Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

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.