9.

Из табл.9 следует, что после делигнификации и отбеливания в соответствии с настоящим изобретением получают пульпу с превосходными свойствами.

Формула изобретения

1. Способ отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы перекисью водорода, включающий обработку пульпы комплексообразующим агентом, делигнификацию и промывку пульпы перед последующим отбеливанием, отличающийся тем, что при обработке комплексообразующим агентом поддерживают pH 3,5 11,0 и температуру 26 100oС, делигнификацию проводят органической перкислотой или ее солями при температуре 50 140oС и расходе органической перкислоты по отношению к общему количеству перкислоты и перекиси водорода, добавляемому на стадиях делигнификации и отбеливания, менее 60% по массе сухой пульпы, а промывку пульпы перед последующим отбеливанием проводят при pH, равном по меньшей мере 4.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывку проводят после обработки комплексообразующим агентом и перед делигнификацией перкислотой или ее солями.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лигноцеллюлозосодержащая пульпа представляет собой химически вываренную пульпу.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перкислота представляет собой перуксусную кислоту.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отбеливание перекисью водорода осуществляют в присутствии кислорода.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что комплексообразующим агентом является органическое соединение, содержащее азот.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пульпу делигнифицируют при температуре 50 120oС, предпочтительно 50 80oС.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество добавленного при обработке пульпы комплексообразующего агента составляет 0,1 1,8 кг на 1 т сухой пульпы в пересчете на 100%-ный комплексообразующий агент.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработка комплексообразующим агентом предшествует кислородной обработке.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что делигнифицирование перуксусной кислотой осуществляют при pH 5,5 9.

Приоритет по пунктам: 26.01.96 по п. 1;
27.11.92 по пп. 2 6, 8 10;
26.05.95 по п. 7.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу делигнификации и отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы, в котором пульпу делигнифицируют перкислотой или ее солью, обрабатывают комплексообразующим агентом и потом отбеливают отбеливателем, не содержащим хлора

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для отбелки сульфатной целлюлозы

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть применено в производстве древесной массы химико-термомеханическим способом

Изобретение относится к способу отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы, в котором пульпу обрабатывают при рН от 1 до 7 в присутствии соединения магния, после чего пульпу промывают и впоследствии отбеливают пероксидсодержащим соединением

Изобретение относится к целлюлозной промышленности, в частности к способу делигнификации и отбеливания полученной путем химической варки лигноцеллюлозосодержащей пульпы

Изобретение относится к способу делигнификации и отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы, в котором пульпу делигнифицируют перкислотой или ее солью, обрабатывают комплексообразующим агентом и потом отбеливают отбеливателем, не содержащим хлора

Изобретение относится к способу и устройству отбеливания озоном бумажной пульпы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для отбелки сульфатной целлюлозы

Изобретение относится к области процессов химической варки и, в частности, к способу варки целлюлозы (например, для изготовления бумажных изделий), при котором волокнистый материал варят при повышенных температуре и давлении в присутствии химических реагентов, а затем подвергают обработке в варочном котле для отделения волокон от связующих веществ, присутствующих в материале, и для осветления целлюлозной пульпы

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способу отбелки целлюлозного штапельного волокна без применения хлора с использованием озона по трехступенчатому методу, состоящему из отбеливания кислородом в присутствии пероксида водорода (ЕОР-ступень), отбеливания озоном (Z-ступень) и отбеливания перекисью (P-ступень)

Изобретение относится к способам получения беленой целлюлозы различного назначения и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства и предназначено для использования при производстве беленой целлюлозы

Изобретение относится к способу обработки волокнистой массы химическим реагентом и к установке для его осуществления и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для обработки целлюлозы отбеливающим реагентом

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а конкретно, к способу отбеливания лигноцеллюлозосодержащей пульпы

Наверх