способ отбелки сульфатной целлюлозы

Формула изобретения

Способ отбелки сульфатной целлюлозы, включающий стадии делигнификации и добелки в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода, отличающийся тем, что делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H ₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения беленой сульфатной целлюлозы из лиственной и хвойной древесины.

Известен способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий обработку исходной целлюлозной суспензии соляной кислотой при температуре 70-90°С и рН 1,2-2,5, щелочную делигнификацию пероксидом водорода при той же температуре и рН 9,5-10,5 с расходом NaOH 1,0%, H₂O₂ 0,5-2,5% и Na₂SiO ₃ 3% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Добелку целлюлозы после делигнификации проводят в две ступени диоксидом хлора с промежуточной щелочной обработкой (см. авт. свид. № 1193192, кл. D21С 9/10, опубл. 23.11.85 г.).

Недостатком известного способа является проведение кислотной обработки при высоком значении кислотности (рН 1,2-2,5) и высокой температуре (70-90°С), что способствует снижению механической прочности целлюлозы. Кроме того, в известном способе при добелке используют диоксид хлора. Данный реагент является взрывоопасным, нетранспортабельным, поэтому возникает необходимость строительства на территории целлюлозно-бумажного предприятия отдельного цеха по производству диоксида хлора.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, согласно которому делигнификацию лиственной сульфатной целлюлозы проводят гипохлоритом натрия при его расходе 3% от массы абсолютно сухого волокна, и последующую добелку осуществляют в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода. На первой ступени отбелки расход хлорита натрия составляет 1,5-2,5% (в ед. активного хлора), а на второй ступени отбелки - 0,4-0,5% (в ед. активного хлора) от массы абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную экстракцию проводят путем окислительной щелочной обработки в присутствии пероксида водорода при его расходе 0,5%, расходе гидроксида натрия 2,0% от массы абсолютно сухого волокна, или щелочной отбелки пероксидом водорода при его расходе 1,0%, расходе гидроксида натрия - 0,5%, силиката натрия - 3,0% от массы абсолютно сухого волокна (см. патент РФ № 2347864, кл. D21C 9/14, 9/10, 9/12, опубл. 27.02.2009 г.).

Недостатком известного способа отбелки сульфатной целлюлозы является образование в процессе отбелки высокотоксичных хлорорганических соединений, в том числе хлороформ, которые обнаруживаются в сточных водах и готовой продукции, нанося тем самым вред окружающей среде и здоровью людей, вследствие того, что на стадии делигнификации используют гипохлорит натрия.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - делигнификация и последующая двухступенчатая добелка хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода.

Задачей изобретения является повышение экологичности процесса отбелки.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем стадии делигнификации и добелки в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода, делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO ₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин.

При проведении делигнификации пероксидом водорода в кислой среде необходимо применение катализатора, способного активировать пероксид водорода. В качестве катализатора используют молибдат натрия, который образует пероксокомплексы и доставляет кислород к молекулам лигнина, окисляя его. Данные комплексы могут быть устойчивыми только в слабокислой среде, поэтому рН необходимо поддерживать в пределах 4-5 путем добавки серной кислоты, которая ингибирует процесс авторазложения пероксида водорода.

Признаки, отличительные от прототипа: делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H ₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10%; после делигнификации проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°С в течение 60-90 мин.

Предлагаемый способ отбелки сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую сульфатную целлюлозу дезинтегрируют в воде, отжимают, помещают в отбельную ванну и проводят делигнификацию. Для этого в отбельную ванну добавляют необходимое количество H₂O₂, H₂SO₄, Na₂MoO₄. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде (стадия Пк) проводят при температуре 75-95°С в течение 120-150 мин и концентрации массы 10%. После завершения делигнификации пероксидом водорода в кислой среде целлюлозную массу промывают водой и проводят щелочную обработку при расходе гидроксида натрия (NaOH) 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 60-90 мин при температуре 60-70°С. По истечении заданного времени вновь целлюлозную массу промывают водой и проводят двухступенчатую добелку целлюлозы хлоритом натрия в кислой среде с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии окислителя H₂O₂.

На первой ступени добелки (Чл₁) расход хлорита натрия составляет 1,3-1,7%, на второй ступени добелки (Хл₂) - 0,6-1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Концентрация массы на обеих ступенях добелки хлоритом натрия составляет 10%, температура 85-90°С, расход соляной кислоты 0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Продолжительность каждой ступени добелки 120-150 мин.

Промежуточная щелочная экстракция проводится при расходе NaOH 1,5% и H₂O₂ 0,2-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-75°С в течение 120 мин.

После второй ступени добелки хлоритом натрия проводят кисловку массы соляной кислотой с ее расходом 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при комнатной температуре в течение 30-60 мин.

После каждой ступени отбелки целлюлозную массу промывают водой до нейтральной реакции.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1

Небеленую лиственную сульфатную целлюлозу массой 40 г абсолютно сухой целлюлозы, имеющей следующие характеристики - жесткость 87 п.ед., белизну 47% и разрывную длину 9850 м, дезинтегрировали в воде, отжимали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревался в термостате для поддержания постоянной температуры. Массу нагревали до температуры 75°С и приливали раствор, содержащий H₂O₂ 1,0%, H₂SO ₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде проводили в течение 150 мин. По окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°С в массу приливали водный раствор гидроксида натрия (NaOH), расход которого составлял 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную обработку проводили в течение 60 мин. После обработки целлюлозную массу промывали и подвергали добелке в две ступени хлоритом натрия с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии H₂O₂. На первой ступени добелки расход хлорита натрия составил 1,3%, на второй ступени - 0,6% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Продолжительность добелки на первой ступени - 135 мин, на второй - 120 мин. Расход соляной кислоты на обеих ступенях 0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 90°С, концентрация массы 10%.

Окислительное щелочение проводили при следующих условиях: расход NaOH 1,5%, H₂O₂ - 0,2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 70°С, продолжительность 120 мин, концентрация массы 10%.

После завершения второй ступени добелки хлоритом натрия массу промывали водой и подвергали кисловке, которую проводили соляной кислотой. Расход соляной кислоты составил 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Условия кисловки - комнатная температура, продолжительность 30-60 мин. После проведения кисловки целлюлозную массу вновь промывали водой до нейтральной реакции.

Примеры 2-6 осуществляют аналогично примеру 1. Параметры стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде лиственной сульфатной целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице 1.

Пример 7. Небеленую сульфатную целлюлозу из хвойной древесины массой 40 г абсолютно сухого волокна жесткость 118 п.ед., белизной 27% и разрывной длиной 11500 м отбеливали аналогично примеру 1.

Расход хлорита натрия на первой ступени добелки составил 1,7%, на второй - 1,0% % от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Примеры 8-12 осуществляют аналогично примеру 7. Параметры делигнификации пероксидом водорода в кислой среде хвойной сульфатной целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице 2.

Из данных таблиц видно, что отбелка как хвойной, так и лиственной сульфатной целлюлозы по предлагаемой схеме позволяет получить беленую целлюлозу, почти не содержащую лигнина, белизной 86,0-88,5% и достаточно высокими показателями механической прочности. Лиственная беленая сульфатная целлюлоза соответствует нормам ГОСТ на целлюлозу марок ЛС-0, ЛС-1. Хвойная беленая сульфатная целлюлоза соответствует нормам ГОСТ на целлюлозу марок ХБ-1, ХБ-2, ХБ-4.

Данный способ отбелки сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет повысить экологичность процесса отбелки за счет использования на стадии делигнификации экологически безопасных реагентов H₂O₂, H₂ SO₄, Na₂MoO₄ вместо гипохлорита натрия, использование которого приводит к образованию вредных для окружающей среды и здоровья человека хлорорганических соединений, в том числе хлороформа.