LT3393B

LT3393B - Process for bleaching of cellulose excluding the use of chlorine

Info

Publication number: LT3393B
Application number: LTIP754A
Authority: LT
Inventors: Herbert Sixta; Gerhard Goetzinger; Oskar Hoeglinger; Peter Hendel; Wilfried Rueckl; Walter Peter; Friedrich Kurz; Alfred Schrittwieser; Manfred Schneeweisz
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-08-25
Also published as: ATA249489A; AT404740B; RU2044809C1; PL164587B1; ZA908684B; LTIP754A; KR100194405B1; KR910008225A; CZ283692B6

Description

Balinimas ozonu paprastai derinamas su balinimu kitais preparatais, todėl naudojant didelę koncentraciją (HC) labai sunku pasiekti tolygų balinimą ir gerus kokybės rodiklius. Be to, reikia papildomų investicijų brangiems vandens pašalinimo įrenginiams. Ozonas su celiulioze reaguoja dviem stadijomis. Reakcija vyksta greitai ir iki galo. Šio būdo trūkumas be išlaidų vandens pašalinimo įrengimams yra tai, kad esant didelei celiuliozės koncentracijai į HC reakcijos zoną ozonas patenka ir pasiskirsto netolygiai, todėl reakcija, kuri vyksta greitai, nebus tolygi ir gali pažeisti celiuliozės struktūrą, ypač tada, kai pradinės Kapa reikšmės yra žemos. Kapa reikšmė (Kapa skaičius) LT 3393 B tai lignino kieki (kietumą) charakterizuojantis rodiklis. Tuo būdu jis charakterizuoja celiuliozės sugebėjimą balintis. Kiekvienai celiuliozės rūšiai šis rodiklis nustatomas atskirai. Kapa reikšmė - dimensijos neturintis rodiklis. Jis nustatomas standartiniu būdu pagal ISO 302-81 Pulps-determination of Kapa number. Literatūroje aptinkama nuomonė, kad negalima balinti ozonu HC būdu tuomet, jei Kapa reikšmės žemesnės negu 10 [ Lindholm C.-A. Effect of pulp consistency and pH in ozonbleaching (4 dalis);Paperi ja Pun-Paper and Timber, 2/1989; Lindholm C.-A. Effect of pulp consistency and pH in ozonbleaching, (2 dalis); 1987; Int. Oxygen Delingnification Conference, San Diego, 7-11 06 1987, Tezės, psl. 155; Lindholm C.-A. Effect of pulp consistency and pH in ozonbleaching (3 dalis); Nordic Pulp and Paper Research Journal, N 1 (1988)] .

Celiuliozės struktūra dar labiau pažeidžiama, jeigu prieš balinant ozonu HC būdu balinama ir deguonimi.

Žinomas techninis sprendimas, kurio įgyvendinimui nereikia naudoti aplinkai kenksmingų junginių su chloru - balinimas ozonu LC būdu. Palyginus su balinimu HC būdu, šiuo atveju sunaudojamas didesnis ozono kiekis, reikia daugiau elektros energijos maišymui, technologija sudėtingesnė, reaguojančių medžiagų kiekiai didesni, todėl į aplinką patenka daugiau nešvarumų.

Balinant celiuliozę žema reaguojančios masės konsistencija (koncentracija) laikoma paprastai koncentracija iki 5 ar 6%. Naudojant balinimui ozoną, vienok, vyrauja vieninga nuomonė, kad tik esant konsistencijai ne didesnei negu 1% (maksimaliai iki 2%) galima pasiekti norimų rezultatų.

Štai JAV patente Nr. 4 216 054 nurodoma konsistencijos (koncentracijos) riba imtinai iki 0,7%. Norint atlikti procesą prie tokios konsistencijos reikia papildomų kapitalinių įdėjimų uždaro vandens recirkuliacijos ciklo užtikrinimui. Šiame patente aprašyta LC technologija balinant kraft-celiuliozę. Nustatyta, kad celiuliozės ir ozono reakciją stabdo du barjerai: ozono perėjimas iš dujų į skystą fazę ir jo perėjimas iš skystos fazės į kietą (prie balinamos celiuliozės). Pagal šį patentą sumaišant minimalus sunaudojamas galingumas yra 11 kW/m³. Lemiamas yra antrasis pėrėj imas.

LC būdą apsaugo ir JAV patentas Nr. 4 080 249. Išradimo apibrėžties 5 punkte nurodyta, kad celiuliozės suspensijos sumaišymui dažniausiai sunaudojama ne daugiau kaip 18 kW/t elektros energijos. Dujų, turinčių ozono, burbuliukų dydis turi būti ne didesnis kaip 3 mm. Visuose išradimo pavyzdžiuose nurodytos 1-2% koncentracijos patvirtina, kad patentuojamas LC būdas. Matyt, siekiant išvengti konkurencijos, patente nurodytas koncentracijų diapazonas iki 10% imtinai, tačiau išradimo apibrėžties 6 punkte pirmenybė teikiama koncentracijai, žemesnei negu 3%. Manome, kad esant koncentracijai virš 3% galima gauti tik nepatenkinamus rezultatus.

Artimiausias žinomas techninis sprendimas paskelbtas JAV patente Nr. 4 372 812, kuriame balinant su ozonu nurodoma koncentracija nuo 1 iki 40%. Tačiau išradimo aprašyme pateiktuose pavyzdžiuose (1 lentelė) reakcija vykdoma tik LC diapazone, būtent esant masės koncentracijai 1%. Patente aprašytas daugiastadijinis balinimo būdas, tačiau ozonas vartojamas tik kai kuriose balinimo stadijose, o ne pilnai visoje technologinėje eigoje.

Išradimo tikslas yra su mažesnėmis investicijomis įrengimams, energijai, neteršiant aplinkos pagaminti kokybišką balintą celiuliozę. Išradime keliamas uždavinys žinomą būdą pritaikyti vidutinių konsistencijų (koncentracijų) (MC) diapazonui ir pasiekti geresnius rezultatus lyginant su reakcija LC diapazone.

Tikslas įgyvendinamas tuo būdu, kad žinomame celiuliozės balinimo būde balinant ozonu lapuočių medienos celiuliozę dirbtinio pluošto gamybai, kurios pradinės Kapa reikšmės 15-1, geriausiai 4-1, arba balinant ozonu spygliuočių medienos celiuliozę popieriaus gamybai, kurios pradinės Kapa reikšmės iki 30 imtinai, geriausiai iki 10, kuriame į pašildytą iki 15-80°C, geriausiai iki 40-70°C, celiuliozės suspensiją, turinčią pH 1-8, geriausiai 2-3, intensyviai maišant ar sumaišant paduodamas ozono dujų mišinys, turintis 20300 g/m , geriausiai 50-150 g/m , ozono skaičiuojant nuo absoliučiai sausos celiuliozės masės, celiuliozės suspensijos tankis reakcijos metu yra 3-20 masės %, geriausiai 5-20 masės %, ypač 7-15 masės %, tikslo užtikrinimui ozono turinčių dujų mišinį į celiuliozės suspensiją paduoda padidintu, būtent, 1,1-15 barų, geriausiai 1,1-10 barų slėgiu, o intensyviam sumaišymui arba maišymui naudoja didelės šlyties jėgos Highshear maišiklį.

Reakcijoje naudojamų dujų ir skysčio tūrių santykis yra nuo 1+0,5 iki 1+8, geriausiai 1+1 - 1+6.

Ozono turinčių dujų suspaudimui naudojami atšaldomi kompresoriai, geriausiai, siurbliai su vandeniniu šaldymo kontūru.

Didelės šlyties jėgos maišikliai yra žinomi ir naudojami įvairiems tikslams, pavyzdžiui, ruošiant dažų dispersijas (DE patentas A - 406 430), polivinilchloridinės dervos miltelius (US patentas A LT 3393 B

775 359), tirštas emulsijas (US patentas A - 3 635 834), o taip pat gaunat celiuliozės suspensiją (JP patentas A - 6 309 9389) . Šios konstrukcijos įrenginio maišyklė turi iškilias tam tikrais atstumais pritvirtintas menteles, todėl visa masė yra ne trinama, o rūpestingai išmaišoma.

Balinimo operacijos atliekamos nuosekliai, kartojant jas daug kartų, o jei yra būtina, tai balinimas derinamas su šarmine ekstrakcija. Šarminę ekstrakciją galima atlikti naudojant deguonį ir peroksidą. Šios reakcijos atlieka dalį praktiškai reaktoriaus daugkartinį celiuliozės vandenilio pakartoj imą masės iš pakartotinai grąžinant į didelės šlyties jėgos maišiklį.

Gerų rezultatų pasiekiama tada, kada prieš balinant ozonu celiuliozės suspensija veikiama deguonimi ir (arba) vandenilio peroksidu, pagal būtinybę galima naudoti šarmą su vandenilio peroksidu arba apdoroti šarmu ar vandenilio peroksidu po balinimo ozonu. Lygiagrečiai galima naudoti vandenilio peroksido ir deguonies mišinį. Po balinimo ozonu dar galima paveikti peroksidu arba ekstrahuoti šarmo tirpalu.

Tikslinga po balinimo ozonu susidariusį vandenų filtratą dalinai grąžinti į suspensiją prieš ją apdorojant ozono nutekamųjų celiuliozės turinčiomis kartu su rūgšties, Kadangi todėl jį taupyti dujomis, o nutekamųjų pavyzdžiui, reikiamai pH reikšmei pasiekti vandenų filtratu paduodamas sieros rūgšties, tirpalas, nutekamųjų vandenų filtratas yra rūgštus, grąžinant į celiuliozės suspensiją galima rūgštį, o iš kitos pusės, kadangi šis vanduo nepatenka į kanalizaciją, todėl neteršia aplinkos.

Balinant spygliuočių medienos celiuliozę, kurios Kapa reikšmės iki 30 (dažniausiai iki 10) pagal patentuojamą technologiją šis rodiklis tampa žemesnis negu 10 (atitinkamai mažiau 5) .

Balinant lapuočių medienos celiuliozę, kurios pradinės Kapa reikšmės 15-1 (dažniausiai 4-1) patentuojamu būdu šis rodiklis sumažėja iki 12,0-0,5 (dažniausiai atitinkamai 1,5-0,5). Jei nebalintos celiuliozės baltumas yra 50-80% (dažniausiai 70-80%), tai po balinimo operacijų pagal išradimą šis rodiklis padidėja iki 65-90% (dažniausiai 75-90%).

Atliekant balinimą esant vidutinės konsistencijos celiuliozės suspensijai (MC būdas), palyginus su žemų konsistencijų (LC) būdu, naudojamas mažesnės technologinės talpos, o iš kitos pusės lyginant su HC būdu nereikia brangių vandens pašalinimo Įrenginių, todėl siūlomu išradime būdu parenkamos optimalios įrenginių talpos.

Intensyviai maišant arba sumaišant ir kartu slegiant šiuo MC balinimo atveju nelauktai gaunamas teigiamas efektas: vyksta homogeniška, švelni, tačiau vis dėlto efektyvi celiuliozės reakcija su ozonu. Sumaišymui sunaudojamas mažesnis energijos kiekis, o ozono reakcija su celiulioze vyksta homogeniškiau negu balinant LC būdu. Išmatuotas pagal klampumą ir DP pasiskirstymą netgi esant labai žemoms Kapa reikšmėms celiuliozės makromolekulių struktūros pažeidimas aiškiai mažesnis negu HC balinimo atveju ir gali būti bent lyginamas su šiuo rodikliu, gaunamu balinant LC būdu. Lyginamasis ozono sunaudojimas (O₃ kiekis Kapa vienetui) aiškiai mažesnis negu LC atveju. Esamus technologinius įrenginius nesudėtinga rekonstruoti, nes be talpos rūgšties tirpalui, skirtam pH reguliavimui, kurio reikėtų ir LC bei HC balinimo būdams, siūlomu atveju reikėtų kapitalinių sąnaudų MC siurblio ir MC maišytuvo sumontavimui.

Kadangi galima grąžinti į technologinį procesą nutekamuosius vandenis bei pakartotinai panaudoti turinčias ozono atidirbusias reakcijoje dujas, todėl šis būdas neteršia aplinkos.

įvertinus reikalingos sumaišymui energijos ir ozono sąnaudas bei išlaidas technologiniams įrengimams akivaizdus šio būdo rentabilumas ir pranašumas.

Tolimesni patentuojamo būdo privalumai išryškėja vietoje vienastadijinio ozonavimo naudojant daugiastadijinį balinimo būdą. Kadangi daugumoje stadijų, kai balinimui nenaudojamas ozonas, o naudojamas kitas reagentas, pavyzdžiui, deguonis, dažniausiai balinimas vyksta MC srityje, todėl celiuliozės koncentracijos tarp atskirų technologinių stadijų nereikia kaip kituose būduose keisti ir šis būdas yra rentabilesnis.

Tiesa, yra žinomas pagal Austrijos patentą Nr. 380496 celiuliozės balinimo ozonu padidintame slėgyje būdas, kuomet celiuliozės suspensija, kurios masės koncentracija 2,5-4,5% (LC balinimo būdas) intensyviai padidintame turinčiomis pašalinamas slėgyje sumaišoma su ozono Po to iš reakcijos masės perteklius celiuliozės

Vandens šalinimo celiuliozės masė (4 barai) dujomis. vandens koncentraciją padidinant iki 10-30% metu ir mažiausiai 20 min. po to išlaikoma tame pačiame slėgyje ir temperatūroje. Po to vyksta papildoma reakcija, kurią sąlygoja LC būdu balinant glaudus celiuliozės ir ozono turinčių dujų kontaktas.

Patentuojamame bude nustatyta, kad, balinant MC būdu, celiuliozę galima sėkmingai betarpiškai apdoroti ozono turinčiomis dujomis, nes jos paduodamos padidintu slėgiu tuo pačiu metu intensyviai sumaišant ir maišant reakcijos masę. Dėl to nereikia celiuliozės suspensijos praskiesti, o po to šalinti vandens pertekliaus.

Patentuojamo išradimo celiuliozės balinimo nenaudojant chloro būdo technologinės schemos pavaizduotos Fig. la ir lb.

Pagrindiniai technologiniai įrenginiai:

- celiuliozės suspensijos padavimo linija

- rūgšties, skirtos pH reguliavimui, padavimas

- MC siurblys

- MC didelės šlyties jėgos maišiklis

- reaktorius

- droselis

- dujų ozono mišinio padavimas

- kompresorius

- recirkuliacinė linija

- balinimo kolona

- atidirbusių dujų apdorojimo įrenginys

- skiedimui skirtas vanduo

- filtras plovimui

- rūgštaus filtrato linija

- filtrato grąžinimas

- degazacijos įrenginys

Po pirmosios balinimo stadijos (pvz. balinimo deguonimi ar deguonies peroksido mišiniu) celiuliozės suspensija per padavimo liniją 1 paduodama balinimui ozonu. Rūgštus nutekamųjų vandenų filtratas, kuris lieka po balinimo ozonu stadijos, per 14 liniją paduodamas į celiuliozės suspensiją juo reguliuojant suspensijos koncentraciją ir pH. Papildomas pH koregavimui reikalingas rūgšties kiekis paduodamas vamzdžiu 2. MC siurbliu 3 celiuliozės suspensija nukreipiama į MC didelės šlyties jėgos maišiklį 4, į kurį taip pat per liniją 7 paduodamos kompresoriuje 8 suslėgtos ozono turinčios dujos. Suspensija ir dujų mišinys kruopščiai ir greitai sumaišomi. Reakcija vyksta padidintame slėgyje reaktoriuje 5, kuris turi vamzdžio formą. Reaktoriaus šone esanti recirkuliacijos linija 9, kurią sudaro vamzdis ir siurblys, skirta daugkartinei recirkuliacij ai atlikti, kuri numatyta patentuojamame būde.

Dujomis apdorota celiuliozės suspensija patenka į įprastinę balinimo koloną 10. Tai nėra būtina pagal išradimą. Fig. la ir lb šioje technologijos vietoje yra skirtumai, nes celiuliozės suspensija į šią koloną gali būti paduodama iš apačios i viršų (la) arba iš viršaus į apačią (lb).

Paduodant celiuliozės suspensiją iš apačios į viršų (la) ji per droseli 6 ar jį aplenkdama į balinimo koloną patenka suslėgta ir čia dar gali vykti papildoma reakcija. Sureagavusios masės išėjimo zonoje slėgis sumažėja, o atidirbusios dujos išleidžiamos per liniją io

11. Celiuliozės suspensija prie normalaus slėgio sumaišoma su vandeniu-skiedikliu ir patenka i, praplovimo filtrą 13. Čia susidaręs nutekamųjų vandenų filtratas grąžinamas per liniją 15 į reakcijos pradžią

1.

Paduodant celiuliozės suspensiją iš viršaus žemyn (lb) išeinanti iš reaktoriaus 5 apdorota ozono turinčiomis dujomis celiuliozės suspensija per droselį 6 nukreipiama į degazacijos įrenginį 16, kuriame slėgis sumažinamas iki atmosferinio, o po to paduodama į balinimo koloną 10, kartu įpilant per 12 reikiamą skiedimui vandens kiekį.

Netekusios dalies ozono atidirbusios dujos išeina per atidirbusių dujų apdorojimo įrenginį 11 (pavyzdžiui, ozono katalitinio arba terminio suskaldymo įrenginį), iš kurio išėjęs deguonis gali būti naudojamas balinimo deguonimi stadijoje. Deguonies perteklius valomas ir grąžinamas į ozono generatorių. Jei deguonis nesunaudojamas balinimo deguonimi stadijoje, tai jis valomas ir surenkamas tam skirtose talpose.

Nutekamųjų vandenų ir atidirbusių dujų recirkuliacijos dėka galima, ypač esant aukštoms temperatūroms, sutaupyti tam tikrą kiekį energijos.

Reaktoriuje 5 ir balinimo kolonoje 10 celiuliozės suspensija visais atvejais išlaikoma ne ilgiau kaip 3 valandas, paprastai mažiau negu 1 vai., geriausiai netgi mažiau kaip 5 min.

Išradimas iliustruojamas įvairiais būdo panaudojimo pavyzdžiais. Technologinio proceso stadijos žymimos taip:

u

EOP - pirmoji balinimo stadija deguonimi O₂ arba deguonies O₂ ir vandenilio peroksido H₂O₂ mišiniu;

Z - antroji balinimo stadija ozonu O₃;

PE - trečioji balinimo stadija vandenilio peroksidu H₂O₂ ir šarmu;

P - balinimas peroksidu;

EO - balinimas deguonimi su šarmu.

1-4 pavyzdžiai

Bandymai atliekami balinant lapuočių medienos celiuliozę, iš kurios gaunamas pluoštas knygų popieriaus gamybai. Balinimas pradedamas pirmojoje EOP stadijoje apdorojant celiuliozę pagal žinomą technologiją deguonies ir vandenilio peroksido mišiniu. Po to ji balinama patentuojamu parametrai, pradinės

Visi technologiniai balintos celiuliozės lentelėje. 3 ir 4 būdu. ir charakteristikos pateiktos 1 pavyzdžiuose balintos celiuliozės skirtingus rodiklius reikia aiškinti tuo, kad reakcija vyko skirtingose temperatūrose ir esant skirtingoms pH reikšmėms. Todėl iš to seka išvada, kad pH rodiklis gali charakterizuoti klampumą.

Tolimesni bandymai atliekami balinant sulfitinę spygliuočių medienos celiuliozę, naudojamą popieriaus gamyboje.

Celiuliozės savybės nustatytos šiais metodais:

Trūkimo ilgis, m - ONORM 1-1114

Pasipriešinimas lūžimui WRA, mNm/m - DIN 53115

Klampumas, mP.10 - Zellcheming IV/30/62

Bandymams naudojama žaliava su tokiais rodikliais:

Kapa reikšmė (Tappi 2300S-76) 20,4 Klampumas, mP.10 1500 Baltumas (Elreplo), % 49,7 trūkimo ilgis (24 o SR) , m 8900 trūkimo ilgis (41 o SR) , m 9200 pasipriešinimas lūžimui (24oSR), mNm/m 1143 pasipriešinimas lūžimui (41oSR), mNm/m 1010 pasipriešinimas įspaudimui (24oSR), kg/cm - 4,4 pasipriešinimas ^spaudimui (41oSR), kg/cm - 4,2 lentelė

Lapuočių celiuliozės balinimo technologiniai režimai ir 10 celiuliozės charakteristikos

Rodikliai	Pavyzdžiai
1	2	3	4
Pradinė celiuliozė
Kapa reikšmė (neplautos)	2,1	2,9
Kapa reikšmė (plautos)	1, 9	1,9	1,9	1,9
baltumas, % (Elrepho)	76	76	76	76
klampumas, mP	255	255	255	255
nutekamojo vandens CSB
g/kg abs.sausos cel.	5	5
Balinimo parametrai
slėgis, barai	5,2	5, 0	5,0	5, 0
masės koncentracija, %	10	9,5	10	10,7
temperatūra 'C	47	50	50	23
pH	2, 3	2,5	5, 0	2,5

lentelės tęsinys

Rodikliai	Pavyzdžiai
1	2	3	4

0₃ sąnaudos, g/kg O₃ faktinės sąnaudos, g/kg O₃ kone. paduodamose du j ose mg/norm.1 O₃ kone.atidirbusiose dujose, mg/norm.1 reakcijos trukmė, s sumaišymo trukmė, s g/v_r didelės šlyties jėgos maišiklio apsisukimai, aps./min.

Balinta celiuliozė Kapa reikšmė abs. Kapa paklaida 0₃ sąnaudos (abs. Kapa paklaidai) baltumas, % absoliuti baltumo paklaida klampumas, mP abs. klampumo paklaida

1, 82	1, 60	1,50	1, 60
1, 69	1,57	1,13	1,2
76, 8	79,7	78	83,2
5,2	1,3	17	21
120	120	120	120
20	20	120	120
1/3,2 (5,2 baro)	1/2,6 (5 barų)	1/2,6 (prie 5 barų)	1/2,6 (5 barų)
1700	3200	3200	3200
0,9	1,25	1,1	0, 60
1,85	1, 65	0,9	1,3
0, 91	0, 95	1,25	0, 91
83,5	82,5	82	86,3
7,5	6, 5	6, 0	10,3
214	227	218	228
41	28	37	27

pavyzdys 5

Balinimas atliktas šia operacijų seka:

EOP-Z₁-PE₁-Z₂-PE₂

a) EOP balinimo stadija vykdoma didelės šlyties jėgos maišiklyje šiuo režimu:

NaOH sąnaudos absoliučiai sausai cel., % H₂O₂ sąnaudos abs. sausai cel., %

0₂ slėgis, barai suspensijos koncentracija, % reakcijos trukmė, vai.

temperatūra, °C

Gaunamos celiuliozės rodikliai

Kapa reikšmė baltumas, % klampumas, mP.10 trūkimo ilgis (24oSR),m trūkimo ilgis (37oSR),m pasipriešinimas lūžimui (24oSR), mNm/m pasipriešinimas lūžimui (37oSR), mNm/m pasipriešinimas įspaudimui (24oSR), kg/cm pasipriešinimas įspaudimui (37oSR), kg/cm

6, 6 75,5 1498 7800 8300

810

1057

3, 3

3,5

Ši balinta celiuliozė toliau balinama pagal Z₁-PE₁-Z₂-PE₂seką. Atliekami trys skirtingi bandymai, kurių žymėjimas V_lr V₂ ir V₃, t. y. šiame pavyzdyje parodyta, kaip balinimo operacijos atliekamos kartojant jas. 2 lentelėje yra balintos celiuliozės rodikliai ir visų stadijų režimai.

lentelė

Spygliuočių celiuliozės balinimo režimai ir rodikliai

Rodiklis	Bandymai
Vi	v₂	V₃	V₄	V₅

Z, stadija

Masės koncentracija, % Slėgis, barai temperatūra, °C PH sumaišymo trukmė, s reakcijos trukmė, s

8,5	8,2	9,0	12	12
5,6	5,6	5,6	6,2	6,2
20	31	44	24	24
2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
15	15	15	15	15
120	120	120	120	120

lentelės tęsinys

Rodiklis	Bandymai
Vx	v₂	v₃	V₄	V₅

maišiklio apsisukimų skaičius,

aps./min.	3200	3200	1500	1700	1700
0₃ sąnaudos, kg/t	1,85	1,78	1,94	2,62	2,62
0₃ faktinės sąnaudos, kg/t	1,80	1,70	1,86	2,37	2,37
Vi/Vg (5,6 baro slėgyje)	3,1	2,87	2,61	2,56	2,56
Celiuliozės rodikliai
Kapa reikšmė	4,9	4,5	4,0	3,7	3,7
0₃ sąnaudos abs. Kapa paklaidai	0,94	1,20	1,40	1,22	1,22
baltumas, %	73	73,4	73,2	75,7	75,7
klampumas, mP.10	1048	971	976	771	771
PE! stadija
NaOH naudingos sąnaudos
(abs. sausai cel.), %	1,0	1,0	1,0	2,5	2,5
HįO₂--, %	0,7	0,7	0,7	1,5	1,5
masės koncentracija, %	10	10	10	10	10
reakcijos trukmė, vai.	2	2	2	3	3
temperatūra, °C	65	65	65	65	65
Celiuliozės rodikliai
Kapa reikšmė	3,2	3,2	2,7
baltumas, %	83,5	84,3	85,2
klampumas, mP.10	1047	981	972
Z₂ stadija
masės koncentracija, %	8	8	8
slėgis, barai	5,6	5,6	5,6
temperatūra, °C	21	33	45
pH	2,5	2,5	2,5
sumaišymo trukmė, s	15	15	15
reakcijos trukmė, s	120	120	120
maišiklio apsisukimų sk., aps./min.	3200	1800	3200
0₃ sąnaudos, kg/t	2,7	2,38	2,34
0₃ faktinės sąnaudos, kg/t	2,06	1,85	1,91
Vi/Vg (5,6 baro slėgyje)	2,5	2,6	2,5

lentelės tęsinys

Rodiklis

Bandymai

	Vi	v₂	v₃	v₄	v₅
Celiuliozės rodikliai
Kapa reikšmė	1,24	1,19	1,19
0₃ sąnaudos abs. Kapa paklaidai	0,95	1,08	0,79
baltumas, %	82,3	83, 9	83,5
klampumas, mP.10	679	581	671
PE₂ stadija
NaOH naudingos
sąnaudos/abs.sausai cel., %	0,7	0,7	0,7
HA *	0,5	0,5	0,5
masės koncentracija, %	10	10	10
temperatūra, °C	65	65	65
Gatavos celiuliozės rodikliai
Kapa reikšmė	0,6	0,6	0,6	2,0	1,6
baltumas, %	90,6	90, 6	90,0	86,2	87,0
klampumas, mP.10	650	583	577	904	714
trūkimo ilgis (oSR), m	7600	7900	7500	7900	7500
	(20)	(21)	(20)	(23)	(21)
trūkimo ilgis (oSR), m	8000	8200	8000	8200	8100
	(34)	(36)	(35)	(34)	(35)
pasipriešinimas lūžimui	1043(	1080	1060	1020	1030
(oSR) mNm/m	20)	(21)	(20)	(23)	(21)
pasipriešinimas lūžimui	1100	1040	1047	-	-
(oSR) mNm/m	(34)	(36)	(35)
pasipriešinimas įspaudimui	3,13	3,30	3,27	3,4	3,3
(OP) , kg/cm²	(20)	(21)	(20)	(23)	(21)
pasipriešinimas įspaudimui	3,50	3,37	3,43
(OP) , kg/cm²	(34)	(36)	(35)

pavyzdys

Ta pati kaip 5 pavyzdyje sulfitinė spygliuočių medienos celiuliozė skirta popieriaus gamybai, balinama EOP-Z-PE stadijų seka. Šiuo atveju keliami mažesni reikalavimai baltumui (virš 85%), nes stengiamasi nesumažinti celiuliozės stiprumo rodiklių.

EOP stadijos technologiniai parametrai tie patys, kaip 5 pavyzdyje.

Z stadija atliekama vieną kartą, o po jos sekanti PE stadija taip pat nekartojama. Visi šio bandymo duomenys pateikti 2 lentelės 5 ir 6 stulpeliuose.

pavyzdys

Bandymas atliekamas balinant sulfitinę spygliuočių medienos celiuliozę popieriaus pramonei.

Pirmiausia ji buvo balinta įprastiniu būdu panaudojant deguonį. Celiuliozės rodikliai po šios stadijos šie:

Kapa reikšmė	16
Baltumas, %	37,7
Trūkimo ilgis (o SR), m	10500 (17)
Trūkimo ilgis (o SR), m	10700 (21)
Pasipriešinimas lūžimui, mNm/m	1666 (17)
Pasipriešinimas lūžimui, mNm/m	1620 (21)

Sekančios balinimo stadijos atliekamos E_r-EO-Z₂-P arba Ζχ-ΕΟΡ-Ζ₂-Ρ seka. Balinimo ozonu (Ζχ ir Z₂) režimas:

masės koncentracija, % slėgis, barai temperatūra, °C

PH sumaišymo trukmė, s reakcijos trukmė, s maišiklio apsisukimų sk., aps./min. ozono koncentracija, g/Nm ozono lyg.naudingos sąnaudos, kg/t ozono suvartojimas, %

V!/V_g (ZJ, 7 (Z₂)

120

3200

100

ACB (ZJ

1,69 (ZJ, 1,96 Z₂)

Balinimo deguonimi su šarmu (EO) arba deguonies ir peroksido mišiniu su šarmu (EOP) režimas:

masės koncentracija, % temperatūra, °C NaOH sąnaudos, %

H₂O₂ sąnaudos, %

0,5-2,5

0,5-2,0

Celiuliozės savybės po šių stadijų yra šios:

Rodiklis

Po Z_x stadijos

Kapa reikšmė baltumas, %

Prieš Z₂ stadiją

Kapa reikšmė

Ζχ-ΕΟ-Ζ₂-Ρ

Ζχ-ΕΟΡ-Ζ₂-Ρ

baltumas, %	62	65
Po Z₂ stadijos
Kapa reikšmė	4	3,5
baltumas, %	78	80
Balintos celiuliozės	(po P stadijos)	rodikliai:
baltumas,%	85	87
trūkimo ilgis, m	980 (15)	970 (15)
trūkimo ilgis, m	1090 (23)	1060 (22)
pasipriešinimas
lūžimui, mNm/m	1816 (15)	1780(15)
pasipriešinimas
lūžimui, mNm/m	1580 (23)	1610 (22)

pavyzdys (palyginamasis) 5 atliekamas balinant sulfitinę spygliuočių celiuliozę (kaip 7 pavyzdyje) žinomu būdu aktyviuoju komponentu chlorą pagal Z₁-EO-Z₂-D balinimas chloro dioksidu).

EO ir

Bandymas medienos naudojant seką (D 10

Balinimo stadijų Z_x, pavyzdyje.

Balinimo chloru D stadijos masės koncentracija, % temperatūra, °C aktyvaus chloro kiekis, %

Celiuliozės charakteristikos 15

Po Z₃ stadijos Kapa reikšmė baltumas, %

Z₂ režimai tie patys, kaip 7 režimas:

10-12 po atskirų stadijų buvo:

Iki Z₂ stadijos

Kapa reikšmė 7 baltumas, % 62 Po Z₂ stadijos

Kapa reikšmė 4 baltumas, % 78

Balintos celiuliozės (po visų stadijų) rodikliai:

baltumas, % 89 trūkimo ilgis, m 980 (15) trūkimo ilgis, m 1100(24) pasipriešinimas lūžimui, mNm/m 1820 (15) pasipriešinimas lūžimui, mNm/m 1520 (22)

Balinant celiulioze patentuojamu būdu be chloro ir 5 reguliuojant celiuliozės suspensijos koncentraciją vidutinėse ribose (MC būdas) sutaupoma energija, nes nereikia papildomai didinti temperatūros, skiesti ir koncentruoti reaguojančios masės ir t.t., be to, galima dirbti naudojant mažesnio tūrio įrengimus. Pagrindinis celiuliozės kokybės rodiklis ir išradimo tikslas baltumas - naudojant šį būdą yra ne mažesnis kaip 87% (6 pav.), o papildomai balinant ozonu galima pasiekti net 90% baltumą. Palyginus su balinimu panaudojant chlorą (8 pav.) šis rodiklis ne blogesnis, o aplinka neužteršiama nuodingais chloro junginiais. Celiuliozės klampumas lieka žemas, o stiprumo ir kietumo rodikliai išlieka nesumažėję lyginant su balinimo būdu panaudojant chloro junginius.

Claims

IŠRADIMO APIBRĖŽTIS

1. Celiuliozės balinimo būdas nenaudojant chloro balinant ozonu lapuočių medienos celiuliozę dirbtinio pluošto gamybai, kurios pradinės Kapa reikšmės 15-1 (geriausiai 4-1) arba balinant ozonu spygliuočių medienos celiuliozę popieriaus gamybai, kurios pradinės Kapa reikšmės iki 30 imtinai (geriausiai iki 10), kuriame į pašildytą iki 15-80°C (geriausiai iki 40-70°C) celiuliozės suspensiją, turinčią pH 1-8 (geriausiai 2-3), intensyviai maišant paduodamas 20-300 g/m³(geriausiai 50-150 g/m³) turintis ne daugiau kaip 2 % (geriausiai 0,05-0,5 %) nuo absoliučiai sausos celiuliozės masės ozono dujų mišinys, besiskiriantis tuo, kad celiuliozės suspensijos koncentraciją reakcijos metu palaiko 3-20 % (geriausiai

5-20 %, ypač 7-15 %), ozono turinčių dujų mišinį į celiuliozės suspensiją paduoda suslėgtą iki 1-15 barų (geriausiai 1,1-10 barų), o intensyviam sumaišymui ir maišymui naudoja didelės šlyties jėgos maišiklius.
2. Celiuliozės balinimo būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad reakcijoje naudojamų dujų ir skysčio tūrių santykis yra nuo 1:0,5 iki 1:8 (geriausiai 1:1-1:6).
3. Celiuliozės balinimo būdas pagal 1 ir 2 punktus, besiskiriantis tuo, kad ozono turinčių dujų suslėgimui naudoja šaldančius kompresorius, geriausiai siurblius su vandens šaldymo kontūru.
4. Celiuliozės balinimo būdas pagal 1-3 punktus, besiskiriantis tuo, kad balinimo operacijas atlieka nuosekliai, kartojant jas daug kartų, be to balinimą galima derinti su šarmine ekstrakcija.
5. Celiuliozės balinimo būdas pagal 1-4 punktus, besiskiriantis tuo, kad jį atlieka po balinimo deguonimi, deguonies-vandenilio peroksido mišiniu arba vandenilio peroksido - šarmo mišiniu.
6. Celiuliozės balinimo būdas pagal 1-5 punktus besiskiriantis tuo, kad po balinimo ozonu veikia vandenilio peroksidu arba ekstrahuoja šarmo tirpalu.

Celiuliozės balinimo būdas pagal 1-6 punktus, b s i s k i nutekamųjų celiuliozės tuo, kad susidariusį dalinai grąžina į ją apdorojant ozono r i a n t i s vandenų filtratą suspensiją prieš turinčiomis dujomis, o reikiamam pH pasiekti kartu su nutekamųjų vandenų filtratu paduoda rūgšties, pavyzdžiui, sieros rūgšties, tirpalą.