способ отбелки сульфатной целлюлозы
Классы МПК: | D21C9/10 отбеливание D21C9/14 ClO2 или хлоритами D21C9/16 с применением пероксидных соединений |
Автор(ы): | Демин В.А., Герман Е.В., Никулина Л.А., Пестова Н.Ф., Федорова Э.И., Щербакова Т.П. |
Патентообладатель(и): | Коми научный центр Уральского отделения РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-08-04 публикация патента:
20.03.1997 |
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для отбелки сульфатной целлюлозы. Сущность изобретения: на первой ступени сульфатную целлюлозу обрабатывают диоксидом хлора, на второй ступени ее обрабатывают пероксидом водорода. Обработку целлюлозы на первой ступени проводят при удельном расходе 0,07-0,12% ClO2 на единицу Каппа при температуре 50-100oC до полного поглощения диоксида хлора целлюлозной массой. На второй ступени проводят обработку целлюлозы при pH 9,5-10,5 в присутствии стабилизатора пероксида водорода. Обработку диоксидом хлора ведут при концентрации массы 2-10% в течение 30-120 минут. Обработку пероксидом водорода проводят при расходе 0,5-3,0% H2O2 от массы абсолютно сухой целлюлозы, при концентрации массы 10-20%, температуре 70-100oC в течение 60-240 минут. 2 з. п. ф-лы, 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ отбелки сульфатной целлюлозы путем последовательных обработок ее диоксидом хлора на первой ступени и пероксидом водорода на второй ступени, отличающийся тем, что обработку целлюлозы на первой ступени проводят при удельном расходе 0,07 0,12% ClO2 на единицу Каппа, при 50 100oС до полного поглощения диоксида хлора целлюлозной массой, а на второй ступени проводят обработку целлюлозы при pH 9,5 10,5 в присутствии стабилизатора пероксида водорода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку диоксидом хлора ведут при концентрации массы 2 10% в течение 30 120 мин. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку пероксидом водорода проводят при расходе H2O2 0,5 3,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при концентрации массы 10 20% 70 100oС в течение 60 240 мин.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу отбелки сульфатной целлюлозы и предназначено для использованию в целлюлозно-бумажной промышленности. Известные способы отбелки целлюлозы включают последовательную обработку ее диоксидом хлора и пероксидом водорода. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обработки сульфатной целлюлозы диоксидом хлора на первой ступени и пероксидом водорода на второй ступени (заявка PCT WO 91/11554, кл. D 21 C 9/10, 1991). Способ имеет недостатки, не позволяющие завершить процесс отбелки с высокой избирательностью в две ступени:недостаточная глубина делигнификации на первой ступени, вызванная тем, что диоксид хлора расходуют в недостаточном количестве, эквивалентном расходу хлора при хлорировании (рассматривают ClO2 как замену Cl2);
низкая избирательность и отбеливающая способность ступени Щ/П, аналога ЩОП или КЩО. Эти недостатки не позволяют получить сульфатную целлюлозу белизной 80-85,9% в две ступени при сопоставимом с многоступенчатыми процессами (экономичном) расходе окислителей. Задачей настоящего изобретения является разработка более избирательного и эффективного способа отбелки. Эффективность заключается в повышении белизны целлюлозы до 80-85,9% за две ступени обработки, что на 5-8% выше, чем по прототипу. Большая избирательность процесса заключается в достижении более высокой белизны при меньшей деструкции (больше СП степень полимеризации) целлюлозы и большем ее выходе. В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками. Существенными признаками являются: обработка небеленой целлюлозы диоксидом хлора с удельным расходом 0,07-0,12% диоксида хлора на одну единицу Каппа (соответствующим 1,00-1,25 ClO2% на 50 перманганатных единиц жесткости) при температуре 50-100oC в течение 30-120 минут, при концентрации массы 2-10% промывка целлюлозы водой до нейтральной реакции и отбелка целлюлозы пероксидом водорода при pH 10,0
![способ отбелки сульфатной целлюлозы, патент № 2075566](/images/patents/397/2075046/177.gif)
При расходе более 0,12% ClO2 на единицу Каппа увеличивается общий расход диоксида хлора и пероксида водорода (рассчитанный в эквивалентах активного хлора), затрудняется полное поглощение диоксида хлора массой за время реагирования, так как больший его расход превышает реакционную способность остаточного лигнина. Верхний и нижний пределы иллюстрируют табл. 1 и 3. При постоянном расходе окислителей (по эквиваленту) наилучшая белизна достигается при расходе на 1 ступени 0,095 + 0,025% ClO2/ед. Каппа. Выбор температуры 50-100oC обусловлен скоростью поглощения диоксида хлора небеленой целлюлозой. Минимальная продолжительность 30 минут, максимальная - 120 минут обеспечивают время реакции диоксида хлора с лигнином. Процесс на первой ступени обработки ведут до полного поглощения диоксида хлора. Температура обработки ClO2 находится в пределах 50-100oC. Верхний предел температуры обработки ограничен температурой кипения воды при атмосферном давлении. Оптимальный режим отвечает t 70
![способ отбелки сульфатной целлюлозы, патент № 2075566](/images/patents/397/2075046/177.gif)
![способ отбелки сульфатной целлюлозы, патент № 2075566](/images/patents/397/2075030/961.gif)
Выход 95,3% СПw 1040. Жесткость 2,30 перманганатных единиц (удаление лигнина 97,8% от исходного). Пример 5. Хвойную сульфатную целлюлозу обрабатывают, как в примерах 1-4, но при расходе диоксида хлора 3,12% ClO2 от массы абсолютно сухой целлюлозы или 0,12% ClO2/ед. Каппа в течение 2 часов. Расход пероксида водорода на второй ступени 0,72% гидроксида натрия - 0,8% Остальные условия те же. Сумма ClO2 + H2O2 в окислительных эквивалентах та же, что в примерах 1-4. Белизна целлюлозы 81,4%
Выход 95,7% СПw 1110. Жесткость 2,2 перманганатных единиц (степень удаления лигнина 97,7% от исходного). Пример 6 (по прототипу обработка Д Щ(П)). Лиственную сульфатную целлюлозу с числом Каппа 16 (75 перм. ед.) обрабатывают по примеру 1 с расходом диоксида хлора на первой ступени 1,6% ClO2 (удельный расход - 0,10% ClO2/ед. Каппа), но при концентрации массы 5% температуре 70oC в течение 120 минут. На второй ступени целлюлозу обрабатывают 2% пероксида водорода и 4% гидроксида натрия (от массы абсолютно сухой целлюлозы) при температуре 90oC, pHн 12,4, pHk 11,6 в течение 120 минут при концентрации массы 12%
Белизна целлюлозы 78,1% СПw 870. Выход 96,5%
Пример 7 (по предлагаемому способу Д-П). Ту же целлюлозу обрабатывают по примеру 6 на первой ступени, промывают водой и на второй ступени обрабатывают пероксидом водорода с расходом 2% добавляют 3,5% жидкого стекла и 1,2% гидроксида натрия. Концентрация массы 15% Остальные условия по примеру 6. Белизна целлюлозы 85,0% СПw 950. Выход 98,1%
Примеры 1-5 при постоянном расходе окислителей (ClO2 + H2O2 в эквивалентах) представлены в таблице 1, для лиственной сульфатной целлюлозы в таблице 3, примеры 8-13. Примеры 6, 7 (сравнение с прототипом в таблице 2). Пример 8. Лиственную сульфатную целлюлозу со степенью провара 16,0 ед. Каппа обрабатывают по примеру 1 при удельном расходе 0,062% ClO2/ед. Каппа (1% ClO2 от целлюлозы) при 70oC в течение 60 минут при концентрации массы 5% Затем целлюлозу промывают водой и отбеливают пероксидом водорода с расходом 1,88% при концентрации массы 12% (параллельно при концентрации массы 20% таблица 3), 100oC в течение 2,5 часов. Белизна целлюлозы 79,0% т.е. цель не достигается. Пример 9. Ту же целлюлозу обрабатывали по примеру 8 и с тем же суммарным эквивалентным расходом пероксида водорода и диоксида хлора. Удельный расход диоксида хлора на первой ступени 0,072% ClO2 на ед. Каппа (1,15% от целлюлозы). Расход H2O2 на второй ступени 1,69%
Белизна целлюлозы 81,1%
Пример 10. Ту же целлюлозу обрабатывали по примеру 8, но при удельном расходе диоксида хлора 0,081% ClO2/ед. Каппа на первой ступени и 1,50% пероксида водорода на второй ступени. Белизна целлюлозы 82,1%
Пример 11. Ту же целлюлозу обрабатывали по примеру 8 с удельным расходом 0,093% ClO2/ед. Каппа на первой ступени и 1,25% пероксида водорода (от целлюлозы) на второй ступени. Белизна целлюлозы 82,4%
Пример 12. Ту же целлюлозу обрабатывали по примеру 8 с удельным расходом 0,11% ClO2/ед. Каппа. Расход H2O2 на второй ступени - 0,93% от целлюлозы. Белизна целлюлозы 81,6%
Пример 13. Ту же целлюлозу обрабатывали по примеру 8 с удельным расходом 0,12% ClO2/ед. Каппа. Расход H2O2 на второй ступени - 0,72%
Белизна целлюлозы 81,1%
Пример 14. Хвойную сульфатную целлюлозу (26 ед. Каппа) обрабатывают диоксидом хлора по примеру 1: при концентрации массы 2% температуре 100oC, в течение 30 минут с удельным расходом 0,077% ClO2/ед. Каппа. Вторую ступень проводят с расходом пероксида водорода 1,5% при концентрации массы 20% температуре 100oC в течение 2 часов. Белизна целлюлозы 83,0% СП 892. Выход 95,0%
Пример 15. Хвойную сульфатную целлюлозу (26 ед. Каппа) обрабатывают по примеру 1 при 50oC в течение 120 минут, концентрация массы 10% при удельном расходе диоксида хлора 0,12% ClO2/ед. Каппа (3,12% ClO2 от целлюлозы). На второй ступени обрабатывают с расходом 1,5% пероксида водорода (от целлюлозы) при 70oC в течение 4 часов. Концентрация массы - 20%
Белизна целлюлозы 85,8% СП 1130. Выход 95,3% Пример 16. Лиственную сульфатную целлюлозу (16 ед. Каппа) обрабатывают по примеру 1 с удельным расходом диоксида хлора 0,080% ClO2/ед. Каппа (1,5% ClO2 от целлюлозы) при 60oC в течение 60 минут, концентрация массы 7% На второй ступени проводят отбелку с расходом 1% пероксида водорода при 100oC, концентрации массы 20% в течение 60 минут. Белизна целлюлозы 82,0, СП 1000. Выход 98,0%
Класс D21C9/14 ClO2 или хлоритами
Класс D21C9/16 с применением пероксидных соединений