СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ
METHOD FOR PRODUCTION OF SULFATE CELLULOSE FROM LARCH WOOD

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.
2
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/м.
Анализ приведенных характеристик показывает, что из такой целлюлозы можно производить бумагу высшего качества или использовать ее для получения вискозной целлюлозы.
Таблица 1
Составы водных экстрактов
№ примера
Содержание сухих веществ в экстракте, г/л
Содержание орг-их веществ в сухом остатке, %
Содержание АГ, % от сухого остатка
Содержание флавоноидов, % от сухого остатка
Зольность сухого остатка, %
1
10,4
96,8
92,4
4,4
3,2
2
19,2
96,7
91,8
4,9
3,3
Таблица 2
Характеристики целлюлозы
Показатели
Пример 1
Пример 2
Пример 3 из прототипа
Выход целлюлозы, % от массы экстрагированной абсолютно сухой древесины
33,0
33,5
34,3
Непровар
0,2
0,6
2,2
Содержание лигнина в целлюлозе, %
2,6
2,7
4,1
Степень делигнификации, ед. Каппа
21,0
17,4
27
Содержание α-целлюлозы
95,21
94,05
94,5
Разрывная длина, м
9500
10100
9100
Число двойных перегибов
5500
5589
5450
Сопротивление продавливанию, кПа
578
584
550
Сопротивление раздиранию, мН
224
219
210