Bahan baku Selulosa Eter

Proses produksi pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter dipelajari. Faktor-faktor utama yang mempengaruhi pemasakan dan pemutihan dalam proses produksi pulp dengan viskositas tinggi telah dibahas. Sesuai dengan kebutuhan pelanggan, melalui uji faktor tunggal dan metode uji ortogonal, dikombinasikan dengan kapasitas peralatan aktual perusahaan, parameter proses produksi dengan viskositas tinggikapas halusbubur bahan mentahuntuk selulosa eter ditentukan. Dengan menggunakan proses produksi ini, warna putihnya memiliki viskositas tinggihaluspulp kapas yang diproduksi untuk selulosa eter adalah≥85%, dan viskositasnya adalah≥1800 mL/g.

Kata kunci: pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter; proses produksi; memasak; pemutihan

Selulosa merupakan senyawa polimer alami yang paling melimpah dan terbarukan di alam. Ini memiliki berbagai macam sumber, harga murah, dan ramah lingkungan. Serangkaian turunan selulosa dapat diperoleh melalui modifikasi kimia. Selulosa eter adalah senyawa polimer dimana hidrogen pada gugus hidroksil pada unit glukosa selulosa digantikan oleh gugus hidrokarbon. Setelah eterifikasi, selulosa larut dalam air, larutan alkali encer dan pelarut organik, serta memiliki termoplastisitas. Tiongkok adalah produsen dan konsumen selulosa eter terbesar di dunia, dengan tingkat pertumbuhan tahunan rata-rata lebih dari 20%. Ada banyak jenis selulosa eter dengan kinerja luar biasa, dan banyak digunakan dalam konstruksi, semen, minyak bumi, makanan, tekstil, deterjen, cat, obat-obatan, pembuatan kertas dan komponen elektronik serta industri lainnya.

Dengan pesatnya perkembangan bidang turunan seperti selulosa eter, maka kebutuhan bahan baku produksinya pun semakin meningkat. Bahan baku utama produksi selulosa eter adalah pulp kapas, pulp kayu, pulp bambu, dll. Diantaranya, kapas merupakan produk alami dengan kandungan selulosa tertinggi di alam, dan negara saya adalah negara penghasil kapas yang besar, jadi pulp kapas adalah bahan baku yang ideal untuk produksi selulosa eter. Peralatan dan teknologi khusus asing yang diperkenalkan secara eksklusif untuk produksi selulosa khusus, mengadopsi pemasakan alkali rendah suhu rendah, teknologi produksi pemutihan berkelanjutan yang ramah lingkungan, kontrol proses produksi yang sepenuhnya otomatis, akurasi kontrol proses telah mencapai tingkat lanjutan dari industri yang sama di dalam dan luar negeri . Atas permintaan pelanggan di dalam dan luar negeri, perusahaan telah melakukan percobaan penelitian dan pengembangan pada pulp kapas dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter, dan sampelnya telah diterima dengan baik oleh pelanggan.

1. Eksperimen

1.1 Bahan mentah

Pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter harus memenuhi persyaratan tingkat putih yang tinggi, viskositas tinggi, dan tingkat debu yang rendah. Mengingat karakteristik pulp kapas dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter, pertama-tama, kontrol ketat dilakukan terhadap pemilihan bahan baku, dan serat kapas dengan kematangan tinggi, viskositas tinggi, tanpa tiga filamen, dan biji kapas rendah. isi lambung dipilih sebagai bahan baku. Menurut persyaratan berbagai indikator di atas, serat kapas di Xinjiang ditentukan untuk digunakan sebagai bahan baku untuk produksi pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter. Indikator kualitas kasmir Xinjiang adalah: viskositas≥2000 mL/g, matang≥70%, bahan tidak larut asam sulfat≤6,0%, kadar abu≤1,7%.

1.2 Instrumen dan obat-obatan

Peralatan percobaan: Panci masak listrik PL-100 (Chengyang Taisite Experimental Equipment Co., Ltd.), instrumen penangas air suhu konstan (Pabrik Tungku Listrik Longkou), pengukur pH presisi PHSJ 3F (Shanghai Yidian Scientific Instrument Co., Ltd.), Viskometer kapiler, WSB～2 meteran keputihan (Jinan Sanquan Zhongshishi

Instrumen Laboratorium Co., Ltd.).

Obat percobaan : NaOH, HCl, NaClO, H2O2, NaSiO3.

1.3 Rute proses

Linter kapas→memasak alkali→pencucian→pembuatan pulp→pemutihan (termasuk perlakuan asam)→pembuatan pulp→produk jadi→pengujian indeks

1.4 Konten eksperimental

Proses pemasakan didasarkan pada proses produksi sebenarnya, menggunakan metode penyiapan bahan basah dan pemasakan alkaline. Cukup bersihkan dan hilangkan serat kapas kuantitatif, tambahkan larutan alkali yang dihitung sesuai dengan rasio cairan dan jumlah alkali yang digunakan, campurkan serat kapas dan larutan alkali secara menyeluruh, masukkan ke dalam tangki memasak, dan masak sesuai dengan suhu memasak dan waktu penahanan yang berbeda. Masak itu. Daging buahnya setelah dimasak dicuci, dikocok dan diputihkan untuk digunakan nanti.

Proses pemutihan: parameter seperti konsentrasi pulp dan nilai pH dipilih secara langsung sesuai dengan kapasitas aktual peralatan dan rutinitas pemutihan, dan parameter yang relevan seperti jumlah bahan pemutih dibahas melalui eksperimen.

Pemutihan dibagi menjadi tiga tahap: (1) Pemutihan tahap pra-klorinasi konvensional, sesuaikan konsentrasi pulp menjadi 3%, tambahkan asam untuk mengontrol nilai pH pulp menjadi 2,2-2,3, tambahkan sejumlah natrium hipoklorit ke pemutih pada suhu ruang selama 40 menit. (2) Pemutihan bagian hidrogen peroksida, sesuaikan konsentrasi pulp menjadi 8%, tambahkan natrium hidroksida untuk membuat bubur menjadi basa, tambahkan hidrogen peroksida dan lakukan pemutihan pada suhu tertentu (bagian pemutihan hidrogen peroksida menambahkan sejumlah penstabil natrium silikat). Suhu pemutihan spesifik, dosis hidrogen peroksida dan waktu pemutihan dieksplorasi melalui eksperimen. (3) Bagian pengolahan asam: sesuaikan konsentrasi pulp menjadi 6%, tambahkan alat bantu penghilangan asam dan ion logam untuk pengolahan asam, proses bagian ini dilakukan sesuai dengan proses produksi pulp kapas khusus konvensional perusahaan, dan proses spesifiknya dilakukan. tidak perlu dibahas secara eksperimental lebih lanjut.

Selama proses percobaan, setiap tahap pemutihan menyesuaikan konsentrasi dan pH pulp, menambahkan sejumlah reagen pemutih, mencampur pulp dan reagen pemutih secara merata dalam kantong plastik polietilen yang tertutup rapat, dan memasukkannya ke dalam penangas air bersuhu konstan untuk suhu konstan. pemutihan untuk waktu tertentu. Proses pemutihan Keluarkan bubur sedang setiap 10 menit, campur dan uleni secara merata untuk memastikan keseragaman pemutihan. Setelah setiap tahap pemutihan, dicuci dengan air, dan kemudian dilanjutkan ke tahap pemutihan berikutnya.

1.5 Analisis dan deteksi bubur

GB/T8940.2-2002 dan GB/T7974-2002 masing-masing digunakan untuk persiapan dan pengukuran keputihan sampel keputihan bubur; GB/T1548-2004 digunakan untuk pengukuran viskositas bubur.

2. Hasil dan pembahasan

2.1 Analisis sasaran

Sesuai dengan kebutuhan pelanggan, indikator teknis utama pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter adalah: warna putih≥85%, viskositas≥1800 mL/g,α-selulosa≥90%, kadar abu≤0,1%, besi≤12 mg /kg dll. Menurut pengalaman perusahaan selama bertahun-tahun dalam produksi pulp kapas khusus, dengan mengontrol kondisi memasak, mencuci, dan kondisi perlakuan asam yang sesuai dalam proses pemutihan,α-selulosa, abu, kandungan besi dan indikator lainnya, mudah untuk memenuhi persyaratan dalam produksi aktual. Oleh karena itu, warna putih dan viskositas dijadikan fokus pengembangan eksperimental ini.

2.2 Proses memasak

Proses pemasakan adalah menghancurkan dinding utama serat dengan natrium hidroksida pada suhu dan tekanan pemasakan tertentu, sehingga pengotor non-selulosa, lemak dan lilin yang larut dalam air dan larut dalam alkali dalam serat kapas terlarut, dan isi dariα-selulosa meningkat. . Karena putusnya rantai makromolekul selulosa selama proses pemasakan, derajat polimerisasi menurun dan viskositas menurun. Jika tingkat pemasakan terlalu rendah, daging buah tidak akan matang sempurna, pemutihan selanjutnya akan buruk, dan kualitas produk tidak stabil; jika tingkat pemasakan terlalu berat, rantai molekul selulosa akan terdepolimerisasi secara hebat dan viskositasnya akan terlalu rendah. Dengan mempertimbangkan secara komprehensif persyaratan pemutihan dan indeks viskositas bubur, ditentukan bahwa viskositas bubur setelah pemasakan adalah≥1900 mL/g, dan warna putihnya≥55%.

Menurut faktor utama yang mempengaruhi efek memasak: jumlah alkali yang digunakan, suhu memasak, dan waktu penahanan, metode uji ortogonal digunakan untuk melakukan percobaan guna memilih kondisi proses memasak yang sesuai.

Menurut data hasil uji ortogonal yang sangat buruk, pengaruh ketiga faktor terhadap efek pemasakan adalah sebagai berikut: suhu pemasakan > jumlah alkali > waktu pemasakan. Suhu pemasakan dan jumlah alkali mempunyai pengaruh yang besar terhadap kekentalan dan putihnya bubur kapas. Dengan meningkatnya suhu pemasakan dan jumlah alkali, warna putih cenderung meningkat, namun viskositas cenderung menurun. Untuk produksi pulp dengan viskositas tinggi, kondisi pemasakan sedang harus diterapkan sebisa mungkin sambil memastikan warna putihnya. Oleh karena itu, jika digabungkan dengan data eksperimen, suhu pemasakan adalah 115°C, dan jumlah alkali yang digunakan adalah 9%. Pengaruh waktu tunggu diantara ketiga faktor tersebut relatif lebih lemah dibandingkan dengan dua faktor lainnya. Karena pemasakan ini menggunakan metode pemasakan rendah alkali dan suhu rendah, untuk meningkatkan keseragaman pemasakan dan menjamin stabilitas viskositas pemasakan, waktu pemasakan dipilih 70 menit. Oleh karena itu, kombinasi A2B2C3 ditentukan sebagai proses pemasakan terbaik untuk pulp dengan viskositas tinggi. Pada kondisi proses produksi, tingkat putih pulp akhir adalah 55,3%, dan viskositas 1945 mL/g.

2.3 Proses pemutihan

2.3.1 Proses pra-klorinasi

Pada bagian pra-klorinasi, sejumlah kecil natrium hipoklorit ditambahkan ke pulp kapas untuk mengubah lignin dalam pulp kapas menjadi lignin terklorinasi dan dilarutkan. Setelah pemutihan pada tahap pra-klorinasi, viskositas bubur harus dikontrol≥1850 mL/g, dan warna putihnya≥63%.

Jumlah natrium hipoklorit merupakan faktor utama yang mempengaruhi efek pemutihan pada bagian ini. Untuk mengetahui jumlah klorin yang tersedia, metode uji faktor tunggal digunakan untuk melakukan 5 percobaan paralel pada waktu yang bersamaan. Dengan menambahkan jumlah natrium hipoklorit yang berbeda ke dalam bubur, klorin efektif dalam bubur. Kandungan klorin masing-masing adalah 0,01 g/L, 0,02 g/L, 0,03 g/L, 0,04 g/L, 0,05 g/L. Setelah pemutihan, viskositas dan BaiDu.

Dari perubahan warna putih dan viskositas pulp kapas dengan jumlah klorin yang tersedia, diketahui bahwa dengan meningkatnya ketersediaan klorin, warna putih pulp kapas berangsur-angsur meningkat, dan viskositasnya berangsur-angsur menurun. Jika jumlah klorin yang tersedia adalah 0,01g/L dan 0,02g/L, warna putih pulp kapas adalah≤63%; ketika jumlah klorin yang tersedia adalah 0,05g/L, viskositas pulp kapas adalah≤1850mL/g, yang tidak memenuhi persyaratan pra-klorinasi. Persyaratan indikator kontrol pemutihan segmen. Bila jumlah klorin yang tersedia adalah 0,03g/L dan 0,04g/L, indikator setelah pemutihan adalah viskositas 1885mL/g, keputihan 63,5% dan viskositas 1854mL/g, keputihan 64,8%. Kisaran dosis tersebut sesuai dengan persyaratan indikator pengendalian pemutihan pada bagian pra-klorinasi, sehingga ditentukan terlebih dahulu bahwa dosis klorin yang tersedia pada bagian ini adalah 0,03-0,04g/L.

2.3.2 Penelitian proses pemutihan tahap hidrogen peroksida

Pemutihan hidrogen peroksida merupakan tahap pemutihan terpenting dalam proses pemutihan untuk meningkatkan warna putih. Setelah tahap ini dilakukan tahap perlakuan asam untuk menyelesaikan proses pemutihan. Tahap perlakuan asam ditambah tahap pembuatan dan pembentukan kertas berikutnya tidak berpengaruh pada viskositas pulp, dan dapat meningkatkan warna putih minimal 2%. Oleh karena itu, sesuai dengan persyaratan indeks kendali dari pulp akhir dengan viskositas tinggi, persyaratan kendali indeks dari tahap pemutihan hidrogen peroksida ditentukan sebagai viskositas.≥1800 mL/g dan warna putih≥83%.

Faktor utama yang mempengaruhi pemutihan hidrogen peroksida adalah jumlah hidrogen peroksida, suhu pemutihan, dan waktu pemutihan. Untuk mencapai persyaratan putih dan viskositas pulp dengan viskositas tinggi, ketiga faktor yang mempengaruhi efek pemutihan dianalisis dengan metode uji ortogonal untuk menentukan parameter proses pemutihan hidrogen peroksida yang sesuai.

Melalui data beda ekstrim uji ortogonal diketahui pengaruh ketiga faktor terhadap efek pemutihan adalah: suhu pemutihan > dosis hidrogen peroksida > waktu pemutihan. Suhu pemutihan dan jumlah hidrogen peroksida merupakan faktor utama yang mempengaruhi efek pemutihan. Dengan peningkatan bertahap data dari dua faktor suhu pemutihan dan jumlah hidrogen peroksida, warna putih pulp kapas meningkat secara bertahap, dan viskositasnya menurun secara bertahap. Dengan mempertimbangkan biaya produksi, kapasitas peralatan dan kualitas produk secara komprehensif, suhu pemutihan hidrogen peroksida ditentukan sebesar 80°C, dan dosis hidrogen peroksida adalah 5%. Pada saat yang sama, menurut hasil percobaan, waktu pemutihan hidrogen peroksida memiliki pengaruh yang kecil terhadap efek pemutihan, dan waktu pemutihan hidrogen peroksida satu tahap dipilih sebagai 80 menit.

Menurut proses pemutihan tahap hidrogen peroksida yang dipilih, laboratorium telah melakukan sejumlah besar percobaan verifikasi berulang, dan hasil percobaan menunjukkan bahwa parameter percobaan dapat memenuhi persyaratan target yang ditetapkan.

3. Kesimpulan

Sesuai dengan kebutuhan pelanggan, melalui uji faktor tunggal dan uji ortogonal, dikombinasikan dengan kapasitas peralatan aktual dan biaya produksi perusahaan, parameter proses produksi pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter ditentukan sebagai berikut: (1) Proses memasak: gunakan 9 % alkali, masak Suhu 115°C dan waktu penahanannya adalah 70 menit. (2) Proses pemutihan: pada bagian pra-klorinasi, dosis klorin yang tersedia untuk pemutihan adalah 0,03-0,04 g/L; pada bagian hidrogen peroksida, suhu pemutihan adalah 80°C, dosis hidrogen peroksida adalah 5%, dan waktu pemutihan adalah 80 menit; Bagian pengolahan asam, sesuai dengan proses konvensional perusahaan.

Pulp dengan viskositas tinggi untukselulosa eteradalah pulp kapas khusus dengan aplikasi luas dan bernilai tambah tinggi. Berdasarkan sejumlah besar percobaan, perusahaan secara mandiri mengembangkan proses produksi pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter. Saat ini, pulp dengan viskositas tinggi untuk selulosa eter telah menjadi salah satu varietas produksi utama perusahaan Kima Chemical, dan kualitas produknya telah diakui dan dipuji oleh pelanggan di dalam dan luar negeri.