Grondstof voor cellulose-ether

Het productieproces van hoogviskeuze pulp voor cellulose-ether werd bestudeerd. De belangrijkste factoren die van invloed zijn op het koken en bleken in het proces van pulpproductie met hoge viscositeit werden besproken. Volgens de eisen van de klant, door middel van een enkele factortest en een orthogonale testmethode, gecombineerd met de werkelijke uitrustingscapaciteit van het bedrijf, worden de parameters van het productieproces met hoge viscositeitgeraffineerd katoenpulp grondstofvoor cellulose-ether zijn bepaald. Met behulp van dit productieproces wordt de witheid van de hoge viscositeit behoudenverfijndkatoenpulp geproduceerd voor cellulose-ether is≥85%, en de viscositeit is≥1800 ml/g.

Trefwoorden: pulp met hoge viscositeit voor cellulose-ether; productieproces; koken; bleken

Cellulose is de meest voorkomende en hernieuwbare natuurlijke polymeerverbinding in de natuur. Het heeft een breed scala aan bronnen, lage prijzen en milieuvriendelijkheid. Door chemische modificatie kan een reeks cellulosederivaten worden verkregen. Cellulose-ether is een polymeerverbinding waarin de waterstof in de hydroxylgroep op de cellulose-glucose-eenheid is vervangen door een koolwaterstofgroep. Na verethering is cellulose oplosbaar in water, verdunde alkalische oplossing en organisch oplosmiddel en heeft het thermoplasticiteit. China is 's werelds grootste producent en consument van cellulose-ether, met een gemiddeld jaarlijks groeipercentage van meer dan 20%. Er zijn veel soorten cellulose-ethers met uitstekende prestaties, en ze worden veel gebruikt in de bouw, cement, aardolie, voedsel, textiel, wasmiddelen, verf, medicijnen, papierfabricage en elektronische componenten en andere industrieën.

Met de snelle ontwikkeling op het gebied van derivaten zoals cellulose-ether neemt ook de vraag naar grondstoffen voor de productie ervan toe. De belangrijkste grondstoffen voor de productie van cellulose-ether zijn katoenpulp, houtpulp, bamboepulp, enz. Onder hen is katoen het natuurlijke product met het hoogste cellulosegehalte in de natuur, en mijn land is een groot katoenproducerend land, dus katoenpulp is een ideale grondstof voor de productie van cellulose-ether. Exclusief geïntroduceerde buitenlandse speciale apparatuur en technologie voor de productie van speciale cellulose, maakt gebruik van laag-alkali koken op lage temperatuur, groene continue bleekproductietechnologie, volledig automatische controle van het productieproces, procescontrolenauwkeurigheid heeft het geavanceerde niveau van dezelfde industrie in binnen- en buitenland bereikt . Op verzoek van klanten in binnen- en buitenland heeft het bedrijf onderzoeks- en ontwikkelingsexperimenten uitgevoerd met hoogviskeuze katoenpulp voor cellulose-ether, en de monsters zijn goed ontvangen door klanten.

1. Experimenteer

1.1 Grondstoffen

Pulp met hoge viscositeit voor cellulose-ether moet voldoen aan de eisen van hoge witheid, hoge viscositeit en lage stofvorming. Met het oog op de kenmerken van katoenpulp met hoge viscositeit voor cellulose-ether, werd allereerst strikte controle uitgevoerd op de selectie van grondstoffen en katoenlinters met een hoge rijpheid, hoge viscositeit, geen driefilament en weinig katoenzaad rompinhoud werd als grondstof geselecteerd. Volgens de bovenstaande katoenlinters Volgens de vereisten van verschillende indicatoren is besloten om katoenlinters in Xinjiang te gebruiken als grondstof voor de productie van hoogviskeuze pulp voor cellulose-ether. De kwaliteitsindicatoren van Xinjiang kasjmier zijn: viscositeit≥2000 ml/g, rijpheid≥70%, in zwavelzuur onoplosbaar materiaal≤6,0%, asgehalte≤1,7%.

1.2 Instrumenten en medicijnen

Experimentele apparatuur: PL-100 elektrische kookpot (Chengyang Taisite Experimental Equipment Co., Ltd.), instrument waterbad met constante temperatuur (Longkou Electric Furnace Factory), PHSJ 3F precisie pH-meter (Shanghai Yidian Scientific Instrument Co., Ltd.), Capillaire viscometer, WSB~2 witheidsmeter (Jinan Sanquan Zhongshishi

Laboratorium Instrumenten Co., Ltd.).

Experimentele medicijnen: NaOH, HCl, NaClO, H2O2, NaSiO3.

1.3 Procestraject

Katoenen linters→alkalisch koken→wassen→verpulveren→bleken (inclusief zuurbehandeling)→pulp maken→eindproduct→index testen

1.4 Experimentele inhoud

Het kookproces is gebaseerd op het daadwerkelijke productieproces, waarbij gebruik wordt gemaakt van natte materiaalbereiding en alkalische kookmethoden. Reinig en verwijder eenvoudig de kwantitatieve katoenlinters, voeg de berekende loog toe volgens de vloeistofverhouding en de gebruikte hoeveelheid alkali, meng de katoenlinters en de loog volledig, doe ze in een kooktank en kook volgens verschillende kooktemperaturen en bewaartijden Kook het. Het vruchtvlees wordt na het koken gewassen, geslagen en gebleekt voor later gebruik.

Bleekproces: parameters zoals pulpconcentratie en pH-waarde worden rechtstreeks geselecteerd op basis van de werkelijke capaciteit van de apparatuur en bleekroutines, en relevante parameters zoals de hoeveelheid bleekmiddel worden door middel van experimenten besproken.

Het bleken is verdeeld in drie fasen: (1) Conventioneel bleken in de pre-chloreringsfase, stel de pulpconcentratie in op 3%, voeg zuur toe om de pH-waarde van de pulp op 2,2-2,3 te regelen, voeg een bepaalde hoeveelheid natriumhypochloriet toe om te bleken kamertemperatuur gedurende 40 minuten. (2) Bleken van waterstofperoxidesecties, stel de pulpconcentratie in op 8%, voeg natriumhydroxide toe om de slurry alkalisch te maken, voeg waterstofperoxide toe en voer bleken uit bij een bepaalde temperatuur (de bleeksectie van waterstofperoxide voegt een bepaalde hoeveelheid stabilisator natriumsilicaat toe). De specifieke bleektemperatuur, waterstofperoxidedosering en bleektijd werden door middel van experimenten onderzocht. (3) Zuurbehandelingssectie: pas de pulpconcentratie aan op 6%, voeg zuur- en metaalionenverwijderingshulpmiddelen toe voor zuurbehandeling. Het proces van deze sectie wordt uitgevoerd volgens het conventionele speciale katoenpulpproductieproces van het bedrijf, en het specifieke proces doet dat ook hoeft niet verder experimenteel besproken te worden.

Tijdens het experimentproces past elke fase van het bleken de pulpconcentratie en pH aan, voegt een bepaalde hoeveelheid bleekreagens toe, mengt de pulp en het bleekreagens gelijkmatig in een afgesloten polyethyleen plastic zak en plaatst deze in een waterbad met constante temperatuur voor een constante temperatuur bleken gedurende een bepaalde tijd. Het bleekproces Haal de mediumbrij elke 10 minuten eruit, meng en kneed het gelijkmatig om de uniformiteit van het bleken te garanderen. Na elke bleekfase wordt het gewassen met water en gaat het vervolgens door naar de volgende bleekfase.

1.5 Drijfmestanalyse en detectie

GB/T8940.2-2002 en GB/T7974-2002 werden respectievelijk gebruikt voor de bereiding en witheidsmeting van slurrywitheidsmonsters; GB/T1548-2004 werd gebruikt voor het meten van de slurryviscositeit.

2. Resultaten en discussie

2.1 Doelanalyse

Volgens de behoeften van klanten zijn de belangrijkste technische indicatoren van pulp met een hoge viscositeit voor cellulose-ether: witheid≥85%, viscositeit≥1800 ml/g,α-cellulose≥90%, asgehalte≤0,1%, ijzer≤12 mg/kg etc. Volgens de jarenlange ervaring van het bedrijf in de productie van speciale katoenpulp, door het controleren van de juiste kookomstandigheden, was- en zuurbehandelingsomstandigheden tijdens het bleekproces,α-cellulose, as, ijzergehalte en andere indicatoren, het is gemakkelijk om aan de eisen van de daadwerkelijke productie te voldoen. Daarom vormen de witheid en viscositeit de focus van deze experimentele ontwikkeling.

2.2 Kookproces

Het kookproces bestaat uit het vernietigen van de primaire wand van de vezel met natriumhydroxide onder een bepaalde kooktemperatuur en -druk, zodat de in water oplosbare en alkali-oplosbare niet-cellulose-onzuiverheden, het vet en de was in de katoenlinters worden opgelost en de inhoud vanα-cellulose wordt verhoogd. . Door de splitsing van macromoleculaire ketens van cellulose tijdens het kookproces wordt de polymerisatiegraad verminderd en de viscositeit verlaagd. Als de kookgraad te licht is, zal het vruchtvlees niet grondig worden gekookt, zal het daaropvolgende bleken slecht zijn en zal de productkwaliteit onstabiel zijn; als de kookgraad te hoog is, zullen de moleculaire ketens van de cellulose heftig depolymeriseren en zal de viscositeit te laag zijn. Door uitgebreid de bleekbaarheids- en viscositeitsindexvereisten van de slurry in ogenschouw te nemen, wordt vastgesteld dat de viscositeit van de slurry na koken gelijk is aan die van de slurry.≥1900 ml/g, en de witheid is≥55%.

Afhankelijk van de belangrijkste factoren die het kookeffect beïnvloeden: de hoeveelheid gebruikte alkali, de kooktemperatuur en de bewaartijd, wordt de orthogonale testmethode gebruikt om experimenten uit te voeren om de juiste kookprocesomstandigheden te selecteren.

Volgens de extreem slechte gegevens van de orthogonale testresultaten is de invloed van de drie factoren op het kookeffect als volgt: kooktemperatuur > hoeveelheid alkali > bewaartijd. De kooktemperatuur en de hoeveelheid alkali hebben een grote invloed op de viscositeit en witheid van katoenpulp. Met de toename van de kooktemperatuur en de hoeveelheid alkali heeft de witheid de neiging toe te nemen, maar de viscositeit heeft de neiging af te nemen. Voor de productie van pulp met een hoge viscositeit moeten zoveel mogelijk gematigde kookomstandigheden worden toegepast, terwijl de witheid wordt gewaarborgd. Daarom is, in combinatie met de experimentele gegevens, de kooktemperatuur 115°C, en de gebruikte hoeveelheid alkali is 9%. Het effect van de vasthoudtijd tussen de drie factoren is relatief zwakker dan dat van de andere twee factoren. Omdat bij dit koken gebruik wordt gemaakt van een kookmethode met een laag alkaligehalte en lage temperatuur, wordt, om de uniformiteit van het koken te vergroten en de stabiliteit van de kookviscositeit te garanderen, de bewaartijd op 70 minuten gekozen. Daarom werd vastgesteld dat de combinatie A2B2C3 het beste kookproces is voor pulp met een hoge viscositeit. Onder de omstandigheden van het productieproces was de witheid van de uiteindelijke pulp 55,3% en de viscositeit 1945 ml/g.

2.3 Bleekproces

2.3.1 Prechloreringsproces

In de prechloreringssectie wordt een zeer kleine hoeveelheid natriumhypochloriet aan de katoenpulp toegevoegd om de lignine in de katoenpulp om te zetten in gechloreerde lignine en op te lossen. Na het bleken in de voorchloreringsfase moet de viscositeit van de slurry worden gecontroleerd≥1850 ml/g, en de witheid≥63%.

De hoeveelheid natriumhypochloriet is de belangrijkste factor die het bleekeffect in dit gedeelte beïnvloedt. Om de juiste hoeveelheid beschikbaar chloor te bepalen, werd de testmethode met één factor gebruikt, waarbij vijf parallelle experimenten tegelijkertijd werden uitgevoerd. Door verschillende hoeveelheden natriumhypochloriet aan de slurry toe te voegen, werd het effectieve chloor in de slurry verhoogd. Het chloorgehalte was respectievelijk 0,01 g/l, 0,02 g/l, 0,03 g/l, 0,04 g/l en 0,05 g/l. Na het bleken de viscositeit en BaiDu.

Uit de veranderingen in de witheid en viscositeit van katoenpulp met de hoeveelheid beschikbaar chloor kan worden afgeleid dat met de toename van beschikbaar chloor de witheid van katoenpulp geleidelijk toeneemt en de viscositeit geleidelijk afneemt. Wanneer de hoeveelheid beschikbaar chloor 0,01 g/l en 0,02 g/l bedraagt, is de witheid van katoenpulp≤63%; wanneer de hoeveelheid beschikbaar chloor 0,05 g/l is, is de viscositeit van katoenpulp dat ook≤1850 ml/g, wat niet voldoet aan de prechloreringsvereisten. Vereisten voor controle-indicatoren voor het bleken van segmenten. Wanneer de hoeveelheid beschikbaar chloor 0,03 g/l en 0,04 g/l bedraagt, zijn de indicatoren na het bleken viscositeit 1885 ml/g, witheid 63,5% en viscositeit 1854 ml/g, witheid 64,8%. Het doseringsbereik komt overeen met de vereisten van de bleekcontrole-indicatoren in de prechloreringssectie. Daarom wordt voorlopig bepaald dat de beschikbare chloordosering in deze sectie 0,03-0,04 g/l bedraagt.

2.3.2 Onderzoek naar bleekprocessen in de waterstofperoxidefase

Bleken met waterstofperoxide is de belangrijkste bleekfase in het bleekproces om de witheid te verbeteren. Na deze fase wordt een fase van zuurbehandeling uitgevoerd om het bleekproces te voltooien. De zuurbehandelingsfase plus de daaropvolgende fase voor het maken en vormen van papier heeft geen effect op de viscositeit van de pulp en kan de witheid met ten minste 2% verhogen. Daarom wordt, volgens de controle-indexvereisten van de uiteindelijke pulp met hoge viscositeit, bepaald dat de indexcontrole-eisen van de waterstofperoxidebleekfase de viscositeit zijn.≥1800 ml/g en witheid≥83%.

De belangrijkste factoren die het bleken met waterstofperoxide beïnvloeden, zijn de hoeveelheid waterstofperoxide, de bleektemperatuur en de bleektijd. Om de witheids- en viscositeitsvereisten van hoogviskeuze pulp te bereiken, werden de drie factoren die het bleekeffect beïnvloeden geanalyseerd met behulp van een orthogonale testmethode om de geschikte waterstofperoxidebleekprocesparameters te bepalen.

Uit de extreme verschilgegevens van de orthogonale test blijkt dat de invloed van de drie factoren op het bleekeffect is: bleektemperatuur > waterstofperoxidedosering > bleektijd. De bleektemperatuur en de hoeveelheid waterstofperoxide zijn de belangrijkste factoren die het bleekeffect beïnvloeden. Met de geleidelijke toename van de gegevens van de twee factoren van de bleektemperatuur en de hoeveelheid waterstofperoxide, neemt de witheid van de katoenpulp geleidelijk toe en neemt de viscositeit geleidelijk af. Rekening houdend met de productiekosten, de capaciteit van de apparatuur en de productkwaliteit, wordt vastgesteld dat de bleektemperatuur van waterstofperoxide 80 graden bedraagt.°C, en de waterstofperoxidedosering is 5%. Tegelijkertijd heeft, volgens de experimentele resultaten, de bleektijd van waterstofperoxide weinig invloed op het bleekeffect, en wordt de bleektijd in één fase van waterstofperoxide gekozen op 80 minuten.

Volgens het geselecteerde bleekproces in de waterstofperoxidefase heeft het laboratorium een ​​groot aantal herhaalde verificatie-experimenten uitgevoerd en de experimentele resultaten laten zien dat de experimentele parameters aan de gestelde doelvereisten kunnen voldoen.

3. Conclusie

Volgens de eisen van de klant worden, door middel van een enkele factortest en een orthogonale test, gecombineerd met de werkelijke apparatuurcapaciteit en productiekosten van het bedrijf, de parameters van het productieproces van hoogviskeuze pulp voor cellulose-ether als volgt bepaald: (1) Kookproces: gebruik 9 % alkali, koken De temperatuur is 115°C, en de houdtijd is 70 minuten. (2) Bleekproces: in de prechloreringssectie bedraagt ​​de dosering van beschikbaar chloor voor bleken 0,03-0,04 g/l; in de waterstofperoxidesectie is de bleektemperatuur 80°C°C, de dosering waterstofperoxide is 5% en de bleektijd is 80 minuten; Zuurbehandelingssectie, volgens het conventionele proces van het bedrijf.

Hoge viscositeit pulp voorcellulose-etheris een bijzondere katoenpulp met brede toepassing en hoge toegevoegde waarde. Op basis van een groot aantal experimenten ontwikkelde het bedrijf zelfstandig het productieproces van hoogviskeuze pulp voor cellulose-ether. Momenteel is hoogviskeuze pulp voor cellulose-ether een van de belangrijkste productievariëteiten van het bedrijf Kima Chemical geworden en de productkwaliteit wordt unaniem erkend en geprezen door klanten in binnen- en buitenland.