RU2500688C2 - Способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, целлюлоза, полученная с использованием этого способа, и ее применение - Google Patents
Способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, целлюлоза, полученная с использованием этого способа, и ее применение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500688C2 RU2500688C2 RU2010112495/05A RU2010112495A RU2500688C2 RU 2500688 C2 RU2500688 C2 RU 2500688C2 RU 2010112495/05 A RU2010112495/05 A RU 2010112495/05A RU 2010112495 A RU2010112495 A RU 2010112495A RU 2500688 C2 RU2500688 C2 RU 2500688C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soap
- oil mixture
- cooking
- cellulose
- pulp
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 49
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 105
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 87
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 74
- 239000003784 tall oil Substances 0.000 claims description 54
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 41
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 23
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 claims description 16
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 claims description 16
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 12
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims description 8
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 5
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 35
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 35
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003265 pulping liquor Substances 0.000 abstract 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 19
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 10
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 9
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 6
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 3
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 3
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 3
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 3
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 150000003432 sterols Chemical class 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 241000218652 Larix Species 0.000 description 2
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 description 2
- 240000007472 Leucaena leucocephala Species 0.000 description 2
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 2
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 2
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 2
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 229930003935 flavonoid Natural products 0.000 description 2
- 235000017173 flavonoids Nutrition 0.000 description 2
- 150000002215 flavonoids Chemical class 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTXXTMOWISPQSJ-UHFFFAOYSA-N 4,4,4-trifluorobutan-2-one Chemical compound CC(=O)CC(F)(F)F BTXXTMOWISPQSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000283070 Abies balsamea Species 0.000 description 1
- 235000007173 Abies balsamea Nutrition 0.000 description 1
- BQACOLQNOUYJCE-FYZZASKESA-N Abietic acid Natural products CC(C)C1=CC2=CC[C@]3(C)[C@](C)(CCC[C@@]3(C)C(=O)O)[C@H]2CC1 BQACOLQNOUYJCE-FYZZASKESA-N 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N Linoleic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- SKMZPYILQSEODV-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;carbonic acid Chemical compound O=C=O.OC(O)=O SKMZPYILQSEODV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930013686 lignan Natural products 0.000 description 1
- 235000009408 lignans Nutrition 0.000 description 1
- 150000005692 lignans Chemical class 0.000 description 1
- 235000020778 linoleic acid Nutrition 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N linoleic acid Natural products CCCCC\C=C/C\C=C\CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 235000021313 oleic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000012260 resinous material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021286 stilbenes Nutrition 0.000 description 1
- 150000001629 stilbenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 1
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 1
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/08—Removal of fats, resins, pitch or waxes; Chemical or physical purification, i.e. refining, of crude cellulose by removing non-cellulosic contaminants, optionally combined with bleaching
- D21C9/086—Removal of fats, resins, pitch or waxes; Chemical or physical purification, i.e. refining, of crude cellulose by removing non-cellulosic contaminants, optionally combined with bleaching with organic compounds or compositions comprising organic compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/08—Removal of fats, resins, pitch or waxes; Chemical or physical purification, i.e. refining, of crude cellulose by removing non-cellulosic contaminants, optionally combined with bleaching
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству целлюлозы, в частности к способу удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы. Способ включает получение варочного раствора добавлением мыльно-масляной смеси к варочному щелоку и нагревание целлюлозного материала в присутствии варочного раствора. При удалении экстрактивных веществ в присутствии мыльно-масляной смеси получают обессмоленную целлюлозу. Изобретение обеспечивает снижение затрат энергии на переработку отходов для повторного использования, снижается концентрация смол, а выпадение их в осадок миниминируется, снижается расход серной кислоты. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, характеризующемуся нагреванием целлюлозного материала в присутствии варочного раствора, который получают путем добавления мыльно-масляной смеси к варочному щелоку. Изобретение предлагает варочный раствор для использования при производстве целлюлозы, содержащий белый щелок и мыльно-масляную смесь, а также обессмоленную целлюлозу, полученную путем удаления экстрактивных веществ в присутствии мыльно-масляной смеси. Изобретение также относится к применению мыльно-масляной смеси для обессмоливания, то есть для удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения обессмоленной целлюлозы, характеризующемуся стадиями добавления целлюлозного материала в варочный котел, смешивания мыльно-масляной смеси с варочным щелоком и нагревания указанного целлюлозного материала в присутствии смеси мыльно-масляной смеси и варочного щелока.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для превращения целлюлозного материала в отдельные целлюлозные волокна используют различные механические и химические процессы. Настоящее изобретение относится к химическим процессам, в которых волокна выделяют посредством химического разложения и растворения лигнина, связывающего волокна друг с другом.
В наиболее распространенном химическом процессе, крафт-процессе, целлюлозный материал (обычно щепу твердой древесины, мягкой древесины или их смесь) варят в присутствии щелочного варочного раствора, используемого для растворения лигнина. Варочным раствором обычно является белый щелок, основными активными компонентами которого являются натрия гидроксид и натрия сульфид. После варки образовавшуюся вываренную древесную массу отделяют от остального варочного раствора, известного под названием «черный щелок», посредством фильтрации с получением целлюлозы, называемой небеленой сульфатной целлюлозой или твердой целлюлозой (целлюлозные волокна, содержащие примерно 5% остаточного лигнина). Небеленую сульфатную целлюлозу промывают с целью удаления части растворенных органических веществ, после чего делигнифицируют дальше, осуществляя различные стадии беления.
Общеизвестно, что экстрактивные вещества из целлюлозного материала (т.е. биомассы) создают проблемы при производстве целлюлозы и бумаги, В частности, те количества экстрактивных веществ, которые остаются в волокнах после химической обработки и не удаляются в процессе варки, создают проблемы на более поздних стадиях производства целлюлозы и бумаги.
Экстрактивные вещества частично растворимы в воде и частично - в органических растворителях. В твердой древесине содержание экстрактивных веществ составляет примерно от 3 масс.% до 8 масс.%, а в мягкой древесине - примерно от 5 масс.% до 10 масс.%. Содержание экстрактивных веществ, растворимых в органических растворителях, в среднем составляет примерно от 2 масс.% до 10 масс.%, в зависимости от вида древесины. Во время крафт-варки большая часть экстрактивных веществ, например - смол, содержащихся в древесине, омыляется и выделяется в водный раствор. Экстрактивные вещества мягкой древесины выделяются довольно легко, тогда как экстрактивные вещества твердой древесины часто сохраняются из-за их низкой омыляемости. Содержание экстрактивных веществ в беленой березовой целлюлозе обычно составляет от 0,3 масс.% до 1,0 масс.% на тонну целлюлозы воздушной сушки, но это зависит, например, от химических веществ, использованных для беления. Если в качестве отбеливающего средства используется озон, то содержание экстрактивных веществ может быть очень низким и составлять до 0,2 масс.% на тонну целлюлозы воздушной сушки.
Эти экстрактивные вещества, оставшиеся в волокнах, проходят через все стадии процесса, например - варку, промывку, фильтрование, кислородную делигнификацию и беление, что создает проблемы, например, в бумагоделательных машинах, поскольку экстрактивные вещества могут блокировать сита и прессовые сукна, а также могут снижать уровень белизны целлюлозы. Кроме того, экстрактивные вещества приводят к появлению загрязняющих частиц, так называемых липких загрязнений, или липких компонентов в бумажном полотне, особенно если в качестве сырья была использована твердая древесина, например - березовая. Целлюлоза с большим количеством частиц смолы может привести к таким дефектам бумаги, как разрывы, отверстия и пятна.
Были предложены различные подходы к удалению экстрактивных веществ при производстве целлюлозы. Четыре чаще всего используемых базовых подхода к удалению смол - это дисперсия, адсорбция, флокуляция и растворение. Дисперсионный подход состоит в стабилизации частиц смолы посредством добавления диспергаторов для предотвращения образования коллоидного раствора. Затем частицы смолы вымываются из системы. Адсорбционный подход состоит в адсорбции частиц смолы с использованием неорганических минеральных веществ. Адсорбированные смолы переносятся через системы в качестве части продукта. Флокуляционный подход состоит в флокуляции частиц смолы с использованием агентов, фиксирующих смолы. В данном случае частицы смолы удерживаются в продукте во время осушения целлюлозы.
В подходе, основанном на растворении, частицы смолы растворяют с помощью поверхностно-активных веществ, растворителей и комбинаций растворителей и поверхностно-активных веществ. Концентрация смол снижается, и осаждение смол минимизируется. На то, как экстрактивные вещества образуют анионы мыла, как они растворяются, и как они удаляют другие экстрактивные вещества, влияет скорость реакции, которая зависит от доступной реакционной поверхности. На скорости реакций влияют также концентрация, температура, щелочность и результирующий уровень омыления.
Часто можно избежать проблем с варкой твердой древесины за счет использования для растворения экстрактивных веществ сырого таллового масла. Смесь, называемую омыленным талловым маслом, то есть содержащую мыла смол и жирных кислот и нейтральный, то есть неомыляемый материал, образующуюся при варке мягкой древесины, можно отделить от черного щелока и использовать для получения сырого таллового масла. Однако применение серной кислоты для получения сырого таллового масла представляет собой постоянно возрастающую проблему на современных целлюлозных заводах.
Омыленное талловое масло также можно использовать для растворения смол. Омыленное талловое масло легко можно получить, например, из установки для испарения черного щелока в процессе варки мягкой древесины. Однако, обращение с омыленным талловым маслом, особенно его перекачивание, создает проблемы из-за недостаточного удаления воздуха и выраженных пенообразующих свойств омыленного таллового масла. Поэтому достигаемая точность дозирования невысока.
Кроме того, в качестве эффективных вспомогательных средств для удаления экстрактивных веществ можно использовать смоляные кислоты, но поскольку смоляные кислоты получают из сырого таллового масла путем дистилляции, то высоки издержки производства; кроме того, получение смоляных кислот может стать критической стадией для всего технологического процесса. Например, в публикации US 2006/0231791 описано вспомогательное средство для варки древесины, которое представляет собой смесь жирных кислот и смоляных кислот и/или их солей, полученную посредством дистилляции сырого таллового масла. В публикации FI 811605 описан омыленный черный щелок, который усилен добавлением омыленных смоляных кислот, но по существу не содержит омыленных жирных кислот.
В патентной заявке WO 2004/015195 описано использование алкилалкоксилатных поверхностно-активных веществ, способствующих смачиванию, эмульгированию и диспергированию смолистых материалов, входящих в структуру древесины. Другие предложенные способы предусматривали использование для адсорбции экстрактивных веществ черного щелока, полученного при варке древесины сосны, или талька. Кроме того, хорошо известно, что хранение сырьевых материалов в течение длительного времени (нескольких месяцев) снижает содержание экстрактивных веществ в древесном сырьевом материале.
Таким образом, по-прежнему сохраняется потребность в усовершенствовании средств, используемых в различных способах удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, поскольку многие из используемых средств являются дорогими, и/или их трудно производить, использовать или дозировать. Настоящее изобретение предлагает эффективный способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, не требующий переработки омыленного таллового масла в сырое талловое масло и далее, и поэтому исключающий использование серной кислоты.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы. Способ включает в себя нагревание целлюлозного материала, например - древесной щепы, в присутствии варочного раствора, получаемого посредством добавления мыльно-масляной смеси к варочному щелоку. Настоящее изобретение также относится к варочному раствору для использования при производстве целлюлозы, состоящему из белого щелока и мыльно-масляной смеси.
Настоящее изобретение также относится к применению мыльно-масляной смеси для удаления смол. Цель изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, не требующий использования таллового масла для удаления смол. Это предлагается за счет использования мыльно-масляной смеси на стадии варки в процессе производства целлюлозы.
Важным преимуществом настоящего изобретения является снижение необходимого количества серной кислоты по сравнению с использованием сырого таллового масла для удаления экстрактивных веществ в крафт-процессе.
Сырое талловое масло обычно получают в два этапа, а именно - путем первоначального подкисления омыленного таллового масла несеросодержащей кислотой, такой как диоксид углерода (угольная кислота), муравьиная кислота или уксусная кислота, и путем последующего подкисления с использованием серной кислоты. Необходимое количество серной кислоты является относительно большим, в типичном случае - от 180 до 250 кг кислоты на тонну таллового масла, и даже до 250-300 кг кислоты на тонну сырого таллового масла в периодических процессах. Кроме того, поскольку сульфидность возрастает до нежелательного уровня, а сульфат натрия приходится удалять, то это увеличивает потери натрия, расходы на реагенты и расходы на электроэнергию для переработки отходов с целью их повторного использования. Кроме того, если в процессе варки целлюлозы добавляют сырое талловое масло, то оно снова омыляется до мыла, и в процессе варки потребляется большое количество щелочи, то есть тратятся относительно большие количества варочных реагентов (например, NaOH). Поэтому потребление серы в процессе выделения реагентов снижается, если вместо сырого таллового масла используется мыльно-масляная смесь.
Кроме того, особенно в тех случаях, когда производительность установки для производства таллового масла может стать критическим звеном процесса, т.е. если талловое масло производится на встроенной производственной установке, имеющей по меньшей мере две линии и производящей целлюлозу как из мягкой, так и твердой древесины, получение мыльно-масляной смеси вместо таллового масла прямо влияет на производительность. Это особенно относится к процессам гидродесульфуризационного (HDS) типа с гравитационным отделением сырого таллового масла от маточного раствора. Мыльно-масляную смесь легче производить, так как она является промежуточным продуктом.
Настоящее изобретение также относится к обессмоленной целлюлозе, полученной с использованием мыльно-масляной смеси для удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы. Способ включает в себя добавление мыльно-масляной смеси к варочному щелоку и нагревание целлюлозного материала, например - древесной щепы, в присутствии образующегося при этом варочного раствора. Бумага или картон, произведенные из полученной таким способом обессмоленной целлюлозы, также входят в объем настоящего изобретения.
Настоящее изобретение также относится к способу получения обессмоленной целлюлозы, характеризующемуся стадиями добавления целлюлозного материала в варочный котел, смешивания мыльно-масляной смеси с варочным щелоком, нагревания вышеуказанного целлюлозного материала в присутствии смеси мыльно-масляной смеси и варочного щелока и, по выбору, промывания вываренной древесной массы (небеленой сульфатной целлюлозы) и/или проведения одной или более стадий беления с последующим получением обессмоленной целлюлозы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предлагает способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, основанный на использовании мыльно-масляной смеси на стадии варки. За счет использования мыльно-масляной смеси для удаления смол концентрация смол снижается, а выпадение смол в осадок минимизируется. По сравнению с использованием сырого таллового масла снижается использование серной кислоты и затраты энергии на переработку отходов для повторного использования.
Термины, использованные в описании настоящего изобретения и в формуле изобретения, имеют значения, указанные ниже.
Термин «экстрактивные вещества» обозначает переменные количества компонентов, которые извлекаются из древесины или недревесных материалов посредством экстракции. Они растворимы в воде или органических растворителях. Наиболее распространенными группами экстрактивных веществ являются группа смоляных кислот, группа триглицеридов, группы стероловых эфиров и стериловых эфиров; кроме того, экстрактивные вещества включают фенольные соединения, такие как флавоноиды и лигнаны. Обычно древесные экстрактивные вещества представляют собой сложные смеси танинов, флавоноидов, стильбенов, смоляных и жирных кислот, восков, стеролов и простых Сахаров, и они создают эксплуатационные проблемы и проблемы с качеством в целлюлозно-бумажной промышленности.
Термин «смола» относится как к самим древесным экстрактивным веществам, так и к осадкам, которые образуют эти экстрактивные вещества в процессах варки и производства бумаги. Агломераты нерастворенных экстрактивных веществ являются липкими; они закупоривают проволочные сита и прессовые сукна и прилипают к прессам и сушильным цилиндрам машин для сушки целлюлозы и бумагоделательных машин.
Термин «целлюлозный материал» относится к недревесным и древесным целлюлозосодержащим материалам, используемым в качестве сырья для производства целлюлозы. Термин «древесина» или «сырьевая древесина для производства целлюлозы» относится к твердой древесине, к мягкой древесине и к их смесям. Примерами используемых сортов твердой и мягкой древесины являются береза, сосна, ель, осина, ольха, эвкалипт, акация, тополь, пихта, лиственница и гемлок. Недревесными материалами, используемыми в качестве сырья для производства целлюлозы, являются, среди прочего, сельскохозяйственные отходы, сено и другие растительные вещества. Недревесными материалами могут быть солома, листья, кора, плоды, семена и цветки растений или, например, бамбук или сухие волокна сахарного тростника.
Термин «обессмоленная целлюлоза», используемый для целлюлозы, полученной согласно настоящему изобретению, относится к целлюлозе с низким содержанием смол, из которой удалены экстрактивные вещества. Термин «стадия обессмоливания» означает стадию, в ходе которой экстрактивные вещества удаляют из древесной массы.
Термин «мыльно-масляная смесь» используется для промежуточной формы таллового масла, которую получают в качестве промежуточного продукта при производстве таллового масла. Мыльно-масляную смесь получают из омыленного таллового масла путем его контакта с диоксидом углерода (или угольной кислотой) с получением смеси, состоящей из частично подкисленного мыла, бикарбоната натрия и воды. Можно также использовать муравьиную кислоту или уксусную кислоту. Мыльно-масляная смесь имеет рН, примерно равный 8.
Термин «активное количество» используется для обозначения того количества мыльно-масляной смеси, которого достаточно для удаления экстрактивных веществ до получения желаемого уровня экстрактивных веществ в промытой и отбеленной целлюлозе.
Термин «варочный щелок» относится к варочному реагенту, используемому для растворения лигнина. Например, во время крафт-процесса древесную щепу из твердой и/или мягкой древесины варят в присутствии щелочного варочного раствора, обычно - белого щелока, основными активными компонентами которого являются натрия гидроксид и натрия сульфид.
Термин «варочный раствор» относится к жидкой смеси, состоящей по меньшей мере из варочного щелока и мыльно-масляной смеси.
Термин «талловое масло» или «сырое талловое масло», также называемое жидкой канифолью, относится к обработанному кислотой мылу таллового масла, содержащему смолы, неомыляемые стеролы, смоляные кислоты (в основном - абиетиновую кислоту и ее изомеры), жирные кислоты (в основном, пальмитиновую кислоту, олеиновую кислоту и линолевую кислоту), жирные спирты, некоторые стеролы и другие алкильные производные углеводородов. Сырое талловое масло можно дистиллировать с получением талловой канифоли, талловых жирных кислот, дистиллированного таллового масла, концентрированного таллового масла и талловых смол.
Термин «стадия варки» используется для обозначения нагревания целлюлозного материала в присутствии варочного раствора.
Термин «тонна» при использовании в описании и формуле изобретения обозначает метрическую тонну.
Цель настоящего изобретения состоит в предложении способа удаления экстрактивных веществ из целлюлозного материала, в котором на стадии варки к целлюлозной массе добавляют активное количество мыльно-масляной смеси. Целлюлозный материал нагревают в присутствии смеси варочного щелока и мыльно-масляной смеси. При этом снижается количество экстрактивных веществ, остающихся в целлюлозе до и после ее отбеливания.
Согласно настоящему изобретению мыльно-масляную смесь добавляют к варочному щелоку до осуществления контакта мыльно-масляной смеси с целлюлозным материалом. Повторное омыление мыльно-масляной смеси усиливается щелочным варочным раствором. В предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения целлюлозным материалом является древесина, более предпочтительно - твердая древесина или смесь твердых видов древесины. Наиболее предпочтительно сырьевой древесиной для производства целлюлозы является березовая древесина или смесь березовой древесины и других видов твердой древесины. Древесная щепа или древесная масса могут быть также получены из березы, сосны, ели, осины, ольхи, эвкалипта, акации, тополя, пихты, лиственницы, гемлока и т.п.
Мыльно-масляную смесь, используемую в настоящем изобретении, в предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения получают посредством подкисления смыленного таллового масла диоксидом углерода. Используемое омыленное талловое масло получают, например, из черного щелока, полученного в процессе варки мягкой древесины. В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения избыток свободного газообразного диоксида углерода удаляют посредством механической дегазации вышеуказанной мыльно-масляной смеси и/или посредством вакуумной обработки. Мыльно-масляную смесь дегазируют в промежуточном резервуаре после обработки диоксидом углерода, а затем нагревают с целью удаления избытка диоксида углерода. Обычно время выдержки составляет 15-30 минут, а температура 75-95°C. В типичном случае содержание диоксида углерода в используемой мыльно-масляной смеси меньше 1 масс.% (в пересчете на свободный объем газа в жидкости), более предпочтительно - меньше 0,5 масс.%, наиболее предпочтительно - меньше 0,2 масс.%. Преимуществом дегазации и низкого содержания диоксида углерода в мыльно-масляной смеси согласно настоящему изобретению является то, что за счет этого снижается или устраняется образование пены во время варки. Образование пены обычно обусловлено выделением свободного газообразного диоксида углерода. Кроме того, согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения содержание воды в мыльно-масляной смеси составляет менее 30 масс.%, более предпочтительно - менее 20 масс.%, и наиболее предпочтительно - менее 10 масс.%, одновременно с тем, что содержание диоксида углерода меньше 1 масс.%, или независимо от этого.
В одной из предпочтительных форм осуществления настоящего изобретения получение целлюлозы представляет собой крафт-процесс, а жидкость, используемая для получения целлюлозы, представляет собой белый щелок, содержащий в качестве активных ингредиентов натрия гидроксид и натрия сульфид. Способ получения крафт-целлюлозы согласно настоящему изобретению включает в себя стадию обессмоливания с целью удаления экстрактивных веществ, в ходе которой древесную или недревесную массу приводят в контакт с варочным раствором, содержащим мыльно-масляную смесь и варочный щелок, например - белый щелок.
Для получения желаемого содержания экстрактивных веществ в промытой и отбеленной целлюлозе во время производства целлюлозы добавляют активное количество мыльно-масляной смеси. Количество мыльно-масляной смеси, которое является достаточным для удаления экстрактивных веществ в крафт-процессе, согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения лежит в диапазоне от 10 кг до 40 кг, более предпочтительно - от 15 кг до 35 кг, наиболее предпочтительно - от 20 к до 30 кг мыльно-масляной смеси на тонну целлюлозы воздушной сушки в процессе получения целлюлозы. Для березовой древесины количество экстрактивных веществ, остающихся в целлюлозе после отбеливания, предпочтительно составляет от 0,15 масс.% до 0,3 масс.%, более предпочтительно - менее 0,15%, наиболее предпочтительно - менее 0,1% на тонну целлюлозы воздушной сушки.
В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения стадию обессмоливания осуществляют во время стадии варки в форме непрерывного или периодического процесса варки. Мыльно-масляную смесь предпочтительно добавляют на стадии импрегнирования и на стадии варки. Температура импрегнирования предпочтительно составляет 100°С-120°C, температура варки предпочтительно составляет 140-170°C, а давление предпочтительно лежит в диапазоне 4-8 бар. Варку предпочтительно проводят в течение 4 часов, более предпочтительно - в течение 2,5-3,5 часов.
Целлюлозу, произведенную согласно настоящему изобретению, можно использовать без дополнительной обработки, или ее можно пропустить через стадии промывки, делигнификации и/или беления. Целлюлоза может быть делигнифицирована или отбелена в процессах делигнификации или беления, в которых вообще не используется хлор (TCF) или не используется элементарный хлор (ECF). Делигнификация или беление могут быть произведены с использованием озона, пероксида, надуксусной кислоты или подобных реагентов. В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения в качестве отбеливающего средства во время беления или последовательности процессов беления используют по меньшей мере озон.
Настоящее изобретение также относится к варочному раствору для использования при производстве целлюлозы, который содержит белый щелок и мыльно-масляную смесь. Поскольку уровень щелочности белого щелока высок, то молекулы мыла теряют протоны, что приводит к улучшению повторного омыления. Это обуславливает более активную реакцию мыльно-масляной смеси. В типичном случае содержание диоксида углерода в используемой мыльно-масляной смеси меньше 1 масс.% (в пересчете на объем свободного газа в жидкости), более предпочтительно - меньше 0,5 масс.%, наиболее предпочтительно - меньше 0,2 масс.%. Одновременно с содержанием диоксида углерода, меньшим 1 масс. процента, или независимо от этого содержание воды в мыльно-масляной смеси может быть меньше 30 масс.%, более предпочтительно - меньше 20 масс.%, наиболее предпочтительно - меньше 10 масс.%.
Кроме того, согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения получена обессмоленная целлюлоза посредством удаления экстрактивных веществ во время производства целлюлозы путем нагревания целлюлозного материала в присутствии варочного раствора, содержащего варочный щелок и мыльно-масляную смесь. В типичном случае содержание диоксида углерода в мыльно-масляной смеси снижено до значений, указанных выше. В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения из обессмоленной целлюлозы, описанной выше, изготавливают бумагу или картон.
В настоящем изобретении мыльно-масляная смесь используется для удаления смол, то есть для удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы. Предпочтительно мыльно-масляную смесь получают посредством реакции омыленного таллового масла с карбоновой кислотой и/или диоксидом углерода.
Способ получения обессмоленной целлюлозы в типичном случае включает в себя стадии добавления целлюлозного материала в варочный котел, смешивания мыльно-масляной смеси с варочным щелоком и нагревания целлюлозного материала в присутствии смеси мыльно-масляной смеси и варочного щелока. В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает в себя одну или более стадий промывания вываренной древесной массы (небеленой целлюлозы), одну или более стадий делигнификации и/или беления и выделения обессмоленной целлюлозы.
В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения дегазированную мыльно-масляную смесь получают посредством проведения реакции омыленного таллового масла с диоксидом углерода, удаления избытка дикосида углерода из мыльно-масляной смеси посредством дегазации мыльно-масляной смеси в промежуточном резервуаре и промежуточного нагревания мыльно-масляной смеси.
Варочным щелоком, используемым в предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения, является белый щелок. Используемым целлюлозным материалом предпочтительно является древесная масса, более предпочтительно - древесная масса, состоящая из твердой древесины или смеси различных видов твердой древесины. Активное количество добавляемой мыльно-масляной смеси или дегазированной мыльно-масляной смеси при производстве целлюлозы в типичном случае составляет от 10 до 40 кг, предпочтительно - от 15 до 35 кг, более предпочтительно - от 20 до 30 кг мыльно-масляной смеси на тонну целлюлозы воздушной сушки. В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения в качестве отбеливающего средства в одной или более стадий беления используется озон.
Ниже приведены примеры для дополнительной иллюстрации изобретения, не ограничивающие объем настоящего изобретения. На основании приведенного выше описания специалист в данной области техники сможет произвести много модификаций настоящего изобретения с целью обеспечения эффективного способа удаления смол при производстве целлюлозы.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сравнительный пример 1
Обессмоленная целлюлоза, полученная с использованием таллового масла
Древесную березовую щепу (90 BDt/час) загружали в варочный котел с паровой фазой непрерывного действия с резервуаром для предварительной импрегнирования. Древесную щепу обрабатывали паром в течение 10 минут при давлении 1,5 бара и температуре 120°C. Затем материал импрегнировали раствором для пропитки (белый щелок 6% EA/BDt + черный щелок в соотношении L/W 4,5 в течение 30 минут при 120°C), после чего пропитанный материал варили в щелочном варочном растворе, состоявшем из белого щелока (15% EA/BDt древесины + черный щелок в соотношении L/W 4,5) и 25 кг сырого таллового масла на тонну целлюлозы воздушной сушки (скандинавского качества, кислотное число 150 мг/кг) при температуре варки, равной 115°C/145°C, и давлении, равном 8 бар/4 бар, в две стадии. Варка продолжалась в общей сложности в течение 5 часов.
Полученную вываренную древесную целлюлозу отделили от черного щелока путем фильтрации, и целлюлозные волокна (то есть небеленую целлюлозу) промыли водой, выполнив 6 стадий промывки в сонаправленных потоках для удаления растворимых экстрактивных веществ. Древесную целлюлозу пропустили через сито, после чего была проведена последовательность стадий беления О/О - А - ZD - Еор - D - Ер, где О/О - обработка озоном, А - обработка кислотой, ZD - обработка озоном, усиленная ClO2, Еор - обработка NaOH, усиленная О2 и Na2O2, В - обработка ClO2 и Ер - обработка NaOH, усиленная Na2O2.
Количество экстрактивных веществ в целлюлозе после беления составило 0,20-0,35 масс.% на тонну высушенной на воздухе целлюлозы. При поступлении на стадию беления количество экстрактивных веществ составляло примерно 0,6 масс.%.
Пример 2
Обессмоленная целлюлоза, полученная с использованием мыльно-масляной смеси.
Показана схема последовательности технологических операций в процессе получения обессмоленной целлюлозы. Процесс включает в себя обработку мыльно-масляной смеси в промежуточном резервуаре. Мыльно-масляную смесь получали путем стандартного подкисления омыленного таллового масла диоксидом углерода. Дегазацию мыльно-масляной смеси осуществляли посредством предварительного нагревания мыльно-масляной смеси в течение 30 минут при 85°C с целью удаления избытка диоксида углерода.
Древесную березовую щепу (90 BDt/час) загружали в варочный котел с паровой фазой непрерывного действия с резервуаром для предварительной импрегнирования. Древесную щепу обрабатывали паром в течение 10 минут при давлении 1,5 бара и температуре 120°C. Затем материал импрегнировали раствором для пропитки (белый щелок 5,5% EA/BDt + черный щелок в соотношении L/W 4,5) в течение 30 минут при 120°C), после чего пропитанный материал варили в щелочном варочном растворе, состоявшем из белого щелока (15% EA/BDt древесины + черный щелок в соотношении L/W 4,5) и 25 кг дегазированной мыльно-масляной смеси (содержание воды около 20%) на тонну целлюлозы воздушной сушки при температуре варки, равной 115°C/145°C, и давлении, равном 8 бар/4 бар, в две стадии. Варка продолжалась в общей сложности в течение 5 часов.
Полученную вываренную древесную целлюлозу отделили от черного щелока путем фильтрации, и целлюлозные волокна (то есть небеленую целлюлозу) промыли водой, выполнив 6 стадий промывки в сонаправленных потоках для удаления растворимых экстрактивных веществ. Древесную целлюлозу пропустили через сито, после чего была проведена последовательность стадий беления, а именно - О/О - А - ZD - Еор - D - Ер.
В этой обессмоленной целлюлозе количество экстрактивных веществ после беления составило 0,20-0,35 масс.% на тонну высушенной на воздухе целлюлозы (ADt). При поступлении на стадию беления количество экстрактивных веществ составляло примерно 0,6 масс.%.
Производство березовой целлюлозы согласно Примерам 1 и 2 сопоставлено в Таблице 1. Для двух процессов сравнили количество реагентов, их обратное выделение и энергию, необходимую для производства, а также расход таллового масла и мыльно-масляной смеси для производства 300.000 тонн в год березовой целлюлозы воздушной сушки.
Таблица 1 | ||
Использование таллового масла при варке березовой древесины | Использование мыльно-масляной смеси при варке березовой древесины | |
Доза таллового масла/мыльно-масляной смеси, кг/ADt | 25 | 25 |
Выход березовой | 300.000 | 300.000 |
целлюлозы, ADt/год | ||
CO2, кг/т сырого таллового масла | 70 | 70 |
H2SO2, кг/т сырого таллового масла | 150 | 0 |
Отходы Na2SO2, т/год | 1630 | 0 |
Потери энергии в восстановительном бойлере, ГДж (гигаджоулей)/год | 6900 | 0 |
Белый щелок, %TF/Bdt древесины | 21 | 20,5 |
ADt = тонна целлюлозы воздушной сушки; BDt = тонна абсолютно сухой целлюлозы. |
Сравнение показывает, что за счет использования мыльно-масляной смеси вместо таллового масла можно добиться значительных преимуществ. Это связано с экономией реагентов, то есть не требуется относительно больших объемов серной кислоты, необходимых для получения сырого таллового масла; кроме того, потребляется меньше белого щелока из-за меньшей кислотности мыльно-масляной смеси. pH сырого таллового масла обычно порядка 4 или несколько ниже, тогда как pH мыльно-масляной смеси обычно примерно равен 8, и поэтому требуется меньше щелочного варочного раствора. При нейтрализации мыльно-масляной смеси расходуется всего 0,03 кг щелочи (NaOH) на кг мыльно-масляной смеси в процессе омыления и доведения pH до 12,5, тогда как при использовании сырого таллового масла расходуется 0,1 кг щелочи на кг таллового масла.
Кроме того, использование серной кислоты приводит к расходам на переработку отходов сульфата натрия, что увеличивает потери натрия. Кроме того, преобразование сульфата в сульфид в процессе переработки отходов является эндотермическим процессом, и в восстановительном бойлере потребляется большое количество энергии, что приводит к потерям энергии. При использовании мыльно-масляной смеси можно избежать необходимости переработки отходов сульфата натрия.
Настоящее изобретение было описано в данной заявке со ссылкой на конкретные формы осуществления. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что процесс (или процессы) может варьировать в рамках формулы изобретения.
Claims (19)
1. Способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, включающий стадии:
а) добавления мыльно-масляной смеси к варочному щелоку с получением варочного раствора, и
б) нагревания целлюлозного материала в присутствии вышеуказанного варочного раствора.
а) добавления мыльно-масляной смеси к варочному щелоку с получением варочного раствора, и
б) нагревания целлюлозного материала в присутствии вышеуказанного варочного раствора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мыльно-масляную смесь получают посредством реакции омыленного таллового масла с диоксидом углерода.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что избыток диоксида углерода из мыльно-масляной смеси удаляют посредством дегазации мыльно-масляной смеси механическим способом и/или путем вакуумной обработки.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что для удаления избытка диоксида углерода из мыльно-масляной смеси используют промежуточное нагревание.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что содержание диоксида углерода в мыльно-масляной смеси составляет менее 1 мас.%, более предпочтительно - менее 0,5 мас% и наиболее предпочтительно - менее 0,2 мас.%.
6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что содержание воды в мыльно-масляной смеси составляет менее 30 мас%, более предпочтительно - менее 20 мас.%, и наиболее предпочтительно - менее 10 мас.%.
7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанное получение целлюлозы является крафт-процессом, а указанный варочный щелок является белым щелоком.
8. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что целлюлозным материалом является древесина, более предпочтительно - твердая древесина или смесь различных видов твердой древесины.
9. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанная древесная масса является березовой древесиной или смесью березовой древесины и других видов твердой древесины.
10. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время указанного производства целлюлозы добавляют активное количество мыльно-масляной смеси.
11. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время указанного производства целлюлозы добавляют от 10 до 40 кг, более предпочтительно - от 15 до 35 кг, наиболее предпочтительно - от 20 до 30 кг мыльно-масляной смеси на тонну целлюлозы воздушной сушки.
12. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что для делигнификации и/или беления используют озон.
13. Варочный раствор для использования при производстве целлюлозы, отличающийся тем, что он содержит белый щелок и мыльно-масляную смесь.
14. Варочный раствор по п.13, отличающийся тем, что вышеуказанную мыльно-масляную смесь получают посредством реакции омыленного таллового масла с диоксидом углерода.
15. Варочный раствор по любому из пп.13 или 14, отличающийся тем, что содержание диоксида углерода в мыльно-масляной смеси менее 1 мас.%, более предпочтительно - менее 0,5 мас.% и наиболее предпочтительно - менее 0,2 мас.%.
16. Варочный раствор по любому из пп.13 или 14, отличающийся тем, что содержание воды в мыльно-масляной смеси менее 30 мас.%, более предпочтительно - менее 20 мас.% и наиболее предпочтительно - менее 10 мас.%.
17. Обессмоленная целлюлоза, полученная способом по п.1.
18. Применение мыльно-масляной смеси для удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы.
19. Применение по п.18, отличающееся тем, что содержание диоксида углерода в мыльно-масляной смеси составляет менее 1 мас.%, более предпочтительно - менее 0,5 мас.% и наиболее предпочтительно - менее 0,2 мас.%.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FIFI20095367 | 2009-04-03 | ||
FI20095367A FI123012B (fi) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | Menetelmä uuteaineiden kontrolloimiseksi massan tuoton aikana, näin valmistettu massa ja sen käyttö |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010112495A RU2010112495A (ru) | 2011-10-10 |
RU2500688C2 true RU2500688C2 (ru) | 2013-12-10 |
Family
ID=40590250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112495/05A RU2500688C2 (ru) | 2009-04-03 | 2010-04-01 | Способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, целлюлоза, полученная с использованием этого способа, и ее применение |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI123012B (ru) |
RU (1) | RU2500688C2 (ru) |
SE (1) | SE534973C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004015195A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Nalco Company | Method of deresinating pulp using alkyl alcohol alkoxylate surfactants |
US7504478B2 (en) * | 2007-01-26 | 2009-03-17 | Nalco Company | Additives for increasing the separation yield of tall oil soap from black liquors |
RU2349692C2 (ru) * | 2002-12-23 | 2009-03-20 | Аризона Кемикал Б.В. | Добавка для улучшения удаления экстрактивных веществ при варке древесины в производстве целлюлозной массы, способ ее получения и применение |
-
2009
- 2009-04-03 FI FI20095367A patent/FI123012B/fi active IP Right Grant
-
2010
- 2010-04-01 SE SE1050325A patent/SE534973C2/sv unknown
- 2010-04-01 RU RU2010112495/05A patent/RU2500688C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004015195A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Nalco Company | Method of deresinating pulp using alkyl alcohol alkoxylate surfactants |
RU2349692C2 (ru) * | 2002-12-23 | 2009-03-20 | Аризона Кемикал Б.В. | Добавка для улучшения удаления экстрактивных веществ при варке древесины в производстве целлюлозной массы, способ ее получения и применение |
US7504478B2 (en) * | 2007-01-26 | 2009-03-17 | Nalco Company | Additives for increasing the separation yield of tall oil soap from black liquors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE534973C2 (sv) | 2012-03-06 |
FI123012B (fi) | 2012-09-28 |
RU2010112495A (ru) | 2011-10-10 |
FI20095367A (fi) | 2010-10-04 |
FI20095367A0 (fi) | 2009-04-03 |
SE1050325A1 (sv) | 2010-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6302997B1 (en) | Process for producing a pulp suitable for papermaking from nonwood fibrous materials | |
RU2534067C2 (ru) | Способ получения целлюлозы из биомассы, содержащей лигноцеллюлозу | |
CA2710837C (en) | Pre-extraction and solvent pulping of lignocellulosic material | |
US6743332B2 (en) | High temperature peroxide bleaching of mechanical pulps | |
JP5953909B2 (ja) | 溶解パルプの製造方法 | |
JP5712754B2 (ja) | 溶解パルプの製造方法 | |
WO2011154847A2 (en) | Methods for manufacturing paper fibers and bioethanol from lignocellulosic biomass | |
Leponiemi | Non-wood pulping possibilities-a challenge for the chemical pulping industry | |
US8012308B2 (en) | Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk cellulose | |
EP2689063B1 (en) | Method and arrangement for treating filtrate after oxygen delignification of chemical pulp cooked to a high kappa number | |
CN111819323B (zh) | 生产溶解浆料的方法 | |
JP6197717B2 (ja) | 溶解パルプの製造方法 | |
EP1945852B1 (en) | Use of carbonate ions for the solubilization of wood extractives in a process for deresination of pulp | |
JPH05505431A (ja) | 高コンシステンシー酸素脱リグニンのための分割されたアルカリ添加 | |
KR100652975B1 (ko) | 옥수숫대 반화학 기계펄프의 제조방법 | |
Bouiri et al. | Production of dissolving grade pulp from alfa. | |
RU2500688C2 (ru) | Способ удаления экстрактивных веществ при производстве целлюлозы, целлюлоза, полученная с использованием этого способа, и ее применение | |
KR100538083B1 (ko) | 리그노셀룰로오스성 물질의 산소 탈리그닌화 | |
FI68680C (fi) | Foerfarande foer hartshaltsminskning vid framstaellning av cellulosamassor ur lignocellulosamaterial | |
Erana | Pulp production from cotton stalks | |
FI85725B (fi) | Foerfarande foer delignifiering av cellulosamaterial. | |
RU2135665C1 (ru) | Способ получения целлюлозной массы | |
KR100750330B1 (ko) | 옥수숫대 기계펄프의 제조방법 | |
Ghosh | Production of paper grade pulp by organic acid based pulping of wheat straw | |
Elhelece | 10596 Rice Straw as a Raw Material for Pulp and Paper Production |