Способ получения целлюлозы

 

Способ относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использован при производстве целлюлозы из смеси хвойной и лиственной древесины. Способ получения целлюлозы включает пропитку древесного сырья на основе хвойной древесины сульфитным варочным раствором при повышенной температуре и варку при конечной температуре. Пропитку проводят при температуре 107-112°С, а варку осуществляют при рН сульфитного варочного раствора 1,8-2,0 и температуре 146-150°С. В качестве древесного сырья на основе хвойной древесины используют сырье, дополнительно содержащее лиственную древесину при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 50-70

Березовая древесина 30-50

или

Еловая древесина 45-55

Сосновая древесина 15-25

Березовая древесина 25-35

или

Еловая древесина 60-70

Осиновая древесина 30-40

или

Еловая древесина 40-60

Сосновая древесина 20-30

Осиновая древесина 20-30

Способ отличается повышенным качеством получаемой целлюлозы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве целлюлозы для бумаги из смеси хвойной и лиственной древесины.

Известен способ получения целлюлозы из лиственной древесины путем варки щепы со смесью сырой башенной сульфитной кислоты с содержанием Na₂O 1,45-1,65% и всего SO₂ 4,2-4,8% и водного раствора карбоната натрия концентрацией 90-110 г/м при их объемном соотношении от 100:3 до 100:5, а варку проводят при рН 2,5-4,0 и содержании всего SO₂ 3,8-4,5 (RU 2010069, кл. D 21 С 3/06, 30.03.94).

Известный способ позволяет повысить выход целлюлозы, однако полученная известным способом целлюлоза имеет недостаточную прочность и может быть использована в производстве бумаги только как добавка к хвойной целлюлозе.

Известен способ получения небеленой целлюлозы путем варки щепы из хвойной древесины с сульфитным варочным раствором, имеющим рН 2,5-3,4, при температуре 152-154°С (RU 2010068, кл. D 21 C 3/06, 30.03.94).

Известный способ позволяет повысить выход целлюлозы, а также ее качественные показатели, а именно белизну.

Однако полученная известным способом целлюлоза имеет недостаточно высокое сопротивление излому и продавливанию.

Известен способ получения бисульфитной целлюлозы путем пропитки щепы бисульфитным раствором на смешанном основании MgO и Na₂O при температуре 115-120°С, давлении (4,0-7,0)·10⁵ Н/м² и рН 2,3-3,2 в течение 1,5-2,0 час. Раствор используют при соотношении MgO и Na₂O от 9:1 до 1:1,5 с содержанием в нем всего SO₂ 4,0-5,5%, затем осуществляют варку при температуре 153-158°С и давлении (6,3-7,0)·10⁵ Н/м² (RU 2114230, кл. D 21 C 3/10, 27.06.98).

Однако данным способом из хвойно-лиственной щепы невозможно получить целлюлозу с хорошей механической прочностью - из-за повышенной температуры варки.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения по технической сущности является способ получения целлюлозы, включающий пропитку древесного сырья на основе хвойной древесины сульфитным варочным раствором при повышенной температуре и варку при конечной температуре (RU 2010070, кл. D 21 C 3/06, 30.03.94).

При этом после подачи сульфитного варочного раствора на натриевом основании осуществляют гидронадавливание на древесную щепу до давления 0,5-0,8 МПа с последующим сбросом давления до 0,25-0,30 МПа.

Пропитку осуществляют одновременно с гидронадавливанием и сбросом давления при температуре 120-125°С, а варку осуществляют при рН сульфитного варочного раствора 2,1-2,4 и температуре 152-156°С. При этом в качестве древесного сырья используют еловую щепу.

Известный способ характеризуется значительным сокращением продолжительности варки (на 1,5-2,0 час по сравнению с традиционными варками), а целевой продукт, полученный известным способом, характеризуется пониженным содержанием смол, жиров и непровара.

Однако получаемая по этому способу целлюлоза имеет пониженные показатели прочности и высокую жесткость, что исключает использование ее в качестве белимой целлюлозы.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества целлюлозы при одновременном снижении ее жесткости до уровня белимой целлюлозы и расширение сырьевой базы сульфитных предприятий за счет использования березы, осины и сосны.

Достигается указанный технический результат тем, что в способе получения целлюлозы, включающем пропитку древесного сырья на основе хвойной древесины сульфитным варочным раствором при повышенной температуре и варку при конечной температуре, согласно изобретению пропитку проводят при температуре 107-112°С, а варку осуществляют при рН сульфитного варочного раствора 1,8-2,0 и температуре 146-150°С, при этом в качестве древесного сырья на основе хвойной древесины используют сырье, дополнительно содержащее лиственную древесину при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 50-70

Березовая древесина 30-50

или

Еловая древесина 45-55

Сосновая древесина 15-25

Березовая древесина 25-35

или

Еловая древесина 60-70

Осиновая древесина 30-40

или

Еловая древесина 40-60

Сосновая древесина 20-30

Осиновая древесина 20-30

При этом варку сульфитным варочным раствором проводят на натриевом, магниевом или смешанном натриево-магниевом основании при соотношении Na₂O:MgO 1:1, а содержание всего SO₂ в варочном растворе составляет 5,5-6,0%.

Сочетание пропитки при температуре 107-112°С, рН варочного раствора 1,8-2,0 и температуры 146-150°С позволяет получить целлюлозу высокой прочности несмотря на высокое содержание в щепе лиственной древесины, практически без непровара и с жесткостью 25-35 по Каппа, имеющую хорошую способность к отбелке.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами

Пример 1. Способ получения целлюлозы осуществляют следующим образом: 1000 г щепы, состоящей из смеси еловой древесины (70%) и березовой древесины (30%), загружают в автоклав, заливают сульфитным варочным раствором на натриевом основании, имеющим рН 1,8, с содержанием всего SO₂ 5,5% и производят подъем температуры до 107°С, осуществляют стоянку при этой температуре в течение 1 часа, затем поднимают температуру до конечной - 146°С и производят варку в течение 3,0 часов.

Показатели качества целлюлозы приведены в таблице.

Пример 2. Способ получения целлюлозы осуществляют аналогично примеру 1, но при этом используют смесь еловой и березовой древесины в соотношении 50:50 и сульфитный варочный раствор на магниевом основании со следующими характеристиками: концентрация всего SO₂ 6%, рН 2,0. Стоянку проводят в течение 1,5 часа при температуре 112°С, а варку осуществляют в течение 2,5 часов при конечной температуре 150°С.

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 3. Способ получения целлюлозы осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 45

Сосновая древесина 25

Березовая древесина 30

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 4. Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 2, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 55

Сосновая древесина 15

Березовая древесина 30

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 5. Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 1, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 60

Осиновая древесина 40

и используют сульфитный варочный раствор на смешанном магниево-натриевом основании в соотношении MgO:Na₂O 1:1 со следующими характеристиками: концентрация всего SO₂-5%, рН 1,9.

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 6. Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 2, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 70

Осиновая древесина 30

Показатели качества целлюлозы приведены в таблице.

Пример 7. Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 1, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 40

Сосновая древесина 30

Осиновая древесина 30

Стоянку осуществляют при температуре 110°С, а варку проводят при температуре 148°С.

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 8. Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 1, но при следующем соотношении компонентов древесной сырья, мас.%:

Еловая древесина 60

Сосновая древесина 20

Осиновая древесина 20

Показатели целлюлозы приведены в таблице.

Пример 9 (по прототипу). Способ осуществляют следующим образом: щепу из смеси еловой (45%), сосновой (25%) и березовой древесины (30%) в количестве 1000 г загружают в автоклав, заливают сульфитным варочным раствором, имеющим рН 2,1, содержание связанного SO₂ 1,54%, Na₂O 1,50%, всего SO₂ 4,0%, затем производят гидронадавливание до давления 0,8 МПа, при котором массу выдерживают в течение 20 мин, после чего давление сбрасывают до 0,3 МПа. Подъем температуры ведут до 120°С и осуществляют стоянку при этой температуре в течение 30 мин. Затем температуру поднимают до 152°С. Варку проводят в течение 2,0 часов.

Показатели качества целлюлозы приведены в таблице.

Пример 10 (контрольный). Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 1, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 30

Березовая древесина 40

Сосновая древесина 30

сульфитный варочный раствор имеет рН 1,7, пропитку проводят при температуре 114°С, варку осуществляют при температуре 151°С в течение 3,5 часов.

Показатели качества целлюлозы приведены в таблице.

Пример 11 (контрольный). Способ получения целлюлозы осуществляют как в примере 1, но при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 30

Осиновая древесина 40

Сосновая древесина 30

сульфитный варочный раствор имеет рН 2,1, пропитку осуществляют при температуре 105°С, а варку проводят при температуре 144°С в течение 2,5 часа.

Показатели качества целлюлозы приведены в таблице.

Из анализа данных, представленных в таблице, видно, что предлагаемый способ позволяет получить из древесного сырья, содержащего лиственную древесину, целлюлозу пониженной жесткости с высокими показателями прочности: разрывная длина выше на 700-1800 м, сопротивление излому - на 450 двойных перегибов.

Формула изобретения

1. Способ получения целлюлозы, включающий пропитку древесного сырья на основе хвойной древесины сульфитным варочным раствором при повышенной температуре и варку при конечной температуре, отличающийся тем, что пропитку проводят при температуре 107-112°С, а варку осуществляют при рН сульфитного варочного раствора 1,8-2,0 и температуре 146-150°С, при этом в качестве древесного сырья на основе хвойной древесины используют сырье, дополнительно содержащее лиственную древесину при следующем соотношении компонентов древесного сырья, мас.%:

Еловая древесина 50 - 70

Березовая древесина 30 - 50

или

Еловая древесина 45 - 55

Сосновая древесина 15 - 25

Березовая древесина 25 - 35

или

Еловая древесина 60 - 70

Осиновая древесина 30 - 40

или

Еловая древесина 40 - 60

Сосновая древесина 20 - 30

Осиновая древесина 20 - 30

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сульфитный варочный раствор на натриевом или магниевом основании или на их смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1