Патент ссср 257392
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
257392
Xktc В /
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимый от патента №вЂ”
Заявлено 28.XII.1967 (№ 1207510/23-4) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет—
Опубликовано 11.Х1.1969, Бюллетень ¹ 35
Дата опубликования описания
Кл. 55b, 1/20
МПК D 21с
УДК 661.728.2.07(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Иностранцы
Хелд и Юлиус Робертсон (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма
«Соноко Продактс Компани» (Соединенные Штаты Америки) Авторы изобретения вС СЕЕЗВ19
Заявитель
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Изобретение относится к способу получения сульфитной целлюлозы.
Известен способ получения сульфитной целлюлозы, заключающийся в том, что измельченную древесину подвергают действию сульфитного варочного раствора на различных основаниях, например натриевом, магниевом, кальциевом, или с водным раствором SO2 при нагревании.
При обычной сульфитной варке древесной щепы с использованием сульфитной или бисульфитной варочной кислоты исходное число рН кислоты обычно находится в диапазоне приблизительно 1,5 — 4,5. Использование такого низкого значения рН на начальных стадиях варки имеет преимущество, заключающееся в быстром сульфонировании лигнина, но в то же время это усиливает нежелательный гидролиз в кислой среде углеводов в щепе. Более того, при таком процессе варки выделение древесных кислот во время варки и далее понижает число рН варочной кислоты, увеличивая ее кислотность и усугубляя гидролиз углеводов в кислой среде. Этот гидролиз в кислой среде частично компенсируется в процессе сульфитной или бисульфитной кислотной варки путем поддержания температуры варки на уровне приблизительно 145 †1 С. Низкая температура варки до некоторой степени уменьшает кислотный гидролиз, но в то же время снижает скорость сульфонирования лигнина и значительно увеличивает время варки, необходимое для достижения заданной степени удаления лигнина и получения волокнистой массы. Кроме того, при таком способе варки с применением кислого сульфита выделяется значительное количество газообразной двуокиси серы, которую необходимо удалять и перерабатывать для повторного использо1о вания с помощью дорогостоящего и сложного процесса на заводе по получению варочной жидкости.
При обычных нейтральных или щелочных сульфитных процессах варки применяют ва15 рочную жидкость с исходным значением рН в пределах 9 — 10 и жидкость с исходным значением рН в пределах 9 — 10 и даже выше для обеспечения нейтрализации древесных кислот, образующихся во время варки, и до20 стижения варочного и (или) конечного значения рН порядка 7 или выше. Применение такого высокого значения рН исходной варочной жидкости приводит к щелочному распаду некоторых углеводов (гемицеллюлоз)
25 в древесной щепе и задержке сульфонирования лигнина, что, в свою очередь, ведет к увеличению времени варки и (или) обеспечению более высокой температуры варки. Более того, применение нарочных жидкостей, содер30 жащих магний, кальций или другие анало257392 гичные «нерастворимые» основания, при таких нейтральных или щелочных сульфитных процессах варки ограничивает применение, по крайней мере одного из таких оснований (кальция) ввиду тенденции этих оснований образовывать нерастворимые моносульфиты.
Например, при существующей практике сульфитной варки осаждение нерастворимых моносульфитов при применении этих оснований может быть исключено только в том случае, когда рН варочной жидкости в начальный период варки не превышает максимального значения 6, при варочных жидкостях с магниевым основанием и даже ниже (1,5 — 2) при жидкостях с кальциевым основанием. Существующая практика обеспечения нейтрального или щелочного сульфитного процесса варки с применением жидкости, содержащей нерастворимые основания, связана либо с введением растворителей щелочи во время варки или обезвоживанием кислотной жидкости первоначальной стадии варки и последующим введением щелочной жидкости на следующей стадии варки. Оба эти случая приводят к тому, что добавленная щелочь должна мигрировать в. результате медленного процесса диффузии и жидкостного обмена в древесной щепе, насыщенной варочной кислотой, допускающей гидролиз углеводов в этой щепе, во время медленной миграции. Практика применения щелочной жидкости на второй стадии варки связана с тем, что гидролиз углеводов в кислой среде будет происходить до введения щелочной жидкости.
С целью расширения сырьевой базы и упрощения процесса, предложен способ получения сульфитной целлюлозы, заключающийся в том, что измельченную древесину подвергают действию сульфатного в арочного раствора на различных основаниях, например натриевом, магниевом, кальциевом, или с водным раствором SO, в который добавляют мочевину, при нагревании с дальнейшим извлечением целевого продукта известными методами. желательно добавлять мочевину в количестве, необходимом для нейтрализации кислот, образующихся в процессе варки, и процесс вести при нагревании до температуры не ниже 133 С.
Предлагаемое изобретение направлено на обеспечение нового процесса сульфитной варки, дающего возможность контролировать число рН во время варки, благодаря чему могут быть достигнуты оптимальные условия варки большого числа целлюлозных материалов с применением широкого разнообразия жидких оснований.
При процессе согласно настоящему изобретению все нежелательные эффекты древесных кислот, выделяющихся гидротехническим путем из сваренного материала во время процесса, исключаются. Варку можно вести при конечном значении рН нейтральной или ранее несколько щелочной жидкости без щелочной
60 бй деградации некоторых короткоцепейных углеводов в начальный период варки и при исходном значении рН, достаточно низком, чтобы обеспечить быстрое сульфонирование лигнина. Возможна варка большого числа сырых целлюлозных материалов с применением разнообразных варочных жидкостей без риска осаждения нерастворимых моносульфитов из нерастворимых жидких оснований, содержащих кальций, магний и аналогичные вещества.
Благодаря поддержанию нейтрального числа рН на протяжении всего периода варки исключается необходимость в высоком исходном значении рН с присущей щелочной деградацией углеводов, характерной для обычных нейтральных сульфитных варок.
Значение рН исходной жидкости может быть низким как для кислого сульфитного или бисульфитного процесса, так и для нейтрального или щелочного сульфитного процесса., при этом исключается гидролиз углеводов в варочном материале, г также обеспечивается преобразование двуокиси серы, выделяющейся при кислом сульфитном и бисульфитном процессе варки, в негазообразные сернистые соединения. Исходное значение рН варочной жидкости может варьироваться в широком диапазоне — от низкого рН до нейтрального. Варочное и (или) конечное значение рН может также меняться в диапазоне между исходным рН и нейтральным рН или даже выше с сокращением времени варки без какого-либо гидролиза углеводов в кислой среде, длительных и дорогостоящих стадий введения дополнительного количества щелочи во время варки и необходимости многоступенчатости процесса варки.
Этот процесс также позволяет применение сернистой кислоты в качестве в арочной жидкости для обеспечения быстрого сульфонирования лигнина и нейтрального или почти нейтрального конечного значения рН без обычного осмоления, подгара щепы и кислотной деградации углеводов.
Вышеперечисленные преимущества достигаются за счет реакции выбранного сырого целлюлозного материала, например древесной щепы, с сульфитной нарочной жидкостью, имеющей исходное значение рН, выбранное в соответствии с данным типом процесса сульфитной варки. Варочная жидкость может иметь любое подходящее основание, например магний, кальций, натрий и даже аммиак.
Выделяющее щелочь соединение, например мочевина, добавляется в количестве, которое рассчитывается таким образом, чтобы иметь заданное конечное значение рН проваренной смеси в конце варки. Щепа варится при заданной температуре (не ниже температуры, при которой аммиак выделяется из мочевины), благодаря чему древесные кислоты, выделившиеся гидролитическим путем, нейтрализуются аммиаком, в результате поддерживается заданное варочное значение рН и (или) достигается число рН в смеси в конце варки.
257392
10
65
Наилучшие результаты достигаются при применении мочевины, однако могут быть использованы и некоторые другие выделяющие щелочь соединения.
Мочевина, содержащаяся в варочной жидкости, преобразуется в аммиак и двуокись углерода при температуре 110 — 170 С в соответствии со следующими реакциями:
СО (NH ) э — - HNCO + NHa, HNCO+ Н О вЂ” - ИНз+ СО .
В процессе сульфитной варки древесные кислоты, как муравьиная и уксусная, гидролитически выделяются из сырого целлюлозного материала, например древесной щепы, и нейтрализуются аммиаком, образующимся в результате реакций 1,2 по реакции
КСООН+ NHg RCOONH4 °
Совмещая три реакции вместе, нейтрализация древесных кислот мочевиной может быть суммирована в виде реакции
СО (NHz) g+ 2RCOOH++ Н О вЂ” 2RCOONH4+ СО .
Как указывалось выше, в процессе кислой сульфитной или бисульфитной варки образуется двуокись серы, нейтрализация которой с помощью мочевины для получения сульфата аммония может быть суммирована в виде реакции
СО (NHg) g+ SOg+2H„.— - (МН4) $ОЗ+ СО .
Количество мочевины, соединяемой с варочной жидкостью в процессе сульфитной варки, задается в соответствии с количеством древесных кислот, которые должны быть нейтрализованы для обеспечения заданного конечного значения рН проваренной смеси, т. е. количество сырого целлюлозного материала варки и варочной жидкости, примененной в процессе варки, а также исходное, варочное и конечное значение рН являются факторами, которые должны приниматься во внимание при определении количества мочевины, необходимого для добавления в жидкость. Далее при применении варочной жидкости, имеющей в качестве активного ингредиента щелочной моносульфит, известно, что одна часть этого моносульфита или комбинированной щелочи может быть использована для нейтрализации древесных кислот, полученных в процессе варки, что выражается реакцией
ЯОЯОЯ + СНяСООН СН3COOR + RHSO3.
Таким образом, при определении общего количества щелочи, необходимого для получения
Во
60 заданного конечного значения рН проваренной смеси, необходимо добавлять только такое количество мочевины в варочную жидкость, которое в комбинации с одной половиной щелочи в виде моносульфита, если таковой присутствует в качестве составляющей, обеспечит заданную нейтрализацию древесных кислот, образующихся в процессе варки до заданной степени.
Для иллюстрации преимущества процесса согласно настоящему изобретению проведены различные эксперименты по получению отливок старым и новым способом. Во всех этих случаях, за исключением одного, когда была использована основная щепа, древесина, содержащая смесь черного эквалипта ликвпдамбара, тупело и красного клена, варилась в варочном котле с применением сульфитной нарочной жидкости, имеющей указанные составляющие.
При осуществлении различных процессов варки щепу весом 7000 г в абсолютно сухом состоянии загружают в варочный котел и предварительно нагревают. Затем в котел накачивают сульфитную варочную жидкость, которая непрерывно циркулирует через щепу.
Жидкость доводят до температуры, указанной ниже для каждого отдельного случая, в течение 120 лаан и эту температуру при постоянной циркуляции жидкости через щепу поддерживают в течение периода варки. В конце варки жидкость удаляют, проваренную щепу взвешивают и определяют содержание волокна в абсолютно сухом состоянии. Щепу затем подвергают предварительному размолу в дисковой мельнице лабораторного типа и достаточное количество полученной размолотой щепы помещают в ролл Вэлли для получения абсолютно сухого волокна весом 454 г. Общую загрузку ролла регулируют путем добавки воды до 22700 г или жидкой массы с 2О/о-ной консистентностью. Затем определяют первоначальную степень размола по прибору ШопперРиглера, 5,5 кг массы помещают на планку ролла, производят размол, отбирают образцы со степенью размола 750, 500, 250 и 150 с.и и замеряют время, необходимое для обеспечения каждой степени размола. При этих стандартных степенях размола из волокнистых масс производят отливки, имеющне основной вес
45,4 кг на 278,7 hf - После кондиционирования в течение 24 час при 50 /о-ной относительной влажности и температуре 22,8 С различные отливки испытывают на степень белизны, на кольцевое разрушение по методу Рихля при диаметре 15,25 сл, на сопротивление разрыву и растяжению по методу Мюллена и Зета.
Пример 1. Древесную щепу варят в нарочной жидкости, активными ингредиентами которой являются 882 г сульфита натрия и
159 г карбоната натрия при первоначальном значении рЧ 10,6. Варят при температуре
257392 сухой исходной древесины, 75o . Отливки имеют следующие характеристики:
250 150
750
500
42,0
14 26
0,582 0,647
39
0,728
51
0,775
30,8 42,2 48,5 51
90 95 91 76
39,9 50,5 51,75
52,2 38,8
24,5
16,8 продолжают в течение 250 мин при температуре 150 С. Конечное число рН 4,7, выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 72,3О/о. Отливки имеют следующие характеристики:
150
500
63
0,808
53,1
98
23
0,625
39,9
101
33,6
41,7 водят при температуре 170 С в течение
150 мин. Конечное число рН 6,0 выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 74,5О/о. Отливки имеют следующие характеристики: воначальном значении рН 7. Варку производят при температуре 170 С в течение 150 мин.
Конечное число рН составляет 7,5 выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 72,2 /,. Отливки имели следующие характеристики:
150
0,795
45,4
53,56
170 С в течение 180 мин. Конечное число рН составило 7,4, а выход, исходя из абсолютно
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, смз
Степень белизны по методу «Дженерал
Электрик С, Е.», "
Время размола, мин .
Плотность, г/см .
Испытание на сжатие по прибору РингКраш (при диаметре 15,25 см), кг
Сопротивление разрыву, г .
Испытание на продавливание, кг (по
Мюллену)
Растяжение по Зета, кг .
Пример 2. Древесную щепу варят в варочной жидкости, содержащей 693 г бисульфата натрия с первоначальным значением рН 5,3.
Для снижения кислотной деградации варку
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, см
Степень белизны по методу С. Е., 4
Время размола, мин .
Плотность, г/см
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг .
Растяжение по Зета, кг .
Пример 3. Ведут сульфитную варку согласно изобретению с применением бисульфит- 4о ной жидкости на основе натрия. Активными ингредиентами варочной жидкости являются
716 г бисульфита натрия и 294 г мочевины при первоначальном значении рН3,9. Варку произСтепень размола по прибору ШоппераРиглера, смз
Степень белизны по методу С. Е., /
Время размола, мин .
Плотность, г/см
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
Варочное число рН поддерживают на нейтральном или почти нейтральном уровне на протяжении всего периода варки.
Активными ингредиентами варочной жидкости являются 590 г сульфита натрия, 198 г бисульфита натрия и 148 г мочевины при перСтепень размола по прибору ШоппераРиглера, см
Степень белизны по методу С. Е., /
Плотность, г/смз
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
0,490
27,2
94
22,7
19,5
750
11
0,825
29,5
118
28,1
25,4
750
0,610
33,1
114
34,9
40,8
24
0,620
34,9
144
39,5
44,0
0,705
41,7
112
44,5
69,36
250
0,720
47,2
107
56,7
0,732
39,0
128
44,5
69,9
0,730
50,35
103
51,7
82,05
0,776
41,7
118
47,2
257392
26
14
32,2
91
27,7
34,5
500
250
150
28
0,675
43,5
118
38,6
58,06
0,732
43,5
49,03
73.05
74
0,775
45,4
92
51,26
750
15
0,625
36,7
122
34,5
39,9
500
0,811
49,9
114
46,31
90,2
150
0,870
51,26
106
48,51
39
0,740
42 б
113
39,5
66.71
250
0,880
41,7
123
90,7
750
0,695
34,9
126
43,1
38,6
150
0,862
100
50.5
500
33
0,745
41,7
49,5
0.763
39,5
97
47,2
77,5
68
0,830
51,26
49,9
21
0,560
22,7
87
38,1
24,9
500
22
0,660
30,8
41,7
59,5,г
Пример 5. Используют меньшее количество варочных химических веществ, чем в примере 4. Активными ингредиентами варочной жидкости являются 378 г сульфита натрия, 308 г бисульфита натрия и 150 г мочевины при
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, см>
Степень белизны по методу С. Е., >
Время размола, мин .
Плотность, г/см
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растя>кение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
Пример б. Ведут обычную варку древесины из твердых пород с применением бисульфита на основе магния. Активным ингредиентом варочной жидкости являются 620 г бисульфита магния при первоначальном значении
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, см
Степень белизны по методу С. Е.,,4
Время размола, мин .
Плотность, г/см .
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
Пример 7. Проводят сульфитную варку с применением бисульфитной жидкости на основе магнезии. Активные ингредиенты варочной жидкости — 620 г бисульфита магния и 290 г мочевины при первоначальном значении рН 4,7. Варку производят при температуре 170 С в течение 105 мин. Конечное число
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, смз
Степень белизны IIG методу С. Е., %
Время размола, мин
Плотность, г/смз
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растя>кение по Зета, кг .
Пример 8. Процесс аналогичен примеру 7, за исключением того, что применены меньшие количества химических варочных веществ. Активные ингредиенты варочпой жидкости — 465 г бисульфита магния и 270 г мочевины. Первоначальное значение рН 4,6. Варку пвоизводят при температуре 170 С в течение
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, см
Степень белизны по методу С. Е., "Д0
Время размола, мин .
Плотность, г/смз
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг .
Растяжение по Зета, кг . первоначальном значении рН 7,5. Варку производят при температуре 170 С в течение
100 л ин. Конечное число рН составило 7,4, выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 76,6 /О.
Отливки имеют следующие характеристики: рН 4,9, температуры 150 С, времени 180 мин.
Конечное число рН составило 3,9, выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 68,70/О. Отливки имеют следующие характеристики: рН составило 6,1, выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 71,50/О. В один из моментов варки число рН составляло 7,1 без какого-либо признака выделения сульфокислот. Отливки имеют следующие характеристики:
90 лги. Конечное число рН составило 6,2, выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 74,9% . Снова в течение одного из моментов варки отмечено число рН свыше 7 без какого-либо видимого признака выделения сульфокислоты. Отливки имеют следующие характеристики:
257392
12 не было, хотя конечное число рН составило
7,3 /о. Выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, составил 84,3О/,. В волокнистой массе отмечено незначительное или нулевое количество смолистых или клейких веществ. Отливки имеют следующие характеристики:
500 ставило 330 мин. Варку производят при 170 С в течение 60 мин. Конечное число рН 7,2. Каких-либо признаков выделения сульфокислот в процессе варки не отмечено. Выход, исходя из абсолютно сухой исходной древесины, 75,8%. Отливки имеют следующие характеристики:
500
150
39
0,589
36,3
128
33,1
34,0
Варку при температуре 170 С производят в течение 45 мин. Конечное число рН составило
7,15, выход, исходя из абсолютно чистой исходной древесины, 67,3О/о. Признаков подгара или осмоления лигнина не отмечено. Отливки имеют следующие характеристики:
250
150
500 экспериментов при степенях размола по прибору Шоппера-Риглера (750 и 500 смз), поскольку обычное промышленное применение таких размолов считается достаточным для сравнения результатов экспериментов.
Пример 9. Варку ведут с применением бисульфита магния и щепы южной сосны в качестве исходной древесины. Активные ингредиенты нарочной жидкости — 930 г бисульфита магния и 360 г мочевины при первоначальном значении рН 4,3. Варку производят при температуре 170 С в течение 10 мин. Никакого признака выделения сульфокислот отмечено
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, см
Степень белизны по методу С. Е., %
Время размола, мин
Плотность, г/смз
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
Пример 10. Активными ингредиентами варочной жидкости являются 202 г бисульфита кальция, 242 г свободной SO и 470 г мочевины. Исходное значение рН 1,9. Для исключения возможного осмоления лигнина высококислотной жидкостью время, потраченное для доведения температуры загрузки до 170 С, соСтепень размола по прибору ШоппераРиглера, смз
Степень белизны по методу С. Е., %
Время размола, мин .
Плотность, г/смз
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
Пример 11. Активными ингредиентами варочной жидкости являются 426 г свободной
SOg и 550 г мочевины. Исходное значение рН
1,8. Время, потребовавшееся для доведения 45 температуры загрузки до 170 С, составило
145 мин и обусловлено необходимостью возможного подгара высококислотной жидкостью.
Степень размола по прибору ШоппераРиглера, смз
Степень белизны по методу С. E %
Время размола, мин .
Плотность, г/смз
Кольцевое разрушение, кг .
Сопротивление разрыву, г .
Растяжение по Мюллену, кг
Растяжение по Зета, кг .
Чтобы дать четкое сравнение результатов, полученных при экспериментах (примеры 1—
11), с помощью нового и старого процессов, ниже приводится суммарная таблица результатов, куда включены только результаты
750
320
0,610
23,6
183
37,6
34,9
29,5
16
0,534
24,0
106
25,9
26,3
32
0,544
25,4
98
23,6
23,1
112
0,640
33,9
44,5
40,8
18
0,715
43,5
113
43,1
63,5
0,750
31,3
44,0
56,7
250
0,668
38,6
128
43,1
61,2
33
0,725
48,5
42,2
65,8
186
0,770
31,3
108
41,3
0,877
44,5
121
49,5
47
0,770
40,8
54,4
257392
«г
«Ф м > ь и м л ь
00 СЧ ь г.- ь о сч и ) «3 г
1Г2 м
«Ф и сч м И
M 00 СО м< «Ф О м ь
СЧ
С>
00 M С» )
Ch СЧ СЧ
1Г>
С»1
«Ф ь о гCh а0 О ь
«Ф»
С ) ъ ь а сч ь ь о
«Ф1 о м м ь
С0 0 ) М сч м сп
Ch СС
О»О
СЧ СЧ
СО
1О м со
О г
v> а
СЧ о сч сч ь
СЧ Сч О ь м ь м О ь ь
«Ф О ь сс о О
Сс
Ф Со о ч ь
tФ Ф м
С > ь л со ь ь m сч м СО M
СЧ
1О а с»1 Л- «Ф»
00 С Ъ м ь ь ь
С > ь О
О о ь
»О О ь О СЧ Ch ь .Ф о ь ь
t Ch
СЧ м ь м
СЧ
О ь а сч Ф и м
00 ь
M со
00 СС ь о ь О
«Ф
О а О ь
1Г)
«Ф»
C ь г м ь г о о а г
СЧ м о о
О - М ь л- с м а
«Ф»
С0
vt а а
С > «Г О м(М CO
Со
° Ф СО ь ь ь
Сч О ьГ)
СЧ О ь ь
«Ф л о м
О
М О О м» СС О м л ь
Ь Со r
00 Ф с ) м а ch ь с> ь а м
О) а
° Ф а
M M ь ь с
IÎ
СЧ
Сч м
О г н ь г> г О ь О о ь
CO 00 00 с> аа м Г) «Й о ь ь г ro ь о о и г- Я г- сч м » л г а сч
Сч
Сч
С ) C/)
«Ф
0) ь м» О
> н ь г ь
»О и ) С«) СЧ «Ф» а м Ф О а
«Ф "Ф м с» м ь о г» t o л
» со о
»Ф сч ь ь сч м г> г м
O 00 Ь вЂ” Co а ch ccI м > м» д сс о
СЧ О ь
»Г)
СЧ
О ь
О Ь с> л ь а «Ф м и
» Ф
0О О
СЧ СЧ ь л
СО
3Г> ь ь е г- л м м
00 м о
Ch
«Ф ь
Щ
Сч Ф ь
»О г м
M «Ф с»1 л СО г> ч ь ь сч
О м м СЧ
О а м ь
CO
СО ь е ь ь ь а О м ь м г
«Ф О ь
СЧ м
М ) ь о
СЧ Ь O - 0 й
Ch СЧ о а сч а 0> о О ь r ь ь м 00 м ь ь Г) Сч
° Ф со ь м
3Л 00
° Й О
СЧ»-» о
Х г са и
О
Л
ы са
CI о
О о
»Ф CI о
СС с
aI с х с о к z.0
CJ о
t о
1» о о
Ж
О
1 о
Б
С. о
О с
Е с
Е
ЬВ с0 сО Ь Ь г- ь
С ) С ) о
„) Ж са Х а5., .0.0 >, c3 и
СС о а о о х
М с
o m
Ю
CJ
CCI
С, Cl
o ca с.
CLl
О CI
".г о .0
Я
Ж СС а са
О
СС Р
aI Х с
Л
00 о
3.О л
Сг о
Е
ГС
m а а с
Х
aJ
О
t о а о
О
Л с
«» с
M с.
>, > Б а о
M m, > с
О
f t
О O
o m m
С а ь ь
I с о
Е са с
X с. с
X с с с
О
И с
» с
», са
Р б ) С .0 а О гп
o o
О ,у
Х X
О
aI aI
К Х ас
О О
o ca ca
<) а а»
257392
16
Одно из преимуществ изобретения заключается в обеспечении значительного сокращения времени варки по сравнению со старым процессом, что, в свою очередь, значительно сокращает производственные стоимости при одновременном повышении качества продукции. В случае процесса варки с применением варочной жидкости на натриевой основе время варки составляет 150 мин и 100 мин по сравнению со 180 и 250 мин. Процесс варки с применением сульфита магния занимает
105 и 90 мин, при обычном процессе 180 мин.
При степени размола по прибору ШоппераРиглера 750 см примеры с применением натриевого основания показывают значительное увеличение сопротивления сжатию, разрыву и растяжению по Мюллену и Зета по сравнению с результатами при аналогичном существующем процессе. При степени размола
500 см> получены по существу те же улучшенные результаты с необычно высоким сопротивлением разрыву и растя?кению по
Зета. B примерах варки с применением сульфита магния получены сравнимые результаты при степени размола 750 см по кольцевому разрушению, разрыву и растяжению по Зета по сравнению с примером 6 при улучшении величины растя?кения по Мюллену. При степени размола 500 см получены те же результаты и по кольцевому разрушению, растяжению по Зета и разрыву при значительном улучшении растя?кения по Мюллену. При той же степени размола исключительно высокие результаты по сопротивлению разрыву получены в примере 7 по сравнению с примером б.
Эксперимент примера 9 проведен, чтобы показать преимущество применения процесса согласно изобретению для варки сосновой древесины с использованием сульфита магния. Результаты весьма хорошо согласуются с результатами варки древесины твердых пород обычным способом (пример 6) при более высоких сопротивлениях разрыву и растяженшо по Мюллену, Как и в примерах 7, 9 не отмечено никаких признаков выделения сульфокислот, и процесс, по-видимому, исключает образование нежелательных смолистых или других липких веществ в смеси.
Пример 10 показывает, что новый процесс может дать результаты, которых невозможно достигнуть при известном процессе. Например, при первоначальном значении рН 1,9 сульфитной жидкости на основе кальция конечное число рН достигнуто всего за 60 мин варки без выделения сульфокислот. Результаты испытаний показывают возможность получения массы более чем достаточной прочности при степени размола 750 и 500 смз.
Пример 11 показывает другой необычный результат нового процесса, когда в качестве варочной жидкости применена высококислотная свободная SO> вместе с мочевиной при первоначальном значении рН 1,8 и конечном 7,15. Не отмечено никаких признаков осмоления лигнина, подгара щепы и кислот5
i0
45 ной деградации углеводов, и полученная масса имеет хорошие результаты испытаний.
Исходя из вышеприведенных примеров, на которых продемонстрирована эффективность разнообразия сульфитных оснований или сернистой кислоты в качестве варочных агентов, следует логический вывод о том, что аммиак или менее обычные основания могут быть использованы в рамках действия изобретения.
Результаты, полученные при данном процессе, где в качестве буферного вещества варочной жидкости используют выделяющее щелочь вещество, показывают, что масса может быть получена с использованием широкого диапазона оснований, включая натрий, магний и кальций, по количеству аналогичная и во многих случаях даже превосходящая массу, полученную с помощью старого сульфитного процесса. Хорошо известные испытания на кольцевое разрушение (15, 25 см), разрыв и растяжение по Мюллену и Зета, проведенные на отливках, наглядно показывают все необходимые степени прочности бумаги, изготовленной из массы. В дополнение к производству высококачественной массы значительно сокращается время варки древесины твердых пород. Новый процесс позволяет контролировать значение рН варочной жидкости на протяжении всей варки и исключает недостатки в отношении щелочной деградации и гидролиза кислот, связанные с необходимостью применения варочной жидкости при числе рН в щелочном диапазоне от 10 и выше или в кислотном диапазоне в течение продолжительных периодов времени. Еще одним преимуществом нового процесса является исключение осаждения моносульфитов, когда применяются магниевые или кальциевые основания, а также преобразование двуокиси серы в сульфит аммония во время кислой сульфитной варки, что, в свою очередь, исключает еще одну проблему, присущую старому процессу и заключающуюся в образовании газообразной SO>, требующей удаления.
Предмет изобретения
1. Способ получения сульфитной целлюлозы путем нагревания измельченной древесины с сульфитным варочным раствором на различных основаниях, например натриевом, кальциевом, магниевом, или с водным раствором SO>, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы и упрощения процесса, в варочный раствор добавляют мочевину и процесс ведут при нагревании до температуры 130 — 170 С, с дальнейшим извлечением целевого продукта известными методами.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мочевину добавляют в количестве, необходимом для нейтрализации кислот, образующихся в процессе варки.
