SU1002435A1 - Способ получени термомеханической древесной массы - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству древесной массы из щепы, и может найти применение при изготовлении бумаги и картона с использованием древесной массы.

Известен способ получени  древесной массы, согласно которому промытую древесную щепу подвергают предварительному нагреванию и через шнековый питатель и роторный клапан загружают в дисковый рафинер, работающий под давлением 1 .

Термомасса выдуваетс  в циклон и может поступать во второй рафинер под давлением или рафинер, работакмций при атмосферном давлении. Термомеханическую массу выдерживают в бассейне перед сортировками при концентрации 3,5% в течение 1 ч и после сортировани  направл ют в систему центробежных очистителей.

Отбелку термомеханической массы осуществл ют гидросульфитом натри  в башне или массном бассейне при концентрации 3-6%, температуре 4070С и рН 4,5-4,7.

Существенными недостатками отбелки древесной массы гидросульфитом

натри  в башне или массном бассейне  вл етс  то, что не представл етс  возможным проведение процесса отбе-пки при высокой концентрации и температуре выше 100 С.

Ближайшим к предлагаемому способу  вл етс  способ получени  термоМеханической древесной массы, включающий

10 пропарку лигноцеллюлозного материала при повышенной -емпературе и давлении , размол его в две ступени и обработку восстановителем, которую осуществл ют в процессе второй ступени размола 2 .

15

Сущность данного способа состоит в том, что щепу подвергают проливке, после чего провод т ее пропарку в течение 2,5 мин под давлением в 1,7 ати.

Пропаренную щепу подают на рафинер

20 первой ступени размола, работающий под давлением, а размол волокнистой массы на второй ступени осуществл ют в присутствии раствора гидросульфита натри . При этом белизна термомеха25 ническо й массы составл ет 65-66%.

Так как размол волокнистой массы при термомеханическом способе ее получени  провод т при. высокой концентрации - на первой ступени 35-40%, а

30 на второй 25-30%, и высокой температуре 125-140 С, образующийс  на рафинерах пар вытесн ет воздух, и отбелку восстановителем проводить при высокой концентрации и температуре. Повышение температурьа оказывает значительное вли ние не только на эффективность отбелки, но и на скорость реакции гидросульфита.с массой. Повышение температуры существенно сокршчает. врем  достижени  максимальной белизны. Кроме того, вследствие 0

увеличени  скорости реакции гидро ,сульфита с древесной массой вли ние кислорода воздуха на процесс уменьшаетс  и эффективность отбелки повышаетс . 15

Характерной особенностью отбелки древесной массы, особенно восстановительной ,  вл етс  то, что она не св зана с-процессом делигнификации древесины, а значит, уменьше- 20 нием выхода целевого продукта, как, например, это наблюдаетс  при отбелке целлюлозы. Белизна древесной массы достигаетс  за счет устранени 

окрашивающих хромоформных групп лиг- 25 нинэ и других не углеводных компонентов древесины. Обесцвечивание лигнина и других компонентов достигаетс  модификацией хромоформных групп перегруппировкой атомов в тех ЗО част х молекул, -которые более досту ны отбеливающему реагенту, т.е. процесс отбелки идет в основном на внешней поверхности волокон древесной массы. Этим Явлением и обусловлива- эс етс  невысокий расход отбеливающего реагента и невысока  стабильно белизны древесной массы.

При размоле древесной массы в дисковой мельнице волокна подвержены 40 кратковременному, но интенсивному Термохимикомеханическому воздействию . В этих услови х структура волокон раскрываетс , обнаружива  большее количество активных р г-кционных 45 центров как с внешней сто)-: Uii волокна , так и внутри него,

В св зи с этим при введении отбеивающего реагента в зону размола он „ взаимодействует не только с хромоформными группами с внешней стороны волокна, но и с теми, которые имеютс  внутри него. Это  вление и обусавливает повьйыенный расход отбеливающего реагента при отбелке древеоной массы в процессе ее размола по сравнению с отбелкой в башне или массном бассейне. Поэтому основным неостатком . известного способа  вл етс  повышенный расход отбеливающего 60 имиката. Однако введение отбеливаюего реагента в зону размола имеет существенное преимущество - достиаетс  более йысока  стабильность елизны древесной массы. 65

Другим недостатком известного способа  вл етс  то, что при введении большого количества раствора отбеливающего реагента в зону размола концентраци  массы уменьшаетс  что приводит к снижению механических свойств целевого продукта.

Целью изобретени   вл етс  повышение физикомеханических свойств целевого продукта и сокращение .расхода химикатов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  термомеханической древесной массы, включающем пропарку лигноцёллюлозного материала при повышенной температуре- и давлении,размол две ступени и обработку восстановителем, которую осуществл ют в процессе второй ступени размола, обработку восстановителем ведут при расходе его 10-50% от общего расхода восстановител , а после размола осуществл ют дополнительную отбелку оставшимс  количеством восстановител .

В качестве восстановител  используют гидросульфит натри  или ронгалит . ,

Дополнительную обработку провод т при температуре ТО-ЭБ С и рН массы 4,0-6,0.

В качестве лигноцеллюлозного материала используют еловую или осиновую древесину. Основную древесину перед пропаркой Обрабатывают щелочным химическим реагентом, поскольку имеетс  б.ольша  разница в морфологическом строении хвойной и лиственной древесины. В термомеханической массе из хвойной древесины мелка  фракци  содержит много фйбриллированных фрагментов, которые придают бумаге прочность. Мелка  фракци  термомеханической массы из лиственной древесины состоит из коротких волокон либриформа, измельченных сосудов, кусков срединной пластины и лучевых клеток. Эти фрагменты не способны фибриллироватьс  в услови х термомеханического способа, поэтому их наличие не способствует повышению прочности листа бумаги. Следовательно, термомеханический способ не позвол ет перерабатывать на древесную массу лиственные породы. Однако обработка лиственной древесины щелочным раствором , содержащим, например, едкий натр, способствует набуханию древесины и ее пластификации, что обеспечивает разделение древесины на отдельные волокна, способные фибриллироватьс  в услови х термомеханического способа.

Предложенный способ получени  термомеханической древесной массы осуществл ют следующим образом.

Промытую щепу подают в пропарочную камеру непрерывного действи , в которой производ т обработку ее насыщенным паром при температуре 110135 С в течение 1-4 мин. В процессе пропарки в камеру подают раствор сульфита натри  в количестве, обесп чивающем нейтрализацию образующихс  при пропарке древесины кислых продуктов . После пропарки щепа поступает на первую ступень размола. Раз мол осуществл ют при концентрации массы 35-45%. После этого волокнист массу подают в циклон дл  отделени  от нее пара и затем она поступает на вторую ступень размола. Размол провод т при концентрации 25-35%. Одновременно в зону размола мельницы второй ступени подают раствор ги росульфита натри  или ронгалита в количестве от 10 до 50% от общего его расхода. Общий расход восстановител  соетавл ет 0,8-1,1% от веса абсолютно сухой щепы. Масса после второй ступени размола попадает в смеситель, где происходит смещение ее с осталь ной частью 50-90%) раствора гидросульг ита или ронгалита. После этого массуподают в башню или массный бассейн, где осуществл ют ее дополнительную отбелку при температуре 70-95°С и рН 4,0-6,0. В случае использовани  в качестве лигноцеллюлозного материала осиновой древесины ее после промывки Ьбрабатывают щелочным химическим ре агентом при повышенной температуре последующим отделением отработанноного Химиката. Термомеханическую массу характеризуют по степени помола. Из массы изготовл ют стандартные отливки и определ ют физико-механические показатели. Пример 1. Щепу из еловой древесины подают в пропарочную каме ру полунепрерывного действи , где ее обрабатывают насыщенным паром пр температуре 125°С в течение 3 мин. Дл  нейтрализации кислых продуктов гидролиза древесины в камеру ввод т сульфит натри  в количестве 5 кг на тонну абсолютно сухой щепы. Пропаре ную щепу размалывают на дисковом ра финере первой ступени при концентрации 40%. Затем волокнистую массу подают.на вторую ступень размола с одновременной подачей раствора гидросульфита натри  в зону размола. Расход гидросульфита натри  состав л ет 0,3% от веса абсолютно сухой щепы или же 30% от общего количеств гидросульфита, задаваемого на отбел Концентраци  массы на второй ступен размола 30%. Частично отбеленную во локнистую массу смешивают с раствор гидросульфита натри , устанавлива  концентрацию массы 3,0%. Расход гид росульфита 0,7% от веса абсолютно сухой щепы 1ШИ же 70% от общего его расхода. Дополнительную отбелку провод т при температуре и рН 6,0 в течение 30 мин. Массу анализируют по степени помола . Изготовл ют отливки массой 75 г/м и определ ют физико-механические свойства. Данные опыта приведены в таблице. Пример 2. Услови  обработки исходной щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1. Отличи  состо т в следующем. Еловую щепу пропаривают при температуре 135°С в течение 1 мин. Размол на второй ступени ведут при концентрации 25% и при расходе гидросульфита 50% от общего количества, составл ющего 1,0% от веса абсолютно сухой щепы. Дополнительную отбелку провод т при температуре 75°С и рН 5,5 в течение 15 мин. Данные опыта приведены в таблице. Пример 3. Услови  обработки исходной щепы и последовательность операций те же, что и в примере-1. Отличи  состо т в следующем. Еловую щепу пропаривают при температуре 110°С в течение 4 мин. Размол на второй ступени ведут при концентрации 35% с подачей 10% гидросульфита от общего количества, составл юЕ ёго 1,1% от веса абсолютно сухой щепы. Дополнительную отбелку провод т при температуре и рН 5,3 в течение 30 мин. Данные опыта приведены в таблице. Пример 4. Услови  обработки исходной щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1. Отличи  состо т в следующем. В качестве отбеливател  используют рон Гсшит в количестве 0,8% от веса абсолютно сухой щепы. Размол на второй ступени ведут при концентрации 25% с подачей раствора ронгалита в количестве 30% от общего количества. Дополнительную отбелку провод т при температуре 95°С в течение 15 мин при рН массы 4,0. Данные опыта приведены в таблице . Пример 5. Услови  обработки исходной щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1. Отличи  состо т в следующем. Еловую щепу пропаривают при температуре в течение 2 мин. Размол на второй ступени ведут при концентрации 25% с подачей 10% ронгалита от общего количества, составл ющего 1,1% от веса абсолютно сухой щепы. Дополнительную отбелку провод т при температуре 90с в течение. 20 мин при рН массы 4,2.. Данные опыта приведены в таблице. Пример б. Промытую щепу из осиновой древесины загружают в автоклав , в котором производ т пропитку ее в течение 3Q мин при температуре щелочным раствором, содержащим например, гидроокись натри  и сульфи натри . После пропитки щепы ее подают в импрессифайнер, где происходит отделение отработанного пропиточного раствора от щепы. Затем щепа поступает в пропарочную камеру, где ее обрабатывают при температуре 120с в течение 2 мин насыщенным паром. Пропаренную щепу размалывают на дисковом рафинере первой ступени при ко центрации 40%, Размолотую волокнисту массу направл ют на вторую ступень размола с одновременной подачей отбеливаго1цего раствора гидросульфита натри . На вторую ступень размола по даетс  отбеливающий раствор в количестве 30% от общего расхода его. Расход отбеливател  0,0% от веса абсолютно сухой щепы. Дополнительную отбелку провод т при температуре 70°С в течение 30 мин при рН массы 5,5. Массу анализируют по тем же показател м, что и в примере 1. Данные опыта приведены в таблице. Пример 7. Услови  обработки исходной щепы те же, что и в примере 6. Отличи  состо т в следующем. Осиновую щепу пропитывают щелочным раствором в течение 10 мин при 125°С На вторую ступень размола подаетс  отбеливающий раствор в количестве 40% от общего расхода. Расход отбеливател  0,9% от веса абсолютно суУслови  получени  и показатели качества термомеханической

древесной массы хой щепы. Дополнительную отбелку провод т при температуре 90°С в течение 20 мин при рН массы 4,2. Данные опыта приведены в таблице. Пример 8. Услови  обработки исходной щепы и последовательность операций те же,что и в примере б.Отличи  состо т в следующем.Осиновую щепу пропитывают щелочным раствором в течение 20 мин при 95С. На вторую ступень размола подаетс  отбеливающий раствор ронгалита в количестве 20% от общего расхода. Расход отбеливател  1,0% от веса абсолютно сухой щепы. Дополнительную отбелку провод т при температуре в течение ВО мин при рН массы 4,0. Данные опыта приведены в таблице. Пример 9 (прототип). Услови  обработки исходной щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1. Отличи  состо т в следующем. Раствор гидросульфита натри  подают только на Вторую ступень размола. Концентраци  массы 20%. Расход отбеливател  1,3% от массы абсолютно сухой щепы. Данные опыта приведены в таблице. Пример 10 (прототип). Услови  обработки исходной щепы и последовательность операцй i те же, что и в примере 1. Отличи  состо т в следующем . Раствор ронгалита подают на вторую ступень размола, которую осуществл ют при концентрации 20%. Расход отбеливател  1,2% от веса абсолютно сухой щепы. Данные опыта приведены в таблице,.

0,8 1,1

0,9 1,0

30 50 10 30 10 30 40 20

70 50 90 70 90 70 60 80

1,3 Ель

/ Ель

Claims (2)

1. Исходна  белизна ели 57,9, осины - 57,2 Из анализа полученных данных виТГно , что благодар  обработкам древесной ассы в зоне размола второй ступени и, дополнительной после размола степень белизны целевого продукта достигаетс  меньшим количеством восстановител . Происходит сокращение расхода восстановител  на 0,2-0,4% что позвол ет сэкономить 2-4 кг на тонну гидросульфита натри  или ронгалита. Кроме того, увеличение концентрации массы на второй ступени размола за счет уменьшени  подачи раствора восстановител  приводит к улучшению условий размола и повьоиению физико-механических свойств целевого продукта. Формула изобретени  „ 1. Способ получени термомеханйческой древесной массы, включающий пропарку лигноцеллюлозного материала при повышенной температуре И: давлении, размол его в две ступени

   Продолжение таблицы

   3450 64,9

   69

   100

   69 3500 64,1

   100 и обработку восстановителем, которую осуществл ют в процессе второй ступени размола, отличающийс  тем, что, с целью повышени  физикомеханических свойств целевого продукта и сокращени  расхода химикатов, обработку восстановителем ведут при расходе его 10-50% от общего расхода восстановител / а после оазмола осуществл ют дополнителькую отбелку оставшимс  количеством восстановител . 2.Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что в качестве восстановител  используют гидросульфит натри  или ронгалит. 3.Способ ПОП.1, отличающ и.и с   тем, что дополнительную отбелку провод т при темперг1туре 7095 С и рН массы 4-6. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. and Paper International, 1976, 18, 13, p. 55-57.
2. 2. Paper Trade Journal, 1978, 162, 18, p. 54-55 (прототип);