Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЛИСТВЕННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

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 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 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 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.

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 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; 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 H₂O₂, H₂SO₄, Na₂MoO₄. 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%, Na₂SiO₃ 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 H₂O₂ 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%, Na₂SiO₃ 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.

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.