Способ получения сульфатной целлюлозы для химической переработки


 


Владельцы патента RU 2499857:

Открытое акционерное общество "Группа "ИЛИМ" (RU)

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы для химической переработки и санитарно-гигиенических видов бумаги. Способ включает обработку щепы в две ступени щелочными водными средами, приготовленными смешением черного и белого щелоков и содержащими 15-30 г/дм3 активной щелочи в ед. Na2O для первой ступени и 55-70 г/дм3 для второй ступени. Обработку на первой ступени проводят с подъемом температуры до 125-155°С за 30 мин и выдержкой на пропитку, гидролиз и варку при конечной температуре в течение 60 мин. Вывод отработанной среды на этой ступени проводят ее вытеснением водной средой для второй ступени. Вторую ступень проводят с подъемом температуры до 140°С за 40 мин, выдержкой на пропитку и варку при этой температуре в течение 40 мин, подъемом температуры до 170°С за 40 мин, выдержкой на варку при 170°C в течение 90 мин. Обеспечивается возможность получения из древесины лиственницы целлюлозы для химической переработки или санитарно-гигиенического назначения с приемлемыми для этих целей значениями для целлюлозы числа Каппа, вязкости и содержания α-целлюлозы, увеличение выхода целлюлозы, повышение степени использования тепла и химикатов отработанных щелочных сред. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы для химической переработки и санитарно-гигиенических видов бумаги.

Известен способ получения целлюлозы для химической переработки, включающий паровую гидролизную обработку растительного сырья, вывод гидролизата, сульфатную варку обработанного сырья (RU, пат. №2138590, D21C 3/02, опубл. 27.09.1999). Режим гидролиза: подъем температуры до 150°С - 40 мин, стоянка при 150°С - 40 мин, подъем температуры до 170°С - 60 мин. Вывод гидролизата осуществляют одновременно с терпентинной сдувкой при 120-170°С. Далее в котел подают варочный раствор (смесь белого и черного щелока) и проводят варку по режиму: пропитка при 135°С - 30 мин, подъем температуры до 170°С - 60 мин, стоянка при 170°С - 90 мин. Расход активной щелочи 21% от массы абс. сух древесины. В зависимости от зоны котла, получают целлюлозу с величиной Каппа 13,8-17,2 ед., вязкостью 176-263 мП, содержанием α-целлюлозы 93,1-94,5%.

Известен также способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы (SU, а.с. 1595977, D21C 3/02,1/02, опубл. 30.09.1990). В способе сначала проводят водную обработку щепы в течение 30 мин. Экстракт выводят из котла и щепу подвергают водному гидролизу при температуре 170°С и давлении 0,7-0,8 МПа в течение 70 мин. Гидролизат удаляют и проводят сульфатную варку по режиму: расход активной щелочи на варку 22% по массе абс. сух. древесины, нагрев до 135°С - 60 мин, стоянка 30 мин, нагрев до 170°С - 30 мин, варка при 170°С - 60 мин. Получают целлюлозу с выходом 30,8-31,7%, числом Каппа 14-15,5 ед., содержанием в ней α-целлюлозы 93,9%.

Общий недостаток указанных способов обусловлен следующими факторами. При нейтрализации кислого гидролизата черным щелоком из продуктов гидролитической деструкции углеводов и лигнина образуются сшитые полимеры разветвленного строения, так называемая «карамель». Она не растворяется ни в воде, ни в варочном щелоке и осаждается на ситах варочного котла и в трубопроводах, в результате чего необходима механическая очистка оборудования варочной установки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы в смеси с другими хвойными и лиственными породами (SU, а.с. 1542982, D21C 3/02, 1/06, опубл. 15.02.1990), предназначенной для производства бумаги технического назначения. Целлюлозу получают путем обработки щепы щелочными водными средами в две ступени, каждая из которых включает подачу в загруженный щепой котел водной среды, обработку щепы средой в заданных условиях, выведение из котла отработанной водной среды, последующее выведение волокнистой массы, при этом на первой ступени используют отработанный черный щелок с концентрацией активной щелочи 5-10 г/дм3, обработку экстракцией ведут при температуре 90-124°С, экстракт выводят, в котел подают белый щелок и обработку щепы варкой проводят с подъемом температуры от 80°С до 170°С в течение 90 мин и стоянкой при этой температуре 30 мин при расходе щелочи на варку 10,5-12% по массе абс.сух. древесины. В результате получают целлюлозу с выходом 48,7-51,9% и числом Каппа 56,1-63,5 ед.

Целлюлоза с таким показателем числа Каппа для химической переработки или для производства бумаги санитарно- гигиенического назначения использоваться не может. Недостатком способа является также низкая степень использования тепла отработанных водных сред.

Новыми результатами от использования предлагаемого изобретения являются обеспечение возможности получения из древесины лиственницы целлюлозы для химической переработки или для производства бумаги санитарно-гигиенического назначения с приемлемыми для этих целей значениями для целлюлозы числа Каппа, вязкости и содержания α-целлюлозы и хорошим сочетанием величины выхода целлюлозы с этими показателями, упрощение процесса отбеливания, а также повышение степени использования тепла и химикатов отработанных щелочных сред.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе получения сульфатной целлюлозы для химической переработки путем обработки щепы щелочными водными средами в две ступени, каждая из которых включает подачу в загруженный щепой котел водной среды, обработку щепы средой в заданном режиме, выведение из котла отработанной водной среды, выведения из котла после второй ступени волокнистой массы, согласно изобретению, на первой и второй ступенях обработки в качестве водной среды используют смесь черного и белого щелоков с содержанием активной щелочи 15-30 г/дм в ед. Na2О для первой ступени и 55-70 г/дм3 для второй ступени, обработку на первой ступени проводят с подъемом температуры до 125-155°С за 30 мин и выдержкой на пропитку, гидролиз и варку при конечной температуре в течение 60 мин, вывод отработанной на первой ступени среды проводят ее вытеснением водной средой для второй ступени, вторую ступень проводят с подъемом температуры до 140°С за 40 мин, выдержкой на пропитку и варку при этой температуре в течение 40 мин, подъемом температуры до 170°С за 40 мин, выдержкой на варку при 170°С в течение 90 мин. Отработанную среду от первой ступени обработки щепы направляют в систему регенерации варочных химикатов и тепла. Отработанный черный щелок второй ступени обработки щепы выводят из котла путем его вытеснения промывочной водой, смешивают с белым щелоком в заданных соотношениях с получением водных сред для первой и второй ступеней обработки щепы.

Способ осуществляют следующим образом. Котел периодического действия загружают щепой лиственницы и подают в него в качестве щелочной водной среды смесь полученного ранее отработанного черного щелока с белым щелоком с заданным содержанием активной щелочи в смеси в диапазоне 15-30 г/дм3 в расчете на абс.сух. древесину и ее температурой 80-90°С. Содержимое котла подогревают в течение 30 мин до 125-155°С, выдерживают при заданной температуре 60 мин. Затем отработанную водную среду из котла вытесняют водной средой для второй ступени обработки, также полученной смешением черного щелока с белым щелоком с обеспечением содержания активной щелочи в смеси 55-70 г/дм3. Температура среды 80-90°С. При заполнении котла этой средой ее подачу прекращают, содержимое котла разогревают в течение 40 мин до 140°С, выдерживают 40 мин, затем разогревают в течение 40 мин до 170°С, выдерживают при этой температуре 90 мин. Варку прекращают, отработанную водную среду второй ступени обработки, то есть черный щелок, выводят из котла вытеснением водой от промывки целлюлозы или свежей водой, промывают, при необходимости, отбеливают.

Обработку щепы в котле на обеих ступенях проводят в режиме рециркуляции водных сред.

Примеры для иллюстрации способа выполняют с использованием автоклава объемом 5,0 дм3, снабженного системами принудительной циркуляции и термостатированного обогрева. В каждом примере на первой ступени навеску щепы массой 500 г абс.сух. древесины обрабатывают черным щелоком с содержанием эффективной щелочи 15-30 г/дм3. Режим первой ступени: подъем температуры до 125-155°С за 30 мин, пропитка, гидролиз и варка при заданной температуре в течение 60 мин. После отбора гидролизата подают черный щелок с содержанием эффективной щелочи 55-70 г/дм3 (это аналог смеси черного щелока с белым щелоком) и проводят обработку второй ступени в следующем режиме: нагрев до 140°С за 40 мин, пропитка при 140°С - 40 мин, подъем температуры от 140 до 170°С - 40 мин, варка при 170°С - 90 мин. После окончания варки черный щелок сливают, волокнистую массу выводят из котла, промывают и, при необходимости, отбеливают с использованием технологии многоступенчатой отбелки.

Режимы варок по примерам и характеристики небеленой целлюлозы приведены в таблице.

Смесь образцов полученной целлюлозы с числом Каппа менее 18 (см. таблицу) с целью ее использования для химической переработки отбеливают в несколько ступеней с использованием элементарного хлора в соответствии с технологическим регламентом отбельного цеха Братского ЦБК. Получают целлюлозу со следующими характеристиками: белизна 88,0%, содержание α-целлюлозы 92,7%, реакционная способность, % CS2/%NaOH - 80/11, вязкость 1%-ного медно-аммиачного раствора 90 мП, зольность 0,04%.

Смесь образцов целлюлозы с числом Каппа более 18 с целью ее использования в производстве бумаги санитарно-гигиенического назначения отбеливают без использования элементарного хлора в соответствии с технологическим регламентом. Получают целлюлозу со следующими характеристиками: белизна после кисловки 87,1%, разрывная длина 7700 м, индекс сопротивления раздиранию 11,2 мН·м2/г, водоудержание 140%.

Предлагаемый способ достаточно просто реализуется в промышленных установках периодического действия и в аппаратах непрерывного действия с использованием пропиточной колонны.

Таблица
№№ п/п Температура, время I ступени °С/мин Эффективная щелочь в первой среде до и после I ступени, г/дм3 в ед. Na2О Активная щелочь во второй среде, г/дм3 в ед. Na2О Число Каппа Выход целлюлозы, % Содержание альфа-целлюлозы, % Вязкость целлюло-
зы, мП
1 130/60 19,5/4,0 56,7 18,9 34,9 95,4 444
2 130/60 19,5/4,0 63,3 16,5 34,3 95,3 307
3 130/60 19,5/4,0 70,0 14,3 33,4 95,2 224
4 140/60 19,5/2,5 56,7 18,8 34,1 95,0 352
5 140/60 19,5/2,8 63,3 18,1 33,6 95,0 294
6 140/60 19,5/3,1 70,0 15,7 32,8 95,0 197
7 150/60 19,5/2,8 56,7 22,7 32,6 95,3 390
8 150/60 19,5/2,5 63,3 19,3 32,4 95,3 271
9 150/60 19,5/2,5 70,0 17,8 32,4 95,1 208
10 150/60 24,8/4,0 56,7 22,3 33,8 95,3 394
11 150/60 24,8/4,2 63,3 19,7 33,2 95,5 262
12 150/60 24,8/4,0 70,0 15,7 32,5 95,4 203
13 130/60 15,0/2,3 63,3 17,1 34,8 95,0 320
14 125/60 19,5/4,9 63,3 17,2 35,5 94,3 355
15 155/60 24,8/3,7 70,0 14,3 32,3 94,8 182

1. Способ получения сульфатной целлюлозы для химической переработки путем обработки щепы щелочными водными средами в две ступени, каждая из которых включает подачу в загруженный щепой котел водной среды, обработку щепы средой в заданном режиме, выведение из котла отработанной водной среды, выведение из котла после второй ступени волокнистой массы, отличающийся тем, что на первой и второй ступенях обработки в качестве водной среды используют смесь черного и белого щелоков с содержанием активной щелочи 15-30 г/дм3 в ед. Na2O для первой ступени и 55-70 г/дм3 для второй ступени, обработку на первой ступени проводят с подъемом температуры до 125-155°C за 30 мин и выдержкой на пропитку, гидролиз и варку при конечной температуре в течение 60 мин, вывод отработанной на первой ступени среды проводят ее вытеснением водной средой для второй ступени, вторую ступень проводят с подъемом температуры до 140°C за 40 мин, выдержкой на пропитку и варку при этой температуре в течение 40 мин, подъемом температуры до 170°C за 40 мин, выдержкой на варку при 170°C в течение 90 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанную среду от первой ступени обработки щепы направляют в систему регенерации варочных химикатов и тепла.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанный черный щелок второй ступени обработки щепы выводят из котла путем его вытеснения промывочной водой, смешивают с белым щелоком в заданных соотношениях с получением водных сред для первой и второй ступеней обработки щепы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокнистую массу после выведения из котла промывают и отбеливают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологиям производства целлюлозы и может быть использовано для проведения исследований в области обработки и/или переработки целлюлозосодержащих растительных материалов древесной и недревесной природы.
Изобретение относится к целлюлозной промышленности, а именно к производству целлюлозы из растительного целлюлозосодержащего материала, и может быть использовано для производства целлюлозы, предназначенной для химпереработки, в бумажной промышленности и т.д.

Изобретение относится к способу и к системе получения полуцеллюлозной массы из лигноцеллюлозного материала. .

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы как вискозной, так и для бумаги и картона. .
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы различного назначения, например для получения вискозной целлюлозы, для производства бумаги и картона.
Изобретение относится к технологиям переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов по бисульфитному способу варки и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской.

Изобретение относится к способу и установке для гидролитической обработки целлюлозного волокнистого материала. .
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы и лигнина из целлюлозосодержащего сырья. .

Способ переработки целлюлозной массы с использованием холоднощелочной экстракции включает: делигнификацию органических материалов в автоклаве и обработку полученной небеленой целлюлозы для получения полуочищенной целлюлозной массы для использования в производстве растворимой целлюлозной массы; экстракцию полуочищенной целлюлозной массы щелочным раствором в ходе процесса холоднощелочной экстракции; промывку очищенной целлюлозной массы и сбор получаемой при этом отработанной промывочной жидкости, отделяя при этом раствор, содержащий гемицеллюлозу, от очищенной целлюлозной массы; объединение отработанной промывочной жидкости и раствора, содержащего гемицеллюлозу, с получением щелочного фильтрата; концентрирование щелочного фильтрата и использование, по меньшей мере, части сконцентрированного щелочного фильтрата в указанном автоклаве в связи с получением растворимой целлюлозной массы. Обеспечивается повышение содержания альфа-целлюлозы в растворимой целлюлозе и повышение эффективности использования фильтрата. 5 н. и 45 з.п. ф-лы, 5 ил. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате. Изобретение заключается в упрощении и ускорении выполнения анализа. 2 табл., 24 пр.

Изобретение относится к интегрированному способу получения целлюлозы и по меньшей мере одного пригодного для повторного использования низкомолекулярного вещества. Осуществляют подготовку содержащего лигноцеллюлозу исходного материала и его варку с использованием щелочного средства обработки. Из подвергнутого варке материала выделяют фракцию, обогащенную целлюлозой, а также обедненную целлюлозой фракцию. Обедненную целлюлозой фракцию подвергают обработке методом, выбранным из группы, включающей деполимеризацию, гидрокрекинг, декарбоксилирование и их комбинацию. Получают по меньшей мере одно пригодное для повторного (вторичного) использования низкомолекулярное вещество, выбранное из группы, например, включающей водород, алифатические, циклоалифатические, ароматические углеводороды и их смеси, ароматические спирты, ароматические альдегиды и их смеси. Изобретение позволяет оптимально интегрировать получение указанных целевых продуктов, в том числе и дополнительно пригодных для повторного использования веществ в процессе производства целлюлозы. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 6 пр., 3 ил.

Изобретение относится к химической технологии производства целлюлозы и касается системы и способа производства растворимой целлюлозной массы с высоким содержанием альфа-целлюлозы. Способ переработки целлюлозной массы крафт-процессом с предварительным гидролизом (РНКР) включает добавление древесной щепы или подобного материала в реакционный сосуд, выполнение предварительного гидролиза и нейтрализации смеси первым количеством белого щелока с последующим добавлением другого раствора, такого как щелочной фильтрат холоднощелочной экстракции, при необходимости, обогащенного белым щелоком. Жидкости нейтрализации замещают варочной жидкостью, содержащей горячий черный щелок и щелочной фильтрат, при необходимости обогащенный белым щелоком. Концентрация эффективной щелочи в варочной жидкости может быть относительно высокой. Изобретение обеспечивает эффективное и рентабельное производство растворимой целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы, путем предотвращения повторного осаждения гемицеллюлоз. 4 н. и 39 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл., 10 пр.

Способ варки тонкой щепы в варочном котле непрерывного действия, включающий в себя: введение тонкой щепы с толщиной не более 6 мм в бункер для щепы; добавление белого (варочного) щелока в бункер для щепы или в трубу для переноса щепы, проходящую от бункера для щепы до верхнего впуска варочного котла непрерывного действия; нагнетание водяного пара среднего давления или другой нагретой текучей среды в верхнюю зону варочного котла для повышения температуры варки щепы в котле до, по меньшей мере, 130 градусов Цельсия; варку щепы в котле по мере движения нисходящего потока щепы через котел без существенного извлечения или введения щелока в варочную зону котла; нагнетание промывочной жидкости в нижнюю зону котла; извлечение, по меньшей мере, промывочной жидкости через сетчатый фильтр для извлечения промывочной жидкости в нижней зоне котла и упомянутое выше нагнетание промывочной жидкости, и выгрузку сваренной тонкой щепы в виде древесной массы из нижней зоны котла. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх