способ отбелки бисульфитной целлюлозы

Классы МПК:D21C9/10 отбеливание 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-11-28
публикация патента:

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к способам отбелки бисульфитной целлюлозы, и может быть использовано в производстве беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона. Способ включает делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н2O2 1,0-4,0%, H2SO 4 0,5-1,0%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин. Добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразоватсля трилона С при расходе Н 2O2 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na2SiO 3 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин. Обеспечивается повышение белизны и улучшение механических показателей целлюлозы. 1 табл.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к способам отбелки бисульфитной целлюлозы, и может быть использовано в производстве беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона.

Известен способ отбелки бисульфитной целлюлозы путем последовательной обработки целлюлозной массы хлоритом натрия в количестве 1-2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, азотной кислотой при температуре 40-55°С и концентрации массы 5-10%, щелочью при температуре 50-60°С, добелки гинохлоритом и диоксидом хлора (см. авт.св. № 1141128, кл. D21C 9/10, опубл. 23.02.85 г.).

Недостатками известного способа являются использование при отбелке гипохлорита, применение которого в процессе отбелки приводит к образованию токсичных и канцерогенных хлорорганичсских соединений, в том числе хлороформа, которые оказывают негативное влияние на жизнедеятельность живых организмов, наносят вред окружающей среде и здоровью человека; невысокие механические показатели беленой целлюлозы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ отбелки бисульфитной целлюлозы, согласно которому делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени путем хлорирования в щелочной среде с расходом едкого натра 0,5-4,0%, активного хлора 1-10% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 20-80°С, концентрации массы 5-15% в течение 15-150 мин, а добелку осуществляют - гинохлоритом натрия при температуре 35-50°С, концентрации массы 8-12%, продолжительности 90-180 мин, расходе гипохлорита (в единицах активного хлора) 10-20 кг/т целлюлозы и пероксидом водорода с расходом Н2 О2 0,7-1,5%, Na2SiO3 1,5-2,5%, NaOH 0,5-1,0% от массы абсолютно сухого волокна при температуре 60-80°С, продолжительности 120-180 мин и концентрации массы 8-12% (см. авт. свид. № 990919, кл. D21C 9/10, опубл. 23.01.1983 г.). Данный способ принят за прототип.

Недостатки известного способа, принятого за прототип, заключаются в следующем. При хлорировании в щелочной среде молекулярный хлор взаимодействует с щелочью с образованием гинохлорита натрия. Использование при отбелке молекулярного хлора и гинохлорита натрия приводят к загрязнению сточных вод токсичными хлорированными органическими соединениями, к числу которых относится также хлороформ, которые оказывают вредное действие на здоровье человека и окружающую среду. Высокий расход активного хлора на отбелку способетвует высокой концентрации токсичных хлорорганических соединений в сточных водах. К недостаткам способа относятся также невысокие показатели механической прочности и белизна целлюлозы.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, -проведение делигнификации целлюлозы; добелка массы хлорсодержащим реагентом и пероксидом водорода.

Задачей данного изобретения является повышение экологичности, повышение белизны и улучшение механических показателей целлюлозы за счет исключения элементарного хлора и снижения расхода хлорсодержащих реагентов.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отбелки бисульфитпой целлюлозы, включающем делигнификацию целлюлозы и добелку массы хлорсодержащим реагентом и пероксидом водорода, делигнификацию проводят нероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H2O2 1,0-4,0%, H 2SO4 0,5-1,0%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин; добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором нероксида водорода в присутствии комилексообразователя трилона С при расходе H 2O2 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na2SiO 3 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин.

Использование для делигнификации целлюлозы нероксида водорода в кислой среде с последующей щелочной обработкой вместо двухступенчатого хлорирования в щелочной среде и замена гипохлорита натрия на хлорит натрия при добелке целлюлозы позволит значительно снизить образование хлорированных органических соединений в сточных водах.

Добелка целлюлозы нероксидом водорода в щелочной среде в присутствии комнлексообразователя трилона С способствует повышению белизну целлюлозы при сохранении ее механических показателей.

Признаки отличительные от прототипа: делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H2O2 1,0-4,0%, H2SO4 0,5-1,0%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%; затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин; добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразователя трилона С при расходе H 2O2 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na2SiO 3 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин.

Предлагаемый способ отбелки бисульфитной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую бисульфитную целлюлозу дезинтсгрируют в воде, отжимают, помещают в отбельную ванну и проводят делигнификацию. Для этого в отбельную ванну добавляют необходимое количество H2O2, H2 SO4, Na2MoO4. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде (стадия Пк) проводят при температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%. После завершения делигнификании нероксидом 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°С. По истечении заданного времени вновь целлюлозную массу промывают водой и проводят отбелку целлюлозы хлоритом натрия в кислой среде при температуре 60-90°С в течение 120-240 мин. Далее массу промывают водой и в отбельную ванну вводят отбельный раствор, состоящий из нероксида водорода, щелочи, силиката натрия и комплексообразователя трилона С, для проведения пероксидной отбелки. Условия пероксидной отбелки: расход Н2О2 1,0-2,5% NaOH 1,0-2,0%, Na2SiO3 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 60-80°С, продолжительность 120-180 мин и концентрация массы 10%.

После отбелки нероксидом 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 бисульфитную целлюлозу массой 40 г абсолютно сухой целлюлозы жесткостью 125 п.ед., белизной 60% и разрывной длиной 10450 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 70°С 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. Но окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°С 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 отбелке хлоритом натрия с его расходом 0,5% и расходом соляной кислоты 1% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60°С в течение 240 мин.

После отбелки хлоритом натрия целлюлозную массу промывают до нейтральной реакции водой и проводят отбелку нероксидом водорода при следующих условиях: расход H2O2 1,0%, NaOH 1,0%, Na2SiO3 3,0%, трилона С 0,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 60°С, 180 мин, концентрация массы 10%.

После завершения пероксидной отбелки 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 бисульфитпой целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице.

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

Таким образом, заявляемый способ отбелки бисульфитной целлюлозы но сравнению с прототипом позволяет:

- повысить белизну целлюлозы;

- получить целлюлозу с высокими показателями механической прочности за счет использования для делигнификации целлюлозы пероксида водорода в кислой среде с последующей щелочной обработкой вместо двухступенчатого хлорирования в щелочной среде и замены гинохлорита натрия на хлорит натрия при добслкс целлюлозы;

- повысить экологичность процесса отбелки за счет снижения расхода активного хлора на отбелку.

Таблица
Условия отбелки целлюлозы по схеме Пк - Щ - Хт - П - К и показатели беленой целлюлозы
Условия отбелкиНомер примера
12 345 6
12 34 567
Ступень Пк
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы: способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764
H2O2 12 412 4
Na2MoO4 0,050,2 0,50,050,2 0,5
H 2SO40,5 0,751,00,5 0,751,0
Температура, °С 707070 989898
Продолжительность, мин 180180180 7070 70
Ступень Хт
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы: способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764
Na2ClO 20,51,0 1,50,5 1,01,5
HCl1.01,5 2,01,0 1,52,0
Температура, °С60 606090 9090
Продолжительность, мин240 240240120 120120
Ступень П
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы: способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764 способ отбелки бисульфитной целлюлозы, патент № 2503764
H2O2 .1,01,5 2,51,01,5 2,5
NaOH 1,01,5 2,01,01,5 2,0
Na 2SiO33,0 3,03,03,0 3,03,0
трилон С0,1 0,30,50,1 0,30,5
Температура, °С 606060 808080
Продолжительность, мин 180180180 120120 120
Показатели беленой целлюлозозы
Выход, % от небеленой целлюлозы94,2 93,592,793,1 92,290,2
Белизна, %87,0 87,588 89,590,091,5
Степень провара, н.ед. 10108 664
Разрывная длина, м 890084508000 85008200 7850
Сопротивление нродавливаиию, кПа370350 340360 330310

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ отбелки бисульфитной целлюлозы, включающий делигнификацию целлюлозы и добелку массы хлорсодержащим реагентом и пероксидом водорода, отличающийся тем, что делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н2O2 1,0-4,0%, H 2SO4 0,5-1,0%, Na2MoO4 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин; добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразователя трилона С при расходе Н 2O2 1,0-2,5 %, NaOH 1,0-2,0 %, Na2 SiO3, 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2503764

patent-2503764.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс D21C9/10 отбеливание 

Патенты РФ в классе D21C9/10:
способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы -  патент 2523118 (20.07.2014)
способы и системы для отбеливания лигноцеллюлозных масс после варки с содой и антрахиноном -  патент 2479683 (20.04.2013)
способ переработки целлюлозосодержащего сырья -  патент 2456394 (20.07.2012)
способ производства модифицированной целлюлозы для использования в продуктах из бумаги или бумажного полотна, беленая модифицированная сульфатная целлюлоза, бумага или картон -  патент 2454494 (27.06.2012)
способ отбелки сульфатной целлюлозы -  патент 2445415 (20.03.2012)
способ облагораживания печатной макулатуры -  патент 2435892 (10.12.2011)
усовершенствованный способ производства целлюлозы, бумаги и картона -  патент 2424388 (20.07.2011)
целлюлоза и бумага повышенной яркости -  патент 2418125 (10.05.2011)
способ отбелки сульфатной целлюлозы -  патент 2413046 (27.02.2011)
улучшенные композиции и способы производства бумаги -  патент 2387751 (27.04.2010)


Наверх