способ получения целлюлозы

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, включающий варку древесных стружек в щелочном варочном растворе при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки, отделение варочного раствора и промывку полученной целлюлозы водой, отличающийся тем, что в качестве органической добавки используют соединение, выбранное из группы, содержащей альфа-сульфометиллаурат натрия или смесь его с кокдиэтаноламидом, ксилолсульфонат натрия, триэтаноламмонийлаурилсульфат, лаурилсульфосукцинат натрия и блок-сополимер бутилэтиленоксида и пропиленоксида в количестве 0,4 0,8 кг на 1 т древесного сырья.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен способ получения целлюлозы, включающий варку древесных стружек в щелочном варочном растворе при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки. В качестве органической добавки используют антрахинон и его производные.

Однако этот способ недостаточно эффективен.

Цель изобретения разработка способа получения целлюлозы, позволяющего улучшить качество целлюлозы, повысить ее выход и снизить себестоимость.

Это достигается тем, что в качестве органической добавки при получении целлюлозы используют соединение, выбранное из группы, содержащей альфа-сульфометиллаурат натрия или смесь его с кокодиэтаноламидом, ксилолсульфонат натрия, триэтаноламмонийлаурилсульфат, лаурилсульфосукцинат натрия и блок-сополимер бутилэтиленоксида и пропиленоксида в количестве 0,4-0,8 кг на тонну древесного сырья.

Органические добавки по данному изобретению обычно являются биоразлагаемыми и таким образом не загрязняют окружающую среду. Их можно рассматривать как материалы с относительно низким пенообразованием или по кpайней мере совместимыми с обычными химическими пеногасителями, используемыми при получении бумаги, таким, как неионогенные блок-сополимеры, поставляемые под торговым названием PLURONICS^R или TETRONICS^R и другими аналогичными пеногасителями, например кремнийсодержащими материалами.

Предлагаемый способ получения определенных типов целлюлозы, имеющих заданное число Каппа или лежащих в диапазоне чисел Каппа, характерных для лигноцеллюлозного материала, такого как стружка хвойных и лиственных пород древесины или их смеси, включает: подачу какого-то количества, предпочтительно, равномерно измельченного лигноцеллюлозного материала в варочный котел, обеспечивающий получение заданного количества по крайней мере частично делегнифицированной целлюлозной пульпы; добавление достаточного количества водного щелочного варочного раствора в варочный котел для практически полного покрытия лигноцеллюлозного материала (т.е. обеспечивающего заданное соотношение раствор:древесина) при содержании в нем варочного раствора примерно 10 мас. в расчете на 100% массу сухого остатка значительно делигнифицированной целлюлозной пульпы, одной или нескольких добавок для варки, как описано выше, с целью получения водной смеси материалов в варочном котле и воздействия на такую водную смесь материалов заданных температур и давлений в течение заданного промежутка времени с целью снижения потребности в белом растворе, уменьшения Н-фактора (графическая зависимость продолжительности варки от температуры), уменьшения отходов материалов и уменьшения продолжительности варки по сравнению с потребностью в белом растворе, Н-фактором, процентом отходов и продолжительностью варки, обычно характерных для аналогичных щелочных варочных процессов без использования варочных добавок; выведение материалов из варочного котла таким образом, чтобы получить некоторое количество делигнифицированной целлюлозной пульпы и отработанный черный варочный раствор по крайней мере часть некоторых химикатов, содержащихся в нем, можно извлечь и/или часть таких отработанных растворов можно направить на рецикл. При приготовлении обычного варочного раствора для варочного котла оператор может смешивать свежий щелочной раствор с отработанным или черным раствором (или другим отводимым или рециркуляционным раствором) с целью получения экономических преимуществ от снижения стоимости химикатов, но за счет некоторого ухудшения варочного действия до тех пор, пока не будут использованы добавки данного изобретения. В соответствии с принципами данного изобретения, можно использовать большое количество черного раствора, за счет чего легко достичь снижение потребления белого раствора.

Принципы данного изобретения целесообpазно реализовать в Крафт-процессах образования мягкой массы для получения Крафт- или сульфатных (продажных) целлюлоз и т.п. Однако изобретение может быть использовано с целью получения целлюлозы других марок или типов, таких, как растворимая целлюлоза, применяемая в производстве вискозы или ее производных.

Мельницы или линии для получения целлюлозной пульпы или другие технологические устройства для переработки лигноцеллюлозных материалов обычно предназначены для производства возможного количества пульпы пpи минимально возможной стоимости. Так, мельницы для получения пульпы обыкновенно имеют множество регулируемых технологических (химических) параметров, с помощью которых пытаются достичь максимальной производительности при получении пульпы заданного качества. Например, при использовании такой мельницы можно выбрать более дорогостоящие технологические химикаты, если при этом снизится продолжительность варки и получится целлюлозная пульпа требуемого качества, т.е. более высокая стоимость химикатов может быть сбалансирована большим количеством получаемой пульпы. Аналогично этому введение нового или дополнительного химиката к традиционным химикатам для варки может привести к уменьшению продолжительности переработки и снижению отходов материалов и таким образом к увеличению общего выхода целлюлозы, например, тонн в день (т/д) за данный промежуток времени, или привести к снижению энергозатрат для получения целлюлозы того же качества, что в результате приведет к уменьшению затрат на производство единицы массы целлюлозы. Так, на мельницах для получения целлюлозной пульпы регулируют соотношение рабочих и выходных параметров, обычно выражаемое в виде Каппа-числа (степени делигнификации), процентного содержания отходов материалов, образующих целлюлозную пульпу, параметров варки или биохимического сжигания (температура, давление, продолжительность и т.п.), включая снижение потребности в белом растворе, уменьшение Н-фактора (определяемого как относительная скорость реакции между химикатами, участвующими в процессе варки и смолами в лигноцеллюлозном материале, графически выражаемая в виде зависимости продолжительности варки от температуры). Усовершенствование любого одного или нескольких из этих и других переменных может привести либо к повышению производительности мельницы для получения целлюлозной пульпы, либо к снижению затрат на производство единицы массы пульпы.

П р и м е р. Использованные условия процесса варки целлюлозы и результаты анализа остаточного раствора представлены ниже в таблице. Все опыты по получению целлюлозы осуществляют в лабораторных варочных котлах равномерных по размеру. В каждом опыте в варочный котел загружают 2000 г высушенных в термостате (О. Д) мягких древесных (южная сосна) стружек, пропущенных через сито размером 3/4 и оставшихся на сите размером 1/4, и белый раствор, содержащий выбранные варочные добавки в указанном количестве, обеспечивающем заданное соотношение раствор-древесина. Раствор непрерывно циркулирует в процессе всего цикла варки, для осуществления которого используют побочный пар.

Для каждого опыта были приняты следующие постоянные параметры процесса варки: соотношение раствор:древесина 4:1, продолжительность периода увеличения температуры до температуры варки 15 минут, температура варки 171^оС, продолжительность воздействия температуры варки65 мин. В конце каждого цикла варки реакционную массу выдувают под давлением примерно 6 кг/см², а затем промывают при комнатной температуре водой до полного вымывания химикатов. После промывания целлюлозу измельчают на лабораторных рефайнер-вальцах, пропуская один раз через зазор 0,25 дюйма в непрерывном потоке воды. После измельчения целлюлозу просеивают через сито с 10 отверстиями. Целлюлозу после каждой варки оценивают по числу Каппа, проценту отходов, выходу и результатам анализа остаточного раствора.

В процессе варки в качестве органических добавок были использованы следующие соединения:

Alfa-Step альфа-сульфометиллаурат натрия,

Ninol-11CM кокодиэтаноламид,

Toximul 8320 блок-сополимер бутилэтиленоксида и пропиленоксида,

Stepanate-x ксилолсульфонат натрия,

Stepanol Wat триэтаноламмонийлаурилсульфат,

Stepan mild SL3 лаурилсульфосукцинат натрия.

Как видно из представленных выше данных, варочные добавки данного изобретения обеспечивают значительно лучшие показатели целлюлозы по сравнению с обычным процессом щелочной варки (контрольным) и по сравнению с антрахиноном. Так, практически в одинаковых условиях варки все испытанные в примерах новые добавки обеспечивают более низкие значения Каппа-числа по сравнению с контрольным, аналогичные или уменьшенные по сравнению с антрахиноном отходы (значительно более низкие, чем в контрольном) и более высокий общий выход целлюлозы по сравнению с выходом ее в контрольном опыте и такой же, как в случае антрахинона. Далее, как указано выше, с антрахиноном трудно работать вследствие его относительной нерастворимости и этот материал относительно дорог и по стоимости в 2,5-5 раз превышает стоимость новых добавок. Кроме того, в тех случаях, когда с помощью мельницы для получения пульпы производят продукт, имеющий данное число Каппа или диапазон значений Каппа-чисел, и используют варочные добавки данного изобретения, то можно достичь значительного снижения Н-фактора (графическая зависимость продолжительности варки от температуры), снижения потребности щелочного (свежего) раствора, снижения процентов отходов и снижения продолжительности варки при очень малых дополнительных затратах.