Многоступенчатый способ отбелки целлюлозы

Известен многоступенчатый способ отбелки целлюлозы, включающий обработку целлюлозной суспензии с концентрацией 3-2096, преимущественно 7-1596, озонсодер жащим газом при температуре 15-80 С,предпочтительно 40-70 С, и рН 1-8, предтточтительно 2-3, при перемешивании, причем используют газ, содержащий 20-300 т/мд,предпочтительно 50-150 г/м 3 озона 1.Однако известный способ недостаточно эффективен при отбелке целлюлозы в диапазоне средней концентрации массы (МС).Теш-шческой задачей данного изобретения является разработка эффективного способа отбелки целлюлозы в диапазоне средней концентрации массы (МС).Достигается это тем, что обработку целлтолозной суспензии ведут в смесителе для внутреннего перемешивания с высоким усилием сдвига и озонсодержацшй таз подают под давлением 11-15 бар, предпочтительно 1,1-10 бар.Диапазон средней концентрации массы дает то преимущество, что реакционные резервуары по сравнению с отбелкой при низкой концентрации массы (НС) могут выполняться по размеру меньше, однако, с другой стороны,несмотря на это, не требуются никакие дорогостоящие установки для обезвоживания,как в случае отбелки при высокой котщентрацтш массы (НС). Благодаря применению давлет-шя при одновременном интенсивном перемешивают, соответственно, смешении неолсицатпто теперь таюке в МС-области достигаются хорошие результаты происходит гомогенная и мягкая, однако, все-таки эффективная реакция целлюлозы с озоном. Необходимая энергия смешения меньше, чем в случае ЬС. Реатщия озона с целлюлозой протекает гомогеннее, чем в случае ЬС. Повреждение целлюлозыизмерено по вязкости и ВР-распределет-пцодаже при очень штзких Каппа-значениях отчетливо меньше, чем в случае НС и, по крайней мере, сравнимо с ЬС. Удельный расход озона (расход 03 на единицу Каппа) отчетштво меньше, чем в случае ЬС. Существующие установки можно относительно легко переоснастить кроме регулирующего рН подкисления (которое также необходимо было бы для ЬС и НС) требуются лишь капиталовложение на МС-насос и МСсмеситель. Возврат сточной воды и повторное использование отходящих реакционных газов с содержанием остаточного озона возможно, так что способ не загрязняет окружаюцшо среду. Рассматривая в целом (необходимая энергия смешения, используемое количествоиспользуемое количество озона -й необходимые устройства), способ очень рентабелен.Дальнейшее преимущество достигается тогда, когда предлагаемый в изобретении способ осуществляется в виде многостадийного способа отбеливания, чем одна стадия озонирования. Так как именно в больццтнстве не отбеливающих озоном стадий (например,отбеливание кислородом) чаще всего работают в МС-области, консистенция целлюлозы не нуждается более в изменении, как до сих пор между отдельными стадиями, так что весь способ становится рентабельнее.Для того, чтобы достичь оптимальных результатов, целесообразно, когда объемное соотношение газ лсидтсость составляет 10,5 18, предпочтительно 11 - 16. Для сжатия содержащего озон газа предпочтительно применяются охлажденные компрессоры,предпочтительно насосы с водным кольцом.Предпочтительно для интенсивного перемешивания ища смешения применяют мешалку с высоким усилием сдвига. Мешалки е высоким усилием сдвига известны, и в настоящее время используются для самых различных применений, так, например, для приготовления дисперсий для крашения(патент ФРГ А-2 406 430), для приготовления ПВХ-смолы (патент США А-З 775 359) и для приготовления полутвердьтх эмульсийМешалка с высоким усилием сдвига имеет пластины с выпуклостями, которые расположены на известном расстоянии друг от друга. Благодаря этому не происходит никакого размалывания, а осуществляется тщательное перемешивание.Целесообразно, коша способ осуществляется многократно последовательно, причем в случае необходимости время от времени осуществляется щелочная экстракция. Щелочную экстракцию при этом можно осуществлять при применении кислорода или перекиси. Это многократное осуществление на пракгшсе меткие просто обеспечивать тем,что часть целлюлозы извлекают из реактора и еще раз подают в мешалку с высоким усилием сдвига, так что получается цикл.Предпочтительно, чтобы способ осуществлялся после усиленной тшслородом и/или перекисью экстракции, в случае необходимости после щелочной стадии с перекисью и/или, чтобы затем следовала стадия с перекисью или щелочная экстракция. На перекисной стадии мохшо применять также кислород.Наконец, также целесообразно, когда вьщелятощийся при обработке озоном фильтрат сточных вод, по крайней мере, частично подается в суспензию целлюлозы, преждечем будет введен в контакт с содержащим озон газом, причем вместе с фильтратом сточных вод также подается необходимая для установления рН-значения кислота, в особенности серная кислота. Так как фильтрат сточных вод кислый, то таким образом можно экономить кислоту одновременно фильтрат сточных вод подается для рационального применения, так что о нем не нужно заботиться, соответственно, его не нужно спускать, поскольку он вреден для окружающей среды.Если целлюлозу из древесины хвойных пород с исходными Каппа-значениями вплоть до 30, предпочтительно до 10, подвергают предлагаемому в изобретет-туш способу, Катшазначения достигаются ниже 10, соответственно, ниже 5.Если целшолозу из древесины лиственных пород с исходным числом Каппа 15-1,преимущественно 4-1, подвергают предлагаемому в изобретении способу, то достигаются число Каппа 12-05, соответственно,15-0,5. Исходная белизна 50-8096, соответствеш-то, 70-8096, повьштается, по крайней мер до 65-9096, соответственно, 75-9096.В случае предлагаемого в изобретении способа предпочтительно, чтобы можно было устанавштвать молекулярно-весовое распреденет-пае цешполозьт для изготовления искусогненных волокон. Кроме того, путем вариации рН-значения используемого количества озона и температуры можно досттпать необходимой для дальнейшего использования целлюлозы вязкости, ВР-расгтределения и реактивности,определяемой по коэффшшенту фильтрации.На рисунках изображены установки, которые пршодны для осуществления предлагаемого в изобретет-щи способа. Цифрой 1 обозначена подача целлюлозы для отбеливания озоном из одной из предшествующих стадий отбештвания, - например,отбеливания кислородом и/или перекисью с последующей щелочной экстракцией. Кисльтй фильтрат сточных вод 14, который получается в конце стадшт отбеливания озоном,подается в суспензшо целшолозьт, чтобы установить концентрацию массы и использовать содержание остаточной кислоты. Одновременно осуществляют регулиРУЮЩее рН добавлением кислоты 2, которым устанавливатот рН-значение. Благодаря МС-насосу 3 суспензия целлюлозы подается в МСсмеситель 4, который представляет собой мешалку с высоким усилием сдвига.Содержащий озон газ сжимается в компрессоре 8 и вводится в МС-смеситель 4 под давлением. В МС-смесителе 4 происходиттщательное, быстроехмещенйе суспензии и содержащего озон газа 7., Реакция в реакторе, который выполнен в виде реакционной трубы 5, осуществляется далее под давлением. В конце реакционной трубы 5 предусмотрена реЦИрКУЛЩтия 9подвергать суспензию целлюлозы операциям предлагаемого по изобретению способа.На фиг.1 и 2 представлено введение обработанной газом суспензии в обычную колонну для отбеливания 10. Это не обязательно необходимо, согласно изобретению. При этом есть различие между колонной,работающей по принципу снизу-вверх, и колонной, работающей по притщипу сверхувътиз. В случае колонны отпишу-вверх (фиг. 1),находящаяся под давлением суспензии газвещество с или без дросселя 6 направляется в колонну для отбеливания 10, где еще может иметь место дополнительная реакттия. В области вывода веществ происходит снятие давления, И отработанный газ выводится через вывод для отработанных газов 11. Суспензия целлюлозы, не находящаяся уже под давлением, смешивается с подо-разбавителем и из колонны для отбеливания 10 выводится к промывочному фильтру 13. Образующийся при этом фильтрат сточных вод 14 через возврат сточных вод 15 возвращается в подвод цешполозы 1.(фиг. 2), вьжодэпцая из реакционной трубы 5 обработанная газом суспензия проходит через дроссель 6 и затем в установке для дегазации 16 давление снижается до атмосферного. Выход вещества в колонну для отбеливания 10 также происходит путем добавки водыразбавителя 12. Обедненный озоном, отработанный газ также подается на выход через устройство для обработки отработавшего газа, например, в устройство для каталитического ишт термического разложения озона.Образующийся в устройстве для обработки отработанного газа 11 тшслород может использоваться в стадии отбеливания кислородом и избыток кислорода после соответствующих стадий очистки возвращается в генератор озона. Если кислород не используется в стадии отбеливания кислородом, то его можно рециркулировать в совокупность после необходимых стадий очистки.Благодаря рециркуляции сточной воды и отработанного газа можно в особенности при высоких температурах способа также экономить некоторое количество энерпати.Время пребывания целлюлозной суспензии в реакционной трубе 5 и в колоннедля отбеливания 10 составляет в каждом случае менее 3-х часов, обычно менее 1 часа,предпочтительно, даже менее, чем 5 минут.В следующих примерах, смотря по обстоятельствам, целлюлозу для получения искусственных волокон для изготовления книг или целлюлозу из хвойной древесины для изготовления бумаги после обычной,усиленной перекисью кислородной экстракции подвергают предлагаемому, согласно изобретению, отбеливанию озоном.Целлюлоза имеет после усиленной перекисыо юатслородной эксгралсции (БОР-стадия) следующие характеристики число Каппа, непромы- той 2,1число Каппа, промытой 1,9 белизна 76 (Е 1 тер 1 то) вязкость 255 мПа СЗВ сопутствующей 5 г/тсг абсолютно стойной воды сухой целлюлозы.Ее подвергают отбеливанию озоном со следующими параметрамидавление 5,2 бара концентраты массы 10 температура 47 С рН-значение 2,3 удмспользование 03 1,82 г/кг удрасход 03 1,69 т/кт концентрация озона вотработанном тазе 5,2 мг/норм.л. время реакции 120 сек время смешения 20 сек Ув/Че (отношение газ 1/32 жидкость) (при 5,2 бара) число оборотов мешалкис высоким усшшем спвша 1700 об/мин.Отбеленная целлюлоза имеет следующие характеристикичисло Каппа 0,9 дельта числа Каппа 1,85 03 - расход (дельта числаКаппа) 0,91 бедшзна 83,5 дельта белизны с 7,5 вязкость 214 мПа дельта вязкости 41 мПа.Целшолоза имеет те же характеристики, как и в примере 1, со следующим исключением число Каппа непромытой цешполозы 2,9. Ее подвергают отбеливанию озоном со следую щими параметрамидавление 5,0 бар концентрация массы 9,5 температура 50 С рН 2,5с высоким усилием сдвига 3200 об/мин.Отбеленная целлюлоза имеет следуюЩие характеристикичисло Каппа 1,25 дельта числа Каппа 1,65 од-расход/деттьта числа Каппа 0,95 белизна 82,5 дельта белизны 6,5 вязкость 227 мПа дельта вязкости к 28 мПа. Пример 3.Целлюлоза имеет следующие характериСТИХИчисло Каппа 1,9 вязкость 255 мПа степень белизны 76Ее подвергают отбеливанию озоном со следующими параметрамидавление 5 бар котщентрация массы 10 температура 50 С рН-значение 5,0 удиспользование озона 1,5 г/кт удрасход озона 1,13 г/ктконцентрация озона в свежем газе концентрация озона в отработанном газес высотам усилием сдвига 3200 об/мин.Отбеленная целлюлоза имеет следующие характеристикичисло Каппа 1,1 дельта числа Каппа 0,9 Од-расход/дельта числа Каппа 1,25 белизна 82,0 дельта белизны 6,0 вязкость 218 мПа дельта вязкости 37 мПа Пример 4Та же самая целлюлоза, что и в примере 3, подвергается отбеливанию озоном со следующими параметрамидавление 5,0 бар концентрация массы 10, 796 температура 23 С рН-значение 2,5удмспользование озо на 1,6 г/кг уд.расход озона 1,2 г/кг время реакции 120 сек. время смешения 120 сек. концентрация озона вс высоким усиштем сдвига 3200 об/мин.Отбеленная целлюлоза имеет следую щие характеристикичисло Каппа 0,60 дельта числа Каппа 1,3 оз-расход/дельта числаРазличия в свойствах веществ между примером 3 и примером 4 должны быть объяснены исключительно измененным рН-значением и измененной температурой. рН-значение, следовательно, пригодно для установления вязкости.Следующие примеры 5 и 6 относятся к сульфитной целлюлозе для изготовления бумаги из древесины хвойных пород. Применялись следующие нормы испытаний для параметров вещества разрывная длинаОМОКМ 11114 указано в м УУВАсопротивление излому дИН 531 15 указано в мНм/м вязкость Ъепспепптщ Ш/30/62 указано в мПа.10.Сырье имеет следующие исходные характеристики число Кашта/Гаррй 236 08-76 20,4 вязкость 1500 мПа.10 степень белизны (Е 1 гер 11 о) 49,7 разрывная длина (24 ОК) 8900 м разрывная длина (41 ОК) 9200 м УУКА (24 ОК) 1143 мНм ША (41 ОК) 1010 мНм/м сопротивление продавливаниюЕ 0 Р-21-РЕ 1-21-РЕ 1 (Е 0 Русиленная перекисью щелочная кислородт-тая обработка2 обработка озоном РЕщелочная перекисная обработка).использование 02 2 бара концентрация массы 10 время пребывания 80 С.При этом получают следующие параметры для целлюлозыПосле ЕОР-сташш целшолозу подвергают обработке последовательно 2 д-РЕ 1-24-РЕ 2 на трех различных видах Уд, Уд, Уз.Параметры первого отбеливания озоном и характеристики целлюлозы после первого отбеливания озоном следующиеПараметры первой щелочной перекисной обработки и характеристики целшолозы после обработки следующие