PL171990B1 - Sposób selektywnej delignifikacji chemicznej masy papierniczej PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób selektywnej delignifikacji chemicznej masy papierniczej za pomoca organi- cznego kwasu nadtlenowego, w którym surowa mase, przechodzaca z operacji warzenia, poddaje sie obróbce wodnym roztworem tego organicznego kwasu nadtlenowego, znamien- ny tym, ze obróbke prowadzi sie w temperaturze od 2 do 47°C. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób selektywnej delignifikacji chemicznej masy papierniczej, w szczególności dotyczący poprawienia selektywności operacji delignifikacji.

Znana jest obróbka chemiczna mas papierniczych surowych, otrzymanych drogą warzenia surowców celulozowych w obecności reagentów chemicznych, przez układ etapów delignifikacji i bielenia, obejmujący użycie chemicznych produktów utleniających. Pierwszy etap klasycznego układu bielenia masy chemicznej ma na celu dokończenie delignifikacji surowej masy, takiej jak powstała po operacji warzenia. Ten pierwszy etap delignifikacji wykonuje się tradycyjnie, traktując surową masę chlorem w środowisku kwaśnym lub połączeniem chlor - dwutlenek chloru w mieszaninie lub kolejno tak, aby przereagował z resztkową ligniną masy i dał początek chloroligninom, które będzie można wyekstrahować z masy poprzez ich roztworzenie w alkalicznym środowisku w końcowym etapie obróbki.

171 990 warnikiem i aparatem do bielenia masy nadaje się szczególnie dobrze do realizacji sposobu według wynalazku. W ten sposób można tam masę poddawać obróbce podczas jej magazynowania bez potrzeby inwestowania w specjalny, drogi aparat. Ta właściwość, że można przekroczyć bez niebezpieczeństwa normalny czas obróbki, szczególnie dobrze pasuje do roli buforu magazynowego dla kadzi.

W trakcie obróbki organicznym kwasem nadtlenowym dobiera się zwykle gęstość między 2 i 40% suchej masy, a najczęściej między 10 i 40%. Zaleca się wysokie gęstości na przykład zawarte między 20 i 40%.

W sposobie według wynalazku organiczny kwas nadtlenowy stosuje się w ilości zależnej od zawartości ligniny resztkowej w masie oraz średniego czasu trwania obróbki. Zazwyczaj nadają się dobrze ilości zawarte między 0,5 i 4% wagowych kwasu nadtlenowego w stosunku do suchej masy. Najczęściej używa się kwas nadtlenowy w ilości nie przekraczającej 3% wagowych w stosunku do suchej masy i wyższej od 1 % wagowego.

Wariantowo może być korzystne poprzedzenie obróbki organicznym kwasem nadtlenowym etapem wstępnego oczyszczania przez odmywanie kwaśnym roztworem wodnym. Etap ten ma na celu wyekstrahowanie z masy zanieczyszczeń obecnych w postaci jonów metalicznych, które są szkodliwe dla dobrego przebiegu operacji bielenia i/lub delignifikacji. Nadają się tu wszystkie kwasy nieorganiczne lub organiczne stosowane w roztworze wodnym, same lub w mieszaninie.

Dobrze nadają się mocne kwasy nieorganiczne, takie jak na przykład kwas siarkowy lub kwas solny.

Korzystnie jest, aby wstępne oczyszczanie przez odmywanie kwaśne było ponadto dokonywane w obecności czynnika kompleksującego jony metaliczne. Do tego celu nadają się szczególnie dobrze mieszaniny wymienianych wyżej mocnych kwasów nieorganicznych z kwasami organicznymi z grupy kwasów aminopolikarboksylowych lub aminopolifosfonowych lub z ich solami z metalami alkalicznymi. Przykładami odpowiednich kwasów aminopolikarboksy lowych są kwas dietylenotriaminopentaoctowy, kwas etylenodiaminotetra- octowy, kwas cykloheksanodiaminotetraoctowy i kwas nitrylotrioctowy. Zalecany jest kwas dietylenotriaminopentaoctowy (DTPA). Przykładami kwasów aminopolifosfonowych są kwas dietylenotriaminopentametylenofosfonowy (DTMPA), kwas etylenodiaminotetra(metylenofosfonowy), kwas cykloheksanodiaminotetrametylenofosfonowy (CDTMPA) i kwas nitrylotri(metylenofosfonowy). Zalecany jest DTMPA.

Warunki operacyjne wstępnego oczyszczania przez kwaśne odmywanie nie są rozstrzygające. Powinno się je określić w każdym poszczególnym przypadku zależnie od rodzaju masy papierniczej i aparatury, w której dokonuje się zabiegu. Na ogół należy ustalić dobrany kwas i ilość użytą do nadania środowiska pH niższego od 7, na przykład zawartego między około 1 i około 6,5. Szczególnie korzystne jest pH zawarte między około 2,0 i około 5,0. Temperatura i ciśnienie nie są rozstrzygające, zwykle dobrze się nadają temperatura pokojowa i ciśnienie atmosferyczne. Czas trwania wstępnego oczyszczania może zmieniać się w dużym zakresie, zgodnie z rodzajem użytego sprzętu, dobranego kwasu, temperaturą i ciśnieniem, na przykład od około 15 minut do kilku godzin.

Wstępne oczyszczanie przez odmywanie można także zastąpić przez włączanie do samego etapu delignifikacji kwasem nadtlenowym, jednego lub kilku czynników kompleksujących jony metaliczne. Te ostatnie wybiera się spośród tych samych czynników kompleksujących, co opisane wyżej przy etapie wstępnego oczyszczania przez odmywanie.

W innym wariancie sposobu według wynalazku można, jeśli żąda się wysokiego stopnia białości, wprowadzić po obróbce kwasem nadtlenowym ciąg tradycyjnych etapów bielenia, zawierających lub nie reagenty chlorowe. Przykłady takich etapów są następujące: etapy z tlenem gazowym lub ozonem, etapy z alkalicznym nadtlenkiem wodoru w obecności lub nie tlenu gazowego, etapy z dwutlenkiem chloru lub podchlorynem sodu, ekstrakcje alkaliczne wodorotlenkiem sodu.

171 990

Następujące przykłady podano w celu lepszego objaśnienia sposobu według wynalazku.

Przykłady I - IV

Pomiary dokonane w przykładach opisanych poniżej wykonano według następujących norm:

- liczba kappa: TAPPI Method T 236, CM85

- lepkość: TAPPI Method T 230, OM89.

Próbkę celulozowej masy siarczanowej z sosny Ponderosa o liczbie kappa 28,4 i lepkości 32,1 mPS poddano etapowi delignifikacji za pomocą wodnego roztworu kwasu nadoctowego·, po którym następuje etap ekstrakcji alkalicznej w obecności nadtlenku wodoru (układ Paa Ep).

Wykonano cztery próby, dwie w warunkach temperatury i czasu trwania według poprzedniego stanu wiedzy, zaznaczone jako przykłady IR i IIR, oraz dwa sposobem według wynalazku (zaznaczone jako przykłady III i IV). Przykład IR w przeciwieństwie do trzech innych przykładów nie obejmował mycia wodą masy między etapem obróbki kwasem nadoctowym i etapem ekstrakcji alkalicznej. Nadtlenek wodoru obecny w etapie ekstracji alkalicznej przykładu IR pochodzi zresztą z nadtlenku wodoru pozostałego z wcześniejszego etapu z kwasem nadoctowym. W przykładzie IV według wynalazku poprzedzono etap z kwasem nadoctowym przez wstępne oczyszczania kwasem za pomocą kwasu dietylenotriaminopentaoctowego lub DTPA (etap Q).

W każdej z tych prób użyto 2,0 g kwasu nadoctowego na 100 g suchej masy. Użyty kwas nadoctowy był roztworem wodnym o jakości handlowej i zawierał nadtlenek wodoru w równowadze z kwasem nadoctowym (2,6 g H 2O2 na 100 g suchej masy).

Warunki operacyjne i otrzymane wyniki znajdują się w poniższej tabeli.

Przykład nr	Etap	Reagenty chemiczne %	Czas min.	Tempe- ratura °C	Liczba kappa	Lepkość mPa
Kwas nadoctowy PAA	H2O2	NaOH	DTPA
IR	Paa	2,0	2,6	5,4		60	70	24,0
	Ep		2,0			60	60	17,8	19,5
IIR	Paa	2,0	2,6	3,0		60	70	24,0
	EP		0,5			60	75	16,5	19,4
III	Paa	2,0	2,6	3,0		240	38	22,9
	Ek		0,5			60	75	16,4	24,4
IV	Q				0,3	15	45
	Paa	2,0	2,6			120	45	25,3
	ep		0,5	2,0		60	75	15,2	29,3

W stosunku do surowej masy wyniki delignifikacji i straty lepkości po etapie ekstrakcji alkalicznej są następujące:

Przykład	Deligmfikacja, %	Strata lepkości, %
IR	37,3	39,2
IIR	41,9	39,6
III	42,2	24,0
IV	46,5	8,7

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób selektywnej delignifikacji chemicznej masy papierniczej za pomocą organicznego kwasu nadtlenowego, w którym surową masę, przechodzącą z operacji warzenia, poddaje się obróbce wodnym roztworem tego organicznego kwasu nadtlenowego, znamienny tym, że obróbkę prowadzi się w temperaturze od 2 do 47°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę organicznym kwasem nadtlenowym prowadzi się w temperaturze od 35 do 45°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do obróbki stosuje się organiczny kwas nadtlenowy wybrany sposób alifatycznych karboksylowych kwasów nadtlenowych zawierających jedną grupę nadtlenokarboksylową i nasycony łańcuch alkilowy prosty lub rozgałęziony o mniej niż 11 atomach węgla.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do obróbki stosuje się organiczny kwas nadtlenowy wybrany spośród nadtlenokwasów dikarboksylowych, zawierających jeden łańcuch alkilowy prosty lub rozgałęziony o mniej niż 16 atomach węgla i dwie grupy nadtlenokarboksylowe, podstawione przy atomach węgla położonych jeden wobec drugiego w pozycji alfa-omega.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do obróbki stosuje się organiczny kwas nadtlenowy wybrany spośród aromatycznych kwasów nadtlenowych, zawierających grupę nadtlenokarboksylową w pierścieniu benzenowym.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do obróbki stosuje się organiczny kwas nadtlenowy w postaci jednej z jego soli, takiej jak amonowa, metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obróbce poddaje się surową masę.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że masę po obróbce poddaje się bieleniu.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obróbkę organicznym kwasem nadtlenowym poprzedza się etapem wstępnego oczyszczania przez odmywanie kwaśnym roztworem wodnym.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wstępne oczyszczanie prowadzi się kwaśnym roztworem wodnym zawierającym co najmniej jeden związek wiążący jony metaliczne.
11. 11. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do obróbki organicznym kwasem nadtlenowym włącza się związek wiążący jony metaliczne.