Патент на изобретение №2213175

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

(57) Реферат:

Способ касается получения целлюлозы и относится к технологии целлюлозного производства в целлюлозно-бумажной промышленности для получения сульфитной целлюлозы для бумаги, картона и химической переработки. Способ включает варку древесной щепы с сульфитным варочным раствором в присутствии в качестве добавки поверхностно-активного вещества (ПАВ) неионогенного типа – препарата ОС-20, представляющего собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,1-0,2% от массы абсолютно сухой древесины. Техническим результатом является увеличение эффективности обессмоливания и снижение вредной смолистости при одновременном снижении расхода ПАВ. 2 табл.

Изобретение относится к технологии целлюлозного производства и может быть использовано на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности в производстве сульфитной целлюлозы для бумаги, картона и химической переработки.

Известен способ получения сульфитной целлюлозы, согласно которому древесную щепу варят с сульфитным варочным раствором в присутствии смеси алкилбензолсульфонатов натрия на основе -олефинов термического крекинга парафинов и сульфитно-спиртовой барды (а.с. 1052593, кл. D 21 С 3/06, опубл. 07.11.83).

Недостатками данного способа является недостаточно высокий эффект обессмоливания целлюлозы и увеличение жесткости целлюлозы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения целлюлозы путем варки древесной щепы с сульфитным варочным раствором в присутствии анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) – смеси натриевых солей изомерных алкилсульфоновых кислот с длиной цепи алкильного радикала С₁₁-C₁₈ и катионного ПАВ – смеси метилдиэтиламинометильных производных полиэтиленгликолевых эфиров алкилфенолов, при общем расходе анионного и катионного ПАВ 0,125-0,350% от массы абсолютно сухой древесной щепы (а.с. 988940, кл. D 21 С 3/06, опубл. 15.01.83).

К недостаткам данного способа относится относительно высокий расход ПАВ (0,125-0,350% от абсолютно сухой щепы), низкая степень обессмоливания (40,5-30,6%), использование двух типов ПАВ.

В процессе варки экстрактивные вещества из древесины переходят в варочный щелок, и смола в целлюлозной массе находится в трех видах:
а) в состоянии свободных частиц, взвешенных в водной фазе в виде суспензии или эмульсии;
б) в виде частиц, осевших на поверхности волокон;
в) в виде капелек жиров и жирных кислот внутри паренхимных клеток.

Наиболее опасной является эмульгированная смола, т.к., ее суспензия нестабильна и под влиянием изменения внешних условий (выгрузка целлюлозы из котла, промывка) легко может быть нарушена. В этом случае происходит агломерация отдельных частиц смолы в крупные сгустки и оседание их на целлюлозном волокне и оборудовании, что обусловливает появление “вредной” смолистости и является причиной возникновения смоляных затруднений на производстве.

В известных способах сведений о снижении показателя “вредной” смолистости не обнаружено.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым техническим решением, включают варку древесной щепы с сульфитным варочным раствором в присутствии ПАВ.

Задачей изобретения является увеличение эффективности обессмоливания и эффективности снижения “вредной” смолистости при одновременном снижении расхода поверхностно-активного вещества.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем варку древесной щепы с сульфитным варочным раствором в качестве добавки используют ПАВ неионогенного типа – препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,1-0,2% от массы абсолютно сухой древесины. Препарат ОС-20 выпускается по ГОСТу 10730 (марка А).

Признаки, отличительные от прототипа, – использование в качестве добавки ПАВ неионогенного типа. Отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают снижение общей и “вредной” смолистости целлюлозы, снижение расхода ПАВ, используемого при варке целлюлозы.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности.

Древесную щепу загружают в автоклав. Варочный раствор на натриево-магниевом основании нагревают до температуры 70-75^oС и растворяют в нем препарат ОС-20 в количестве 0,1-0,2% от массы абсолютно сухой щепы. Заливают в автоклав и проводят варку. Варку осуществляют при конечной температуре 160^oС. Далее целлюлозу промывают холодной водой.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Древесную щепу загружали в автоклав и заливали варочным раствором, нагретым до 70-75^oС.

Варку целлюлозы проводили по режиму:
подъем температуры до 115^oС – 1,5 ч;
стоянка при этой температуре – 2,0 ч;
подъем до температуры 160^oС – 2,0 ч;
стоянка при температуре 160^oС – 2,0 ч.

Гидромодуль составлял 5:1.

После варки целлюлозу промывали холодной водой.

Примеры 2-5. Древесную щепу загружали в автоклав. Варочный раствор нагревали до температуры 70-75^oС, затем в нем растворяли определенное количество ОС-20 (добавка ОС-20 составляла от 0,1 до 0,5% к массе абсолютно сухой щепы) и заливали в автоклав.

Варку целлюлозы проводили по режиму, описанному в примере 1.

Далее целлюлозу промывали холодной водой.

Влияние добавки ОС-20 при варке древесной щепы на качественные показатели целлюлозы представлены в табл. 1, 2.

Из данных табл. 1 видно, что расход ОС-20 в количестве 0,5% от абсолютно сухой древесины позволяет снизить содержание смол и жиров в целлюлозе на 54,8% и “вредной” смолы – на 55,6%. При расходе ОС-20 в количестве 0,1-0,2% к абсолютно сухой древесине – массовая доля смол и жиров снижается на 24,4 и 45,2%, массовая доля “вредной” смолы снижается на 35,2 и 45,4%. При дальнейшем увеличении расхода ОС-20 обессмоливание улучшается, но с меньшей эффективностью: при увеличении расхода ОС-20 от 0,2 до 0,5% от абсолютно сухой древесины прирост степени обессмоливания составляет лишь на 9,6% (от 45,2 до 54,8%).

Использование ПАВ при варке не оказало значительного влияния на белизну получаемой целлюлозы.

Данные табл. 2 показывают, что все полученные образцы целлюлозы имеют высокие значения разрывной длины, около 10000 м. Применение ОС-20 при варке древесной щепы практически не отразилось на показателях сопротивления продавливанию и излому, но несколько снизило сопротивление раздиранию.

Обессмоливающий эффект при использовании ПАВ при варке целлюлозы обусловлен следующим:
– ПАВ способствует диспергированию смолы, а чем более дисперсна смоляная эмульсия, тем она более устойчива и в меньшей степени смола оседает на целлюлозное волокно;
– ПАВ, присутствующий в варочном растворе, образует защитные слои, препятствующие сближению и слипанию мелких частиц смолы, перешедших в варочный раствор на начальной стадии варки, в крупные флокулы и снижает вероятность оседания этих флокул на волокне и оборудовании.

Все это способствует меньшему оседанию смолы на целлюлозное волокно и эффективному отмыванию мелких частиц смолы от волокна при промывке целлюлозы, а в конечном итоге снижает содержание смолы в целлюлозе после варки и устраняет потенциальную возможность смоляных затруднений.

Использование предлагаемого способа получения целлюлозы по сравнению с прототипом обеспечивает снижение общей смолистости целлюлозы на 45,2%. Дополнительно происходит снижение “вредной” смолистости, что позволяет устранить смоляные затруднения, возникающие при использовании сульфитной целлюлозы, полученной варкой без использования ПАВ; снижение расхода ПАВ, используемого при варке целлюлозы (0,1-0,2% от массы абсолютно сухой древесины); а также снижение жесткости целлюлозы без уменьшения общего выхода и сохранение механических показателей целлюлозы.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозы, включающий варку древесной щепы с сульфитным варочным раствором в присутствии добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки используют поверхностно-активное вещество неионогенного типа – препарат ОС-20, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, при его расходе 0,1-0,2% от массы абсолютно сухой древесины.

РИСУНКИ