Способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката

 

т=""%0$ряи т ьпф

° НО

ИСАЙ И

О П пц 604887

Емз Советских

Социалистических

Реслуалнк

ИЗОБРЕТЕН (61) Дополнительное к авт. свид-ву 503 (22) Заявлено 10.05.76 (21) 2357280/29-1 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень (45) Дата опубликования описания 03.0 (51) М. Кл. D 21С 3/06

Гасударственный каинтет

Сонета Чиннстраа ГССР

flo аслдм н?аарРтений н птцрытнр (53) УДК 676,1.022.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. И. Гермер, Ю. Г. Бутко и И. Д. Майорова

Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНИСТОГО

ПОЛУФАБРИКАТА

25

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно,к области получения волокнистого целлюлозного полуфабриката путем варки древесины или другого лигноцеллюлозного сырья сульфитными способами.

Ивестен способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката путем варки исходного целлюлозосодержащего .растительного сырья с оульфитным варочным раствором, например бисульфитным, в присутствии добавок, ускоряющих процесс делигнификации целлюлозы, в котором в качестве добавок используют вещества в количестве 001 — 0,1 r .моль/л исходного варочного раствора, приводящие к образованию радикалов.

Недостатком известного способа является невысокая интенсификация процесса.

Цель предлагаемого изобретения — интенсификация процесса.

Это достигается за счет создания окислительно-восстановительной системы между сульфирующим агентом варочного раствора и вводимой добавкой. В качестве добавки используют хлорат калия или персульфат калия.

Предлагаемый способ опробован в лабораторных условиях. В качестве веществ, инициирующих образование свободных радикалов посредством создания окислительно-восстано5 вительной (редокс-) системы с сульфирующим агентом варочного раствора, выбраны персульфат калия и хлорат калия.

Пример 1. Бисульфитные варки.

10 Проводят две серии бисульфитных варок осиновых опилок. Условия варок в каждой серии различные, кроме рНеа исходного раствора 4,0 и жидкостного модуля варки 5: 1, одинаковых в обеих сериях. Персульфат ка15 лия (К $ 0 ) берут в количестве 0,03 моль/л, хлорат калия (КС10 ) в количестве 0,01 моль/л исходного варочного раствора.

1 серия варок:

Содержание всего SO> в исходном варочном растворе 3,0 г/дл.

Подъем температуры от 90до 175 С 120мин.

Стоянка на конечной температуре 175 С

0,15 и 30 мин.

Результаты I серии варок приведены в табл. 1.

604887

Та блица 1

Варка прн продолжительности стоянки на конечной температуре 175 С, мин

30

Показатели с добавкой без добавки (3) с добавкой (За) с добавкой

КСО (2а) без без добавки (1) с добавкой добавки (2) (2б) 37,0

28,1

37,6

22,1

51,5

53,1

Степень делнгнифнкацни целлюлозы, число Каппа

64,6

52,5

51,3

53,7

44,9

58,1

70,9

60,0

Выход у от а. с. древесины

Анализы щелоков

Весь SO г/дл

0,99

0,88

1,07

1,22

0,56

1,57

2,10

0,01

0,02

0,00

0,01

0,01

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,01

0,59"

0,23

0,34

0,62

0,21

0,57" "

0,15

Примечание. " По окончании варки сдувку не производят.

*": Повышенное содержание сульфата в основном вызвано его образованием из добавленного персульфата калия, а не усилением разложения нарочного раствора.

II серия варок.

Содержание всего SO> в исходном ном растворе 5,0 г/дл.

Подъем температуры от 80 до 105 С нитка на 105 С за 160 мин. варочи проТа блица 2

Варка прн продолжительности стоянки на конечной температуре

Показатели

Варка прн продолжительности 155 С, стоянки на конечной температуре, мин

40

Показатели с добавкой

КлЯ,О, (5а) с добавкой

K S,O (4а) без добавки (5) без добавки (4) 36,9

56,6

58,4

65,4

Степень делигнификации целлюлозы, число Каппа

56,2

66,5

65,6

76,4

Выход % от а. с. древесины

Анализы щелоков

Весь SO2, г/дл

3,13

4,03

4,35

0,02

0,02

0,01

0,02

0,02

0,03

0,00

0,01

0,14

0,64

0,58

0,14

4а; 5а — заметно ниже, чем в соответствующих им варках без добавок этих веществ (варки 1, 2, 3, 4 и 5) при одинаковой продолжительности и прочих условиях варки.

Результаты, представленные в табл. 1 и 2, показывают, что создание радикалинициирующей окислительно-восстановительной системы сульфирующий агент — персульфат (или хлорат) в условиях бисульфитной варки при- 10 водит к заметному ее ускорению.

Это видно из того, что степень делигнификации целлюлозы при варке с добавками персульфата или хлората (варки la; 2а; 2б; 3a—

Несмотря на значительное различие в режимах бисульфитных варок двух серий эффект ускорения имеет место наблюдения обеих сериях, S,Оз2 beg SO„r/äë

ЯпОа beg SO„r/äë

ЯО4- beg зо„r/ëë

S O3 beg SO„г/дл

Зп06 beg SO„г/дл

SO< beg ЗО„г/дл

Подъем температуры от 105,до 155 С за б0 мин.

Стоянка на 155 С за 40 и 70 мин.

Результаты II-й серии варок приведены в

5 табл. 2.

604887

Варки при продолжительности, мин

220

206

Показатели с добавкой

КРРа без с добавкой

К,Я,О, без добавки добавки

38,1

47,8

57,0

64,9

Степень делигнификации целлюлозы, число Каппа

51,2

57,1

68,1

80,5

Выход, чо от а. с. древесины

Весь SO, ã/äë

S O beg SO„r/дл

S„О6 beg 50,. г/дл

SO4 beg 502 г/дл

1,41

2,33

2,43

2,68

0,02

0,02

0,02

0,01

0,02

0,01

0,01

0,01

0,10

0,09

Примечание: "Данная продолжительность варки соответствует окончанию ее по достижении температуры 144 С.

" " См. примечание к табл. 1.

Широк также и диапазон степени делигнификации целлюлозы, при котором проявляется эффект ускорения бисульфитной варки предлагаемым способом — от 65 до 22 единиц числа Каппа (см. табл. 1 и 2).

Из табл. 1 (варки 2, 2а, 2б) видно, что хлорат калия в три раза более эффективен, чем персульфат, так,как одинаковая степень ускорения варок 2а и 2б по сравнению с варкой 2 достигается при в три раза меньшем количестве хлората (0,01 моль/л) по сравненению с персульфатом (0,03 моль/л). Количество хлората калия, показавшее заметное ускорение делигнификации в 2 — 6 раз меньше, чем в примерах к способу-аналогу. Количество персульфата практически не превышает наименьшую величину добавок, использованных в примерах к известному способу.

Сравнение продолжительности стоянки на конечной температуре при варках 4а и 5 (см. табл. 2), приводящих к получению целлюлозы практически одинаковой степени провара (число Каппа 58,4 и 56,6) показывает, что указанная добавка персульфата приводит к ускорению делигнификации в 1,75 раза. Определение продолжительности варки целлюлозы с числом Каппа 36,9 без добавки персульфата (ср. с варкой 5а) путем интерполяции имеющихся данных показало, что добавка персульфата при получении целлюлозы этой степени делигнификации (провара) сокращает п родолжительность варки на,конечной температуре в два раза.

Указанные величины ускорения бисульфитной варки фактически равны ускорению, полученному при использовании в,качестве добавок хлорного железа и сернокислой меди в способе, развитием, которого является данный способ. Однако количество добавляемого при этом персульфата в два раза (а хлората в 6 раз) ниже, чем количество добавляемой се7нокислой меди.

Специальное исследование показало, что степень и вид измельчения древесного материала весьма существенно влияет на величину ускорения всех типов сульфитных варок (сульфитной, бисульфитной и др.) при усилении радикального механизма делигнификации, будучи заметно ниже при варках опилок. С учетом этого факта следует ожидать, что использование окислительно-восстанови10 тельных систем с участием персульфата и особенно хлората при варках щепы покажет еще больший эффект ускорения, чем в приведенных примерах, в которых варке подвергались опилки.

Из табл. 1 и 2 видно, что добавка веществ не приводит к вредному для варки образованию тиосульфата и политионатов. Увеличение содержания сульфатионов, являющихся

20 инертными к варочному процессу, так как сами по себе они не обладают ни окислительными, ни восстановительными свойствами, происходит, главным образом, за счет реакции 2 из персульфата. Содержание всего $02

25 в отработанных щелоках всех варок с добавками достаточно высоко, что обуславливает нормальное проведение варочного процесса не только в начальный и средний период, но также и на завершающей стадии.

Пример 3. Сульфитные (кислые бисульфитные) варки.

Условия варки: добавка Кз$20а 0,03 моль/л; древесное сырье — осиновые опилки; содер35 жание всего и связанного $0 в варочном растворе соответственно 5,0 г/дл и 1,0 г/дл; рН2о исходного раствора 1,51; жидкостной модуль варки 5: 1; подъем температуры от 80 до 105 С вЂ” 40 мин, пропитка на 105 С—

40 120 мин, подъем от 105 до 155 С вЂ” 60 мин (общая продолжительность заварки 220 мин).

Результаты варок представлены в табл. 3.

604887

Составитель П, Сердюк

Техред И. Рыбкина

Корректор А. Степанова

Редактор Л. Герасимова

Заказ 1371/6 Изд. № 423 Тираж 568 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Из табл. 3 видно, что и при сульфитных варках создание в варочном растворе окислительно-восстановительной системы, приводящей к образованию радикалов вследствие добавки окислителя (персульфата калия), также приводит .к заметному ускорению делигнификации.

Указанные в примерах концентрации окислителей, приводящих к образованию радикалобразующей окислительно - восстановительной системы, не являются оптимальными. Оптимизация их концентрации, а также подбор других окислителей, обладающих вышеуказанными свойствами при взаимодействии с сульфирующими агентами, позволяет получить значительно больший эффект интенсифпкации сульфитных и бисульфитных варок целлюлозы.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката по авт. св. М 503966, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет создания окислительно-восстановительной системы между

10 сульфирующим агентом варочного раствора и вводимой добавкой, в качестве добавки используют хлорат калия или персульфат калия.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 503966, кл. D 21С 3/06, 1974.