способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы

Формула изобретения

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н₂О ₂ 1,0-3,0% 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 и добелки хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода, отличающийся тем, что делигнификацию целлюлозы пероксидом водорода проводят при расходе H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°С в течение 90-180 мин, а добелку проводят хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°С в течение 100-180 мин с последующей щелочной отбелкой пероксидом водорода в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона С в две ступени, при этом первую ступень отбелки пероксидом водорода осуществляют при расходе Н₂О₂ 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 150-180 мин, а вторую ступень - при расходе Н₂О ₂ 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при тех же температурах в течение 100-150 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве лиственной сульфатной беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона.

Известен способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий делигнификацию целлюлозы гипохлоритом натрия и добелку хлоритом натрия в две ступени с промежуточной щелочной отбелкой пероксидом водорода. На первой ступени добелки расход хлорита натрия составляет 1,5-2,5%, на второй ступени - 0,4-0,5% от абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную отбелку пероксидом водорода проводят 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.).

Недостатками известного способа являются низкий выход беленой целлюлозы, что влечет за собой высокий расход исходной небеленой целлюлозы для отбелки; недостаточно высокая белизна целлюлозы, загрязнение сточных вод хлорорганическими соединениями за счет использования при отбелке гипохлорита натрия.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ отбелки сульфатной целлюлозы, согласно которому делигнификацию целлюлозы проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-5,0%, H₂SO₄ 1,0%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°C 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°C в течение 60-90 мин, а добелку осуществляют хлоритом натрия в две ступени с промежуточной щелочной экстракцией в присутствии пероксида водорода. На первой ступени добелки расход хлорита натрия составляет 1,3%, на второй ступени - 0,6% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Продолжительность добелки на первой ступени добелки - 135 мин, на второй - 120 мин. Расход соляной кислоты на обеих ступенях 0,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 90°C, концентрация массы 10%. Промежуточную щелочную экстракцию проводят при расходе NaOH 1,5% и H₂O₂ 0,2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-75°C в течение 120 мин (см. патент RU № 2445415, кл. D21C 9/10, опубл. 20.03.2012 г.). Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - делигнификация целлюлозы пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-3,0% и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 60-90 мин; добелка хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является недостаточно высокая белизна целлюлозы, высокий расход дорогостоящего реагента - хлорита натрия.

Задачей изобретения является повышение белизны целлюлозы при сохранении ее механических показателей, а также экологичности, экономичности процесса отбелки.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающем стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O ₂ 1,0-3,0% и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 60-90 мин и добелки хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода, согласно изобретению делигнификацию целлюлозы пероксидом водорода проводят при расходе H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 90-180 мин, а добелку проводят хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 100-180 мин с последующей щелочной отбелкой пероксидом водорода в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона C в две ступени, при этом первую ступень отбелки пероксидом водорода осуществляют при расходе H₂O₂ 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°C в течение 150-180 мин, а вторую ступень - при расходе H₂O ₂ 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при тех же температурах в течение 100-150 мин.

Признаки, отличительные от прототипа: делигнификацию пероксидом водорода проводят при расходе H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 90-180 мин; добелку хлоритом натрия проводят в одну ступень при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 100-180 мин; после отбелки хлоритом натрия проводят щелочную отбелку пероксидом водорода в две ступени в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона C; первую ступень отбелки пероксидом водорода проводят при расходе H₂ O₂ 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na₂SiO ₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°C в течение 150-180 мин; вторую ступень проводят при расходе H₂O₂ 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при тех же температурах в течение 100-150 мин.

Пероксид водорода в щелочной среде оказывает эффективное действие на разрушение хроморных групп лигнина, не затрагивая при этом целлюлозу. Присутствие силиката натрия и комплексообразователя трилона C способствует стабилизации пероксида водорода, т.е. повышению эффективности его использования для отбелки целлюлозы. Это приводит к повышению белизны целлюлозы при сохранении ее механических показателей.

Предлагаемый способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую лиственную сульфатную целлюлозу дезинтегрируют в воде, отжимают, помещают в отбельную ванну и проводят делигнификацию. Для этого в отбельную ванну добавляют необходимое количество H₂ O₂, H₂SO₄, Na₂MoO ₄. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде (стадия Пк) проводят при температуре 60-90°C в течение 90-180 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°C. По истечении заданного времени вновь целлюлозную массу промывают водой и проводят добелку целлюлозы хлоритом натрия в кислой среде с последующей отбелкой пероксидом водорода в две ступени.

При добелке хлоритом натрия (стадия Хт) его расход составляет 0,5-1,5%, расход соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, концентрация массы 10%, продолжительность 100-180 мин, температура 60-90°C.

Первая ступень отбелки пероксидом водорода (стадия П₁) проводится при расходах H₂O₂ 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°C в течение 150-180 мин, а вторая ступень (стадия П₂) - при расходах H₂O₂ 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na₂ SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы, при той же температуре в течение 100-150 мин.

После второй ступени добелки пероксидом водорода 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 94 п.ед., белизну 46% и разрывную длину 9500 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 60°C и приливали раствор, содержащий H ₂O₂ 1,0%, H₂SO₄ 0,5%, Na₂MoO₄ 0,05% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде проводили в течение 180 мин. По окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°C 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 хлоритом натрия с его расходом 0,5% и расходом соляной кислоты 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60°C, концентрации массы 10%. Далее массу промывали и проводили отбелку пероксидом водорода в две ступени при следующих условиях: на первой ступени расход H₂O₂ 1,0%, NaOH 1,0%, Na₂SiO ₃ 3,0%, трилона C 0,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 60-80°C, продолжительность 150-180 мин, на второй ступени - расход H₂O₂ 0,9%, NaOH 0,9%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы, при той же температуре в течение 100-150 мин.

После завершения второй ступени отбелки пероксидом водорода 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, ступеней добелки хлоритом натрия и пероксидом водорода лиственной сульфатной целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице.

Таблица
Условия отбелки целлюлозы по схеме Пк-Щ-Хт-П1-П 2-К и показатели беленой целлюлозы
Условия отбелки	Номер примера
	1	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7
Ступень Пк
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H2O2	1	2	3	1	2	3
Na2MoO4	0,05	0,2	0,5	0,05	0,2	0,5
H 2SO4	0,5	1,0	1,5	0,5	1,0	1,5
Температура, °C	60	60	60	90	90	90
Продолжительность, мин	180	180	180	90	90	90
Ступень Хт
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
NaClO2	0,5	0,5	0,5	1,5	1,5	1,5
HCl	0,5	1,0	1,5	0,5	1,0	1,5
Температура, °C	90	90	90	60	60	60
Продолжительность, мин	100	100	100	180	180	180
Ступень П1
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H2O2	1,0	1,0	1,0	1,5	1,5	1,5

1	2	3	4	5	6	7
NaOH	1,0	1,0	1,0	1,5	1,5	1,5
Na 2SiO3	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Трилон С	0,1	0,3	0,5	0,1	0,3	0,5
Температура, °C	60	60	60	80	80	80
Продолжительность, мин	150	150	150	180	180	180
Ступень П2
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H2O2	0,9	0,9	0,9	1,2	1,2	1,2
NaOH	0,9	0,9	0,9	1,2	1,2	1,2
Na 2SiO3	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Трилон С	0,1	0,2	0,3	0,1	0,2	0,3
Температура, °C	60	60	60	80	80	80
Продолжительность, мин	100	100	100	150	150	150
Показатели беленой целлюлозы
Выход, % от небеленой целлюлозы	92,9	92,6	91,9	92,5	91,7	91,3
Белизна, %	88,0	88,5	88,5	89,5	90,0	90,0
Степень провара, п.ед.	12	12	10	8	6	6
Разрывная длина, м	8550	8500	8400	8450	8400	8400
Сопротивление продавливанию, кПа	330	310	310	290	290	280
Прочность на излом при многократных перегибах, ч.д.п.	570	570	560	560	550	550

Из данных таблицы видно, что отбелка лиственной сульфатной целлюлозы по предлагаемой схеме позволяет получить беленую целлюлозу с белизной 87,0-91,0% при сохранении механических показателей и с минимальными химическими потерями.

Данный способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет повысить белизну целлюлозы, уменьшить химические потери целлюлозы при отбелке, уменьшить затраты на отбелку и снизить нагрузку на окружающую среду за счет проведения щелочной отбелки целлюлозы в две ступени пероксидом водорода в присутствии силиката натрия и трилона C взамен стадий окислительного щелочения и второй ступени отбелки хлоритом натрия.