[1]Способ получения беленой целлюлозы из волокон лубяных культур
[2]Изобретение относится к целлюлозно-бумажной и химической промышленности и может быть использовано при промышленном получении беленой целлюлозы, предназначенной для последующей переработки в продукцию пищевого и (или) химического назначения.
[3]Для целлюлозно-бумажной и химической промышленности актуальным остается вопрос поиска и обеспечения альтернативными древесине видами сырья предприятий, выпускающих товары народного потребления (массовый сырьевой источник целлюлозы – древесина). Параллельно имеется острая проблема сохранности и восстановления лесов. Климатические условия, вырубка леса, длительный вегетативный срок древесины вынуждают обратиться к однолетним растениям, которые также содержат целлюлозу, однако имеют свои трудности при переработке.
[4]Такая же проблема существует и при производстве целлюлозы для последующей переработки в продукцию пищевого и (или) химического назначения, где до настоящего времени лидирующее место занимает хлопковая целлюлоза. Вместе с тем на территории Российской Федерации хлопчатник выращивается в экспериментальных объемах, вероятность массового выращивания мала, что в основном связано с климатическими условиями вызревания хлопчатника. Соответственно, для нужд отечественной промышленности хлопковая целлюлоза – импортное сырье, поставка которой имеет свои трудности и риски.
[5]Целлюлоза для производства различных видов бумаг отличается высокими физико-механическими и оптическими свойствами, при ее выработке применяются различные технологии получения продукции с высоким выходом и минимальными потерями. Технологические способы получения такой целлюлозы, в том числе из однолетних растений, известны, отработаны и применяются в производстве.
[6]Вместе с тем, актуальными остаются вопросы организации производственных процессов для получения химической целлюлозы с высоким содержанием α-целлюлозы, высокой белизной, низким содержанием остаточного лигнина и гемицеллюлоз, требуемой динамической вязкостью, низким показателем остатка нерастворимого в серной кислоте, требуемой смачиваемостью, низким содержанием пыли, золы и тд.
[7]Поиск и изучение свойств альтернативных древесине и хлопчатнику видов сырья, легкодоступность и наличие возможностей для массового выращивания, урожайность и неприхотливость при выращивании, разрабатываемые новые технологии и проводимые исследования, аппаратное оформление для глубокой переработки соломы лубяных культур (лен, конопля техническая) в качественную продукцию совокупно и объективно позволили применять в ее как сырье для химической целлюлозы.
[8]Данное изобретение относится к промышленному получению целлюлозы для пищевой и химической промышленности из растительного однолетнего сырья – волокон лубяных культур, получаемых при переработке соломы льна и (или) технической конопли.
[9]Известны различные способы получения целлюлозы из соломы лубяных культур.
[10]Известен способ получения целлюлозы из технической конопли, включающий варку при температуре 125-145°С с использованием щелочной варочной жидкости концентрацией не более 18 мас.% гидроокиси натрия в варочном котле с добавлением антрахинона в количестве не более 0,1% от массы сырья, полученную целлюлозу отделяют от жидкости, отбеливают кислородом и/или озоном, варочную жидкость обрабатывают с помощью полупроницаемых мембран обратного или прямого осмоса, регенерированную щелочную варочную жидкость возвращают на стадию варки в варочном котле (RU 2360055 С2, опубл. 27.06.2009). Недостатком данного способа является получение целлюлозы с повышенным содержанием лигнина, что не удовлетворяет требованиям качества товарной продукции для целлюлозы как основного сырья для последующей химической переработки .
[11]Известен также способ получения целлюлозы из волокон лубяных культур, предварительно высушенных и размолотых, подвергнутых варке с расходом едкого натра до 18 % от массы абсолютно сухого волокна при высокой температуре, промывкам и сушке товарной продукции (CORREIA, F., D.N. ROY and K. GOEL, Chemistry and Delignification Kinetics of Canadian Indastrial Hemp (Cannabissativa L.)// J. Wood Chem. Technol. 2001. – 21 (2). - 97-111). Недостатком данного способа является получение целлюлозы с низкими значениями молекулярной массы (степени полимеризации) и динамической вязкости.
[12]Известен также способ получение целлюлозы, включающий очистку волокна конопли содовой варкой, кислование в растворе, содержащем 10-15 г/л серной кислоты варку в щелочном растворе с добавлением сульфида натрия при соотношении компонентов: гидроокись натрия 50-60 г/л, сульфид натрия 7,5-18,0 г/л, поверхностно-активное вещество 0,5-1,0 г/л, отбелку в растворе перекиси водорода, дополнительное кислование раствором уксусной кислоты, промежуточные промывки и сушку, при этом после очистки волокно дополнительно подвергают, при этом варку в щелочном растворе ведут; причем очистку, дополнительное кислование и варку в щелочном растворе ведут при температуре 100-125°C и обрабатывают от 60 до 120 мин. (RU 2507331 С1, опубл. 20.02.2014) Все процессы рекомендованы к исполнению при температуре 100-125°С , продолжительность процесса от 60 до 120 мин. Недостатками данного способа является технологический режим, приводящий к снижению молекулярной массы получаемой целлюлозы за счет кислотного гидролиза целлюлозы и окислительной деструкции высокомолекулярных фракций в ходе щелочной варки.
[13]Наиболее близким к предложенному является способ получения беленой конопляной целлюлозы, включающий предгидролиз конопляного волокна, делигнификацию в щелочной среде, отбелку в щелочном растворе перекиси водорода с концентрацией щелочи 0,15-0,17% мас., промежуточные промывки, отжим и сушку (RU 2735263 C1, опуб. 29.10.2020). Предгидролиз сырья ведут в лабораторном реакторе при температуре 85-95°С в растворе, содержащем 0,5-2,0% мас. гидроокиси натрия, 0,2-0,3% мас. синтанола и 0,3% мас. тиосульфата натрия в течение 60 мин, после чего осуществляют промывку продукта в емкости умягченной водой и его отжим, делигнификацию ведут в лабораторном автоклаве при температуре 125-140°С в растворе, содержащем 1,5-3,0% мас. гидроокиси натрия, 0,25-0,5% мас. сульфида натрия, 0,6-1,0% мас. тиосульфата натрия и 0,05-0,06% мас. синтанола, в течение 90-130 мин, после чего снова осуществляют промывку продукта в емкости умягченной водой и его отжим, а отбелку ведут в емкости отбелки при температуре 85-95°С в щелочном растворе перекиси водорода, дополнительно содержащем 0,3-0,5% мас. метасиликата натрия, 0,02-0.05% мас. триэтаноламина и 0,05-0,1% мас. трилона Б, при концентрации перекиси водорода 0,5-0,6% мас., в течение не менее 90 мин, после чего снова осуществляют промывку продукта в емкости умягченной водой и его отжим, и затем сушат. Гидромодуль на стадиях предгидролиза и отбелки составляет 1:15, на стадиях промывок 1:10.
[14]Недостатком настоящего способа является многооперационный технологический процесс на большом количестве оборудования, с большим количеством задействованного персонала, высокий гидромодуль на всех этапах технологического процесса и следовательно увеличенное потребление свежей и умягченной воды, высокие потери и затраты на выработку волокна со штапельной длиной 8-10 мм. Кроме того, данный способ не в полной мере позволяет получать химическую целлюлозу с требуемыми показателями динамической вязкости, белизны, остатка нерастворимого в серной кислоте, смачиваемости и т. д. без существенных потерь исходного сырья, сохранения молекулярной массы целлюлозы при удалении лигнина и гемицеллюлоз, что является актуальной задачей при промышленном производстве товарного продукта.
[15]Технической проблемой изобретения является создание эффективного способа получения беленой целлюлозы для химической переработки из волокон конопли на минимальном количестве оборудования и низким расходом воды и реактивов..
[16] Техническим результатом изобретения, позволяющим решить техническую проблему, является обеспечение возможности выполнения большинства операций в одном аппарате с циркуляцией рабочей жидкости.
[17]Технический результат достигается способом получения целлюлозы из волокон лубяных культур, заключающийся в том, что очищенное волокнистое сырье первоначально обрабатывают щелочным раствором, затем проводят его делигнификацию, отбелку полученной целлюлозной массы, проводят промежуточные промывки, окончательную промывку, отжим и сушку, по которому, согласно изобретению, первоначальную обработку волокнистого сырья проводят одновременно с формованием путем уплотнения волокнистого сырья на прессе, делигнификацию проводят в варочном аппарате путем воздействия на сформованное волокнистое сырье циркулирующим рабочим раствором, отбелку также проводят в варочном аппарате путем воздействия на полученную сформованную целлюлозную массу циркулирующим рабочим раствором, и промежуточные и окончательную промывки также проводят в варочном аппарате путем воздействия на сформованную целлюлозную массу циркулирующей водой.
[18]Возможны случаи, когда после формования целесообразно проводят прогрев и промывку в варочном аппарате при воздействии на сформованную целлюлозную массу циркулирующей оборотной водой.
[19]Также целесообразно проводить отбелку в две стадии с промежуточной промывкой оборотной водой.
[20]В частных случаях целесообразно проводить после отбелки нейтрализацию в варочном аппарате путем воздействия на сформованную целлюлозную массу циркулирующим раствором кислоты.
[21]Предлагаемый способ обеспечивает получение целлюлозы требуемого качества, предназначенной для производства эфиров целлюлозы, в том числе пищевых добавок, продукции нитрования, карбоксиметилцеллозы и т. д., из волокон лубяных культур. В данном способе основным сырьем является волокно конопли технической.
[22]Предложенный способ получения целлюлозы включает следующие стадии.
[23]Формование - мокрую подготовку сырья – осуществляют при температуре 80-90°С путем пневматической загрузки волокна с одновременной обработкой черными щелоками и прессованием его в форму, необходимую для загрузки в варочный аппарат, в течение 20-25 минут. Гидромодуль 1 : 4 (отношение массы волокна к массе рабочего раствора).
[24]Среднее содержание остаточных реагентов в черном щелоке приведено в таблице 1.
[26]| Наименование материала | Состав химикатов в растворе черного щелока, г/л |
| NaOH, | Na2S2O3 | Н202 | ПАВ-2 | Na2S |
| Волокно лубяных культур | 6,0-7,0 | 0,2-0,3 | - | ост. | 0,15-0,2 |
[27]В процессе прессования волокно равномерно обрабатывается отработанными черными щелоками, что позволяет сократить расход химикатов на этапе делигнификации, промыть волокно от минеральных включений, начать химический процесс воздействия на лигнин и гемицеллюлозы перед делигнификацией, обеспечить требуемую плотность «таблетки».
[28]После формования сформованное волокнистое сырье загружают в варочный аппарат.
[29]Предварительный прогрев и промывку волокна осуществляют циркулированием промывочного раствора на основе оборотной воды, содержащего ПАВ-1 в количестве 0,1-0,15 г/л, в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при температуре 100-110°С в течение 10-15 минут. Гидромодуль 1 : 4.
[30]Делигнификацию осуществляют циркулированием варочного раствора на основе оборотной воды в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при температуре 135-145°С в течение 150-180 минут. Гидромодуль 1 : 4 .
[31]Состав варочного раствора приведен в таблице 2.
[33]| Наименование материала | Состав и расход химикатов в варочном растворе, г/л |
| NaOH | Na2S2O3 | ПАВ-2 | Na2S | Смачи-ватель | HPS 14029 | H2O2, 50% |
| Целлюлоза из волокна лубяной культуры | 25,0-30,0 | 1,5-2,0 | 1,0-1,5 | 1,5-2,0 | 0,8-1,0 | 0,4-0,5 | 3,5-5,0 |
[34]Первую ступень отбелки осуществляют циркулированием отбеливающего раствора на основе оборотной воды в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при температуре 122-128°С в течение 40-45 минут. Гидромодуль 1 : 5,5. Состав отбеливающего раствора приведен в таблице 3.
[36]| Наименование материала | Состав и расход химикатов в отбеливающем растворе 1 ступени, г/л |
| NaOH | HPS 14029 | Трилон С | H2O2 50% |
Беленая целлюлоза из волокна лубяных культур,
белизна 77 % | 3,0-3,5 | 0,4-0,5 г/л от H2O2 | 0,4-0,5 г/л от H2O2 | 13-17,0 |
[37]Вторую ступень отбелки осуществляют циркулированием отбеливающего раствора на основе оборотной воды в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при температуре 115-125°С в течение 30-35 минут. Гидромодуль 1 : 5,8. Состав отбеливающего раствора приведен в таблице 4.
[39]| Наименование материала | Состав и расход химикатов в отбеливающем растворе 2 ступени, г/л |
| NaOH | HPS 14029 | Трилон С | H2O2 50% |
Беленая целлюлоза из волокна лубяных культур,
белизна 85 % | 2,0-2,5 | 0,4-0,5 г/л от H2O2 | 0,4-0,5 г/л от H2O2 | 10,0-15,0 |
[40]Нейтрализацию целлюлозной массы осуществляют циркулированием раствора серной кислоты на основе свежей воды, содержащего 1,0-1,3 г/л серной кислоты, в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при температуре 50-55°С в течение 15-18 минут. Гидромодуль 1:6,2. Эта операция выполняется по мере необходимости. Белизна товарной целлюлозы 85%.
[41]Все промежуточные промывки между операциями осуществляют циркулированием оборотной воды в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при заданных температурах в течение 10-15 минут.
[42]Окончательная промывку осуществляют циркулированием свежей воды (умягченной), в различных направлениях относительно вертикальной оси варочного аппарата при температуре 20-30°С в течение 15-20 минут. Гидромодуль 1 : 6,2.
[43]Сушка готовой продукции осуществляется на центрифугах до влажности 35-40%, с последующим рыхлением и сушкой на плоскосеточной сушильной машине, укомплектованной в конце сушки упаковочным оборудованием.
[44]Однако необходимо контролировать параметры используемого сырья – волокна конопли технической. При изменении параметров входного сырья (причина - место произрастания, условия произрастания, смена сорта, климатические условия, полив, смена удобрений и т.д.) требуется выполнить контрольные варки и внести корректировки в температурно-временные режимы процессов и расходы химикатов.
[45]Предложенный способ обеспечивает минимизацию потерь волокна, удаление лигнина и гемицеллюлоз, при сохранении высокого выхода целлюлозы (65-66%). Получена беленая рыхлая целлюлоза с требуемыми показателями динамической вязкости, белизны, остатка нерастворимым в серной кислоте, смачиваемости, золы и пыли, соответствующими требованиям нормативных документов (хлопковая целлюлоза, ГОСТ 595-79).
[46]Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает низкие энергозатраты на проведение технологических процессов за счет сокращения технологических операций на применяемых аппаратах, обеспечивающих возможность автоматического контроля и регулирования технологических параметров по этапам процесса, дозировки рабочих растворов. Максимально повторно используются оборотные воды и сокращен гидромодуль операций, что сокращает водопотребление до 36-40 м3 на 1 тонну готовой продукции. Требуется минимальный штат обслуживающего персонала по сравнению с прототипом или традиционными технологиями.
[47]Формование спрессованной «таблетки» обеспечивает максимальную загрузку варочного аппарата (1 тонна волокна на 1 варочный аппарат), позволяет осуществлять стадии техпроцесса при низких гидромодулях, сокращая потребление свежей воды по сравнению с прототипом до 36-40 м3 на тонну товарной продукции.
[48]Применение варочных аппаратов циркуляционного типа позволяет исключить из техпроцесса дополнительное технологическое оборудование необходимое для отбелки, нейтрализации, промывок и отжима целлюлозы, сократить количество обслуживающего персонала, сократить количество технологических операций, максимально автоматизировать техпроцесс с обеспечением приборного контроля технологических параметров процесса.
[49]Применение варочных аппаратов циркуляционного типа позволило в одном технологическом аппарате выполнять все стадии техпроцесса – варку, одно или многоступенчатую отбелку, нейтрализацию и промывку целлюлозы, разделить и закольцевать потоки использованных оборотных вод и рабочих растворов, обеспечивая низкое водопотребление свежей воды по сравнению с прототипом и классическими техпроцессами, сократить занимаемые производственные площади и потребляемые энергоресурсы, сократить капитальные и операционные расходы на организацию производства целлюлозы.
[50]Предлагаемый способ обеспечивает возможность промышленного производства беленой целлюлозы из волокон конопли, наиболее близко соответствующей требованиям к качеству целлюлозы для последующей химической переработки.
[51]Характеристика исходного сырья и химикатов
[52] Предлагаемый способ основан на применении в процессе делигнификации основных химических реагентов рекомендованных типовыми составами варочных растворов для сульфатных и натронных варок, активно и широко применяемых на целлюлозных предприятиях, перерабатывающих однолетние растения и древесину в целлюлозу для химической переработки.
[53]Концентрации основных и дополнительных химических реагентов в составе варочного раствора подобраны исходя из технологических возможностей и конструктивных особенностей варочных и прессового аппаратов, отработанных и отобранных температурно-временных режимах на этих аппаратах, при которых получены наилучшие результаты.
[54]Варочный раствор обеспечивает равномерный, щадящий провар волокна, максимальное удаление лигнинов и гемицеллюлоз, снижая технологические потери и сохраняя молекулярную массу целлюлозы.
[55]Смачиватель Эвескол FDU - неионогенный низкопенный смачиватель и деаэратор, применяется для расшлихтовки при отбеливании натуральных и синтетических волокон в непрерывных и периодических процессах. Совместим с пероксидом водорода. Применен для повышения показателя смачиваемости готовой продукции.
[56]С целью устранения негативной роли ионов металлов переменной валентности способствующих каталитическому разложению пероксида водорода при приготовлении отбеливающих растворов на свежей и оборотной воде выбраны стабилизатор перекиси водорода Hydrogen Peroxide Stabilizer 14029 (HPS 14029) и комплексообразователь Трилон С.
[58]1. Волокно конопли технической, модифицированное, штапельная длина 20-50 мм, засоренность 1-1,5%.
[60]1. Натр едкий технический, марки РД - ГОСТ 2263-79;
[61]2. Водорода перекись техническая 50% - ГОСТ 177-88;
[62]3. Натрий серноватистокислый (натрия тиосульфат) 5-водный - ГОСТ 27068-86;
[63]4. Сульфид натрия (Na2S) - ГОСТ 596-89;
[64]5. Кислота серная техническая (H2SO4). ГОСТ 2184-2013
[65]Дополнительные химикаты
[66]1. ПАВ-1. Поверхностно-активное вещество «Лотос универсал эконом» ТУ2381-003-50260893-2004;
[67]8. ПАВ-2. Поверхностно-активное вещество Синтанол АЛМ-7 (СинтаНор™ АЛМ-7) - ТУ2483-003-71150986-2012 с изм. 1-2. (Норкем);
[68]9. Смачиватель Эвескол FDU.
[69]10. Стабилизатор пероксида водорода Hydrogen Peroxide Stabilizer 14029 (HPS 14029), состоящий из органических комплексных связующих и неорганических солей.
[70]11. Комплексообразователь – натриевая соль диэтилентриаминпентауксусная кислота (Na5DTPA), под торговым названием Трилон С.
[71]Примеры конкретного осуществления способа.
[73]Применен лабораторный автоклав, объемом 10 литров, конструктивно выполненный аналогично варочным аппаратам, оборудованный собственной системой принудительной циркуляции растворов и подключенный к действующей производственной системе подачи воды, энергоносителей и стоков.
[74]Подготовили волокно конопли технической - 1210 г по воздушно сухому весу, очищенное от костры, лап, узлов и неорганических примесей, укороченное до штапельной длины 20 мм. Определили влажность волокна по ГОСТ 25133-82 «Волокна лубяные. Метод определения влажности». При пересчете получили массу 1000 грамм абсолютно сухого вещества (АСВ).
[75]Подготовленное волокно разделили на 4 образца и обработали раствором черного щелока температурой 80-90°С, перемешали вручную и по истечении 20-25 минут с помощью ручного пресса сформировали «таблетки» для загрузки в лабораторный автоклав. Всего изготовлено 4 образца, каждый примерной массой по 250 грамм по АСВ. Влажность 46-48 %.
[76]В лабораторный автоклав загрузили сформованные образцы, один на один. Залили оборотную воду и добавили 0,5 грамма ПАВ-1. Гидромодуль 1 : 4. Закрыли крышку, включили циркуляцию и подогрев до 110 °С. При достижении заданной температуры произвели предварительную промывку в течение 15 минут. Остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2, открыли сбросной клапан для сброса растворов и слили промывочную воду.
[77]Закрыли оба клапана, подали варочный раствор содержащий едкий натр – 28 гр/л, тиосульфат натрия 2 гр/л, сульфид натрия 2 гр/л, ПАВ-2 – 1,5 гр/л, смачиватель – 1 гр/л. При достижении 95°С добавили HPS 14029- 0.5 гр/л, перекись водорода 5,0 гр/л. Гидромодуль 1 : 4. Включили циркуляцию и подогрев до 140 °С. При достижении заданной температуры начали отсчет времени варки – продолжительность 150 минут. После завершения процесса, остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2, открыли клапан для сброса растворов и слили черный щелок.
[78]Закрыли оба клапана, набрали оборотную воду, включили циркуляцию и подогрев до 80 °С, и при достижении заданной температуры выполнили промывку после варки. Остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2 открыли сбросной клапан для сброса растворов и слили промывочную воду. Повторили. Гидромодуль 1 : 5. Продолжительность по 10 минут каждая промывка.
[79]Закрыли оба клапана, набрали оборотную воду, включили циркуляцию и подогрев, при температуре 75 °С ввели отбеливающий раствор содержащий едкий натр – 3,0 гр/л, HPS 14029 - 0.5 гр/л, перекись водорода 15,0 гр/л, Трилон С - 0,5 гр/л. При достижении температуры 125 °С начали отсчет времени первой ступени отбелки – продолжительность 45 минут. После завершения процесса, остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2 открыли клапан для сброса растворов и слили отработанный раствор. Гидромодуль 1 : 5,5.
[80]Закрыли оба клапана, набрали оборотную воду, включили циркуляцию и подогрев до 80 °С, и при достижении заданной температуры выполнили промывку после 1 ступени отбелки. Остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2 открыли сбросной клапан для сброса растворов и слили промывочную воду. Гидромодуль 1 ; 5,5. Продолжительность 10 минут.
[81]Закрыли оба клапана, набрали оборотную воду, включили циркуляцию и подогрев, при температуре 75 °С ввели отбеливающий раствор содержащий едкий натр – 2,0 гр/л, HPS14029 - 0.5 гр/л, перекись водорода 12,0 гр/л, Трилон С - 0,5 гр/л. При достижении температуры 125 °С начали отсчет времени 2 ступени отбелки – продолжительность 35 минут. После завершения процесса остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2 открыли клапан для сброса растворов и слили отработанный раствор. Гидромодуль 1 : 5.8.
[82]Закрыли оба клапана, набрали оборотную воду, включили циркуляцию и подогрев до 80 °С, и при достижении заданной температуры выполнили промывку после 2 ступени отбелки. Остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2 открыли сбросной клапан для сброса растворов и слили промывочную воду. Гидромодуль 1 : 5.8. Продолжительность 10 минут.
[83]Закрыли оба клапана, набрали чистую воду и ввели серную кислоту – 1,0 гр/л, включили циркуляцию и подогрев, при достижении температуры 50 °С начали отсчет времени нейтрализации – продолжительность 15 минут. После завершения процесса остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, при снижении показаний манометра до 0 кгс/см2 открыли клапан для сброса растворов и слили отработанный раствор. Гидромодуль 1 : 6,2
[84]Закрыли оба клапана, набрали чистую воду, включили циркуляцию и при температуре 30 °С выполнили промывку после нейтрализации. Остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, открыли сбросной клапан для сброса растворов и слили промывочную воду. Гидромодуль 1 : 6,2. Продолжительность 10 минут.
[85]Закрыли оба клапана, набрали умягченную воду, включили циркуляцию и при температуре 30 °С выполнили повторную промывку. Остановили циркуляцию, открыли сбросной паровой клапан, открыли сбросной клапан для сброса растворов и слили промывочную воду. Гидромодуль 1 : 6,2. Продолжительность 10 минут.
[86]Открыли автоклав, достали полученные образцы, взвесили каждый образец, зафиксировали вес влажного образца. Разрыхлили образцы и высушили их в сушильном шкафу, по методике ГОСТ 595-79. Целлюлоза хлопковая. Технические условия. Сделали пересчет на АСВ. Выход целлюлозы составил 65,4% (пример 2=65,7%, пример 3=64,2%, пример 4=66,9%).
[87]Примеры 2, 3 и 4 выполнены аналогично примеру 1.
[88]По методикам действующих нормативных документов выполнили лабораторные испытания полученных образцов по следующим показателям, приведенным в таблице 5.
[90]| Показатель | Нормативный документ (ГОСТ, ОСТ, СП, ТУ) |
| Внешний вид | ГОСТ 595- 79 |
| Массовая доля альфа-целлюлозы, %, не менее | ГОСТ 595- 79 |
| Смачиваемость (для производства нитроцеллюлозы), г, не менее для марки: | ГОСТ 595- 79 |
| Массовая доля воды, %, не более | ГОСТ 595- 79 |
| Массовая доля золы, %, не более | ГОСТ 18461-93 |
| Массовая доля остатка, нерастворимого в серной кислоте, %, не более | ГОСТ 595- 79 |
| Массовая доля волокнистой пыли, %, не более | ГОСТ 595- 79 |
| Белизна, %, не менее | ГОСТ 595- 79 |
| Масса железа, мг/кг абсолютно сухой целлюлозы, не более | ГОСТ 595- 79 |
| Динамическая вязкость, сПа·с (СП): | ГОСТ 595- 79 |
| Массовая доля остаточного лигнина, % | ГОСТ 11960-79 |
| рН водной вытяжки | ГОСТ 12523-77 |
[91]Показателями образца по способу прототипу приняли как среднее значение суммы показателей выполненных примеров 1-4, указанных в таблице 2 патента РФ № 2735263 от 29.10.2020г. Сравнение показателей приведено в таблице 6.
[93]| Наименование показателя | Норма для 2 сорта хлопковой целлюлозы М35 | Целлюлоза из волокна лубяной культуры
по предлагаемому способу
(примеры 1/2/3/4) | Целлюлоза из волокна лубяной культуры
по прототипу |
| Внешний вид | Рыхлая масса белого цвета, не содержащая по-сторонних вклю-чений и приме-сей нецеллюлоз-ного характера | Рыхлая масса от светло желтого до белого цвета, не со-держащая посторон-них включений и примесей нецеллю-лозного характера | - |
| Массовая доля альфа-целлюлозы, %, не менее | 96,0 | 95,4/94,8/95,7/96,2 | 94,6 |
| Смачиваемость (для производства нитроцеллюлозы), г, не менее для марки: | 130 | 148/144/147/148 | - |
| Массовая доля воды, %, не более | 10,0 | 7,0-10,0 | - |
| Массовая доля золы, %, не более | 0,3 | 0,31/0,33/0,31/0,31 | 0,32 |
| 6. Массовая доля остатка, нерастворимого в серной кислоте, %, не более | 0,50 | 0,51/0,57/0,51/0,54 | - |
| 7. Массовая доля волокнистой пыли, %, не более | 2,0 | 0,4/0,9/0,6/0,6 | - |
| 8. Белизна, %, не менее | 83 | 85/84/84/86 | 74 |
| 9. Масса железа, мг/кг абсолютно сухой целлюлозы, не более | - | - | - |
| 10. Динамическая вязкость, сПа·с (СП): | 1,0-2,0 (10-20)
2,1-3,0 (21-30)
3,1-4,5 (31-45) | -
-
4,4 /4,5/4,5/4,3 | - |
| Массовая доля остаточного лигнина, % | -- | 0,59/0,56/0,58/0,58 | 0,57 |
| рН водной вытяжки | 6,5-7,0 | 6,8/6,9/6,4/6,8 | - |
| Выход продукта с 1 тонны сырья по абсолютно сухому волокну, кг | 850
(85%) | 657/654/642/669
(65,7%/65,4/64,2/66,9) | 673
(67,3) |
| Время полного цикла котла, ч | 8 | 8 | - |
[94] | |
| При условно равном соответствии показателей качества целлюлозы по предлагаемому способу и по прототипу по содержанию массовой доли α-целлюлозы, массовой доли остаточного лигнина, массовой доли золы и равному выходу товарной продукции, качество беленой целлюлозы по предлагаемому способу существенно отличается от прототипа: |
[95]- по белизне (84-85%);
[96]- по динамической вязкости (4,4-4,5 сПа·с);
[97]- по смачиваемости (145-146 г);
[98]- по массовой доле волокнистой пыли (0,5-0,6 %);
[99]- по массовой доле остатка, нерастворимого в серной кислоте (0,53-0,54).
[100]Как видно из таблицы 6, совокупность показателей качества беленой целлюлозы по предлагаемому способу демонстрирует техническую и технологическую возможности регулируемого промышленного производства продукции, наиболее близко соответствующей требованиям к качеству целлюлозы для последующей химической переработки (аналог хлопковой целлюлозы 2 сорт, марка 35 (15,25) по ГОСТ 595-7).
