автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Бисульфитная варка хвойной целлюлозы для газетной бумаги

^ #

^ На правах рукописи

V

МУСИНСКИЙ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

БИСУЛЬФИТНАЯ ВАРКА ХВОЙНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ ГАЗЕТНОЙ БУМАГИ

05,21.03—технология и оборудование химической переработки древесины; химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Санкт-Петербург - 1998

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском инс туте бумаги.

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

доктор технических наук

профессор

Бобров А.И.

доктор технических наук Сметанин В.В., кандидат технических нг Поляков Ю.А.

- ЗАО "Гипробум"

Защита диссертации состоится " £ " 1998

в " часов на заседании диссертационного совета Д 063.24.01

'Санкт-Петербургском государственном технологическом университе растительных полимеров (198095, г.Санкт-Петербург, ул.Ивана Чер! дом 4)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке унив« ситета.

Автореферат разослан "Ос^ г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Подписано в печать 30.09.98 Объем 1 п.л. Зак. № Тираж 1 Типография ЦНИИбуммаша.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ктуальность темы.

Во всём мире самым массовым видом бумаги является газетная. В о же время газетная бумага имеет минимальный срок службы и поэто-у используемые в ее композиции волокнистые полуфабрикаты должны ыть дешевыми. С другой стороны, они должны обеспечивать достаточ-ый уровень её качества. Традиционно в композиции газетной бумаги спользуется 25% целлюлозы, что составляет значительный годовой бъём и обусловливает необходимость разработки эффективных методов ё получения. Бисульфитная целлюлоза отвечает этим требованиям и меет ряд специфических свойств, благодаря которым представляется птимальным для газетной бумаги волокнистым полуфабрикатом.

Фирмы, производящие бисульфитную целлюлозу для газетной бума-и, не раскрывают технологических секретов, а существующие публи-ации носят, как правило, рекламный характер. Поэтому для решения ехнологических задач необходимо было провести исследования.

В связи с этим разработка оптимальной с точек зрения экологии экономики технологии получения бисульфитной целлюлозы для самого ассового вида бумаги является весьма актуальной, ель и задачи исследования.

Целью настоящей работы является разработка и внедрение опти-альной технологии получения целлюлозы для газетной бумаги, при оторой улучшается экологическая обстановка предприятий и повыша-тся качество продукции при снижении её себестоимости.

В задачи исследования входило:

- провести сравнительные исследования варки бисульфитной эллюлозы с использованием магниевого, натриевого и аммониевого знований и разработать технологию бисульфитного полуфабриката азличного выхода с высокими показателями качества;

- провести количественную оценку влияния переменных факто-эв варки на свойства бисульфитной целлюлозы;

- исследовать бисульфитную варку с целью её модификации, аправленной на снижение потребления химикатов и повышение эконо-лческой эффективности производства;

- изучить влияние условий промывки небелёной бисульфитной эллюлозы на её белизну;

- разработать и проверить в промышленных условиях режим ¿сульфитной варки целлюлозы для газетной бумаги;

- апробировать в промышленных условиях введение в компози-

цию газетной бумаги бисульфитной целлюлозы. Научная новизна.

На основе сравнительного исследования бисульфитных варок целлюлозы с применением магниевого, натриевого или аммониевого оснований выяснены различия в делигнификации древесины и свойствах получаемой целлюлозы, а именно:

- при варке с натриевым основанием делигнификация протекает медленнее, чем с магниевым, что обусловлено различным рН варочного раствора при температуре варки;

- бисульфитная целлюлоза одинаковой степени делигнификации на магниевом и натриевом основаниях имеет одинаковый углеводный состав и не различается по физико-механическим свойствам;

- на аммониевом основании делигнификация протекает менее избирательно и получаемая целлюлоза имеет пониженную белизну, но довольно высокие показатели механической прочности.

Разработана и обоснована технология модифицированной бисульфитной варки при пониженном рН, обеспечивающая получение высокопрочной бисульфитной целлюлозы и снижение расхода серы и основания.

Исследовано влияние условий промывки бисульфитной целлюлозы на её белизну и показано, что определяющим параметром является рН 'промывной воды. На этой основе разработан способ промывки бисульфитной целлюлозы. Дано объяснение этому явлению. Практическая значимость.

Разработана и оптимизирована в соответствии с конкретными условиями предприятий технология варки целлюлозы для газетной бумаги, обеспечивающая повышение выхода целлюлозы, её прочности и белизны, снижение сорности и удельного расхода древесины, а также улучшение качества бумаги и экологической обстановки предприятий.

Работа отмечена серебряной медалью ВДНХ. Личное участие автора заключается в выполнении всего объема экспериментальных исследований по отработке технологий варки целлюлозы, проведению опытно-промышленных выработок.

При непосредственном участии автора и под его руководством выполнены анализы физико-механических и химических свойств волокнистых полуфабрикатов, дана интерпретация полученных результатов.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам ЦНИИБа, оказавших значительную помощь в проведении лабораторных работ V, опытно-промышленных выработок волокнистых полуфабрикатов, а также работникам Красноярского ЦБК, Балахнинского ЦБК и Камского ЦБК за содействие в проведении опытно-промышленных выработок.

Шробацня работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обседались: на конференциях Всероссийского научно-технического об-*ества бумажной и деревообрабатывающей промышленности (г.Балахна, .970 г.; г.Ленинград, 1972 г.), конференциях молодых специалистов [ентрального научно-исследовательского института бумаги (пос.Прав-(инский Московской области, 1971, 1974, 1975 гг.), на 2ой Всесоюз-гай конференции молодых специалистов и учёных (г.Москва, 1982 г.). 'еализация работы.

Первые опытно-промышленные выработки магний-бисульфитной цел-полозы для газетной бумаги проведены на Красноярском ЦБК (акты в Приложении к диссертации). В производственных условиях опробовано :ри уровня рН бисульфитного варочного раствора (3,0-4,0; 4,1-4,4; ¡,0) с получением целлюлозы нормального (до 56 £) и высокого (до ¡2 %) выхода из древесины. Целлюлозу высокого выхода подвергали по-¡умассному размолу в две ступени. Определён расход энергии на раз-юл. Показано, что расход энергии на размол целлюлозы высокого вы-:ода, полученной при высоком значении рН выше, чем целлюлозы, Полуниной при рН 3,3-3,8, и составил соответственно 490 и 432 квтч/т.

Модифицированная натрий-бисульфитная варка целлюлозы освоена га Балахнинском и Камском комбинатах (акты внедрения в приложении : диссертации). 1убликацин.

В результате проведенных исследований опубликовано 5 научных >абот, получено одно авторское свидетельство и три патента. Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка :спользованной литературы из 70 наименований и 7 приложений.

Материалы изложены на 190 страницах машинописного текста, ключая 40 рисунков, 19 таблиц и 5 рабочих матриц, втор выносит на защиту:

1. Результаты сравнительного исследования бисульфитной варки ;еллюлозы на' различных основаниях и обоснование выбора основания ля производства волокнистого полуфабриката для газетной бумаги.

2. Технологию магний-бисульфитной варки целлюлозы повышенного : высокого выхода.

3. Способ промывки бисульфитной целлюлозы, обеспечивающий по-ышение белизны целлюлозы.

4. Способ модифицированной бисульфитной варки целлюлозы.

5. Апробацию введения в композицию газетной бумаги бисульфит-

ной целлюлозы нормального и высокого выхода. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации. В АНАЛИТИЧЕСКОМ ОБЗОРЕ приведены сведения об особенностях бисуль-фитной делигнификации хвойной древесины. Описаны литературные данные отечественных и зарубежных исследователей по влиянию переменных факторов варки на скорость процесса делигнификации древесины i избирательность этого процесса, о свойствах бисульфитных волокнистых полуфабрикатов из хвойной древесины. Подчеркивается, что эт] волокнистые полуфабрикаты имеют сочетание высокой прочности и белизны и являются оптимальным компонентом для газетной бумаги. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ содержит описание методики проведения лабораторных" варок, анализов исходной древесины и древесного остатка методики получения и анализа исходных варочных растворов и отработанного щелока. Даётся подробное описание статистического планирования эксперимента и математической обработки результатов исследований. Приведён химический состав исследуемых образцов древесины.

ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ БИСУЛЬФИТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ.

Для варки с бисульфитными растворами практическое значен» имеют три основания - аммониевое, натриевое, магниевое. Каждое и: этих оснований имеет свои особенности, делигнификация с их использованием протекает различно.

Белизна и свойства получаемых волокнистых полуфабрикатов изменяются в зависимости от условий варки. В связи с этим нам представлялось интересным изучение влияния факторов варки и услови; промывки целлюлозы на её белизну.

1. Исследование влияния вида основания, факторов варки и условий промывки на белизну бисульфитной целлюлозы

Для получения бисульфитной целлюлозы возможно использован» магниевого, натриевого, аммониевого основания или их смеси. Kai процесс самой делигнификации, так и свойства получаемого волокнистого полуфабриката зависят от вида основания. Отличительной особенностью бисульфитной целлюлозы является её высокая белизна в небелёном виде. Это одно из важнейших требований, предъявляемых i целлюлозе для газетной бумаги. В связи с этим было подробно исследовано влияние факторов варки и условий промывки на белизну целлюлозы. Для сравнения взяты образцы целлюлозы, полученной на магниевом и аммониевом основании. Проверено влияние расхода диоксида серы (16 и 20 % от а.с.д.), pH исходного варочного раствора (3 и 5

и продолжительности варки на конечной температуре 158°С (1 и 2 часа) . Опыты проводили при всех возможных сочетаниях переменных факторов в указанных пределах (полный факторный эксперимент 24). Получено 16 образцов целлюлозы. Каждый образец промыт обычной производственной водой (рН 7,5), и этой же водой, подкисленной диоксидом серы до рН 5,0-5,5. На основании результатов исследования получены уравнения регрессии:

У± = 49,8 + 4,8осн. - 1,2S02 - 1,5рН + 0,8 У2 = 55,3 + 8,Зосн. + 2,0302 - 1,6рН + 2,0 , где:

У1 -белизна целлюлозы, промытой производственной водой (рН 7,5); Уг -белизна целлюлозы, промытой подкисленной производственной водой (рН 5,5).

Как видно ив уравнений, промывка подкисленной водой даёт повышение (на 5,5 абс.процентов) белизны целлюлозы, а влияние всех факторов делает этот эффект более существенным. Наибольшее влияние на белизну оказывает вид основания. Аммоний-бисульфитная целлюлоза значительно темнее магний-бисульфитной. Причем эта разница больше (на 16,6 абс. процента) при промывке подкисленной водой, чем при использовании обычной производственной воды (на 9,6 абс.процента). Пониженная белизна аммоний-бисульфитной целлюлозы объясняется селективной реакцией иона аммония с органическими компонентами. Амины реагируют с лигнином двумя путями - конденсация с карбонильными группами до образования окрашенных соединений и с бензилспиртовыми гидроксилами, которые при окислении тоже дают окрашенные соединения. Можно предположить, что лигнин, прореагировавший с начала варки с ионами аммония, не только вызывает потемнение массы, но и затрудняет делигнификацию из-за блокирования наиболее реакционнос-пособных групп. Это подтверждается тем фактом, что при одинаковом выходе аммоний-бисульфитная целлюлоза всегда содержит больше лигнина. Поэтому разница по белизне магний- и аммоний-бисульфитной целлюлозы не уменьшается по мере удаления лигнина, а остаётся примерно одикаковой во всём диапазоне изменения степени провара (число Каппа от 120 до 30) и составляет 12-14 айс.процентов (рис.1). В го же время степень делигнификации оказывает значительное влияние яа белизну целлюлозы. Максимальные значения по белизне имеет целлюлоза при выходе около 52 %. Даже аммоний-бисульфитная целлюлоза з этом диапазоне выхода, промытая подкисленной водой, имеет белиз-

72 9

70

68

66

64 г *

62 т г

60

58 'ф

56

54 X

52 \

50 У

48

46 .(С

44 X

42

40

20 30 40 .50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Число Каппа

Рис.1. Сравнение белизны волокнистого полуфабриката различной степени провара при использовании магний (•) натрий (▼)•-, аммоний (+) -бисульфитных растворов

ну 58-60%. Такую целлюлозу можно успешно использовать в композици газетной бумаги при условии, что белизна древесной массы, как оси вного компонента, будет на уровне 60-62%. Магний- или натрий-бису льфитная целлюлоза в диапазоне выхода около 52%. может иметь белиз йу до 68-701. При выходе 60-621 белизна снижается на 3-5 абс. прс центов. В любом случае при использовании магний- или натрий-бису льфитной целлюлозы требования к белизне древесной массы снижаются

2. Исследование влияния вида, основания и факторов варки и механическую прочность бисульфитгюй целлюлозы.

Кроме повышенной белизны бисульфитная целлюлоза характеризу ется высокими показателями прочности. По сравнению с обычной суль фитной целлюлозой она прочнее на 20-30%. При производстве целлюлс зы для газетной бумаги особенно важным показателем является высс кая разрывная длина и сопротивление раздиранию. Проведено изучена прочности волокнистых полуфабрикатов в широком диапазоне выхода от 50 до 80%. Варки проводили с использованием различных основаня

которые обычно применяются в промышленных условиях. Исследование прочности аммоний-бисульфитной целлюлозы показало, что могут быть достигнуты следующие максимальные значения показателей при степени помола 30° ШР и массе отливки 75 г/кв.м: разрывная длина,м - 12000; сопротивление продавливанию,кПа - 700; сопротивление излому,ч.д.п.

- 4500; сопротивление раздиранию, мН - 900.

Однако, для получения максимального значения кавдого из показателей требуются свои конкретные условия. Определяющее влияние на показатели прочности оказывает степень провара и соответственно выход. Так максимальную разрывную длину имеет волокнистый полуфабрикат при выходе 63-65% (12000 м), а максимальное сопротивление раздиранию и излому у целлюлозы с выходом 51-52 Z. Исследовано влияние остальных переменных факторов варки. Опыты проводили с планированием эксперемента, получена количественная оценка влияния того или другого фактора на каждый из показателей прочности. Благодаря этой информации режим варки можно корректировать в желаемом направлении для регулирования лимитирующего показателя прочности.

Таким образом, для повышения прочности целлюлозы может успешно использоваться аммониевое основание, но оно неприемлемо, когда лимитирующим показателем газетной бумаги является белизна.

Для исследования влияния факторов бисульфитной варки на магниевом основании была использована елово-пихтовая щепа сырьевой базы Красноярского ЦБК. Опыты проводили по плану с варьированием основных переменных факторов на двух уровнях:

- расход S02, % от древесины 18 14

- рН исходного варочного раствора 5 4

- конечная температура варки, °С 165 155

- продолжительность варки на конечной температуре, мин:

- 1 серия 60 30

- 2 серия 120 90

Такое варьирование переменных факторов позволило получить магний- Оисульфитные волокнистые полуфабрикаты различного выхода: в первой серии от 60 до 86% (число Каппа от 94 до 155), во второй серии от 50 до 82% (число Каппа от 50 до 139). На основании этих результатов получены уравнения регрессии, количественно описывающие взаимосвязь между переменными факторами - выходом, числом Каппа и показателями прочности. Из полученных данных следует, что волокнистые полуфабрикаты высокого выхода (в среднем 73%) с числом Каппа 133 по показателям прочности вполне пригодны для использования в композиции газетной бумаги после размола массы. Но полуфаб-

рикаты со средним выходом 66,8% (число Каппа 110) имеют более вы сокие показатели прочности (на 8-12%). Сопротивление излому выше 2 раза. При среднем выходе 73,7% - разрывная длина составляет 890 м с колебаниями от 7200 до 10000 м в зависимости от числа Каппа условий варки; при среднем выходе 66,8% - разрывная длина 9600 м колебаниями от 8500 до 10500 м (степень помола 60°ШР).

Обобщая результаты исследований по прочности магний-бисульфи ных полуфабрикатов необходимо отметить следующее. Механическа прочность волокнистых полуфабрикатов определяется степенью делиг нификации. Высокую прочность имеют полуфабрикаты в широком диапа зоне степени провара (рис.2). Максимальную разрывную длину имеют полуфабрикаты с выходом 58-63 X и числом Каппа в пределах 80-100 При выходе 56-58 % не требуется дополнительный размол массы, а пр: выходе 58-63 % необходимо сепарирование массы. Волокнистые полу-■ фабрикаты очень высокого выхода (вплоть до 75-80 % с числом Капп; до 130) имеют больший запас прочности и при соответствующей подготовке могут успешно перерабатываться на газетную бумагу.

с

« С

р- к г

*© о о

X X X

10

5 9

4 4 8

3 3 7

2 2 6

1 1 5

0 0 4

140 130 120 110 100 90 80 70 60 50

Рис.2. Изменение показателей прочности волокнистого полуфабрикат, в зависимости от степени делигнификации (расход Б02-18%, рН-4)

Обозначения:1-разрывная длина,м; 2-сопротивление продавливанию;к 3-сопротивление излому, ч. д. п.; 4-сопротивление раздиранию,Мн. 1,2,3,4-температура варки 165°С; 1',2',3',4'-температура варки155°

Из переменных факторов существенное влияние оказывает рН варочного раствора. Увеличение расхода диоксида серы больше 14% от а.с.д. не ведёт к заметному улучшению показателей прочности.

При исследовании бисульфитных варок на натриевом основании 5рали древесину ели центральных районов России. Переменные факторы изменяли в широком диапазоне: рН исходного варочного раствора от 2 до 4,5; температуру от 145 до 170°С (в соответствии с рН); продолжительность варки на конечной температуре от 30 мин до 5 часов. Были получены образцы волокнистого полуфабриката с числом Каппа от 19 до 140. Образцы с числом Каппа в пределах 65-110 имеют высокие токазатели прочности и белизны, выход целлюлозы до 57-65 %. В таб-иице 1 приведены результаты натрий-бисульфитных варок при расходе диоксида серы 16% от а. с.д. и рН варочных растворов 2,0; 3,0; 4,5.

Таблица 1

Условия натрий-бисульфитных варок и характеристика получаемых волокнистых полуфабрикатов (расход БОг - 16% от а.с.д.)

! Показатели Шифры образцов ■

90-5-7 90-4-3 90-3-2 90-1-4

рН варочного раствора 4,5 3,0 2,0 2,0

Конечная температура варки,°С 165 160 155 145

Продолжительность стоянки на ко- 2 2 2 4

нечной температуре, час.

Выход общий, % от древесины 56,8 56,4 56,2 56,0

Число Каппа 67,2 62,5 78,6 59,4

Показатели механической прочности

при массе отливок 75г/кв.м и сте-

пени помола 60°ШР:

-разрывная длина, м 11000 11000 9800 10600

-сопротивление излому, ч.д.п. 3300 4500 3500 3300

-сопротивление раздиранию, мн 500 540 590 510

-сопротивление продавливанию.кПа 600 620 550 630

Из приведенных в таблице 1 данных видно, что целлюлоза с вы-одом около 56% имеет при всех указанных значениях переменных фак-оров высокие показатели прочности. Важно только соответствие ор-овных параметров - рН и температуры. Исследования по влиянию рас-ода диоксида серы показали, что при варке с пониженным рН, в от-ичие от обычной бисульфитной, повышение расхода диоксида серы иг-ает положительную роль. Так при рН 2,5 увеличение начальной кон-ентрации диоксида серы с 3,6 до 5,6% улучшает избирательность

процесса и увеличивает выход целлюлозы в диапазоне 55-60 % на 1,52,0 абс. процента. Отмечается и повышение показателей прочности.

На основании сравнительного изучения влияния трёх основание (магниевого, натриевого и аммониевого), а также основных параметров варки на делигнификацию древесины и свойства получаемого бису-льфитного полуфабриката, была разработана технология бисульфитно]? варки целлюлозы повышенного выхода (57-59%) и полуцеллюлозы с выходом (63-65%) с использованием в качестве основания окиси магния.

Используя это основание, можно организовать экологически безопасное производство бисульфитной целлюлозы, поскольку имеется освоенный в промышленности, простой и эффективный метод регенерацго бисульфитных щелоков. Кроме того, значительно снижается расход химикатов и предприятие обеспечивается на 70-85% тепловой энергией.

При варке с натриевым основанием можно получить бисульфитнь» полуфабрикат такого же качества, но экологическая безопасноста производства не обеспечивается, так как существующие методы регенерации сложны по технологии и в аппаратурном оформлении.

При аммоний-бисульфитной варке получается полуфабрикат, малс пригодный для газетной бумаги из-за низкой белизны.

3. Особенности и режим модифицированной бисульфитной варки.

Изучение влияния рН бисульфитного раствора на делигнификацик древесины и качество целлюлозы натолкнуло на мысль о возможности модификации бисульфитной варки с целью повышения качества целлюлозы и эффективности производства.

Как традиционная сульфитная, так и бисульфитная варки имени лимитирующие стадии. Это сульфонирование лигнина в первом случае v растворение сульфонированного лигнина - во втором. В модифицировав ной бисульфитной варке эти недостатки устранены, она сочетает преимущества обоих способов. Благодаря высокому содержанию связанного диоксида серы и бисульфит-ионов сульфонирование протекает без затруднений, для лучшего растворения лигнина рН снижается до 2,3-2,8 при повышении концентрации диоксида серы. В соответсвии с этим!-параметрами устанавливаются температура варки и давление.

Для сравнительного изучения кинетических закономерностей модифицированного и бисульфитного методов делигнификации проведено серии варок при следующих условиях:

- Кодифицированные: концентрация диоксида серы в варочноь растворе - 5 %, рН - 2,4, конечная температура варки -150 и 160°С

- бисульфитные: концентрация диоксида серы в варочном раствор«

3,2 %, рН - 4,0, конечная температура варки - 150 и 160°С.

На основании полученных данных построены кинетические кривые роцесса делигнификации, вычислены константы скоростей и энергия стивации. Результаты расчётов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Кинетические показатели процесса делигнификации

бисульфитная модифицированная

Показатели варка варка

Температура, °С 150 160 150 160

1асовая константа скорости, К 0,420 0,811 0,827 1,262

Температурный коэффициент,

^160°С / Ki50°C 1,931 1,530

Энергия активации, Кдж 107,4 69,5

Как показывают полученные результаты, модифицированная варка эотекает значительно быстрее бисульфитной (константы скоростей лле почти в 2 раза). Исходя из значений энергии активации процес-1 делигнификации, модифицированную варку можно проводить при боге низкой температуре (примерно на 5°С). Последнее имеет ряд по-жительных сторон - улучшение избирательности делигнификации, и тедовательно, повышение выхода и качества целлюлозы, снижение зсхода древесины и пара на варку.

Установлено, что выход целлюлозы при модифицированной варке дле на 2-3 % по сравнению с обычной бисульфитной варкой.

Лучшее сохранение углеводного комплекса при модифицированной 1рке обеспечивает более высокие показатели прочности целлюлозы. В >еднем разрывная длина выше на 15%, сопротивление излому - на 50%.

С целью установления оптимальных параметров модифицированной ¡сульфитной варки проведено 18 серий опытов с изменением концент-щии диоксида серы от 3 до 6 %, температуры варки от 150 до 160°С рН варочного раствора от 2 до 4.

Анализ полученных результатов показывает, что выход, белизна механическая прочность целлюлозы увеличиваются при повышении >нцентрации диоксида серы в варочном растворе, снижении рН и тем-гратуры варки.

Оптимальными для качества целлюлозы и продолжительности про->сса варки являются следующие значения основных параметров: кон-

центрация диоксида серы - 5 %, рН варочного раствора - 2,4-2,8, конечная температура варки - 155°С ± 2. Целлюлоза, полученная пр! этих условиях, имеет в среднем разрывную длину 12000 м, сопротивление излому - 2500-2700 ч.д.п., сопротивление раздиранию - 570мН.

Рекомендуемый режим варки хвойной целлюлозы (жёсткость» 25-27) модифицированным бисульфитным способом:

(содержание всего Б0г - 5 %, рН - 2,5-2,8)

1. Гидронадавливание при давлении 5-6 ати (температура 90°С), мин.

2. Заварка - подъём температуры от 90°С до максимальной, мин.

3. Варка при максимальной температуре, мин.

4. Максимальная температура варки, °С

5. Максимальное давление в котле, ати

6. Перепуск, при °С

вывода

Исследованы бисульфитная и модификация бисульфитной варга хвойной древесины с использованием бисульфитных растворов на аммониевом, натриевом и магниевом основаниях и их смеси с целью разработки экологически безопасной и эффективной технологии полученш целлюлозы для газетной бумаги и установлено:

1. Бисульфитная целлюлоза, имеющая высокие белизну в небелёном виде и механическую прочность в слаборазмолотом состоянии, г также пониженную сорность, является наиболее предпочтительным с экологической и экономической точек зрения волокнистым полуфабрикатом для изготовления газетной бумаги.

2. Аммоний-бисульфитная варка позволяет получать высокопрочную целлюлозу в диапазоне выхода из древесины 52-65 %, отличающуюся пониженной белизной и которую можно использовать для производства газетной бумаги только в композиции с белёной древесной массо*

3. Магний- и натрий-бисульфитная целлюлоза в равной степею пригодны для производства газетной бумаги, поскольку в широком диапазоне выхода имеют повышенные по сравнению с сульфитной целлюлозой белизну (на 5 абс.процентов), механическую прочность (на 2025%) и пониженную сорность (в 1,7-2 раза). Доля целлюлозы в композиции бумаги может быть снижена с 25 до 18%. Максимум прочност] приходится на выход 58-63%.

Магний- и натрий-бисульфитная целлюлоза с выходом 57-59 % н<

- 10

- 180 - 180-210

- 155-157

- 6,5

- 120

требуют полумассного размола и являются оптимальными с точки зрения экономики и качества волокнистыми полуфабрикатами для использования в композиции бумаги.

4. При бисульфитной варке выход и качество целлюлозы определяются соответствием двух основных параметров - рН и температуры.

5. Разработаны оптимальные режимы бисульфитной варки на натриевом и магниевом основаниях.

К □аопрЛпФои »(Юттшйтлттллпооиипт* Т1атпгл*-^т>тп\/71Т,гЬмФипи Т13П-

V-/ . 4 С-к^ ¡/ОМ ^ X —'» » ^—^ -

ки, который внедрён на Валахнинском и Камском комбинатах.

7. Установлены следующие преимущества модифицированной нат-рий-бисульфитной варки по сравнению с традиционной бисульфитной:

- константы скорости выше почти в 2 раза;

- сокращается продолжительность варки и увеличивается производительность варочного цеха;

- варка проводится при более низкой температуре (примерно на 5°С), и сокращается расход пара на варку;

- повышается выход целлюлозы на 2-3 % л её иричйис-гъ - раь-рывная длина и сопротивление излому на 15 и 50 % соответственно.

8. Установлен суммарный положительный эффект в отношении выхода и качества целлюлозы от использования при модифицированной варке смеси натриевого и магниевого оснований и разработан способ получения бисульфитной целлюлозы на смеси этих оснований.

9. Оптимальная композиция волокнистых полуфабрикатов для производства газетной бумаги: 20% целлюлозы с выходом 57-59%, полученной модифицированной бисульфитной варкой, и 80% древесной массы.

10. С экономической и экологической точек зрения наиболее перспективна бисульфитная варка на магниевом основании, поскольку при этом возможна эффективная регенерация химикатов и тепла.

11. При промывке целлюлозы подкисленной водой белизна целлюлозы увеличивается 3-5 абс. процентов.

Основные положения диссертации содержатся в следующих публикациях:

1. Патент 2010070 СССР, (51)5 Б 21 С 3/36. Способ получения целлюлозы / М.Г. Мутовина, Т.А. Бондарева, В.В. Мусинский, А.И. Бобров, Н.Е. Самсонов и др. (СССР). - 8 с.

2. Патент 2027813 СССР, (51)6 Б 21 С 3/10, 3/12. Способ получения бисульфитной целлюлозы /М.Г. Мутовина, В.В. Мусинский, Т.А. Бондарева, Н.Е.Самсонов, А.И. Бобров, В.З. Просолова и др. (СССР). - 7 с.

3. Патент 2054852 СССР, (51)6 021 СЗ/10, 11/02. Способ полу-

чения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании д производства целлюлозы / П.Н. Котвитский, В.А. Кирсанов, Н.Е. Ca сонов, В.В. Мусинский, М.Г. Мутовина, Т.А. Бондарева и др. (СССР - 2 С.

4. А. с. 371290 СССР, М. Кл. D 21 с 9/02. Способ промывки ц ллюлозной массы после варки. / А.И. Бобров, Т.А. Бондарева, М. Мутовина, В.В. Мусинский, А.И. Гольберт (СССР). - 2 с.

5. Бобров А.И.. Мусинский В.В. Использование бисульфита целлюлозы для производства газетной бумаги // Р.И. Целлюлоза, б мага, картон. - 1970. - N 2. - С. 7-8.

6. Мусинский В.В., Бобров А.И., Гольберг А.И. Применение б сульфитной целлюлозы высокого выхода для производства газетной б маги // Р.И. Целлюлоза, бумага, картон. - 1972. - N 26. - С. 7-8

7. Бобров А.И., Мусинский В.В., Матвеенкова Л.А., Гринчен Л.С., Сапотницкий С.А. Сбраживание на дрожжи бисульфитных щелок от варки целлюлозы высокого выхода из хвойной древесины. //Исслед

т> «лтттггт тт^лгтлпплп m /-мг т»<"• тг»-*т*тгт» »» tr-\ n»i • Пй^птя» ттл»»тп wt tr«»>

wuitua it^^vwvjj i im v/mux JU» « • . uuu^ti/iiv A^/jr/^WJJ ^aijjcwiuaw

научно-исследов. ин-та бумаги. - 1974. - N 9. - С. 162-167.

8. Бобров А.И., Мусинский В.В. Исследование делигнификац древесины ели растворами бисульфита магния и натрия.¿'Технолог

* волокнистых полуфабрикатов.: .-Сборник трудов центрального нау но-исследов. ин-та бумаги. - 1988. - С. 52-67.

9. Мусинский В.В. Технология производства газетной бумаги: экономические и экологические аспекты //Целлюлоза, бума картон. - 1995. - N 9-10. - С. 12-13.