автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Получение целлюлозы из лиственной древесины кислородно-щелочной варкой и использованием гидрооксида магния

ЛЫБ11 ¡ГРАДСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА ДВСОТЕНШЕСКАЯ АВДЕШЯ имени С,Ы,КИРОВА

«а правах рукописи ГРАНКИН Ррий Васильевич

ПОЛУЧИШЕ ЦЕШЯШОЗЦ ИЗ ЛКСГВШНОЙ ДРЕВЕСИНЫ КИСЛОГОдаО-ЩЕЛОЧНСЙ ВАРКОЙ С ИСЯШЬЗОВАНИВД П1ДРШСИДА МАПШЯ

05.21.03 - "Технология и оборудование

химической переработки дрет. ' материалов; химия древесины"

Автореферат диссертации на соискаш1е ученой ств: г кандидата технических наук

Ленинград 1990

) - л ■ , )

Работа выполнена в Цыигрйдьнои научно-исследовательском «нституге бумаги.

Научный руководитель

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник МУГОШНА И.Г.

Официальные оппонент: г доктор технических наук,

профессор ПАЗУХИНА Г.А.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник

иовве л.о.

Ведущее предприятие

- Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной проыьшленности.

У у -

Защита диссертации состоится. /-¿¿'С?^ ? 1990 г.

" часов на заседании специализированно совета

Д 063.50.02 в Ленинградской лесотехнической академии имени С.М.Кярова (Институтский пер., 5, библиотека каф.ЦБП).

С диссертацией можно ознакомиться о библиотеке'академии.

О,

Автореферат разослан

^-¿¿¿З-О/

Ученый секретарь ¡—у - —~~ .. „

специализированного совета ^^ Пономарев Д.А.

" ; ОБЩАЯ 1АРШЕШСТта Ш0ТИ

. I

■ Актуальность темп. Двухступенчата Екслородко-иелочаая варка древесиии ¡шеет существенные претдздеетва перад другими способаш варки, которые заключаются в зпачательно мзньшш вредной воздействии на онрунаодую среду и получении технической цахт» лозн повшзенного выхода и качества. Разработка втого способа варки с использованием гдироксида «агяая взамен дефецтшх натра евих цеяочшхх реагентов представляет большой интерес и имеет особое значение для книей сграш, т.к. СССР располагает богатейшим:! запасами магнезиального сирш. Перспективность гпдрок-сида магния объясняется еще я тем, что регенерация магниевого основашы достаточно хороко отработана на с,ул.$йтНЕЖ заводах многих стран и не вызивает сомнений з ео успешном прлиенешш и для кисло родно-чц елочного процесса«

Диссертационная работа выполнено по координационному плану ¡Ш СССР "Региональная прогрш.ма фундаментальных н прикладных научных исследований по проблеме комплексного использоЕанвя и воспроизводства леешхх ресурсов па 3986-19Э0гг.п по направленна "Научнио основы переработки и ясполгзовання древесина.

Цель и задачи исследования» Целью настоящей работы является • разработка кислородно-целочлого метода получения белимой целлза-юви из древесины березы с использованием гидроксида магния я качестве щелочного реагента.

Для достижения указанной цели били поставлены следущие задачи:

1. Сравнительное исследование различных вариантов двухстулок<» чат их клелородно-щелочпих методов варки с использоваш1ем гадрок» :нда магния, различающихся способом проведения первой ступени, соторпе представляет собой процесс получения термомеханическоЯ гассы (ТШ), нейтрально-сульфитной иолуцеллалозы (НСПЦ) с по-ющыо варки на смешанно.; мапшй-ашониевои основании и химико-юханяческой волокнистой массы (Х1Ж1) с использованием на хими-шской стадии процесса обработки древесной щепи суспензией гид-» юксида магния.

2. Сравнительное исследование поведения отдельных углеводов [ревесинн березы в процессе получения целлюлозы этими методами,

3. Разработка технологии получения лиственной целлюлози наиболее перспектившш из исследованных методов.

Научная новизна. Настоящая работа является первым нсследове . вием, направленным на разработку двухступенчатого кислородно-«едочного способа варки целлюлозы с использованием гидроксида магния в качестве единственного щелочного реагента на а б ею: са пенях.

Впервые лрозедено сравнительное исследование различных варя антов первой ступени, совиестишгх по способу регенераьш со агорой ступенью, представляющей собой кислородно-щелочную вар! в среда

Установлено: избирательность двухступенчатой кислородночцв-лочяой варки в значительной степени определяет первая ступень. КСПД да от наибольший выход после кислородно-«! елочной делипшфи кацки благодаря лучшей сохранности 4-Оч!етилглюкуроноксилана, по сравнению с ГШ и целлюлозы, Из ЖЗ!Д получается более гысо! выход, чем из !ШМ, ва счет лучшей сохранности целлмоаы (сетчатки) , оказывает стабилизирующее влияние на углеводы Д1 весиНц березы при получении ЗШШ и в небольшой степени вызывас конденсации лигнина. Кислородно-щелочная делигнификация НСПЦ V ХЫБМ в среде П}(оЩг подчиняется закономерностям реакции перво: Порядка и лимитируется скоростью химических реакций,

С помощью оптического и электронных растрового и просвечивг идего микроскопов проведено сравнительное исследование изменения структуры древесных волокон в процессе получения целлюлоз! различными модификациями двухступенчатой кислородно-щелочной варки в среде Щ(ои)г,

Практическая ценность работы. На основании полученных резу; татов определены оптимальные условия проведения первой и вторе ступеней двухступенчатой кислородно-щелочной варки с исполъзо! {шем гидроксида шгния в качестве единственного щелочного реагента на обеих ступенях. Результаты работы ыогуг быть исиользс ванн для проектирования нового целлюлозного завода.

Реализация работы. Первая ступень - нейтрально-сульфитная варка полуцеллюлозы и промежуточный размол в дисковых мельницг двухступенчатого сульфитно-кислородного способа производства целлюлозы была осуществлена в промышленных условиях на Красноярском ЦБК. Последующая кислородно-щелочная варка полученной полуцеллшозы в лабораторном автоклаве показала перспективном проведения пергой ступени и промежуточного размола 2-х ступенчатой сульфитно-кислородной варки в промышленных условиях.,

Целлалоза, полученная гатолородпо-щелатаой варкой НСПЦ прошпь. леаиого производства и Ш??Д лабораторного изготовления била использована для выработка сфоеткой буиагп на бутгагоделазголыюа ыашне ЩШБ,

Адробадкя работн. Результата работи докладывались к обсувда-лись на:

1) 4-oft конференция молола учешл "Иссаадоваявя в области химии древесины", Рига, февраль 1985г.*,

2) секции целлояоэи НТС Шнлесбумпроиа "Новые метода получения целлюлозы", Корима, Котласский ЦБК, апрель 1987г.;

3) научно-техническом Совете ЦНИИБ в 1967г.;

4) расширенной выездной заседании сеяции^тахнологии целлто-зы и полуфабрикатов Ш ВНТО яа тему: "Опыт производства волокнистых полуфабрикатов иа листвешшх пород древесины и пути рас» пшрения их использования", г.Цррушшск, Херсонский ЦБЗ, сентябрь 19В9г.

публикации. По материалам диссертации имеется 10 публикаций.

Структура и объем работа, Диссертация состоит из введения! 8 глав, выводов, списка литературы, содержащего 150 наименований и 4 приложений. Содержание работы изложено на 285 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунков, II реакционных схем и 53 таблиц.

Автор защищает:

1. Двухступенчатой кислородно-щелочной способ получения цел-шлозы с использованием гидроксида магния в качестве единственного щелочного реагента, где первая ступень представляет собой ipouecc получения химико-механической волокнистой масса путем обработки щепы п растворе гидроксида магния и последующего раз-лола в дисковой мельнице, а вторая ступень - кислородно-«елочную шрку в среде гидроксида магния.

2. Результаты сравнительного исследования делипшфикации, нв-тенекия углеводного состава и структуры древесины березы в провесе получения целлюлозы различными двухступенчатыми кислород» го-адалочншли способами варок, включающими на первой ступени по»* [учение Ъ'ЛМ, ХМШ и НСПЦ.и на второй ступени - кислородночцелоч-1ую делигиификацию в среде гидроксида магния,

3. Способ отбелки целлюлозы по схеме Д-11-Д, где для создания ¡елочной среды на второй ступени используется гидроксид магния.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Представлены сведения о различают методах кислородно-аделочш варки, основных направления химических реакций, имеющих место при кислородно-щелочной делигнификации, п особенности строения, химического состава и физических свойств древесшш березы, отзывающих влияние на варку целлюлозы.

Для лабораторных варок использовали древесину березн Котласской сырьевой базы в виде цепи размером 25x25x214 мм. Химичесш состав древесины березн: содержание целлюлоза («о Кюринеру и Х< фвру) - 48*53^5 лишийа Класона - 19,65$) кислоторастворймого лигнина - 4,16^5 в&страктиБных веществ, экстрагируемнх горячей водой - 2*24${сплрто-бензолЕ>кой смесью - 3,63$} дизтшювш вфи-ром - 0,75?с1 раствором ЛЬ ОН _ 18,46$} ацетильных групп

4,22$» метсксильных груйп - 6,23$} моносахаридов ~ продуктов ш Черпыващего гидролиза углеводов: глюкозы - 40,0?} ксилозы -20 майнозы - 3,7$) арабинозн - Г,зольность - 0,33$.

Термомехшшческую массу получали размолом в рафинере щепы, предварительно пропаренной в автоклаве при температуре 140 и 165°С й течение 5 мин.

Хишко-механическую волокнистую массу получали путем обрабоч ни (Варки) щепы в суспензии гидроксида магния, расход которого составлял от I до 6% к а.с. древесине, при температуре 100-160с В течение 5-120 Мий и последующего размола в рафинере при зазоре между дисками 0,5-1,5 ш<

Нейтрально-сульфитную полуцеллюлозу получали путем варки щепы в йейтралъйб-сульфотном растворе при температуре 170°С в течение 0-2 Ч и последующего размола в рафинере. Продолжительное! заварки составляла 2»5 ч. Гидромодуль - 3,5. НеПтралыю~сульф№ ный раствор} имеющий рН &-10, получали путем добавки водного рг створа к бисульфнтному раствору, имеющему рН 4, приготовленному на магниевом оЬновшши, нагретому до 70°С. Расход Л <%с< ставляя 6-18? к а.с. древесине.

Ступень кислородно-щелочной варки проводили в автоклаве емкостью 4,5 да^ оборудованном злектрообогревом, циркуляцией и штуцером для подачи газообразного кислорода. Ввод кислорода ос; ществлялся при Температуре В0°С. Парциальное давлеш:е кислород! во время варки поддерживалось от 0,1 до 1,5 Ша. Начальная концентрация массы составляла %. Массу после кислородно-щелочной варки выгружали и обрабатывали водным раствором при рН 3, 3,5 для растворения непрореагировашего гидроксида магния.

•Ч У «

Анализ волокнистых полуфабрикатов проводили стандартными методами.

Намерение средневзвешенной длины волокна целлюлозной массы с помощью анализатора размеров волокон PS -ГШ; определение удельной поверхности волокон полуфабрикатов после первой ступени - с помощью газохроыатографического измерения количеств азота, адсорбированного волокном, при тешературе его кипения; определение фракционного состава и кос-гричности полуфабрикатов после промежуточного размола - с помощьп аппаратов Бауар-МакНегт и Сомервиль; исследование лигнина - с помощью нвтробензолыюго окисления полуфабрикатов} определение изменения углчзодного состава древесины берези в процессе делигнификацик ~ с помощью га-зокидкостной хроматографии триметилсилильнык производшх моносахаридов.

I. Сульфитно-кислородная варка

Сульфитно-кислородная варка целлюлозы включает нейтрально-сульфитную варку полуцеллюлозы ыа смешанном магний-аммониевом основании (первая ступень), промежуточный размол в рафинере и кислородно-щелочную варку в среде Mj(OH)1 (вторая ступень).

Выход и свойства целлюлозы, полученном кислородно-щелочной варкой, определяются условиями первой и второй ступени. Увеличе-1ше расхода и pli варочного раствора в первой ступени спо-

собствует повышению выхода кислородно-щелочной целлюлозы, при этом возрастает разрывная длина, сопротивление излому и продав-ливанию и снижается сопротивление раздирании (тпбл.1). Особенно существенны!! прирост выхода и прочности целлюлозы наблюдается при увеличении расхода SOi от 6 до 0% и [Л неНгралыю-судьфит-иого раствора от 8 до 9,6. Дальнейшее увеличение этих параметров не отражается существенно па результатах ларки п приводит к увеличению концентрации неирореагирокшшх реагентов в отработанном иелоке. Рекомендуемый и"Ход НС1Щ составляет ?4,6-75и содержание лигнина 18,17-19,SUî'J.

Делигнификация ПСГЩ во второй ступени кислородом п среде Mji^'^ юдчиняется закономерностям реакции перпого порядка. Эффективные сонстанты сколоти кислородно-щелочном делтчшфшсацпи ПСИЦ для гешсратур варки I4U, 150, IGÛ и IV0°U соответственно равны Q,Ht J, 23 i Û ,44; 0,05 ч . Средний температурный коэффициент ус коре-шя равен 2. Следовательно, долнпшфикацня НСНЦ кислородом в :реде Mgfot^ при исследованных условиях не лимитируется диффузией.

Влияние температуры варки, продолкательности ее и парциального давления кислорода исследовали с помощью униформротата*» дельного метода планирования о ядром в виде полного факторного эксперимента для трех переменных на двух уровнях. Исследование влияния расхода М^ОЙ)^ во второй ступени проводили отдельпо.

Табляцау;

Влияние параметров первой ступени на результаты сульфитно-кислородной варки

Расход $ох % рН нейтрально» сульфит, раствора Выход целлю- ЛО|Ы, Содержание лиг-НИН|, Разрывная : длина, м . Сопротивление продав-{излому|разди. ливанию'.ч.д.п. рашш кПа } \ Ш

6 9 50,2 . 1,17 8,9 424 590 460

8 9 54,0 0,98 9,7 526 1400 460

10 9 54,0 1,10 10,3 576 1320 420

12 9 55,3 0,98 9,7 545 1390 400

8 8 51,0 1,01 9,9 508 1190 480

8 9 55,0 1,16 10,4 524 1520 440

8 9,6 57,0 1,20 П.1 545 1570 410

8 ю 57,1 1,24 И,2 552 1580 400

Иа анализа полученных результатов и уравнений регрессии следует: увеличение температуры кислородно-щелочной варки НСПЦ при водит к ухудшению избирательности деллгнификации; повышение тем ператури я парциального давления кислорода способствует растворению высокомолекулярной части лигшта; увеличение парциального давления кислорода положительно влияет на выход и белизну целлюлозы, избирательность делигнификации при этом увеличивается; необходимый расход И^(ОН)1 для кислородно-щелочной варки НС] составляет избыточное содержание М^(ОН)х не отражается на ре аультатах кислородно-щелочной делигнификации; целлюлоза, получа емая из НСЩ кислородно-щелочной варкой в среде , характе

разуется высокими показателями прочности, которые в небольшой степени изменяются при варьировании переменных факторов второй ступени в исследованных диапазонах.

Рекомендованы следующие условия сульфитно-кислородной варки: первая ступень,' температура 170°С; продолжительность заварки

2,5 ч; варки - I ч; гидромодуль 3,5; расход SOt - к а;с.дре~ весине; рН бисульфптного раствора, приготовленного на магниевом основании - 4; расход для приготовления нейтрально-сульфитного раствора о jH 9,6 - 4,45it к а.с, древесине; легкий промежуточный размол в дисковой мельнице;

вторая ступень: температура варки 150°С; продолжительность подъема температура от 80°С до конечной I ч; варки -4 ч; парциальное давление кислорода I МПа; начальная концентрация массы в автоклаве - расход Mf(M)t 4% к а.с. волокну НСПЦ (ед./tytf).

По "предлагаемому режиму из древрсшш березы была получена целлюлоза с выходом 56,3-57,0$, содержанием лигнина 1,20-1,78^.

2. Двухступенчатая кислородночд ёлочная варка с использованием единственного щелочного реагента на обеих ступенях

С целью исключения соединений серн из технологического процесса производства целлюлозы 3-х ступенчатым кислородно-щелочным способом были исследованы два способа проведения первой ступени: получение ТММ грубого помола (7-8°ШР) и ШВМ. Целлюлоза, полученная из ТШ.1 имела низкий выход, который колебался в зависимости от температуры пропарки щепы перед размолом от 47,9 до 53,7?» при содержании лигнина 2,53-2,71/5, и низку» прочность, особенно сопротивление излому (около 600 дв.пер.).

Для стабилизации углеводной части древесины и создания слабо щелочного рЛ в процессе размола в качестве первой ступени был предложен процесс получения ШВЫ путем обработки (варки) щепы в суспензии M$W)t и последующего размола в дисковой мельнице. Из ХМВМ была получена целлюлоза с более шсоким выходом и прочностью, чем из ТММ. Это связано с тем, что при обработке щепы в растворе Hjl0H)t достигается более высокая степень пластификации лигнина, чем при пропарке, благодаря чему волокна древесины березы разделяются в процессе размоли преимущественно но срединной пластинке с небольшим повреждением стопок, что било установлено с помощь» растрового электронного микроскопа. (04}t оказывает ингибирую-щее действие на растворение углеводов и в. небольшой отепени способствует конденсации лигшша, что било установлено с помощью анализа продуктов нитробензольиого окисления исходной древесиш, ХМШ и массы, полученной водной паркой щепы с последующим размолом. При обработке древесины в растворе MjfeWl отщепляется до

50$ ацетильных групп. Рекомендуем! расход Mj(0H)t на первой сту« пени составляет 6SS» к а.с. древесине.

Оптимальное сочетание выхода и механических свойств технической целлюлозы наблвдается если варка па первой ступени проводит« ся при температуре 152°С в течение 20 шн. Выход ÏMBM при атом составляет 25%, содержшше лигнина - 22,60$»

Кислородно-щелочная делигнификация ХШМ в среде подчини

ется закономерностям реакция первого порядка. Эффективные константы скорости делигнификации для температур варки 140, 150, II и 1Ю°С соответственно равны 0,03j 0,28} 0,30) 0,48 ч"1. При ва] ке Ш1 с температурой 140-150 С процесс кислородно-щелочной де. лигнификацша в среде лиыитируется скоростью химических ре< акций (температурный коэффициент равен ф при увеличешш Температуры от 150°С до 170°С роль диффузии возрастает и процесс Протекает в переходной области (температурные коэффициенты ускорения для температур 160-160°С и 160-1?0°0 соответственно равны 1,72 и 1,63). Отчасти роль диффузии повышается вследствие возра. стающего отставания скорости раотворекия HfiPfy « нейтрализации органических кислот от скорости их образования в ходе делигни-фикации, что подтвврадается снижением pli варочного раствора при увеличении температуры варки.

Увеличение температуры кислородно-щелочной варки и снижение парциального давления кислорода.приводит к ухудшению избиратель. Посты делигнификации t уменьшению вязкости медНо-ашшачного раст. вора и прочности целлюлозы (табл.2).

Избыточное количество MjfOH)^ На второй ступени не отражается на результатах кислородИо-щелочноЙ варки целлюлозы.

Рекомендованы следующие условия получения целлюлозы двухступенчатым кислородно-щелочным способом варки о использованием на обеих отупенях: I ступень - температура варки 152°0, продолжительность - 20 мин, расход гидроксида Магния к а.с, древесине (ед.А¡¿0), Гидромодуль - 10*

Характеристика ХШМ после размола: содержание грубой фракции не более 54|6#к фракции, остающейся на сите 30 меш, не менее 59,0$, мелочи - не более 27-28$. Степень помола ХМВМ должна составлять 8-Ю°ШР.

П ступень: .температура варки 150°С, продолжительность 6 ч, парциальное давление кислорода не менее 1,0 Ша, расход M){Mt-5% к а.с. древесине ед. ЩО , Концентрация массы 7%,

- и -

Таблица 2

Влияние перемените факторов кислородно-щелочной варки целлюлозы из ХМВМ

Температура, ос-

140 150 ¡160 ] 170 150 \ 150 150 | 150

Парциальное давление, Ша 1,0 1.0 1.0 1.0 0,1 0,5 1,0 1.5

Продолжит ель но егь варки, ч 12 5 4 2 ■ 6 , 6 6 6

Выход целлюлозы, % к а.с, древесине 57,9 56,6 54,8 51,5 72,3 51,4 53,7 54,0

Содержание лигнина, $ 2,45 2,53 1,82 3,49 16,5 3,85 1,91 1.41

Вязкость медно-амшачного раствора целлюлозы ,Ша.с 120 117 105 86 102 118 138

Разрывная длина,км 10,6 10,1 9,0 8,7 7,8 8,6 10,4 10,9

Сопротивление:

излому,ч*д«п. 1350 1400 1100 630 750 610 1500 1420

раздиранию, мН 430 420 400 420 410 400 450 440

3. Сравните кислородночцелочных методов получения целлюлозы с использованием гпдрокенда магния

Сравне1ше образцов целлюлозы, полученных кислородно-щелочной варкой ТШ, Х1Ш.1 и НИЩ показывает, что их механические свойства находятся в зависимости от степени повревдения волокон,умень-шаыдейся в перечисленном порядке. Это установлено о помощью микроскопических методов и анализа полидисперсности целлюлозы по средневзвешенной длине волокна.

Сульфирование и частичное удаление лигнина древесины березы при получении НС1Щ позволяет на 1/3 сократить продолжительность кислородно-щелочной варки,

Благодаря меньшей продолжительности варки во второй ступени, а такке лучшей сохранности стенок волокон, целлюлоза из НСПЦ имеет наибольший выход по сравнению с целлюлозой из ТШ и ХШ.1.Целлюлоза, получаемая из ТШ, имеет наиболее низкий выход и степень полимеризации.

11а рис.1, 2, 3 приведены изменения выхода отдельных полисах^ радов в процессе делигнификащш Ш, ЯШ и НСПЦ,

Зависимость выхода углеводов от степени делигнификации полуфабриката, получаемого^ ^кислородно-щелочной варкой

» ¡о зв ч* я & ю во $9 т

Стс/мнЬ де^игнжрикоцоа, %

I - глюкоза; 2 - ксилоза; 3 - манноза, © ~ содержите углеводов в исходной ТММ Рис.!

Зависимость выхода углеводов от степени делигнификации полуфабриката, получаемого кислородночцелочной варкой

из хмш

\ а,. \

\

\

Ч >

• 3

Ю 20 АГ 1а 3) 60 ТО ЦО 90 №0

I - глюкоза; 2 - ксилоза; 3 ~ манноза Рис.2

Зависимость выхода углеводов от степени делигнификации

полуфабриката, получаемого кислородно-щелочной варкой из 1ЮГЩ

f

I *

1*:

Ii«

|5»

х> х> jo *> so и » т п т> Оп4т»1 вгяцгно^ика^ии, %

I - глюкоза; 2 - ксилоза; 3 - мавноза . Рис.3

Самым стабильным полисахаридом является целлюлоза (клетчатка). Ее потери при получении кислородно-щелочной целлюлоза со степенью делигнификации 86-87$ из ТШ составляют 15$, из ХМВМ в НИЩ - около от исходного содержания в древесине, Меньшая устойчивость этого полисахарида мри делигнификации ТШ обьясня-ется воздействием варочных реагентов на внутренние слои вторичной оболочки, которые в значительной степени раскрыты,из-за повреждения поверхности клеточных стсиок, полученных в процессе промежуточного размола.

Ксилан лучше сохраняется при варке ПСПЦ, Выход его при степе» 1Ш делигнификации 8G-G?i составляет в то время Каи при делигнификации ХШ.1 и ТШ - от исходного содержания в древесине.

Потери глюкоышшана при кислородно-щелочной варке составляют около 70$. Выход этого полисахарида находится в обратной зависимости от степени повреждения волокон полуфабрикатов. Значит ель-ные потери глюкомашша существенно не влияют на снижение выхода технической целлюлозы из-за небольшого его исходного содер-кания (3,7jJ к а.с. древесине).

-S с; ■«э-ч 4=7 " i» 1

X - \

1 ^

4. Отбелка кислородно-щелочной целлюлозы

Разработаны эффективные трехступенчатые схемы отбелки кисло-роднонцелочной целлюлозы из НСПЦ: Х/Д-Пм^о -Д и ШВМ; Д-Л/^р -fl отличительной особенностью которых является отбелка гидроперок-сидоы водорода в среде Mj{0H\ во второй ступени, что п^едставля ет потенциальные возможности для регенерации основания совместно со щелоком после варки.

Белизна целлюлозы после отбелки составляет 86,6-87,6$, Общий расход хлоропродуктов при отбелке целлюлозы составляет Ь% в ед. акт .хлор^} расход гидропероксида водорода 1,5% и - 1,6$

(ед. М/Р).

Беленая целлюлоза из НСПЦ и ХШЫ шеет соответственно следую щие показатели механической прочности: разрывная длина 8,2 и 8,0 км, сопротивление продавливанию 3S0 и 360 кПа, излому 600 дв.пер., раздиранию 420 Ш (оба образца).

Опытная выработка бумаги на бумагоделательной машине ЦЦИИБ из композиции, включающей 40$ беленой кислородно-щелочной лиственной целлюлозы из ЖЭД и НСПЦ, показала перспективность этих видов целлюлозы для производства печатных видов бумаги (в частности офсетной).

ВЫВОДЫ

1. Разработаны двухступенчатый сульфитно-кислородный способ варки целлюлозы из древесины березы с промежуточным дефибрированием, включащий в качестве первой ступени нейтрально-сульфит ную варку полуцеллюлозы (НСПЦ) на смешанном магний-аммониевом основании И второй ступени - кислородно-щелочную варку с исполЬ' вованиеы гидроксвда магния; и двухступенчатый кислородно-щелочной способ варки целлюлозы из древесины берозы с промежуточным, дефибрированием, включащий в качестве первой ступени процесс получения химико-механической волокнистой массы (XI,Ш) путем варки щепы в растворе гидроксида магния и последующего размола в дисковой мельнице и второй ступени кислородно-щелочной варки в среде Mf(W)2 .

2. Кислородно-щелочная целлюлоза из НСПЦ имеет выход 57,0$, из ХМВМ - 53,9/0 при содержании лигнина 1,78-1,60^; механические свойства соотвесгвенно: разрывную длину - 11,1 и 10,1 км, сопротивление язлоцу - 1570 и 1400 дв.пер., раздиранию - 4IQ и 420 мН.

3. При обработке щепн в первой ступени (получение ВШМ) роль М#(он)ц заключается в стабилизации лигно-углеводнсго комплекса древесины и создании слабо-щелочной среда в процессе размола. При этом происходит увеличение степени ковденсвровшшости лигнина.

4. Кислородно-щелочная делигнификадил ХМОД и 1ЮПЦ в среде И у подчиняется закономерностям реакции первого порядка,

5. При кислородно-щелочной делигнификадил в среде гидрокси-да магния в сравнении с растворимыми цслочныш реагентами роль диффузии возрастает; избыточное количество гидроксида магния не отражается на результатах делнгнификшиш.

6. Увеличение температур! кислородно-целочиой зарки ИМ и снижение парциального давления кислорода приводит к ухудшению избирательности делигнификации, развитию статистической деструкции углеводов и снижению'прочности целлюлозы.

7. Выход и свойства целл&лози находятся в зависимости от степени повреждения волокон в процессе размола после проведения первой ступени, которая увеличивается в последовательности НСПЦ-

хмвм-тш.

8. НСПЦ после кислородио-щелочной варки имеет наибольший выход за счет лучшей сохранности 4-0-метилглюкуро|гоксилана, а по сравнению с Т1.1.1 и целлюлозы; XI,Ш в сравнении с ТШ после кисло-родпо-щелочнои варки дает более высокий выход за счет лучшего сохранения цел-'шлози.

9. Целлюлоза из НСПЦ и ХШ.1 имеет хорошую способность к отбелке и эффективно белится по трехступенчатым схемам:- Х/Д-П^о-Д и Д-Пца -Д.

10. Беленад целлнлоза из НСПЦ и ХШ.1 с белизной 86,6-87,6$ имеют соответственно раэрынпую длину 8,2 и 8,0 км, сопротивление излому ООО дв.нер., раздиранию 420 м!1.

11. Кислородио-щелоччая целлюлоза из 11С11Ц и ХМШ предназначена для производства печатных видов бумаги.

12. Ожидаемый экономический эффект от внедрения двухступенчатого сульфитно-кислородного способа варки целлюлозы из расчета объема производства 100 тыс, т/год составит II тыс.руб,/год

- двухступенчатого кислородно-щелочного способа варки с использованием на обеих ступенях - 211 тыс.руб./год.

Основные положения диссертации изложены в следукщих работах:

- Iß -

I. A.c. 1020469 (СССР). Способ получения целлюлозы / Мутови-на Ы.Г., Бобров Л.И,, Самсонов Н.Е., Бондарева Т.А. , Гранкин С. Опубл. в Б.И. - IS03. - Л 20.

2« i.e. III3444 (СССР). Способ отбелки целяшюзи / Цутош-ва Ы.Г., Бондарева Т.А., Гранкин D.E., Бобров А.И., Самсонов Ii. Эахареико В.В. - Опубл. в Б.И. -198-1. - » 34.

3. Самсонов Н.Е., Грашши D.B. Кислородно-щелочная делигнифи кацоя лиственной древесины с применением гидроксида магния й ка частве щелочного реагента // Исследования в области химия древе сииы; Тез,докл. 4 конф. молодых ученых. - Рига, 1985. - С.47-48

4. Использование гидроксида магния на первой ступени двухсту пенчатой кислородно-щелочной варки / Гранкин Ю.В., Ыутовина M.I Бондарева Т.А., Самсонов Н.Е, // Химия древесина. - 1987. - М 5 С.44-49.

5. Использование гидроксида магния в качестве щелочного реагента при кислородно-щелочной делигнификации лиственной древесины / Гранкин Ю.В., Самсонов Н.Е., Мутовшш М.Г., Бондарева Т. // Бумажная промышленность. - 1987. - И 4, ~ С.10-12.

6. Исследование первой ступени сульфитно-кислородной варки древесины березы о гидроксидом магния / Гранкин Ю.В., Мутови-на Ы.Г., Бондарева Т,А., Самсонов Н.Е, // Технологические факте pi в производстве целлюлозы и бумаги: Сб.трудов / ЦНИИБ. - 1989 - С.15-22.

7. Изменение структуры древесины березы в процессе получения целлюлозы двухступенчатым кислородно-щелочным способом с исполь аованием гидроксида магния / Гранкин Ю.В., Вольтова H.H., Муто-вика М.Г., Самсонов Н.Е. // Химия древесины. - IS88. - tö I, -С.48-55.

8. Гранкин Ю.В., Мутовина м.Г., Самсонов Н.Е. Кислородно-щелочная варка целлюлозы иа древеошш березы с применением гидрок сида магния // Технология волокнистых полуфабрикатов. Сб.трудо! ЩИИБ. - 2988. - 0.109-116.

9. Двухступенчатая сульфитно-киолородная варка древесины березы с использованием гидроксида магния / Гранкин Ю.В., Ыутовина М.Г., Бондарева Т.А., Самсонов Н.Е. // Исследование особенно стей технологии производства полуфабрикатов и бумаги: Сб.трудм ЦНШБ. - 1989. - С.4-8.

10. Гранкин Ю.В, Влияние расхода гидроксида магния на вторук ступень сульфитно-кислородной варки древесины березы // Исследс вание особенностей технологии производства полуфабрикатов и бумаги: Сб. трудов / ЦНИИБ. - 1989. - C.9-II, фг<.оЧ>—'

Проста принять участие в работе сшадкалязврованного совета Д 063.50.02 или прислать отзнв па автореферат в двух вкзеыгшярах о заверенными подплети по адресу: 194018, Ленинград, Ивстнтут-ектИ пер';, 5; Лесотехническая аяадеигая, Ученый совет.