Способ получения волокнистого целлюлозосодержащего полуфабриката

 

Ii!1 558081

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респу6пик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 а я вл е но 18,06.74 (21) 2035542, 12 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюл.".стань ?¹ 18

Дата опуб IHKo!32I!IIII описания 22.06.77 (51) М. Кл."- Е) 21С 1 06

D 21С 3,00

Государственный комитет

Соавти Мннистров СССР по делам изобретений и открытий (53) Ъ Д1, 676.1.022.

676 1 062 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. А. Иванов, Е. Д. Перминов, Г. С. Косая, T. Я. Милявская, Л. Н. Лаптев и Г. С. Михайлов

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕР)КАЩЕГО ПОЛУФАБРИКАТА

T2oлица 1 ь ) с гидролиза гидролизом

Показатели

61!80

4570

714!.)

415 .1

Разрывная длина

Число двойных перегибоп

Сопроти!ваение продавливанию, кг,, см

Сопротивление раздиранию, г

Продолжитсльность размола, мин

4 О

177

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при изготовлении целлюлозы для различных видов бумаги и картона, Известен способ, согласно которому древес- 5 пую щетину пропитыва:от водным раствором карбоната натрия для размягчения, затем производят размол, варку газом, содержащим кислород («варка с окислителем»).

Недостатками такого способа являются по- 1О лучение полуфабриката с недостаточно высокими механическими показателями, а также необходимость проведения процесса при высоких значениях температуры и давления.

Целью изобретения является повышение 15 прочностных показателей полуфабриката и обеспечение более мягких условий процесса (проведение процесса окисления без давления).

Поставленная цель достигается тем, что пе- 2О ред щелочной пропиткой исходный материал подверга1от водному гпдролизу при 120 — 140 С до выхода продукта 90 — 95,o, последующую щелочную пропитку осуществляют при 10—

140 С и концентрации щелочи в растворе 15 — 25

25 г/л, а обработку полученной волокнистой массы окислителем проводят при 70 — 98 С и расходе окислителя 1,5 — 10в(! от массы абсолютно сухого волокна.

В качестве окислителя используют ис;?екись водорода.

В табл. 1 приведеиь! дашсыс изменений прочности сульфатной целлюлозы ири приме(1ЕН11П ГИДР ОЛ И32.

Как видно из та!блпцы, предгидролиз не повышает прочности сульфатпой целлюлозы в целом, 3 Ilo т21 ом1 Важном 1 пока 3ате тио, как

1?азрь! зная дл. !на, !!сзко сииж2ст.

Исследования показали обратную картичу.

Применение слабого гидро i!i32 перст окпслительно-щело liioli обработкой приводит к повышеншо всех прочностных свойств полуфабрикатов. В табл. 2 и 3 показаны результаты этик исследоваии1ь

558081

Т аблица 2

Без гидролиза

Гидроли зом

Показатели

В ыход древесины после гидролиза, Выход пос 6 обработки щелочью, „ от древесины

Механические свойства при степ ии размола 60"ШP разрывная длина, м число двойных п регибов сопротивление раздиранию, г сопротивление продавливанию, кг)см

97,4

94 0

5330

325

60

Т аблица 4

2,5

3,7

Гидролиз

Показатели кислотный водный

Т аблица 3

173

Без С гидгидролиза ролизом

Режим обработки

Показатели

1,9

7,5

3,9

1 II

1 11

140

140

95,0

95,0

95,0

95,0

76,9 74,2

72,5 68,6

277

311

9420 10380

880 1070

Л1гханичгские свойства при

60 Ш Р

55

8400

880

4,4

86

5 4

2,4 2,9

5,1 5,6

Выход после гидролиза, <„

Выход массы после щелочной обработки,, от древесины

Выход массы после окислительной обработки, о; от древесины

Механические свойства при степени помола 60 ШР разрьщная длина, м число двоиных перегибов сопротивление раздиранию, r сопротивление продавли в а ни ю, к г, см

Например, щелочная масса после пропитки при 10"С без гпдролиза прп более высоком выходе (97,4 против 94,0%) при проведении гидролиза имеет разрывную длину 5300 м, а с применением водного гидролнза 7400 м так же, как и число двойных перегибов — 71 против 325 с применением гпдролиза. Эта закономерность сохраняется и в готовом полуфабрикате после окисления щелочной массы (табл. 3). Разрывная длина при получении полуфабриката оез гидролиза составляла 5560—

6880 м, а с гидролизом 9420 — 10380 м. Число двойных перегибов повышается с 277 — 311 до

880 †10 с гидролизом. 1 аким образом, проведенные исследования показали положительное влияние гндролиза на прочность предлагаемого полуфаориката по всем показателям.

Известно, что гемицеллюлозы древесины содержат ацетильные группы. В гемицеллюлозах лиственной древесины их больше, а в хвойной меньше. Известно, что в результате отщепления ацетнльных групп и остатков уроновых кислот, повышается стабильность глюкуроноксплапа и глюкоманнана, основных компонентов гемпцеллюлоз.

Следовательно, отщепленпе ацетильных групп гемицеллюлоз методом легкого гидролиза сохраняет гемицеллюлозь1 в большей степени, чем без гпдролпза, прп щелочной обработке за счет стабилизации части гемнцеллюлоз, что влечет за собой и сохранение прочности

«олокпа, Н0 только прп щелочной обработке, но и прп окислении л, гнина.

В табл. 4 приводятся данные характеристики полуфабриката, полученного с применением водного гпдролиза в сравнении с кислотным гидролпзом.

Температура гидролиза, С

Продолжительность гидролиза, мин

Кислотность гидролизата (РН)

Количество серной кислоты на гидролиз, г, л

25 Температура щелочной обработки, С

Продолжительность пропитки, мин

Температура окислительной обработки, С

Продолжительность окислительной обработки, мин

Выход полуфабриката, Разрывная длина, м

Число двойных перегибов

Сопротивление раздиранию, г

Сопротивление продавливанию, 40, „,см2

Этн данные свидетельствуют о неоспоримом преимуществе водного гидролиза перед кислотным для получения полуфабриката по способу изобретения.

11редлагаемый способ осуществляют следующим образом: исходное древесное сырье— древесину хвойных и лиственных пород — под50 вергают водному гидролизу при 120 — 140 С в течение 30 — 60 мин до выхода древесины после гидролиза 95 — 90 в в, затем пропитывают щелочью при 10 — 140 С и концентрации щелочи 15 — 25 г/л Ха О, гидромодуль 1: 4 — 1: 6

55 при циркуляции пропитывающего щелока. И гидролиз и щелочная пропитка могут проводиться как непрерывным, так и периодическим способом. Продолжительность пропитки может изменяться от 30 до 120 мпн.

60 Пропитку ведут до снижения выхода в пределах 80 — 92% от исходной древесины.

Затем пропитBHHvlo щепу направляют на полумассный размол в две ступени. Полученную массу сгущают на фильтр давления до

65 концентрации 25 — 30 jo и направляют на окис558081

Таблица G

Режим ооработки

Показатели

140

120

10

6

Выход иолуфабр;!к.гга, 7=,0

74,0 11ехан!1чсс!!!. е сно !сана при стен!.ни I!0.40.!а iIO Øp

8500

91

5,1

1000

5,0

Таблица 5

Режим обработки 35

Показатели

Температура гидролиза, С

Выход после гидролиза, Температура пропитки, C

Выход после пропитки, Степень помола, ШР

140

g—

94

10

Т аблица 7

2) Режим обработки

10 45

Показатели

1 II

86,0

86,0

140

140

Ыеханические свойства при степени помола 60 Ш Р

93,0

93,0

10

8660

1040

7300 разрывная длина число двойных перегибов

960

78

ОЭ сопротивление раздиранию, г

4,5

81

Л1сханическис сво!!Ства при степени помола 6 ШР

8200

8660

800

1000

71

4,5 лительную обработку — делигнификацию.

Делигнификацию полученной массы осуществляют путем ее обработки окислителем, например, перекисью водорода при различном расходе 1,5 — 10 ")„- от веса абс. сух. волокна, в зависимости от назначения треоуемого полуфабриката н глубины делигнификации, при п1дромодуле 1: 4 — 1,5 в течение 1,5 — 2,0 час при температуре 70 — 98"C.

11осле окпслитсльпой обработки массу про- 10 мывают и используют для различных видов бумаги и картона. 1Iолучают полуфабрикат с высокими показателязш прочности, разрывная длина более 9000 м, число двойных перегибов более 1000, сопротивление раздирашио 90 r. Р5

II р и м ер 1. Целлюлозу полу"IBIoT из березовой древесины. Гидро.шз ведут при 140"C в течение 60 мин. Пропитку гидролизованной древесины осуществляют щелочью концентрации 25 г/47 при 10=С в течение 120 мин и гид- 2!0 ромодуле 1: 6. Пропитанная щелочью щепа подвергается полумассному размо7у в две ступени до степени помола 15 — 20 ШР. Затем следует промывка массы, которую после этого сгущают до концентрации 25", с и направляют на окислительную ооработку перекисью водорода при расходе окислителя 10" с от волокна, продолжительности обработки 1,5 час и темп ер ату р е 90 С.

Б результате получаемый полуфабрикат от- 30 личается высоким выходом и механическими свойствами (см. табл. 5).

Расход перекиси водорода «а окисление, Расход щелочи иа окисление, Выход полуфабриката, сопротивление продав!!иванию, кг, см4

Пример 2. Целлюлозу получают из оерезовой древесины. Гидролпз проводят в тех же условиях, что и в примере 1. Пропитку щелочью осущ ствляют при 120 — 130-С в течение

60 — 30 м11п. Пропитанную щепу размалывают до степени помола 15 Ш. После промывки сгущения массу окисляют перекисью водоро- 65 да с расходом окислителя 5",с от волокна при

70 C и продолжительности 2 час. B результате получают феполф".áI7èê; Ti прочностные свойства которого приведены г. таол. 6.

Темп ратура п1 счг:iäpîлиза, С

Выход иОС.70 !!:1доо i l01) ) Темпер:..тура .!рог!иткн, С

I i} Одо.чжитсльндс1ь пpÎ!IIITiill, мин

Вьгход l10 л пропит! il 1ц

Расход исрскис.l водорода, Расход;цело ш !ь! окисление, разрывн!!я дл;ша, м число;!Войн!лх псрсги бои сопротивление раздираншо, г сопротивление п1..оданливани!с, кг, см -

П р 11 м е р 3. Целлюлозу получают I13 осиновой древесины по рсж 1му, показанному в примере 1, за; склю1епием расхода перекиси водо1)о7а, который oooTiB 7 l l 5 и 10 " o 0T веса абс. сух. волокин, температура обработки 98Я>, продолжите.7ьиос7 ь i !o.

1(ак видим, 1рочиость ьолокппстой массы из осипово!1 д!оевссппы; березоьой (см. табл. 6, 7) практически одш.акова при одинаковом выходе полуфабриката. Зто свидетельствует о возможности сова естпой переработки осиновой и березовой дрезесип,».

Температура гидрош!за, С

Выход после гидро-i;is0, Температура прониткн, С

Выход после пропитки, Расход перекиси H0;!0p0äà на окисле!шс, Расход щелочи на окисление, Выход полуфаориката, разрывная длина число дно.!ны и"р гибон сопроп!влсиие р". 77èpашио, г сопрот!!нлеш!с ир.".!а!4:и! В . н.i!0 кг см -

558081

Таблица 8 ся при 140 С в течение бО мин. Пропитку щелочью ведут при 120 и 140 С в течение бО и

30 мин соответственно. Размол массы осушест«ляется до степени помола 15 ШР. Получен5 ную массу после промывки и сгущения окисляют с расходом перекиси водорода 10% от волокна. Полученнь:й полуфабрикат имеет высок«с показатели прочности (см. таол. 8).

11 данных, помещенных в таблицах, видно, 10 гго способ пригоден как для лиственной, так и для хвойной древесины.

Режим обработки

Показатели

92,6

140

92,6

120

7э

71

10

В таблице 9 приведены данные по оптимальному режиму для различных пород древесины

15 (режимы см. в примерах 1, 2, 3, 4).

Как следует из данных этой таблицы, механические свойства полуфабрикатов, получаемых по способу изобретения, во многом превосходят прочность нейтрально-сульфитной

20 полуцеллюлозы и приближаются к прочности сульфатной нолубеленой целлюлозы.

Применение сгособа позволяет значительно повысить технико-экономические показатели производства полу фабрикатов за счет ВысОкО25 го выхода из древесины, низкого расхода балансов и пара на технологические нужды, 67

Механические свойства при степени помола 60 IlIP

7000

900

4,0

6000

920

3,3 разрывная длинз, м число двойных перегибов сопротивление раздирани1о, r

Пример 4. Целлюлозу получают из сосновой древесины. Прсдгидролиз осушесT«ëÿåòТаблица 9

Нейтрально-сульфитная полубеленая целлюлоза из листа целлюлозы

Березовая древесина

Сосновая сульфатная полубеленая целлюлоза

Сосновая древесина

Осиновая древесина

Режим обработки

Показатели (v (1Ч

92,6

95

Выход лиза, Выход щелочной древесины после гидро72

94 волокнистой массы после пропитки, волокнистого полуфабри70

81

Выход ката, 70

Белизна, 50

Механические свойства при помоле 60 ШР:

300

900

2300

9200

8660

1040 разрывная длина, м число двойных перегибов

1000

1200

110

91

4,0

4,9

6,0

4,5

5,1

Формула изобретения

1. Способ получения волокнистого целлюлозосодержащего полуфабриката путем щелоч- 30 ной пропитки исходного материала, размола и последующей обработки полученной волокнистой массы окпслптелем, отличающийся тем, что, с целью улучшения прочностных свойств полуфабриката и обеспечения мягких 35 условий проведения процесса, перед щелочной пропиткой исходный материал подвергают

Р1зд. ч 465

Тираж 506

Заказ 1260/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Температура гидролиза, С

Выход после гидролиза; о, Температура щелочной пропитки С

Выход после пропитки, Расход перекиси водорода, Расход щелочи на окислительную обработку, о

Выход полуфабриката, сопротивление продавлпванию, кг, см -

Сопротивление раздиранию, г

Сопротивление продавливанию, кг, см - водному гидролизу при 120 — 140 С до выхода продукта 90 — 95%, щелочную пропитку осуществляют прп 10 — 140 С и концентрации щелочи в растворе 15 — 25 г/л, а обработку полученной волокнистой массы окислителем проводят при 70 — 98 С и расходе окислителя 1,5—

10% от массы абсолютно сухого волокна.

2. Способ по п. 1, отл ича ющпй ся тем, что в качестве окислителя используют перекись водорода,