многоступенчатый способ отбелки целлюлозы

Формула изобретения

1. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, преимущественно целлюлозы из лиственных пород древесины с исходной величиной числа Каппа 1-15, предпочтительно 1-4, или целлюлозы их хвойных пород древесины с исходной величиной числа Каппа 30, предпочтительно 10, включающий обработку целлюлозной суспензии с концентрацией 3-20% преимущественно 7-15% озонсодержащим газом при температуре 15-80^oС, предпочтительно 40-70^oС, и pH 1-8, предпочтительно 2-3, при перемешивании, причем используют газ, содержащий 20-300 г/м³, предпочтительно 50-150 г/м³ озона, отличающийся тем, что обработку ведут в смесителе для внутреннего перемешивания с высоким усилием сдвига и озонсодержащий газ подают под давлением 1,1-15 бар, предпочтительно 1,1-10 бар.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что объемное соотношение газа и жидкости составляет 1:0,5-1:8, предпочтительно 1:1-1:6.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что озонсодержащий газ подают в смеситель с помощью насоса с водным кольцом.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что обработку целлюлозной суспензии озонсодержащим газом проводят после щелочной перекисной экстракции или после усиленной перекисью щелочной кислородной экстракции.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что после обработки озонсодержащим газом целлюлозную суспензию обрабатывают перекисью или проводят щелочную экстракцию.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что образующийся при обработке озонсодержащим газом фильтрат сточных вод по крайней мере частично подают в целлюлозную суспензию перед обработкой ее озонсодержащим газом, причем вместе с фильтратом вводят серную кислоту для установки необходимого pH.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен многоступенчатый способ отбелки целлюлозы, включающий обработку целлюлозной суспензии с концентрацией 3-20% преимущественно 7-15% озонсодержащим газом при температуре 15-80^оС, предпочтительно 40-70^oС, и рН 1-8, предпочтительно 2-3, при перемешивании, причем используют газ, содержащий 20-300 г/м³, предпочтительно 50-150 г/м³, озона [1]

Однако известный способ недостаточно эффективен при отбелке целлюлозы в диапазоне средней концентрации массы (МС).

Целью изобретения является разработка эффективного способа отбелки целлюлозы в диапазоне средней концентрации массы (МС).

Для этого обработку целлюлозной суспензии ведут в смесителе для внутреннего перемешивания с высоким усилием сдвига и озонсодержащий газ подают под давлением 1,1-15 бар, предпочтительно 1,1-10 бар.

Диапазон средней концентрации массы дает то преимущество, что реакционные резервуары по сравнению с отбелкой при низкой концентрации массы (LC) могут выполняться по размеру меньше. Однако, с другой стороны, несмотря на это, не требуются никакие дорогостоящие установки для обезвоживания, как в случае отбелки при высокой концентрации массы (НС). Благодаря применению давления при одновременном интенсивном перемешивании теперь также в МС-области достигаются хорошие результаты: происходит гомогенная и мягкая, однако, все-таки эффективная реакция целлюлозы с озоном. Необходимая энергия смешения меньше, чем в случае LC. Реакция озона с целлюлозой протекает гомогеннее, чем в случае LC. Повреждение целлюлозы, измеренное по вязкости и DР-распределению, даже при очень низких Каппа-значениях отчетливо меньше, чем в случае НС и по крайней мере сравнимо с LC. Удельный расход озона (расход О₃ на единицу Каппа) отчетливо меньше, чем в случае LC. Существующие установки можно относительно легко переоснастить: кроме регулирующего рН подкисления (которое также необходимо было бы для LC и НС) требуется лишь капиталовложение на МС-насос и МС-смеситель. Возврат сточной воды и повторное использование отходящих реакционных газов с содержанием остаточного озона возможно, так что способ не загрязняет окружающую среду. Рассматривая в целом (необходимая энергия смешения, используемое количество озона и необходимые устройства), способ очень рентабелен.

Дальнейшее преимущество достигается тогда, когда предлагаемый способ осуществляется в виде многостадийного способа отбеливания, чем одна стадия озонирования. Так как именно в большинстве не отбеливающих озоном стадий (например, отбеливание кислородом) чаще всего работают в МС-области, консистенция целлюлозы не нуждается более в изменении, как до сих пор между отдельными стадиями, так что весь способ становится рентабельнее.

Достичь оптимальных результатов можно, когда объемное соотношение газ жидкость составляет 1:0,5-1:8, предпочтительно 1:1-1:6.

Для сжатия содержащего озон газа предпочтительно применяются охлажденные компрессоры, предпочтительно насосы с водным кольцом.

Предпочтительно для интенсивного перемешивания или смешения применять мешалку с высоким усилием сдвига.

Мешалки с высоким усилием сдвига известны и в настоящее время используются, например, для приготовления дисперсий для крашения (патент ФРГ А-2 N 406430), для приготовления порошка ПВХ-смолы (патент США А-3 N 775359) и для приготовления полутвердых эмульсий (патент США А-3 N 635834).

Мешалка с высоким усилием сдвига имеет пластины с выпуклостями, которые расположены на известном расстоянии друг от друга. Благодаря этому не происходит никакого размалывания, а осуществляется тщательное перемешивание.

Целесообразно осуществлять способ многократно последовательно, причем в случае необходимости время от времени осуществлять щелочную экстракцию. Щелочную экстракцию при этом можно осуществлять при применении кислорода или перекиси. Это многократное осуществление на практике обеспечивают тем, что часть целлюлозы извлекают из реактора и еще раз подают в мешалку с высоким усилием сдвига, так что получается цикл.

Предпочтительно, чтобы способ осуществлялся после усиленной кислородом и/или перекисью экстракции, в случае необходимости после щелочной стадии с перекисью и/или, чтобы затем следовала стадия с перекисью или щелочная экстракция. На перекисной стадии можно применять также кислород.

Кроме того, целесообразно выделяющийся при обработке озоном фильтрат сточных вод по крайней мере частично подавать в суспензию целлюлозы, прежде чем он будет введен в контакт с содержащим озон газом, причем вместе с фильтратом сточных вод также подается необходимая для установления рН-значения кислота, в особенности серная кислота. Так как фильтрат сточных вод кислый, то таким образом можно экономить кислоту; одновременно фильтрат сточных вод подается для рационального применения, так что его не нужно спускать, поскольку он вреден для окружающей среды.

Если целлюлозу из древесины хвойных пород с исходными Каппа-значениями вплоть до 30, предпочтительно до 10, подвергают предлагаемому способу отбелки, Каппа-значения достигаются ниже 10, соответственно ниже 5.

Если целлюлозу из древесины лиственных пород с исходными числами Каппа 15-1, преимущественно 4-1, подвергают предлагаемому способу отбелки, то достигаются числа Каппа 12-0,5, соответственно 1,5-0,5. Исходная белизна 50-80% соответственно 70-80% повышается по крайней мере до 65-90% соответственно 75-90%

При использовании предлагаемого способа предпочтительно, чтобы можно было устанавливать молекулярно-весовое распределение целлюлоз для изготовления искусственных волокон. Кроме того, путем вариации рН-значения, используемого количества озона и температуры можно достигать необходимой для дальнейшего использования целлюлозы вязкости, DР-распределения и реактивности, определяемой по коэффициенту фильтрации.

На фиг. 1 и 2 изображены установки, которые пригодны для осуществления предлагаемого способа.

Цифрой 1 обозначена подача целлюлозы для отбеливания озоном из одной из предшествующих стадий отбеливания, например отбеливания кислородом и/или перекисью с последующей щелочной экстракцией. Кислый фильтрат сточных вод 14, который получается в конце стадии отбеливания озоном, подается в суспензию целлюлозы, чтобы установить концентрацию массы и использовать содержание остаточной кислоты. Одновременно осуществляют регулирующее рН добавлением кислоты 2, которым устанавливают рН-значение. Благодаря МС-насосу 3 суспензия целлюлозы подается в МС-смеситель 4, который представляет собой мешалку с высоким усилием сдвига.

Содержащий озон газ 7 сжимается в компрессоре 8 и вводится в МС-смеситель 4 под давлением. В МС-смесителе 4 происходит тщательное, быстрое смещение суспензии и содержащего озон газа 7.

Реакция в реакторе, который выполнен в виде реакционной трубы 5, осуществляется далее под давлением. В конце реакционной трубы 5 предусмотрена рециркуляция 9 (в форме трубы и насоса) реакционной смеси, чтобы в случае необходимости многократно подвергать суспензию целлюлозы операциям предлагаемого способа.

На фиг.1 и 2 представлено введение обработанной газом суспензии в обычную колонну для отбеливания 10. Это не обязательно необходимо, согласно изобретению. При этом есть различие между колонной, работающей по принципу снизу-вверх, и колонной, работающей по принципу сверху-вниз. При работе колонны снизу-вверх (фиг.1) находящийся под давлением суспензии газ-вещество при помощи дросселя 6 или без него направляется в колонну для отбеливания 10, где еще может иметь место дополнительная реакция. При выводе веществ происходит снятие давления, и отработавший газ выводится через вывод для отработавших газов 11. Суспензия целлюлозы, не находящаяся уже под давлением, смешивается с водоразбавителем 12 и из колонны для отбеливания 10 выводится к промывочному фильтру 13. Образующийся при этом фильтрат сточных вод 14 через возврат сточных вод 15 возвращается в подвод целлюлозы 1.

При применении колонны, работающей сверху-вниз (фиг.2) выходящая из реакционной трубы 5 обработанная газом суспензия проходит через дроссель 6 и затем в установке для дегазации 16 давление снижается до атмосферного. Выход вещества в колонну для отбеливания 10 также происходит путем добавки воды-разбавителя 12. Обедненный озоном, отработавший газ также подается на выход через устройство для обработки отработавшего газа, например в устройство для каталитического или термического разложения озона.

Образующийся в устройстве для обработки отработавшего газа 11 кислород может использоваться в стадии отбеливания кислородом и избыток кислорода после соответствующих стадий очистки возвращается в генератор озона. Если кислород не используется в стадии отбеливания кислородом, то его можно рециркулировать в совокупность после необходимых стадий очистки.

Благодаря рециркуляции сточной воды и отработавшего газа можно в особенности при высоких температурах способа также экономить некоторое количество энергии.

Время пребывания целлюлозной суспензии в реакционной трубе 5 и в колонне для отбеливания 10 составляет в каждом случае менее 3 ч, обычно менее 1 ч, предпочтительно даже менее 5 мин.

В следующих примерах, смотря по обстоятельствам, целлюлозу для получения искусственных волокон для изготовления книг или целлюлозу из хвойной древесины для изготовления бумаги после обычной, усиленной перекисью кислородной экстракции подвергают предлагаемому способу отбеливания озоном.

П р и м е р 1. Целлюлоза имеет после усиленной перекисью кислородной экстракции (ЕОР-стадия) следующие характеристики: Число Каппа, непромытой 2,1 Число Каппа, промытой 1,9 Белизна, (Elrepho) 76 Вязкость, мПа 255 CSB-сопутствующей сточ- ной воды: 5 г/кг

абсолют-

но сухой

целлюлозы.

Ее подвергают отбеливанию озоном со следующими параметрами: Давление, бар 5,2 Концентрация массы, 10 Температура, ^оС 47 рН-значение 2,3 Уд. использование О₃, г/кг 1,82 Уд. расход О₃, г/кг 1,69 Концентрация озона в свежем газе, мг/норм.л. 76,8 Концентрация озона в отработанном газе, мг/норм.л. 5,2 Время реакции, с 120 Время смешения, с 20

V_g/V_e (отношение газ жидкость) 1/3,2 (при 5,2 бар) Число оборотов мешалки с высоким усилием сдвига, об/мин 1700

Отбеленная целлюлоза имеет следующие характеристики: Число Каппа 0,9 Дельта числа Каппа 1,85 О₃ расход (дельта числа Каппа) 0,91 Белизна, 83,5 Дельта белизны, 7,5 Вязкость, мПа 214 Дельта вязкости, мПа 41

П р и м е р 2. Целлюлоза имеет те же характеристики, что и в примере 1, со следующим исключением: число Каппа непромытой целлюлозы 2,9. Ее подвергают отбеливанию озоном со следующими параметрами: Давление, бар 5,0 Концентрация массы, 9,5 Температура, ^оС 50 рН 2,5 Уд. использование О₃, г/кг 1,60 Уд. расход О₃, г/кг 1,57 Концентрация озона в свежем газе, мг/норм.л. 79,7 Концентрация озона в отработанном газе, мг/норм.л. 1,3 Время реакции, с 120 Время смешения, с 20 V_g/V_e 1/2,6 (при 5,0 бар) Число оборотов мешалки с высоким усилием сдвига, об/мин 3200 Отбеленная целлюлоза имеет следующие характеристики: Число Каппа 1,25 Дельта числа Каппа 1,65 О₃ расход/дельта числа Каппа 0,95 Белизна, 82,5 Дельта белизны, 6,5 Вязкость, мПа 227 Дельта вязкости, мПа 28

П р и м е р 3. Целлюлоза имеет следующие характеристики: Число Каппа 1,9 Вязкость, мПа 255 Степень белизны, 76

Ее подвергают отбеливанию озоном со следующими параметрами: Давление, бар 5 Концентрация массы, 10 Температура, ^оС 50 рН-значение 5,0 Уд. использование О₃, г/кг 1,5 Уд. расход О₃, г/кг 1,13 Концентрация озона в свежем газе, мг/норм. л. 78 Концентрация озона в отработанном газе, мг/норм.л. 17 Время реакции, с 120 Время смешения, с 120 V_g/V_e 1/2,6 (при 5,2 бара) Число оборотов мешалки с высоким усилием сдвига, об/мин 3200

Отбеленная целлюлоза имеет следующие характеристики: Число Каппа 1,1 Дельта числа Каппа 0,9 О₃ расход/дельта Каппа 1,25 Белизна, 82,0 Дельта белизны, 6,0 Вязкость, мПа 218 Дельта вязкости, мПа 37

П р и м е р 4. Та же самая целлюлоза, что и в примере 3, подвергается отбеливанию озоном со следующими параметрами: Давление, бар 5,0 Концентрация массы, 10,7 Температура, ^оС 23 рН-значение 2,5 Уд. использование О₃, г/кг 1,6 Уд. расход О₃, г/кг 1,2 Время реакции, с 120 Время смешения, с 120 Концентрация озона в свежем газе, мг/норм.л. 83,2 Концентрация озона в отра- ботанном газе, мг/норм. л. 21 V_g/V_e 1/2,6 (при 5 бар) Число оборотов мешалки с высоким усилием сдвига, об/мин 3200 Отбеленная целлюлоза имеет следующие характеристики: Число Каппа 0,60 Дельта числа Каппа 1,3 О₃ расход/дельта Каппа 0,91 Белизна, 86,3 Дельта белизны, 10 Вязкость, мПа 228 Дельта вязкости, мПа 27

Различия в свойствах веществ между примером 3 и примером 4 должны быть объяснены исключительно измененным рН-значением и измененной температурой. рН-значение, следовательно, пригодно для установления вязкости.

Следующие примеры 5 и 6 относятся к сульфитной целлюлозе для изготовления бумаги из древесины хвойных пород. Применялись следующие нормы испытаний для параметров вещества:

Разрывная длина ONORM h 114, м

WRA сопротивление излому ДИН 53115, мНм/м

Вязкость Lellcheming IV/30/62, мПа^.10.

П р и м е р 5. Сырье имеет следующие исходные характеристики: Число Каппа/Tappi 236 OS-76 20,4 Вязкость, мПа 10 1500 Степень белизны (Elrepho), 49,7 Разрывная длина (24 oSR), м 8900 Разрывная длина (41 oSR), м 9200 WRA (24 oSR), мНм/м 1143 WRA (41 oSR), мНм/м 1010 Сопротивление продавли- ванию (24 oSR) кг/см² 4,4 Сопротивление продавли- ванию (41 oSR), кг/см² 4,2

Отбеливание:

Отбеливание осуществляется с помощью последовательности операций:

ЕОР Z₁ PE₁ Z₂ PE₂ (EOP усиленная перекисью щелочная кислородная обработка; Z обработка озоном; РЕ щелочная перекисная обработка).

а) В МС-смесителе осуществляют загрузку целлюлозы, ЕОР-стадию проводят при следующих условиях: Использование NaOH, (абсолютно сухое вещество), 2,0 Использование Н₂О₂, (абсолютно сухое вещество), 2,0 Использование О₂, бар 2 Концентрация массы, 10 Время пребывания, ч 3 Температура, ^оС 80

При этом получают следующие параметры для целлюлозы: Число Каппа 6,6 Степень белизны, 75,5 Вязкость, мПа ^.10 1498 Разрывная длина, м (24 oSR) 7800 Разрывная длина, м (37 oSR) 8300 WRa: мНм/м (24 oSR) 810 WRa: мНм/м (37 oSR) 1057 Сопротивление продавли- ванию, кг/см² (24 OSR), 3,3 кг/см² (37 OSR) 3,5

После ЕОР стадии целлюлозу подвергают обработке последовательно: Z₁- PE₁ Z₂ PЕ₂ на трех различных видах V₁, V₂, V₃.

б) Стадия озонирования 1 (Z₁).

Параметры первого отбеливания озоном и характеристики целлюлозы после первого отбеливания озоном приведены в табл.1.

в) РЕ₁ Стадия.

Параметры первой щелочной перекисной обработки и характеристики целлюлозы после обработки приведены в табл.2.

г) Стадия озонирования 2 (Z₂).

Параметры второго отбеливания озоном и характеристики целлюлозы после второго отбеливания озоном приведены в табл.3.

д) РЕ₂ Стадия.

Параметры второй щелочной обработки целлюлозы и характеристики целлюлозы после обработки приведены в табл.4.

Величины прочности соответствуют при чрезвычайно высокой степени белизны (более 90% ) и низкой величине вязкости прочности стандартным образом отбеленной целлюлозы (под "стандартным образом отбеленной" понимают последовательность операции С-РЕ-Н-Н. При этом С отбеливание хлором и Н отбеливание гипохлоритом).

П р и м е р 6. То же самое сырье, что и в примере 5 (сульфитная целлюлоза для изготовления бумаги из хвойной древесины), подвергают последовательности отбеливания ЕОР Z РЕ при пониженных требованиях к степени белизны. Изменяют условия (V₄, V₅) конечного отбеливания (РЕ) с целью достичь степени белизны более 85% при, по возможности, высоких значениях прочности.

а) ЕОР-отбеливание осуществляют как в примере 5.

б) Отбеливание озоном (Z).

Параметры отбеливания озоном и характеристики целлюлозы после отбеливания озоном следующие:

Параметры: Концентрация массы, 12 Давление, бар 6,2 Температура, ^оС 24 рН-значение 2,5 Время смешения, с 15 Время реакции, с 120 Число оборотов МС-смеси- теля в мин 1700 Уд. использование озона, кг/т 2,62 Уд. расход озона, кг/т 2,37 V_e/V_g 2,56 Число Каппа 3,7 Дельта Каппа (О₃ расход) 1,22 Вязкость, мПа 10 771 Степень белизны, 75,7

в) РЕ-Стадия.

Параметры щелочной обработки перекисью и характеристики целлюлозы после обработки приведены в табл.5.

Величины прочности отбеленной в три стадии целлюлозы соответствуют по существу таковым отбеленной пятикратно целлюлозы. Это указывает на то, что при последовательном применении менее специфических количеств озона прочностные свойства целлюлозы не меняются, однако все-таки достигаются очень высокие степени белизны.

П р и м е р 7. После обычной кислородной экстракции сульфатная целлюлоза из хвойной древесины проходит две различные стадии отбелки соответственно изобретению.

Показатели целлюлозы после кислородной экстракции следующие: Число Каппа 16 Белизна, 37,7 Разрывная длина, км (17^о ШР) 10,5 км (21^оШР) 10,7 Сопротивление излому, мНм/м (17^о ШР) 1666 Сопротивление излому, мНм/м (21^о ШР) 1620 Уд. сопротивление, кПам²/г (17^о ШР) 7,42 Сопротивление продавли- ванию, кПам²/г (21^о ШР) 7,13

Отбелку проводят либо по схеме Z₁ EO Z₂ P, либо по схеме Z₁ EOP Z₂ P, где Z обработка озоном; ЕО кислородно-щелочная обработка; ЕОР кислородно-щелочная обработка, дополненная перекисью; Р обработка перекисью.

а) Обработку озоном (Z₁ и Z₂) проводят в следующих условиях: Концентрация массы, 10 Давление, бар (Z₁) 8 бар (Z₂) 7 Температура, ^оС 50 Величина рН 2

Продолжительность переме- шивания, с 2

Продолжительность реакции, с 120 Число оборотов, об/мин 3200 Концентрация озона, г/Nм³ 100 Уд. расход озона, кг/т АСВ (Z₁) 4 Потребление озона, 95 V_e/V_g (Z₁) 1,65 (Z₂) 1,96

б) ЕО- и ЕОР стадии проводят в следующих условиях: Концентрация массы, 12 Температура, ^оС 90 Потребление NaOH, 2,0 Потребление перекиси, 0,5-3

в) Обработку перекисью (Р) проводят в следующих условиях: Концентрация массы, 12 Температура, ^оС 70-80 Расход NaOН, 0,5-2,5 Расход перекиси, 0,5-2

Показатели целлюлозы после каждой из стадий приведены в табл.6.

П р и м е р 8 (сравнительный). Для сравнения с примером 7 ту же самую целлюлозу подвергают отбелке по схеме: Z₁ EO Z₂ Д, где Д отбелка двуокисью хлора.

Условия проведения Z₁ -, EO и Z₂ стадий были идентичны условиям примера 7. Условия Д стадии были следующими: Концентрация массы, 10-12 Температура, ^оС 70 Активный хлор, 1

Показатели целлюлозы после отдельных стадий: После Z₁ Z₁ EO Z₂ Д Число Каппа 12 Белизна, 41 До Z₂ Число Каппа 7 Белизна, 62 После Z₂ Число Каппа 4 Белизна, 78

После Д (полностью

отбеленной) Белизна, 89 Разрывная длина, км 9,8 (15^о ШР)

11,0 (24^о ШР) Уд. сопротивление продавливанию, 7,2 (15^о ШР) кПа м²/г 7,5 (24^о ШР) Сопротивление излому, мНм/м 1820 (15^о ШР)

1520 (22^о ШР)

Из примеров 7 и 8 следует, что в свойствах твердости нет различий между неотбеленной или отбеленной хлором целлюлозой, с одной стороны, и целлюлозой, отбеленной без хлорсодержащих реагентов, с другой стороны, в соответствии с изобретением.

Для того чтобы показать, что отбелка озоном целлюлозных волокон требует как перемешивания в мешалке с высоким сдвигом, так и превышающее атмосферное давление озона, приведен пример 9.

П р и м е р 9. После проведения пероксидной экстракции, усиленной кислородом (ЕОР-отбеливания), получают целлюлозу из бука, имеющую следующие характеристики:

Число Каппа непромытой целлюлозы 2,9

Число Каппа промытой целлюлозы 1,9 Белизна, (Elrepho) 76 Вязкость, мПа 255

СОД сточной воды, г/кг сухой пульпы) 5

Отбеливание озоном (Z) осуществляют при следующих параметрах: Давление, бар 5,0 Концентрация, 9,5 Температура, ^оС 50 рН 2,5 Удельная загрузка О₃, г/кг 1,60 Удельное потребление О₃, г/кг 1,57 Концентрация озона в свежем газе, мг/л (STP) 79,7 Концентрация озона в отработанном газе, мг/л (STP) 1,3 Время реакции, с 120 Время смешивания, с 20 V_e/V_g 1/2,6 (при 5,0 бар) Скорость смесителя с высоким сдвигом, об/мин 3200

Свойства отбеленной пульпы: Число Каппа 1,25 Дельта числа Каппа 1,65 Потребление О₃/дельта числа Каппа 0,95 Белизна, 82,5 Вязкость, мПа 227 Дельта вязкости, мПа 28

Влияние давления газа в системе смешивания озон-кислород на эффективность делигнификации: давление озона менялось в интервале от 1 до 10 бар, показано в табл.7. Результаты с точки зрения эффективности при делигнификации целлюлозного волокна и его показатель числа Каппа приведены ниже.

Характеристики: Пульпа Растворение

буковой

пульпы

после ЕОР-

стадии Число Каппа 2,9 СSB сопутствующей сточной воды, кг/т абсолютно сухой цел- люлозы 5,0 Концентрация на Z-стадии, 10,0 Концентрация О₃ в кислороде, г/нм³ 100

На фиг.3 показано влияние давления газа на эффективность делигнификации буковой крафт-целлюлозы: по оси абсцисс давление газа, бар; по оси ординат делигнификация, На фиг.4 влияние давления газа на число Каппа после стадии Z для буковой крафт-целлюлозы: по оси абсцисс давление газа, бар; по оси ординат: число Каппа после Z стадии.

П р и м е р 10. Пульпу крафт-целлюлозы, полученной из ели, после традиционного отбеливания кислородом подвергают двум различным стадиям отбелки. После традиционной отбелки кислородом пульпа крафт-целлюлозы имеет следующие характеристики: Число Каппа 16 Белизна, 37,7 Разрывная длина волокна, км (17^о SR) 10,5 Разрывная длина волокна, км (21^о SR) 10,7 WRA, мНм/м (17^о SR) 1666 WRA, мНм/м (21^о SR) 1620 Прочность на разрыв, кПам²/г (17^о SR) 7,42

Прочность на разрыв,

кПам²/г (21^о SR) 7,13

Последующие стадии отбелки проводят или в соответствии с последовательностью Z₁-EO-Z₂-P, или в соответствии с последовательностью Z₁-EOP-Z₂-P. (Z обработка озоном, ЕО равна щелочной обработке кислородом, ЕОР-усиленной пероксидом щелочной обработке кислородом, Р пероксидной обработке).

а) обработку озоном (Z₁ и Z2) проводят в следующих условиях: Концентрация, 10 Давление, бар (Z₁) 8 Давление, бар (Z₂) 7 Температура, ^оС 50 Величина рН 2 Время смешивания, с 2 Время реакции, с 120 Скорость, об/мин 3200 Концентрация озона, г/нм³ 100 Удельное потребление озона, кг/т 4 Потребление озона, 95 Уд. расход О₃, г/кг 1,69 (Z₁) Уд. расход О₃, г/кг 1,96 (Z₂)

б) ЕО и ЕОР-стадии отбелки проводят в следующих условиях: Концентрация, 12 Температура, ^оС 90 Подача NaOH, 2,0 Подача пероксида, 0,5-3,0

с) Стадию отбелки пероксидом (Р) проводят в следующих условиях: Концентрация, 12 Температура, ^оС 70-80 Подача NaOH, 0,5-2,5 Подача перокисда, 0,5-2

Целлюлоза после каждой индивидуальной стадии имеет характеристики приведенные в табл.8.

Влияние давления газа в системе смешивания озон-кислород на эффективность делигнификации: давление озона меняли в интервале от 2 до 14 бар, показано в табл.9.

Результаты в отношении эффективности делигнификации целлюлозного волокна и его числа Каппа представлены ниже.

Отметим, что экстраполяция графиков, показывающих делигнификацию и число Каппа, может быть сделана ниже 1 атм. озона.

Характеристики: Пульпа Предварительно

отбеленная кисло-

родом еловая крафт-

пульпа Число Каппа 16 Белизна, ISO 37,7 СЕД-вязкость (SCAN 15:88), мл/г 1100 Концентрация массы на Z-стадии, 10,0 Концентрация О₃, г/нм³ 100

На фиг.5 показано влияние давления газа на эффективность делигнификации еловой крафт-целлюлозы: по оси абсцисс давление газа, бар; по оси ординат делигнификация, на фиг.6 влияние давления газа на число Каппа после озоновой стадии для еловой крафт-целлюлозы: по оси абсцисс давление газа, бар; по оси ординат число Каппа после стадии Z.

Таким образом, для получения целлюлозной пульпы после отбеливания озоном целлюлозных волокон требуются как перемешивание с высоким сдвигом, так и повышенное сверх атмосферного давление для получения целлюлозных волокон, имеющих достаточную белизну и низкое число Каппа.

Как видно, особенно из графиков, даже когда применяют высокоскоростной смеситель; но давление озона во время озоновой отбелки не превышает атмосферное, эффективность делигнификации слишком низка и число Каппа является слишком высоким.