Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы


 


Владельцы патента RU 2523118:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

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.

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве лиственной сульфатной беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона.

Известен способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий делигнификацию целлюлозы гипохлоритом натрия и добелку хлоритом натрия в две ступени с промежуточной щелочной отбелкой пероксидом водорода. На первой ступени добелки расход хлорита натрия составляет 1,5-2,5%, на второй ступени - 0,4-0,5% от абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную отбелку пероксидом водорода проводят 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.).

Недостатками известного способа являются низкий выход беленой целлюлозы, что влечет за собой высокий расход исходной небеленой целлюлозы для отбелки; недостаточно высокая белизна целлюлозы, загрязнение сточных вод хлорорганическими соединениями за счет использования при отбелке гипохлорита натрия.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ отбелки сульфатной целлюлозы, согласно которому делигнификацию целлюлозы 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°C 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°C в течение 60-90 мин, а добелку осуществляют хлоритом натрия в две ступени с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода. На первой ступени добелки расход хлорита натрия составляет 1,3%, на второй ступени - 0,6% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Продолжительность добелки на первой ступени добелки - 135 мин, на второй - 120 мин. Расход соляной кислоты на обеих ступенях 0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 90°C, концентрация массы 10%. Промежуточную щелочную экстракцию проводят при расходе NaOH 1,5% и H2O2 0,2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-75°C в течение 120 мин (см. патент RU №2445415, кл. D21C 9/10, опубл. 20.03.2012 г.). Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - делигнификация целлюлозы пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H2O2 1,0-3,0% и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 60-90 мин; добелка хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является недостаточно высокая белизна целлюлозы, высокий расход дорогостоящего реагента - хлорита натрия.

Задачей изобретения является повышение белизны целлюлозы при сохранении ее механических показателей, а также экологичности, экономичности процесса отбелки.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающем стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H2O2 1,0-3,0% и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 60-90 мин и добелки хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода, согласно изобретению делигнификацию целлюлозы пероксидом водорода проводят при расходе 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, а добелку проводят 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 с последующей щелочной отбелкой пероксидом водорода в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона C в две ступени, при этом первую ступень отбелки пероксидом водорода осуществляют при расходе H2O2 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, а 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.

Признаки, отличительные от прототипа: делигнификацию пероксидом водорода проводят при расходе 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; добелку хлоритом натрия проводят в одну ступень 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; после отбелки хлоритом натрия проводят щелочную отбелку пероксидом водорода в две ступени в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона C; первую ступень отбелки пероксидом водорода проводят при расходе H2O2 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 проводят 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.

Пероксид водорода в щелочной среде оказывает эффективное действие на разрушение хроморных групп лигнина, не затрагивая при этом целлюлозу. Присутствие силиката натрия и комплексообразователя трилона C способствует стабилизации пероксида водорода, т.е. повышению эффективности его использования для отбелки целлюлозы. Это приводит к повышению белизны целлюлозы при сохранении ее механических показателей.

Предлагаемый способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую лиственную 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 60-90°C в течение 90-180 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°C. По истечении заданного времени вновь целлюлозную массу промывают водой и проводят добелку целлюлозы хлоритом натрия в кислой среде с последующей отбелкой пероксидом водорода в две ступени.

При добелке хлоритом натрия (стадия Хт) его расход составляет 0,5-1,5%, расход соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, концентрация массы 10%, продолжительность 100-180 мин, температура 60-90°C.

Первая ступень отбелки пероксидом водорода (стадия П1) проводится при расходах H2O2 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, а вторая ступень (стадия П2) - при расходах 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 той же температуре в течение 100-150 мин.

После второй ступени добелки пероксидом водорода 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 94 п.ед., белизну 46% и разрывную длину 9500 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 60°C и приливали раствор, содержащий H2O2 1,0%, H2SO4 0,5%, Na2MoO4 0,05% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде проводили в течение 180 мин. По окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°C 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 хлоритом натрия с его расходом 0,5% и расходом соляной кислоты 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60°C, концентрации массы 10%. Далее массу промывали и проводили отбелку пероксидом водорода в две ступени при следующих условиях: на первой ступени расход H2O2 1,0%, NaOH 1,0%, Na2SiO3 3,0%, трилона C 0,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 60-80°C, продолжительность 150-180 мин, на второй ступени - расход H2O2 0,9%, NaOH 0,9%, Na2SiO3 3,0%, трилона C 0,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы, при той же температуре в течение 100-150 мин.

После завершения второй ступени отбелки пероксидом водорода 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, ступеней добелки хлоритом натрия и пероксидом водорода лиственной сульфатной целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице.

Таблица
Условия отбелки целлюлозы по схеме Пк-Щ-Хт-П12-К и показатели беленой целлюлозы
Условия отбелки Номер примера
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
Ступень Пк
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H2O2 1 2 3 1 2 3
Na2MoO4 0,05 0,2 0,5 0,05 0,2 0,5
H2SO4 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5
Температура, °C 60 60 60 90 90 90
Продолжительность, мин 180 180 180 90 90 90
Ступень Хт
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
NaClO2 0,5 0,5 0,5 1,5 1,5 1,5
HCl 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5
Температура, °C 90 90 90 60 60 60
Продолжительность, мин 100 100 100 180 180 180
Ступень П1
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H2O2 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5
1 2 3 4 5 6 7
NaOH 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5
Na2SiO3 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Трилон С 0,1 0,3 0,5 0,1 0,3 0,5
Температура, °C 60 60 60 80 80 80
Продолжительность, мин 150 150 150 180 180 180
Ступень П2
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H2O2 0,9 0,9 0,9 1,2 1,2 1,2
NaOH 0,9 0,9 0,9 1,2 1,2 1,2
Na2SiO3 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Трилон С 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3
Температура, °C 60 60 60 80 80 80
Продолжительность, мин 100 100 100 150 150 150
Показатели беленой целлюлозы
Выход, % от небеленой целлюлозы 92,9 92,6 91,9 92,5 91,7 91,3
Белизна, % 88,0 88,5 88,5 89,5 90,0 90,0
Степень провара, п.ед. 12 12 10 8 6 6
Разрывная длина, м 8550 8500 8400 8450 8400 8400
Сопротивление продавливанию, кПа 330 310 310 290 290 280
Прочность на излом при многократных перегибах, ч.д.п. 570 570 560 560 550 550

Из данных таблицы видно, что отбелка лиственной сульфатной целлюлозы по предлагаемой схеме позволяет получить беленую целлюлозу с белизной 87,0-91,0% при сохранении механических показателей и с минимальными химическими потерями.

Данный способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет повысить белизну целлюлозы, уменьшить химические потери целлюлозы при отбелке, уменьшить затраты на отбелку и снизить нагрузку на окружающую среду за счет проведения щелочной отбелки целлюлозы в две ступени пероксидом водорода в присутствии силиката натрия и трилона C взамен стадий окислительного щелочения и второй ступени отбелки хлоритом натрия.

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н2О2 1,0-3,0% 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 и добелки хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода, отличающийся тем, что делигнификацию целлюлозы пероксидом водорода проводят при расходе H2SO4 0,5-1,5%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°С в течение 90-180 мин, а добелку проводят 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°С в течение 100-180 мин с последующей щелочной отбелкой пероксидом водорода в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона С в две ступени, при этом первую ступень отбелки пероксидом водорода осуществляют при расходе Н2О2 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na2SiO3 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 150-180 мин, а вторую ступень - при расходе Н2О2 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na2SiO3 3,0%, трилона С 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при тех же температурах в течение 100-150 мин.



 

Похожие патенты:
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.

Изобретение относится к способу отбеливания целлюлозы после варки лигноцеллюлозного материала с содой и антрахиноном. .
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы и лигнина из целлюлозосодержащего сырья. .

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.

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

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.

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.

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.
Наверх