EA013901B1

EA013901B1 - Отбеливание целлюлозы

Info

Publication number: EA013901B1
Application number: EA200970367A
Authority: EA
Inventors: Магнус Бьерклунд; Томас Кристофер Грескик; Хокан Фегерстен
Original assignee: Акцо Нобель Н.В.
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2010-08-30
Also published as: EP2082096B1; BRPI0719893A2; CL2007002906A1; EA200970367A1; UY30634A1; NO20091815L; WO2008044988A1; CA2665969A1; CA2665969C; ZA200903205B; EP2082096A1; PT2082096E; ES2403371T3; AR063160A1

Abstract

Изобретение относится к способу отбеливания целлюлозы, полученной способом щелочной варки, имеющей содержание гексуроновой кислоты перед конечной стадией отбеливания приблизительно от 1 до приблизительно 80 ммоль/кг сухой целлюлозы, причем указанный способ содержит три хлордиоксидные стадии: D0, D1 и D2, где загрузка диоксида хлора по отношению к общей загрузке диоксида хлора составляет a) D0 приблизительно от 40 до приблизительно 60%; b) D1 приблизительно от 30 до приблизительно 55%; с) D2 приблизительно от 4 до приблизительно 20% и где конечную хлордиоксидную стадию D2 осуществляют при рН приблизительно от 2 до приблизительно 4,5. Изобретение также относится к отбеленной целлюлозе, полученной настоящим способом.

Description

Настоящее изобретение относится к способу отбеливания, который снижает реверсию белизны, или пожелтение, целлюлозы, отбеленной не содержащим элементарного хлора ((НСЭХ), (ЕСР)) отбеливателем.

Уровень техники

В области отбеливания целью является обеспечение высоких и стабильных уровней белизны. Однако реверсия белизны, или пожелтение, целлюлозы имеет место в различной степени в процессе хранения и транспортирования на бумажную фабрику в зависимости, например, от температуры, влажности, частиц древесины, условий варки и цикла отбеливания. Поэтому важно осуществлять отбеливание так, чтобы реверсия белизны становилась как можно низкой.

В статье Ноте Ю 1тргоуе Вгщ111пс$$ 81аЬ11йу оР ЕСР Ыеасйеб 8ойтеоо6 алб Нагбтеооб Кгай Ри1р, 8ие££, Н.и. е1 а1., 2004, АРР1ТА СоиРегеисе, СаиЬегга рассматривается стандартный цикл не содержащего элементарный хлор ((НСЭХ), (ЕСР)) отбеливания. Однако отбеленная целлюлоза, полученная указанным циклом, претерпевает значительную реверсию белизны. Кроме того, Тйе ЦипдЬегд Тех1Ьоок, Ри1р Тесйио1о§у, 2004 широко рассматривает НСЭХ-отбеливание, в котором реверсия белизны может претерпевать значительную реверсию белизны. Таким образом, было бы интересно создать способ, дополнительно улучшающий стабильность белизны. Настоящее изобретение имеет целью создать такой способ, в частности, для снижения реверсии белизны целлюлозы, полученной способом щелочной варки, с некоторым содержанием гексенуроновой кислоты перед конечной стадией отбеливания.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к способу отбеливания целлюлозы, полученной способом щелочной варки, имеющей содержание гексенуроновой кислоты перед конечной стадией отбеливания приблизительно от 1 до приблизительно 80 ммоль/кг сухой целлюлозы, причем указанный способ содержит три хлордиоксидные стадии: Ό0, Ό1 и Ό2, где загрузка диоксида хлора по отношению к общей загрузке диоксида хлора составляет:

a) на стадии Ό0 приблизительно от 40 до приблизительно 60%;

b) на стадии Ό1 приблизительно от 30 до приблизительно 55%;

c) на стадии Ό2 приблизительно от 4 до приблизительно 20% и где конечную хлордиоксидную стадию Ό2 осуществляют при рН приблизительно от 2 до приблизительно 4,5.

Отбеливаемая целлюлоза может быть получена из лигноцеллюлозосодержащего материала, который может содержать, например, бревна деревьев, тонкоизмельченные исходные материалы и древесные материалы, такие как древесные частицы, и недревесные материалы, такие как волокна однолетних и многолетних растений. Древесный исходный материал может быть получен из частиц твердой древесины или мягкой древесины, такой как береза, бук, осина, ольха, эвкалипт, клен, акация, смешанная тропическая жесткая древесина, сосна, пихта, тсуга, лиственница, ель и их смеси. Недревесный растительный исходный материал может быть получен, например, из соломы зерновых культур, травы тростникововидных злаков, тростника, льна, конопли, кенафа, джута, рами, сизаля, абака, волокна кокосовой пальмы, бамбука, багассы или их комбинации. Однако также может использоваться целлюлоза, полученная из регенерированной целлюлозы, либо отдельно, либо в смеси с исходной целлюлозой. Целлюлозой может быть химическая целлюлоза, полученная с использованием способа щелочной варки, например сульфатным, натронным способами или их модификациями с необязательными добавками, такими как антрахинон, например способом натронной варки с антрахиноном ((АХ), (АО)). Химическая целлюлоза, получаемая из лигноцеллюлозосодержащих материалов, может подвергаться одной или более стадиям кислородной обработки после способа варки. Способ может быть применен к химически сваренной целлюлозе, имеющей начальное каппа-число, т. е. каппа-число после варки, но до кислородной делигнификации в интервале приблизительно от 5 до приблизительно 40, например приблизительно от 8 до приблизительно 30 или приблизительно от 8 до приблизительно 25. Упомянутое каппа-число определяется в соответствии со стандартным методом Ι8Ο 302.

Согласно одному варианту осуществления содержание гексенуроновых кислот в отбеленной целлюлозе перед конечной стадией отбеливания составляет приблизительно от 5 до приблизительно 80, или приблизительно от 5 до приблизительно 25, или приблизительно от 5 до приблизительно 15 ммоль/кг сухой целлюлозы.

Согласно одному варианту осуществления рН первой стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 2 до приблизительно 4, например приблизительно от 2,5 до приблизительно 3,5. Согласно одному варианту осуществления рН второй стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 2,5 до приблизительно 4,5, например приблизительно от 3 до приблизительно 4. Согласно одному варианту осуществления рН конечной стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 2 до приблизительно 4,4, или приблизительно от 2 до приблизительно 4,3, например приблизительно от 2 до приблизительно 4, или приблизительно от 2 до приблизительно 3,5, например приблизительно от 2 до приблизительно 3,4, или приблизительно от 2 до приблизительно 3,3, или приблизительно от 2,5 до приблизительно 3, или любой другой подинтервал в интервале приблизительно от 2,5 до приблизительно 4,5.

- 1 013901

Согласно одному варианту осуществления температура первой стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 40 до приблизительно 90, например приблизительно от 50 до приблизительно 80 или приблизительно от 55 до приблизительно 70°С.

Согласно одному варианту осуществления температура второй стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 70 до приблизительно 90, например приблизительно от 80 до приблизительно 90°С.

Согласно одному варианту осуществления температура конечной стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 80 до приблизительно 100, например приблизительно от 85 до приблизительно 100 или приблизительно от 87 до приблизительно 100°С.

Согласно одному варианту осуществления консистенция целлюлозы на стадиях хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 1 до приблизительно 40, например приблизительно от 3 до приблизительно 30 или приблизительно от 5 до приблизительно 15 мас.%.

Согласно одному варианту осуществления загрузка диоксида хлора, основанная на общей загрузке диоксида хлора в Ό0, составляет приблизительно от 45 до приблизительно 55, например приблизительно от 45 до приблизительно 50 или приблизительно от 45 до приблизительно 48%.

Согласно одному варианту осуществления загрузка диоксида хлора, основанная на общей загрузке диоксида хлора в Ό1, составляет приблизительно от 35 до приблизительно 50, например приблизительно от 40 до приблизительно 50 или приблизительно от 45 до приблизительно 50%.

Согласно одному варианту осуществления загрузка диоксида хлора, основанная на общей загрузке диоксида хлора в Ό2, составляет приблизительно от 5 до приблизительно 15, например приблизительно от 5 до приблизительно 12 или приблизительно от 5 до приблизительно 10%.

Согласно одному варианту осуществления время удерживания первой стадии хлордиоксидного отбеливания составляет приблизительно от 20 до приблизительно 60, например приблизительно от 30 до приблизительно 50 или приблизительно от 35 до приблизительно 45 мин.

Согласно одному варианту осуществления время удерживания второй стадии отбеливания диоксидом хлора составляет приблизительно от 60 до приблизительно 240, например приблизительно от 60 до приблизительно 120 или приблизительно от 60 до приблизительно 90 мин.

Согласно одному варианту осуществления время удерживания конечной стадии отбеливания диоксидом хлора составляет приблизительно от 90 до приблизительно 360, например приблизительно от 110 до приблизительно 240 или приблизительно от 110 до приблизительно 180 мин.

Согласно одному варианту осуществления способ отбеливания, кроме хлордиоксидных стадий, может содержать, например, стадии озона, перкислоты, кислорода и/или кислородсодержащую, а также энзимсодержащую стадии отбеливания либо в дополнение к последовательности из трех хлордиоксидных стадий, либо с заменой любой из начальных хлордиоксидных стадий.

Согласно одному варианту осуществления в способе отбеливания могут присутствовать стадии промывки и/или экстракции, стадии подкисления и/или хелатирующего агента перед, между или после любой из стадий отбеливания.

Согласно одному варианту осуществления стадии диоксида хлора и хелатирующего агента могут быть выполнены без введения каких-либо образованных химических веществ, так как обе стадии могут быть осуществлены в одинаковых интервалах рН.

Согласно одному варианту осуществления стадия хелатирующего агента может быть выполнена, по существу, при отсутствии диоксида хлора, так как, по существу, большая часть диоксида хлора вымывается стадией промывки.

Согласно одному варианту осуществления, если исключительно кислота вводится в обработку хелатирующим агентом, может использоваться кислота, легко доступная на бумажной фабрике.

Согласно одному варианту осуществления, например после обработки хелатирующим агентом, целлюлоза может быть отбелена пероксидсодержащим соединением, которым может быть неорганическое пероксидное соединение, такое как пероксид водорода или пероксомоносерная кислота (карокислота), или неорганическое пероксидное соединение, подобное алифатическим перкислотам и ароматическим перкислотам и их солям. Подходящими органическими пероксидами являются перуксусная кислота и пермуравьиная кислота. Например, пероксидсодержащее соединение представляет собой пероксид водорода или смесь пероксида водорода и перуксусной кислоты, обычно называемая равновесной перуксусной кислотой. Когда используется пероксид водорода, рН целлюлозной пульпы подходяще составляет выше 7, например находится в интервале приблизительно от 7 до приблизительно 13, приблизительно от 8 до приблизительно 12 или приблизительно от 9,5 до приблизительно 11,5. Температура отбеливания пероксидом водорода может быть в интервале приблизительно от 30 до приблизительно 130, например приблизительно от 50 до приблизительно 100 или приблизительно от 50 до приблизительно 90°С. Длительность обработки пероксидом водорода может составлять приблизительно от 3 до приблизительно 960, например приблизительно от 10 до приблизительно 360 или приблизительно от 60 до приблизительно 240 мин. Обычно количество вводимого пероксида водорода составляет приблизительно от 1 до приблизительно 60, например приблизительно от 6 до приблизительно 50 или приблизительно от 13 до приблизительно 40 кг на 1 т сухой целлюлозы. На стадию отбеливания пероксидом водорода могут

- 2 013901 быть введены другие отбеливающие агенты, такие как кислород.

Согласно одному варианту осуществления способ отбеливания включает в себя не содержащий элементарный хлор или, по существу, НСЭХ цикл, например, в соответствии со следующей последовательностью: Ό0(ΘΡ)Ό1πΌ2, где Ό0, Ό1 и Ό2 указывают три хлордиоксидные (Ό) стадии, ОР указывает кислородсодержащую пероксидную стадию и η указывает нейтральную стадию промывки. Согласно одному варианту осуществления отбеленная целлюлоза последовательно обрабатывается как водная пульпа перед получением бумаги обезвоживанием и сушкой указанной пульпы, где рН обрабатываемой пульпы находится в интервале приблизительно от 6,5 до приблизительно 12. Отбеленная целлюлоза может быть дополнительно обработана, как представлено в заявке США 11/847374.

Согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение также относится к отбеленной целлюлозе, получаемой способом, определенным здесь.

Очевидно, что описанное таким образом изобретение может быть изменено многими путями. Такие изменения не должны рассматриваться как отступление от сущности и объема настоящего изобретения, и все такие модификации, как будет очевидно для специалиста в данной области техники, предназначены быть включенными в объем формулы изобретения. Следующие примеры дополнительно показывают, как описанное изобретение может быть осуществлено без ограничения его объема.

Все части и процентные содержания относятся к мас.ч. и к мас.%, если не установлено иное.

Примеры

Эксперименты проводят с использованием промышленной кислородделигнифицированной эвкалиптовой целлюлозы. Характеристики кислородделигнифицированной эвкалиптовой целлюлозы показаны в табл. 1. Целлюлоза может характеризоваться как химическая целлюлоза с низким отбеливанием с высоким содержанием гексенуроновой кислоты (НехА). Целлюлоза имеет каппа-число в неотбеленном состоянии 10,7, и в цикле Ό0(ΘΡ)Ό1ηΌ2 требуется 1,5 кг/т Н₂О₂ и 27 кг/т С1О₂ для достижения заданной степени белизны 90,5% по Ι8Ο.

Таблица 1

Кислородделигнифицированная эвкалиптовая целлюлоза

Каппа- число	Степень белизны 150(%)	Вязкость даб/кг	Гексенуроновая кислота (моль/кг)
10,7	58,9	1030	71

Целью экспериментов является улучшение стандартного НСЭХ-цикла Ό0(ΟΡ)Ό1ηΌ2 с точки зрения реверсии степени белизны в пределах существующей фабрики. Во всех экспериментах проводится одинаковое общее дозирование диоксида хлора.

Условия на стадиях Ό1 и Ό2 и распределение диоксида хлора варьируются, тогда как условия на стадиях Ό0 и (ОР) поддерживаются постоянными. Время удерживания и температура на стадии Ό0 составляют 45 мин и 60°С. (ОР)-стадия осуществляется при давлении 0,5 МПа, времени удерживания 60 мин, температуре 80°С и конечном рН в интервале от 11,6 до 11,9. Во всех экспериментах дозировка пероксида водорода (Н2О2) составляет 1,5 кг/т по отношению к высушенной в печи целлюлозе. Целлюлозу и химические вещества смешивают при консистенции целлюлозы 10 мас.% и распределяют однородно в полипропиленовые мешки, атмосфера которых является насыщенной кислородом. Пластиковые мешки герметизируют и помещают в автоклавы, которые являются опрессованными кислородом. Дозировки диоксида хлора берутся как активный хлор. На всех стадиях отбеливания консистенция составляет 10 мас.%. Все стадии без опрессовывания осуществляют в герметичных пластиковых полиэтиленовых мешках.

После каждой стадии отбеливания целлюлозу промывают дистиллированной водой. На нейтральной стадии промывки (η) между стадиями Ό1 и Ό2 значение рН корректируют в интервале от 7 до 10 с помощью ΝαΟΗ. Каппа-число и ΙδΟ-степень белизны определяют согласно Ι8Ο 302 и Ι8Ο 2470 соответственно. Гексенуроновую кислоту определяют кислотным гидролизом целлюлозы в формиатном буфере с последующим УФ-анализом 2-фуроевой кислоты, образовавшейся в гидролизате.

Ускоренную теплоиндуцируемую реверсию степени белизны оценивают как влажную реверсию степени белизны. Влажную реверсию степени белизны оценивают по измерению потери степени белизны после того, как лист был кондиционирован при 23°С и 50% относительной влажности, герметизирован в полиэтиленовом мешке, выдержан при 70°С в течение 64 ч и, наконец, удален из мешка и выдержан при комнатной температуре в течение не менее 1 ч. Реверсию степени белизны фиксируют в единицах ΙδΟ-степени белизны как разницу до и после реверсионной обработки.

- 3 013901

Пример.

В табл. 2 приведены результаты после отбеливания целлюлозы согласно настоящему изобретению и сравнительные результаты. Значение рН и распределение диоксида хлора на стадиях Ό0, Ό1 и Ό2 варьируют, как представлено в табл. 2.

Таблица 2

Результаты различных модификаций стандартного НСЭХ-цикла

Отбеливание Подход	И1-И2 рн	61-02 Температура “С	υο/οι/02 Распределение , % обпей загрузки	Степень белизны % 150	Влажная реверсия степени белизны 150единицы
Сравнение	3, 0-6,1	90-90	56/41/3	90, 5	14,4
Изобретение	3,0-3,0	90-90	45/45/10	90, 0	10, 5

В табл. 2 показан эффект конечного рН на стадии Ό2 и распределения загрузки диоксида хлора на стадиях Ό0, Ό1 и Ό2, а также влажная реверсия степени белизны. Влажная реверсия снижается от 14,4 единиц в сравнении до 10,5 единиц в изобретении, что является значительным улучшением.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ отбеливания целлюлозы, полученной способом щелочной варки, имеющей содержание гексенуроновой кислоты перед конечной стадией отбеливания приблизительно от 1 до приблизительно 80 ммоль/кг сухой целлюлозы, причем указанный способ содержит три хлордиоксидные стадии: Ό0, Ό1 и Ό2, где загрузка диоксида хлора по отношению к общей загрузке диоксида хлора в

a) Ό0 составляет приблизительно от 40 до приблизительно 60%;

b) Ό1 составляет приблизительно от 30 до приблизительно 55%;

c) Ό2 составляет приблизительно от 4 до приблизительно 20% и где конечную хлордиоксидную стадию Ό2 осуществляют при рН приблизительно от 2 до приблизительно 3,5.
2. Способ по п.1, в котором содержание гексенуроновой кислоты составляет приблизительно от 5 до приблизительно 25 ммоль/кг сухой целлюлозы.
3. Способ по п.1 или 2, в котором рН на конечной хлордиоксидной стадии составляет приблизительно от 2 до приблизительно 4.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором содержание гексенуроновой кислоты составляет приблизительно от 5 до приблизительно 15 ммоль/кг сухой целлюлозы.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором конечную хлордиоксидную стадию осуществляют при рН приблизительно от 2 до приблизительно 3,4.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором температура на конечной стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 85 до приблизительно 100°С.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором конечную хлордиоксидную стадию осуществляют при рН приблизительно от 2 до приблизительно 3,3.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором загрузка диоксида хлора в а) Ό0 составляет приблизительно от 45 до приблизительно 55%, Ь) Ό1 составляет приблизительно от 35 до приблизительно 50% и с) Ό2 составляет приблизительно от 5 до приблизительно 15%.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором загрузка диоксида хлора в а) Ό0 составляет приблизительно от 45 до приблизительно 50%, Ь) Ό1 составляет приблизительно от 40 до приблизительно 50% и с) Ό2 составляет приблизительно от 5 до приблизительно 12%.
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором температура на конечной стадии хлордиоксидного отбеливания находится в интервале приблизительно от 85 до приблизительно 100°С.
11. Отбеленная целлюлоза, полученная способом, как определено по любому из пп.1-10.

Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2