CS213345B2

CS213345B2 - Způsob přípravy chemické buničiny

Info

Publication number: CS213345B2
Application number: CS784215A
Authority: CS
Inventors: Erkki Hoeijer
Original assignee: Kaukas Ab Oy
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1982-04-09
Also published as: NO151475C; FI54941B; FI54941C; JPS5415001A; NO782250L; PL112256B1; BR7804169A; PL208012A1; NO151475B; SE7806815L; SE436429B

Description

Vynález se týká způsobu přípravy chemické buničiny s velmi vysokým obsahem «-celulózy s použitím kraftového procesu.

Chemická buničina s vysokým obsahem «-celulózy je potřebná pro výrobu rozpustné buničiny. Technicky přijatelná rozpustná buničina obsahuje alespoň 90 % hmotnostních «-celulózy.

V současné době se rozpustná buničina připravuje sulfitovou várkou. Vysokého obsahu «-celulózy v rozpustné buničině se dosáhne při bělení buničiny působením horké alkálie při vhodné koncentraci alkálie a vhodné teplotě.

Příprava rozpustné buničiny sulfitovým procesem je velmi drahá v důsledku nízkého výtěžku metody a obsahu extrahovaného materiálu v buničině. Sulfitové provozy jsou mimoto velmi staré a pro získání efektivnosti by vyžadovaly velké investice. Velmi drahé jsou při sulfitovém procesu mimo jiné roztoky na ochranu životního prostředí.

Při přípravě rozpustné buničiny známými způsoby se další složky buničiny rozpouštějí v mercerizačním roztoku, což snižuje výtěžek rozpustné buničiny a zabraňuje tvorbě vysoce kvalitní rozpouštěcí buničiny.

Ve světě stoupá poptávka po syntetických vláknech, a tudíž také potřeba rozpustné buničiny.

Podle finského patentu č. 52 230 se vyrábí rozpustná buničina z neběleně surové buničiny odstraněním hemicelulóz pomocí alkalického roztoku, obsahujícího 4 až 13 proč. hydroxidu sodného, při teplotě 0 až 120 °C. Tento proces vyžaduje použití poměrně velkého množství alkálií (600 %, vztaženo na buničinu) a poměrně dlouhé doby várky (cca 230 min). Alkalická extrakce nemůže probíhat současně s bělením, poněvadž proces není schopen spotřebovat veškeré použité alkálie.

Předmětem vynálezu je způsob přípravy chemické buničiny s obsahem více než 90 proč. hmotnostních «-celulózy kraftovýra procesem vařením dřevní suroviny, jako jsou piliny, v přítomnosti značného přebytku alkálií, jehož podstata spočívá v tom, že celkový obsah alkálií činí 20 až 40 % hmotnostních, výhodně 30 % hmotnostních, počítáno jako Na₂0 na množství dřevní suroviny, a obsah sulfidů je 20 až 50 % hmotnostních, výhodně 30 až 40 % hmotnostních, počítáno na množství Na<₂0, doba várky je 5 až 20 min, výhodně 10 min a teplota je 180 až 190 °C, přičemž větší část hemicelulózy se rozpustí, načež se získaná buničina bělí, výhodně s použitím bělícího roz21 334S o

Qj) toku, obsahujícího 5 až 10 % hmotnostních, výhodně 7 % hmotnostních alkálií, a kysličníku chloričitého, chloru, hydroxidu sodného a peroxidu vodíku při teplotě 20 až 30 °C.

Způsob podle vynálezu je založen na přípravě rozpustné buničiny kraftovým procesem. Kraftová várka se provádí kontinuálně v přítomnosti značného přebytku alkálií.

Doba várky je velmi krátká a teplota dosti vysoká. Za těchto podmínek se během várky většina hemicelulózy a dalších látek ze dřeva rozpustí, což je s ohledem na buničinu pro výrobu papíru velmi nevýhodné, ale s ohledem na rozpouštějící se hmoty velmi žádoucí. Tímto rozpouštěním hemicelulózy se zvýší obsah «-celulózy přímo při várce na extrémně vysokou hodnoíu (až 89 %). Při normálním kraítovéra procesu je obsah «-celulózy asi 80 %. jestliže při várce stoupne obsah «-celulózy, zlepší se reaktivita buničiny, což přispívá k přípravě vysoce kvalitní rozpustné celulózy z buničiny.

Po várce se buničina vystaví při bělení působení chladné alkálie s použitím asi 7 proč. hmotnostních alkálie při teplotě asi 20 až 30 °G, tzn. při dosti nízkém obsahu alkálie a vysloveně při nízké teplotě. Změna obsahu alkálie má vliv na získaný obsah α-celulózy. Obsah «-celulózy v takto připravené buničině je alespoň 9(1 %, obvykle asi 92 o/o.

Výtěžek rozpustné buničiny připravené podle vynálezu je asi 37 %, počítáno na množství absolutně suchého dřeva, a buničina,. připravená tímto způsobem -neobsahuje ržádné extrahované materiály, jejmhž přítomnost v rozpustné buničině jo škodlivá;·'/-Další běžné vlastnosti rozpustné hunič itty se získají obměňováním různých faktorů při várce a bělení.

Normální obsah «-celulózy v bělené buničině, připravené kraftovým procesem, ju asi 84 % hmotnostních.

Nejlepší surovinou jsou piliny vznikající •při řezání dřeva, které byly dosud používány pro různé sekundární účely. V úvahu mohou přicházet rovněž další dřevní suroviny.

Podle vynálezu se z pilin nebo třísek za podmínek Bauerovy várky vyrábí chemická buničina, která má po várce velmi vysoký obsah «-celulózy, a konečný extrémně vysoký obsah «-celulózy se získá při bělení v prostředí chladné alkálie, přičemž obsah alkálie činí pouze 7 %. Získaný produkt může být použit jako takový jako surovina při rozpouštěcím procesu. Tento proces není ve srovnání se současnými způsoby přípravy rozpustné buničiny škodlivý vůči životnímu prostředí.

Příklad

Příprava chemické buničiny obsahující více než 92 % hmotnostních «-celulózy, z pilin.

Při zkouškách se použijí piliny pocházející ze závodu Kaukas.

Várka:

celkové alkálie Na₂O 27 % sulfidita Na₂O 30 %

Varna křivka min 182 °C číslo kappa asi 30

Varná kapalina se před přečerpáním do vařáku předehřeje.

Poměr plnění:

dřevo : kapalina = 1:5

Várka se provádí v 50 1 vařáku s použitím přímé páry.

Po várce se buničina ve vařáku promyje, desintegruje v separátoru a nechá projít plochým sítem.

Množství dřeva v každé várce bylo 5 kg absolutně suchého dřeva.

Výsledky analýzy buničiny po várce jsou uvedeny v tabulce I.

Bělení:

Bělení se provádí s použitím balící kombinace

D—C—A—H—P—SO₂ kde

D je předběžné působení kysličníku chloričitého, prováděné v malém mísícím zařízení s použitím až poloviny množství chloru v celkovém chloračním stupni. Obsah chloru, je 2,2 %, konsistence 2,5 % a teplota 20 (>.

C označuje působení chlorem při teplotě 20 °C, obsahu chloru 2,2 %, konsistenci 2 proč. a reakční době 35 min,

A označuje působení alkáliemi obsah NaOH 7,0 %, teplota 30 °C, konsistence 10 %, reakční doba 180 min, pH 11,0 až 11,3,

H označuje působení chlornanem; obsah aktivního chloru 1,8 %, teplota 40 °C, konsistence 10 °/o, reakční doba 180 min, pH 10,0 až 10,5; pří + i H_n se použije chlornanu,

P označuje působení peroxidem vodíku; obsah peroxidu vodíku 1,5 %, teplota 80 stupňů Celsia, konsistence 10 O/o, reakční doba 180 min, pH 10,0 až 10,5 a

SO₂ značí acidifikaci vodou obsahující kysličník siřičitý, pH pod 4,5, teplota 20 stupňů Celsia, konsistence 3 %, reakční doba 15 min.

Množství buničiny při každém bělení bylo 1 kg absolutně suché buničiny.

Po každém stupni bylo prováděno promývání desetinásobným množstvím vody.

Výsledky analýzy bělené buničiny jsou uvedeny v tabulce II.

Výsledky analýzy buničiny po várce

Č. várky Doba várky Jasnost ISO, % Číslo kappa Viskozita CH₂Cl₂-extrakt, a % včetně Výtěžek % Výtěžek % síto min dm³/kg proč. ligninu buničina t\ O) N CJ d r-Γ o“ θ' o CD ο r·^ σ~ co cd σ oo co co co co co t~I x—1 Φ r-l CM o o θ' σ σ cm σ σ Ι.Ό oo cd σ ιό co co co co co ο

oú φ^ od σ' σ' co co co

CO ο ο t>^ co CO ΙΌ' ΙΌ_ co cd cd co cd σ co cm cd co σσσσσσσσσσ

00^ co σ

O CO σ co w N 1.Ό ÍO Φ

O rH o O o O r-H' rH O' O cd σ cd σ o o σ’ σ' cd cd cd

σ	σ	ο	ο	σ	σ	ο	σ	σ	σ	Ο
νΗ	r-l	CO	σ	σ	φ		φ	φ	CM	ΙΌ
σ	σ	C0	ι>	Ι>	σ	σ	ΙΌ	ΙΌ	C0	σ

00	Ο	ο		^ed		00	00	-,-1	00
c<;	CO	OÓ	cm	cd	σ	!<)	rd CO	σ	<d
CM	co	CM	CM	CM	r-l	-Η	t ·{ r-l	σ	CM

θ' ΙΌ O θ' Φ^ r-j' co σ 1-0.1Ό CO cd t-T σ cd m* od td ó o cm cm co co cm co co co co φ φ co co o

r-í

CO CM CM σ ,_J { y~J

CQ Φ Φ O O T-H CM CM rH vH

1.Ό	co	1Ό	CM	σ	σ	σ	r-l	φ	σ	σ
Lx		CO	[>		o	σ	σ	co	σ	σ
CO	co	CO	CO	co	co	co	σ	co	co	co
	&

tí tí

H £>» tí tí tí σ

'Φ tí

Φ >φ σ

Η-*·*

N '>> Γ—i tí tí tí >>

Φ

Ί/3 >

t	O
o	>
& OJ
	Ό
O	tí tí
Φ >N	o
>Φ	tí
-M	'tí
	-f-J
>	1 >CJ

o;

φ >N >Φ

cd dť, oo m

tí

CZ) tí o¹ <5

G0

M

CZ5

O tí w

cd tí

Om σ

tí o

ř—Ί ω

>Q tí + «* o Ή

Φ

H oo σ σ σ^ σ_ τ-^ οο^ ιό σ^ σ td td ιό td cd od cd cd Φ COCOCOCOCOCOCOCOCOCO θ' CM co cd σ σ τ-Η td cd cd co σ σ σ σ ^1.

td ιό ιό σ σ σ φ^ co σ

σ	,—i	cn	LO'	CQ	CM^		CM^	co^	οο_λ
σ	cm	rd	rM	rd	cd	cd	cm	σ	σ'
co	σ	σ	σ	σ	σ	σ	σ	CO	co

σ	σ	ο	σ	σ	ο	σ	σ	σ
σ	σ	γΗ	σ	CO	CM	00	φ	CM
φ	^•ι	φ	σ	σ	Ο.	ΙΌ	σ	σ

O O LO to U0 θ' O θ' ΙΌ^ ΙΌ^ td σ oo ed rd rd σ cd cd co* oo σ co σ σ co b> t> co co

Φ o

'tí í>

O

Pm o^x o

>tí Cd 03 7 eO tí .3 « cn «3

A s.

f-ι Al O í~l N 'CB > >

'V >U

C*i

Φ !>·

O O CM CO V”l HC0CQCCQ cm' o o' cd σ' σ' co cd' cd σ' CMCOCMvHCMCMCMCMCMrH

1Ό O O O O O O O LO 1.0 to σ co co co σ co co eo l.o

O co σ

I

K iq cd cq cd o q q cq uq uq | cď tV tV tV t< tV tV tV -ψ oj <

I u

O ca tí •r—I s

o

Φ >Φ σ

CM	σ	σ	σ	σ	σ	σ	σ	CM	φ
		l>	<O	σ	σ	σ	σ	Ι>	ι>
CO	co	co	σ	co	σ	σ	σ	C0	00
cd	Φ	o	co	í>s	00	σ	σ	σ	σ
rH	co	co	σ	co	co	σ	φ	σ	σ

24/374 7,0 90 10,8 89,0 290 88,8 94,8 34,3 bělicí kombinace: C—A—Hj—H_n—Dí—A—D_n—S0₂

35/385 7,0 30 29,0 91,1 490 91.2 97,7 38,0

36/385 7,0 30 29,0 91,2 490 91,2 98,3 38,2

Srovnávací příklad

Příprava chemické buničiny z pilin s použitím diskontinuální várky.

Při zkouškách se použijí piliny z rámové pily ze závodu Kaukas.

Várka:

aktivní alkálie Na₂O 16 % na dřevo sulfidita Na₂O 30 %

Varná křivka:

°C/30 min, 80 °C/120 min, 170 °C/70 min. Při 170 °C číslo kappa asi 30.

Poměr plnění:

dřevo : kapalina = 1 : 4,5.

Množství dřeva na várku bylo 2 kg absolutně suchého dřeva.

Po várce se buničina defibruje a nechá projít plochým sítem s deskou s otvory 0,25.

Výsledky analýzy buničiny po várce jsou uvedeny v tabulce III.

Bělení aj polobělení bělicí kombinace:

Cl₂—N—Cl₂—A—Hí—SO₂

b) plné bělení bělicí kombinace:

aj Cl₂—N—Cl₂—A—H[—·H„—SO₂ bj Cl₂—-N—Cl₂—A—Hj—P—SO₂

Výše popsané várky (5j se spojí do jednoho vzorku a provádí se popsané bělení, přičemž každá použitá dávka odpovídá 1 kg absolutně suché buničiny.

Podmínky bělení:

Cl₂: teplota 20 °C, konsistence 2 %, reakční doba 30 min, pH na konci stupně asi 2,0.

N: přívod NaOH 23 kg/h, teplota 45 °C, konsistence 2 %, reakční doba 20 min, pH

10,5 až 11,3.

II Cl₂: teplota 20 °C, konsistence 6 %, reakční doba 45 min, pH na konci stupně 2,2.

A: přívod NaOH 15 kg/h, teplota 50 °C, konsistence 10%, reakční doba 120 min, pH na konci stupně asi 11,3.

Hp teplota při polobělení 27 °C při číslu kappa 20, 30 °C při číslu kappa 33, při plném bělení při obou tvrdostech 45 °C, konsistence 8 %, reakční doba 120 min, pH 10,0 až 10,5.

H_n: teplota 45 °C, konsistence 8 %, reakční doba 120 min, pH 10,0 až 10,5.

promývání EDTA: přívod EDTA 2 kg/h, teplota 45 °C, konsistence 3 %, reakční doba 15 min, pH 9,5 až 10,0.

P: teplota 60 °C, konsistence 10 %, reakční doba 120 min, pH 9,0 až 10,0. Aditiva křemičitan sodný 50 kg/h (41° Béj a MgSO₄.7 H₂O 1,0 kg/h.

SO₂: acidifikace vodou obsahující kysličník siřičitý (pH pod 4,5 j, teplota asi 20 °C, konsistence 3 %, reakční doba 15 min.

Výsledky analýzy bělené buničiny jsou uvedeny v tabulce IV.

Tabulka III

Výsledky analýzy buničiny z pilin

Č. várky	Číslo kappa	Viskozita cm³/kg	CH₂Cl-extrakt proč.	Výtěžek %
síto	buniěina
K 1356	33,7	—		0,03	45,0
K 1357	35,1	—	—	0,03	45,1
K 1358	33,8	—	—	0,06	44,2
YK 1360	30,4	—	—	0,08	44,0
K 1361	31,8		—	0,06	44,4

Výsledky analýzy bělené buničiny

Č. bělení Číslo kappa ........ Žloutnutí PC Viskozita CH₂Cl₂-extrakt, tó °/o Výtěžek % počítáno nebělené Jasnost SCAN, Jasnosti °/o KCL cm³/g proč. výtěžek na dřevo buničiny proč. _bělení__

tx	00~	cn
CM	r4	t—1
		'Φ

^Or.	σ>	Cx
co	co	CM
cn	03	cn

CD oo co o

o co oo řx

σ) co a

og co ^r

CD

OO xn oo

O

O θ' o

o cT

O σ>

xn o

rd cm co oo tx tx oo tx

O

CO o

co

P-I

O cóffiin i xn

-CD

1	Loo	K ⁰⁰
2 1 4?	K 1	1 <
<	I
o	1	1 4f
'3 a.	4? O	O 1

>ω

Λ

°-2 CO *7	O co	1 ° co
CV3 \|	co	4? ⁰⁰

O

Claims

1. Způsob přípravy chemické buničiny s obsahem více než 90 % hmotnostních «-celulózy kraftovým procesem vařením dřevní suroviny, jako jsou piliny, v přítomnosti značného přebytku alkálií, vyznačující so tím, že celkový obsah alkálií činí 20 až 40 proč. hmotnostních, výhodně 30 % hmotnostních, počítáno jako Na₂O na množství dřevní suroviny, a obsah sulfidů je 20 až 50 % hmotnostních, výhodně 30 až 40 % hmotnostních, počítáno na množství Na₂O, doba várky je 5 až 20 min, výhodně 10 min a teplota je 180 až 190 °C, přičemž větší vynalezu část hemicelulózy se rozpustí, načež se získaná buničina bělí, výhodně s použitím bělícího roztoku, obsahujícího 5 až 10 % hmotnostních, výhodně 7 % hmotnostních alkálií, a kysličníku chloričitého, chloru, hydroxidu sodného a peroxidu vodíku při teplotě 20 až 30 °C.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že při působení kysličníku chloričitého se použije chloru v množství rovnajícím se až polovině celkového množství chloru v chloračním stupni, a že na buničinu se působí chlorem ve dvou stupních.