Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы как вискозной, так и для бумаги и картона.

Известен способ получения арабиногалактана из древесины лиственницы, включающий экстракцию арабиногалактана из измельченной древесины водой одновременно с ударно-акустическим воздействием в течение 0,5-1,0 мин, отделение экстракта, его упаривание и осаждение продукта в органическом растворителе (пат. RU №2273646, МПК C08B 37/00, опубл. 10.04.2006 г.). Однако способ не предусматривает получение из древесного остатка волокнистых полуфабрикатов.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ получения сульфатной целлюлозы, включающий водную экстракцию щепы, последующую варку в котле периодического действия, извлечение арабиногалактана из водного экстракта (а.с.№1595977, МПК D21C 3/02, 1/02, опубл. 30.09.90 г.). Однако в этом способе получают целлюлозу с недостаточно высокими механическими показателями. Для получения вискозной целлюлозы в ней оказывается недостаточно низким значение числа Каппа.

Новым положительным результатом от применения предлагаемого способа является повышение механических показателей целлюлозы (в случае получения целлюлозы для бумаги) и снижение значения числа Каппа при получении вискозной целлюлозы.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения сульфатной целлюлозы, включающем водную экстракцию щепы и последующую варку целлюлозы в котле периодического действия, согласно изобретению, экстракцию щепы проводят в две ступени, причем в качестве экстрагента на второй ступени используют черный щелок. Этот экстракт после завершения процесса обработки щепы смешивают с черным щелоком и подают в систему регенерации варочных химикатов. Водный экстракт направляют на утилизацию.

Способ осуществляют следующим образом. Варочный котел периодического действия, снабженный системой рециркуляции жидкой фазы, загружают щепой, заполняют водой с обеспечением заданного значения гидромодуля. Содержимое котла нагревают до заданной температуры. Щепу обрабатывают водой в режиме ее рециркуляции в течение заданного времени. Затем экстракт сливают и направляют на переработку. В котел заливают с заданным гидромодулем из хранилища черный щелок, в качестве которого можно использовать щелок от промывки небеленой целлюлозы. В этом случае для повышения рН экстрагента в него добавляют белый щелок. Затем нагревают содержимое котла до заданной температуры и обработку щепы этим экстрагентом проводят в режиме рециркуляции в течение заданного времени. Затем экстрагент сливают из котла и направляют в систему регенерации варочных химикатов.

В котел подают растворы варочных химикатов и проводят варку целлюлозы по заданной программе. По завершении программы котел опорожняют, волокнистую массу направляют на дальнейшую переработку, часть черного щелока подают в хранилище для его последующего использования в качестве экстрагента, а остальную часть направляют в систему регенерации.

Длительность первой ступени экстракции выбирают с таким расчетом, чтобы из щепы экстрагировалось 35-40% в расчете на массу содержащегося в ней арабиногалактана при заметной, но уже недостаточно высокой скорости его выщелачивания в конце этой стадии. На этой стадии экстрагируются также зольные компоненты и некоторое количество флавоноидов. Длительность второй ступени обработки щепы черным щелоком с рН выше 10,0 должна обеспечить экстракцию еще 35-40% арабиногалактана, а также некоторых количеств лигнинных и смолистых веществ. Целесообразность проведения двух ступеней экстрагирования щепы различными по составу экстрагентами на ступенях подтверждает график на фиг.1

В результате обработки щепы перед варкой экстрагентами с удалением из нее большей части арабиногалактана качество конечного продукта - целлюлозы повышается по сравнению с варкой без предварительной экстракции.

Следующие примеры иллюстрируют эффективность предлагаемого способа.

В примере 1 на варку берут щепу с содержанием арабиногалактана 8,8%, в примере 2 - 16,8%.

Первую ступень экстракции в примерах проводят при гидромодуле 4:1, температуре 90°С, с кратностью рециркуляции 6, в течение 20 минут. Вторую ступень экстракции также проводят при гидромодуле 4:1, температуре 90°С, с кратностью рециркуляции 6, в течение 20 минут.

Водные экстракты по примерам анализируют на содержание сухих веществ, содержание в сухом остатке суммы органических веществ и зольных компонентов, а также арабиногалактана (АГ) и суммы флавоноидов. При испытаниях по примеру 1 экстрагировалось 4,4% растворимых веществ в расчете на абсолютно сухую древесину, по примеру 2 - 7,67%. Арабиногалактана экстрагировалось в примере 1 42% от его содержания в щепе, в примере 2 - 44%.

В экстракте от второй ступени обработки щепы определяют общее содержание сухих веществ и с учетом содержания сухих веществ в поступающем на экстракцию щелоке (18,3 и 19,4% по примерам 1 и 2, соответственно) оценивают количество экстрагированных из щепы различных веществ. Эти количества составили 3,75% в примере 1 и 7,53% в примере 2 по отношению к массе сухой щепы после первой ступени ее экстракции.

В щепе после обеих ступеней экстракции определяют содержание арабиногалактана и оценивают степень экстрагирования этого компонента. Она равна 78% от исходного количества в примере 1 и 83% в примере 2. Варку в примерах 1 и 2 проводят в варочном растворе при расходе активной щелочи, в ед. NaOH, 20% от массы абсолютно сухой древесины, сульфидности раствора 30%, гидромодуле 4:1, продолжительности нагрева до 170°С 90 минут, продолжительности варки при 170°С 90 минут.

В таблице 1 приведены составы водных экстрактов по примерам, в таблице 2 - характеристики целлюлозы. Показатели механической прочности отливок измерены при помоле целлюлозы 60° ШР и массе отливок 75 г/м².

Анализ приведенных характеристик показывает, что из такой целлюлозы можно производить бумагу высшего качества или использовать ее для получения вискозной целлюлозы.