способ получения целлюлозы

Классы МПК:D21C3/02 с применением неорганических оснований или щелочных соединений, например сульфатные процессы 
D21C3/22 прочие особенности варочных процессов 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-04-17
публикация патента:

Способ касается получения сульфатной целлюлозы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает варку щепы лиственных пород древесины в щелочном варочном растворе в присутствии органической добавки. В качестве добавки используют ПАВ неионогенного типа - препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов. Процесс ведут при расходе добавки 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины. Техническим результатом является ускорение процесса делигнификации, повышение мягкости сульфатной целлюлозы и экологичности процесса, снижение содержания в целлюлозе общей и «вредной» смолы при одновременном снижении количества органической добавки и сохранении высокой степени обессмоливания. 2 табл.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозы путем варки щепы лиственных пород древесины в щелочном растворе в присутствии органической добавки, отличающийся тем, что в качестве органической добавки используют поверхностно-активное вещество неионогенного типа - препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии целлюлозно-бумажного производства и может быть использовано на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности при получении сульфатной целлюлозы с пониженным содержанием смолистых веществ из лиственных пород древесины.

Известен способ получения сульфатной целлюлозы путем варки лиственных пород древесины (березы) в щелочном варочном растворе при повышенных температуре и давлении в присутствии органической добавки; в качестве последней используют лесохимическую добавку (ЛХД) - продукт нейтрализации водорастворимой пирогенной смолы водными растворами едкого натра и гидроксида кальция при расходе добавки 0,5-3,0% от массы абсолютно сухого сырья (SU № 1266912, кл. D21С 3/02, опубл. 30.01.86 г.).

Недостатки известного способа: высокий расход органической добавки и недостаточный эффект обессмоливания целлюлозы (20-46%).

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения сульфатной целлюлозы, заключающийся в обработке щепы лиственных пород древесины (березы) щелочным варочным раствором в присутствии органической добавки при повышенной температуре. В качестве органической добавки используют отработанный черный щелок от варки щепы хвойных пород древесины, или диметилсульфоксид, или формальдегидсульфоксилат, или их смеси в количестве 0,3-15% от массы абсолютно сухой щепы (SU № 1172966, кл. D21С 3/02, опубл. 15.08.85 г.). Данный способ принят за прототип.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются использование для варки серусодержащих добавок, высокий расход органической добавки, высокое содержание общей смолы в целлюлозе для производства бумаги (0,41-0,5%) и отсутствие данных по снижению содержания «вредной» смолы.

Признак прототипа, совпадающий с признаком заявляемого решения, - варка щепы лиственных пород древесины в щелочном растворе в присутствии органической добавки.

Задача изобретения - снижение содержания в целлюлозе общей и «вредной» смолы при одновременном снижении расхода органической добавки и сохранении высокой степени обессмоливания.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем варку щепы лиственных пород древесины в щелочном растворе в присутствии органической добавки, в качестве органической добавки используют поверхностно-активное вещество (ПАВ) неионогенного типа - препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины.

Признаки, отличительные от прототипа, - использование при варке в качестве органической добавки ПАВ неионогенного типа - препарата ОС-20 в количестве 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины. ПАВ неионогенного типа - препарат ОС-20 - представляет собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов. Препарат ОС-20 марки А выпускается по ГОСТ 10730.

Экстрактивные вещества лиственных пород располагаются внутри паренхимных клеток сердцевинных лучей и в клетках продольной паренхимы. Доступность химических реагентов и удаление экстрактивных веществ зависят от количества пор, допускающих диффузию через клеточные стенки. Поскольку в лиственной древесине основные проводящие функции выполняют сосуды, а количество пор в клеточных стенках меньше, чем в хвойной древесине, то и удаление экстрактивных веществ при варке лиственных пород протекает труднее, чем при переработке хвойной древесины. Кроме того, в смоле березовой древесины высока доля неомыляемых веществ, плохо растворяющихся в варочном щелоке. В результате в небеленой березовой сульфатной целлюлозе содержится некоторое количество «вредной» смолы, обладающей липкостью и способностью к укрупнению, что приводит к возникновению смоляных затруднений на производстве.

При соприкосновении коллоидных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и практически нерастворимых в воде органических веществ древесины (смолы) последние способны коллоидно растворяться. Процесс обессмоливания целлюлозы происходит при определенной концентрации ПАВ в варочном растворе, которая соответствует критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Поэтому практическое использование ПАВ с целью обессмоливания обычно возможно лишь при концентрации, превышающей ККМ.

Способ получения сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Щепу из древесины березы загружают в автоклав и заливают варочным щелочным раствором. В варочный раствор перед варкой добавляют препарат ОС-20 в количестве 0,02-0,15% от массы абсолютно сухой древесины.

Далее проводят сульфатную варку по следующему режиму:

- подъем температуры до 170°С - 120 мин,

- варка при температуре 170°С - 60 мин.

Гидромодуль составлял 5:1.

После окончания варки сульфатную целлюлозу промывают струей холодной водопроводной воды.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Щепу из древесины березы загружали в автоклав и заливали щелочным варочным раствором. Расход активной щелочи на варку составлял 17% (ед. Nа2O) от массы абсолютно сухой древесины, сульфидность варочного раствора - 30%.

Сульфатную варку проводили по описанному выше режиму.

После окончания варки сульфатную целлюлозу промывали струей холодной водопроводной воды.

Примеры 2-4.

Щепу из древесины березы загружали в автоклав и заливали щелочным варочным раствором, предварительно растворив в нем препарат ОС-20, соответственно в количестве 0,02%; 0,05%; 0,10%; 0,15% от массы абсолютно сухой древесины. Далее проводили сульфатную варку целлюлозы.

Состав варочного раствора и режим варки аналогичны примеру 1.

После окончания варки сульфатную целлюлозу промывали струей холодной водопроводной воды.

Влияние добавки ОС-20 при сульфатной варке щепы из древесины березы на качественные показатели целлюлозы приведено в таблице 1. Как видно из таблицы 1, добавка ОС-20 в зависимости от расхода позволила снизить общую смолистость на 36,7-60%, а «вредную» - на 68,8-94,8%.

Добавка ОС-20 ускорила процесс делигнификации и позволила получить более мягкие образцы сульфатной целлюлозы. Чем выше расход ОС-20, тем меньше содержание остаточного лигнина в целлюлозе.

Использование ПАВ ОС-20 при сульфатной варке древесины березы улучшает смачиваемость щепы варочным раствором, облегчает проникновение варочного раствора вовнутрь щепы, способствует диспергированию смолы и дальнейшему удалению ее при промывке.

В таблице 2 приведены результаты микроскопического анализа смолы в березовой целлюлозе после сульфатной варки в зависимости от расхода ОС-20.

Микроскопический анализ смолы в целлюлозе показал, что при использовании ПАВ ОС-20 происходит увеличение диспергированной смолы при значительном снижении количества коагулированной смолы, в результате чего и происходит обессмоливание целлюлозного волокна.

Использование предлагаемого способа получения сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет снизить расход органической добавки при варке целлюлозы; уменьшить содержание общей и «вредной» смолы в целлюлозе, что решает проблему «смоляных затруднений», возникающих при использовании в бумажном производстве целлюлозы, полученной из лиственных пород древесины. Кроме того, предлагаемый способ повышает экологичность процесса за счет применения органической добавки, не содержащей серу.

способ получения целлюлозы, патент № 2368716

способ получения целлюлозы, патент № 2368716

Класс D21C3/02 с применением неорганических оснований или щелочных соединений, например сульфатные процессы 

способ переработки целлюлозной массы холоднощелочной экстракцией с повторным использованием щелочного фильтрата и система для его осуществления -  патент 2523973 (27.07.2014)
способ получения сульфатной целлюлозы для химической переработки -  патент 2499857 (27.11.2013)
способ обработки растительных целлюлозосодержащих материалов -  патент 2493307 (20.09.2013)
способ получения целлюлозы -  патент 2487206 (10.07.2013)
способ и система для варки полуцеллюлозы -  патент 2479682 (20.04.2013)
способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы -  патент 2477346 (10.03.2013)
способ экстракции щепы лиственницы -  патент 2475576 (20.02.2013)
способ экстракции щепы лиственницы -  патент 2472889 (20.01.2013)
способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы -  патент 2472888 (20.01.2013)
способ комплексной переработки древесины лиственницы -  патент 2472887 (20.01.2013)

Класс D21C3/22 прочие особенности варочных процессов 

композиция для ингибирования образования отложений кальциевых солей -  патент 2508426 (27.02.2014)
емкость для обработки соломы или других легких объемных материалов и способ ее осуществления -  патент 2462545 (27.09.2012)
способы карбонатной предварительной обработки и варки целлюлозного материала -  патент 2445414 (20.03.2012)
использование полисульфида при модифицированной варке целлюлозы -  патент 2424387 (20.07.2011)
способ уменьшения накипи в системах варочных котлов -  патент 2386737 (20.04.2010)
добавка для улучшения удаления экстрактивных веществ при варке древесины в производстве целлюлозной массы, способ ее получения и применение -  патент 2349692 (20.03.2009)
способ получения целлюлозосодержащего материала -  патент 2257437 (27.07.2005)
способ получения целлюлозного полуфабриката из древесины лиственницы -  патент 2251602 (10.05.2005)
способ получения высокооблагороженной целлюлозы -  патент 2248421 (20.03.2005)
способ получения целлюлозы -  патент 2212483 (20.09.2003)
Наверх