Способ отбелки сульфатной целлюлозы

Авторы патента:

Ковтун Татьяна Николаевна (RU)

Синяев Константин Андреевич (RU)

Хакимова Фирдавес Харисовна (RU)

Носкова Ольга Алексеевна (RU)

D21C9/10 - отбеливание

Владельцы патента RU 2445415:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения беленой сульфатной целлюлозы из лиственной и хвойной древесины. Способ отбелки сульфатной целлюлозы включает стадии делигнификации и добелки в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода. Делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10%. Затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин. Предложенный способ повышает экологичность процесса отбелки. 2 табл., 12 пр.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения беленой сульфатной целлюлозы из лиственной и хвойной древесины.

Известен способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий обработку исходной целлюлозной суспензии соляной кислотой при температуре 70-90°С и рН 1,2-2,5, щелочную делигнификацию пероксидом водорода при той же температуре и рН 9,5-10,5 с расходом NaOH 1,0%, H₂O₂ 0,5-2,5% и Na₂SiO₃ 3% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Добелку целлюлозы после делигнификации проводят в две ступени диоксидом хлора с промежуточной щелочной обработкой (см. авт. свид. №1193192, кл. D21С 9/10, опубл. 23.11.85 г.).

Недостатком известного способа является проведение кислотной обработки при высоком значении кислотности (рН 1,2-2,5) и высокой температуре (70-90°С), что способствует снижению механической прочности целлюлозы. Кроме того, в известном способе при добелке используют диоксид хлора. Данный реагент является взрывоопасным, нетранспортабельным, поэтому возникает необходимость строительства на территории целлюлозно-бумажного предприятия отдельного цеха по производству диоксида хлора.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, согласно которому делигнификацию лиственной сульфатной целлюлозы проводят гипохлоритом натрия при его расходе 3% от массы абсолютно сухого волокна, и последующую добелку осуществляют в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода. На первой ступени отбелки расход хлорита натрия составляет 1,5-2,5% (в ед. активного хлора), а на второй ступени отбелки - 0,4-0,5% (в ед. активного хлора) от массы абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную экстракцию проводят путем окислительной щелочной обработки в присутствии пероксида водорода при его расходе 0,5%, расходе гидроксида натрия 2,0% от массы абсолютно сухого волокна, или щелочной отбелки пероксидом водорода при его расходе 1,0%, расходе гидроксида натрия - 0,5%, силиката натрия - 3,0% от массы абсолютно сухого волокна (см. патент РФ №2347864, кл. D21C 9/14, 9/10, 9/12, опубл. 27.02.2009 г.).

Недостатком известного способа отбелки сульфатной целлюлозы является образование в процессе отбелки высокотоксичных хлорорганических соединений, в том числе хлороформ, которые обнаруживаются в сточных водах и готовой продукции, нанося тем самым вред окружающей среде и здоровью людей, вследствие того, что на стадии делигнификации используют гипохлорит натрия.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - делигнификация и последующая двухступенчатая добелка хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода.

Задачей изобретения является повышение экологичности процесса отбелки.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем стадии делигнификации и добелки в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода, делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин.

При проведении делигнификации пероксидом водорода в кислой среде необходимо применение катализатора, способного активировать пероксид водорода. В качестве катализатора используют молибдат натрия, который образует пероксокомплексы и доставляет кислород к молекулам лигнина, окисляя его. Данные комплексы могут быть устойчивыми только в слабокислой среде, поэтому рН необходимо поддерживать в пределах 4-5 путем добавки серной кислоты, которая ингибирует процесс авторазложения пероксида водорода.

Признаки, отличительные от прототипа: делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10%; после делигнификации проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин.

Предлагаемый способ отбелки сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую сульфатную целлюлозу дезинтегрируют в воде, отжимают, помещают в отбельную ванну и проводят делигнификацию. Для этого в отбельную ванну добавляют необходимое количество H₂O₂, H₂SO₄, Na₂MoO₄. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде (стадия Пк) проводят при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10%. После завершения делигнификации пероксидом водорода в кислой среде целлюлозную массу промывают водой и проводят щелочную обработку при расходе гидроксида натрия (NaOH) 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 60-90 мин при температуре 60-70°С. По истечении заданного времени вновь целлюлозную массу промывают водой и проводят двухступенчатую добелку целлюлозы хлоритом натрия в кислой среде с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии окислителя H₂O₂.

На первой ступени добелки (Чл₁) расход хлорита натрия составляет 1,3-1,7%, на второй ступени добелки (Хл₂) - 0,6-1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Концентрация массы на обеих ступенях добелки хлоритом натрия составляет 10%, температура 85-90°С, расход соляной кислоты 0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Продолжительность каждой ступени добелки 120-150 мин.

Промежуточная щелочная экстракция проводится при расходе NaOH 1,5% и H₂O₂ 0,2-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-75°С в течение 120 мин.

После второй ступени добелки хлоритом натрия проводят кисловку массы соляной кислотой с ее расходом 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при комнатной температуре в течение 30-60 мин.

После каждой ступени отбелки целлюлозную массу промывают водой до нейтральной реакции.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1

Небеленую лиственную сульфатную целлюлозу массой 40 г абсолютно сухой целлюлозы, имеющей следующие характеристики - жесткость 87 п.ед., белизну 47% и разрывную длину 9850 м, дезинтегрировали в воде, отжимали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревался в термостате для поддержания постоянной температуры. Массу нагревали до температуры 75°С и приливали раствор, содержащий H₂O₂ 1,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде проводили в течение 150 мин. По окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°С в массу приливали водный раствор гидроксида натрия (NaOH), расход которого составлял 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную обработку проводили в течение 60 мин. После обработки целлюлозную массу промывали и подвергали добелке в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии H₂O₂. На первой ступени добелки расход хлорита натрия составил 1,3%, на второй ступени - 0,6% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Продолжительность добелки на первой ступени - 135 мин, на второй - 120 мин. Расход соляной кислоты на обеих ступенях 0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 90°С, концентрация массы 10%.

Окислительное щелочение проводили при следующих условиях: расход NaOH 1,5%, H₂O₂ - 0,2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 70°С, продолжительность 120 мин, концентрация массы 10%.

После завершения второй ступени добелки хлоритом натрия массу промывали водой и подвергали кисловке, которую проводили соляной кислотой. Расход соляной кислоты составил 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Условия кисловки - комнатная температура, продолжительность 30-60 мин. После проведения кисловки целлюлозную массу вновь промывали водой до нейтральной реакции.

Примеры 2-6 осуществляют аналогично примеру 1. Параметры стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде лиственной сульфатной целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице 1.

Пример 7. Небеленую сульфатную целлюлозу из хвойной древесины массой 40 г абсолютно сухого волокна жесткость 118 п.ед., белизной 27% и разрывной длиной 11500 м отбеливали аналогично примеру 1.

Расход хлорита натрия на первой ступени добелки составил 1,7%, на второй - 1,0% % от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Примеры 8-12 осуществляют аналогично примеру 7. Параметры делигнификации пероксидом водорода в кислой среде хвойной сульфатной целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице 2.

Из данных таблиц видно, что отбелка как хвойной, так и лиственной сульфатной целлюлозы по предлагаемой схеме позволяет получить беленую целлюлозу, почти не содержащую лигнина, белизной 86,0-88,5% и достаточно высокими показателями механической прочности. Лиственная беленая сульфатная целлюлоза соответствует нормам ГОСТ на целлюлозу марок ЛС-0, ЛС-1. Хвойная беленая сульфатная целлюлоза соответствует нормам ГОСТ на целлюлозу марок ХБ-1, ХБ-2, ХБ-4.

Данный способ отбелки сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет повысить экологичность процесса отбелки за счет использования на стадии делигнификации экологически безопасных реагентов H₂O₂, H₂SO₄, Na₂MoO₄ вместо гипохлорита натрия, использование которого приводит к образованию вредных для окружающей среды и здоровья человека хлорорганических соединений, в том числе хлороформа.

Способ отбелки сульфатной целлюлозы, включающий стадии делигнификации и добелки в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода, отличающийся тем, что делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к переработке печатной макулатуры, преимущественно газетной, и может быть использовано в подготовке макулатурной массы при производстве газетной, оберточной бумаги и картона.

Усовершенствованный способ производства целлюлозы, бумаги и картона // 2424388

Целлюлоза и бумага повышенной яркости // 2418125

Способ отбелки сульфатной целлюлозы // 2413046

Изобретение относится к области целлюлозного производства и может быть использовано для получения беленой целлюлозы путем "мягкой" отбелки (из целлюлозной массы после кислородно-щелочной обработки) без применения молекулярного хлора и при существенном сокращении расхода диоксида хлора.

Улучшенные композиции и способы производства бумаги // 2387751

Лигноцеллюлозные материалы и продукция, изготовленная из них // 2387669

Изобретение относится к получению абсорбирующего материала, используемого в предметах личной гигиены и имеющего повышенные свойства ингибирования бактерий. .

Фиксация оптических отбеливателей на волокне для изготовления бумаги // 2386738

Способ и установка для переработки макулатуры // 2377352

Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству. .

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы // 2347864

Изобретение относится к способам отбелки лиственной сульфатной целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве волокнистых полуфабрикатов для изготовления печатных видов бумаги.

Способ управления процессом отбеливания для обработки макулатуры и устройство отбеливания для осуществления такого способа // 2346096

Изобретение относится к способу управления процессом отбеливания для обработки макулатуры, а также к устройству отбеливания для осуществления такого способа. .

Способ производства модифицированной целлюлозы для использования в продуктах из бумаги или бумажного полотна, беленая модифицированная сульфатная целлюлоза, бумага или картон // 2454494

Изобретение относится к усовершенствованному способу производства целлюлозы, целлюлозе, произведенной в соответствии с данным способом, и бумажным и картонным изделиям, произведенным из беленой целлюлозы настоящего изобретения

Способ переработки целлюлозосодержащего сырья // 2456394

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы и лигнина из целлюлозосодержащего сырья

Способы и системы для отбеливания лигноцеллюлозных масс после варки с содой и антрахиноном // 2479683

Изобретение относится к способу отбеливания целлюлозы после варки лигноцеллюлозного материала с содой и антрахиноном

Способ отбелки бисульфитной целлюлозы // 2503764

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к способам отбелки бисульфитной целлюлозы, и может быть использовано в производстве беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона. Способ включает делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н2O2 1,0-4,0%, H2SO4 0,5-1,0%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин. Добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразоватсля трилона С при расходе Н2O2 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na2SiO3 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин. Обеспечивается повышение белизны и улучшение механических показателей целлюлозы. 1 табл.

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы // 2523118

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве лиственной сульфатной беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона. Способ включает стадии делигнификации с последующей щелочной обработкой и добелки хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода. Делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H2O2 1,0-3,0%, H2SO4 0,5-1,5%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 90-180 мин и концентрации массы 10%. Щелочную обработку проводят при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 60-90 мин. Затем проводят добелку хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 100-180 мин. Щелочную отбелку пероксидом водорода осуществляют в две ступени в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона C. Первую ступень отбелки пероксидом водорода проводят при расходе Н2О2 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na2SiO3 3,0%, трилона C 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°C в течение 150-180 мин. Вторую ступень - при расходе H2O2 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na2SiO3 3,0%, трилона C 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при тех же температурах в течение 100-150 мин. Техническим результатом является повышение белизны целлюлозы при сохранении ее механических показателей, а также экологичности, экономичности процесса отбелки. 1 табл.

Модифицированная целлюлоза из химического крафт-волокна и способы его изготовления и использования // 2549968

Изобретение относится к химической модификации волокна целлюлозы. Способ получения крафт-волокна включает: отбеливание крафт-целлюлозы с использованием многостадийного процесса отбеливания и окисления крафт-целлюлозы во время осуществления одной или большего числа стадией многостадийного процесса отбеливания с использованием перекиси и катализатора в кислой среде. Многостадийный процесс отбеливания включает, по меньшей мере, одну стадию отбеливания, следующую после стадии окисления, и где указанная, по меньшей мере, одна стадия отбеливания, следующая за стадией окисления, не является щелочной стадией отбеливания. Обеспечивается получение крафт-целлюлозы без широкой деградации, улучшение химических свойств. 21 з.п. ф-лы, 2 ил., 28 табл.

Отбеливание субстратов // 2558956

Изобретение относится к отбеливанию субстратов. Описан способ обработки субстрата путем приведения субстрата в контакт с водной средой, содержащей по меньшей мере 1% воды и от 1 до 1500 мМ перекиси водорода для образования среды. Водная среда содержит предварительно полученный катализатор на основе переходного металла. Катализатор представляет собой духъядерный катализатор на основе переходного металла типа Mn(II)Mn(II), Mn(II)Mn(III), Mn(III)Mn(III), Mn(III)Mn(IV) или Mn(IV)Mn(IV). Лиганд катализатора на основе переходного металла представлен формулой (I), где p=3, R независимо выбран из водорода; С1-С6-алкила; причем один из R связан с N из другого Q из другого кольца через этиленовый мостик; R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из: Н и С1-С4-алкила. Среда имеет pH в интервале от 11 до 13. Концентрация катализатора находится в интервале от 0,0001 до 1,5 мкМ. Технический результат - отбеливание субстратов. 23 з.п. ф-лы, 5 табл.

Садкость бумажной продукции // 2573675

Изобретение относится к способу обработки суспензии целлюлозной массы, включающему (i) стадию воздействия на волокна целлюлозы водного раствора марганцевого катализатора переходного металла и пероксида водорода при рН 6-13 и (ii) размол целлюлозы до достижения значения Шоппер-Риглер (SR) 10-90° и переработку полученной массы в бумагу, ткань или картон, причем марганцевый катализатор переходного металла присутствует в концентрации 0,0001-1 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы и пероксид водорода присутствует в концентрации 0,1-100 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы, предварительно готовят марганцевый катализатор переходного металла из моноядерного Mn(II), Mn(III), Mn(IV) или двухъядерного Mn(II)Mn(II), Mn(II)Mn(III), Mn(III)Mn(III), Mn(III)Mn(IV) или Mn(IV)Mn(IV) и лиганда переходного металла формулы (I): где: ; p=3; R независимо выбран из водорода, С1-С6-алкила, СН2СН2ОН, СН2СООН, и пиридин-2-илметила; R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из Н, С1-С4-алкила, С1-С4-алкилгидрокси. Изобретение также относится к применению водного раствора указанного марганцевого катализатора для повышения садкости волокон целлюлозы в процессе размола. Оптимизация условий обработки массы катализатором и пероксидом водорода для получения значения садкости (SR) полотна, изготовленного из обработанной массы, такова, что энергия, необходимая для механического перемешивания массы, снижается. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы // 2634586

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения лиственной беленой сульфатной целлюлозы, предназначенной для изготовления бумаги и картона. Способ включает стадии делигнификации пероксидом водорода с последующей щелочной обработкой и добелки с использованием пероксида водорода. Делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени, на первой пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H2O2 2,5-4,0%, H2SO4 0,5-1,5%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 65-85°C в течение 2-2,5 часов и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой NaOH с его расходом 2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 1,5-2 часов в присутствии пероксида водорода с расходом 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Вторую ступень делигнификации пероксидом водорода проводят в щелочной среде при расходе H2O2 1,5-2,5%, NaOH 2,0%, Na2SiO3 3,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85-90°C в течение 2-3 часов. После ступеней делигнификации массу обрабатывают хелатирующим агентом, в качестве которого используют водный раствор полиаминометиленфосфонатов, при его расходе 0,2-0,4%, HCl 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 50-80 мин при температуре 60-70°C. Затем проводят добелку пероксидом водорода с расходом H2O2 1,2-2,0%, NaOH 0,7%, Na2SiO3 1,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-85°C в течение 2-3 часов. Техническим результатом является повышение экологичности процесса отбелки лиственной сульфатной целлюлозы при сохранении ее физико-химических и механических свойств. 2 табл., 9 пр.