Nguyên liệu thô cho Cellulose Ether

Nghiên cứu quy trình sản xuất bột giấy có độ nhớt cao để sản xuất ete xenlulo. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình nấu và tẩy trắng trong quá trình sản xuất bột giấy có độ nhớt cao đã được thảo luận. Theo yêu cầu của khách hàng, thông qua phương pháp thử nghiệm một yếu tố và thử nghiệm trực giao, kết hợp với năng lực thiết bị thực tế của công ty, các thông số quy trình sản xuất có độ nhớt caobông tinh chếbột giấy nguyên liệu thôcho ete xenlulo được xác định. Sử dụng quy trình sản xuất này, độ trắng của độ nhớt caotinh tếbột bông được sản xuất để sản xuất ete xenlulo là≥85% và độ nhớt là≥1800mL/g.

Từ khóa: bột giấy có độ nhớt cao cho ete xenlulo; quá trình sản xuất; nấu ăn; tẩy trắng

Cellulose là hợp chất polymer tự nhiên phong phú và có thể tái tạo nhất trong tự nhiên. Nó có nhiều nguồn, giá thấp và thân thiện với môi trường. Một loạt các dẫn xuất cellulose có thể thu được thông qua biến đổi hóa học. Cellulose ether là một hợp chất polymer trong đó hydro trong nhóm hydroxyl trên đơn vị glucose xenlulo được thay thế bằng nhóm hydrocarbon. Sau khi ether hóa, cellulose hòa tan trong nước, dung dịch kiềm loãng và dung môi hữu cơ và có tính dẻo nhiệt. Trung Quốc là nước sản xuất và tiêu thụ ete cellulose lớn nhất thế giới, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm trên 20%. Có nhiều loại ete xenlulo với hiệu suất tuyệt vời và chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, xi măng, dầu khí, thực phẩm, dệt may, chất tẩy rửa, sơn, y học, sản xuất giấy và linh kiện điện tử và các ngành công nghiệp khác.

Với sự phát triển nhanh chóng của lĩnh vực dẫn xuất như ete cellulose, nhu cầu về nguyên liệu thô để sản xuất nó cũng ngày càng tăng. Nguyên liệu chính để sản xuất ete xenlulo là bột bông, bột gỗ, bột tre,... Trong số đó, bông là sản phẩm tự nhiên có hàm lượng xenlulô cao nhất trong tự nhiên, và nước ta là nước sản xuất bông lớn nên bột giấy bông được đánh giá cao nhất. nguyên liệu lý tưởng để sản xuất ete xenlulo. Được giới thiệu độc quyền thiết bị và công nghệ đặc biệt của nước ngoài để sản xuất cellulose đặc biệt, áp dụng nấu ăn ở nhiệt độ thấp, kiềm thấp, công nghệ sản xuất tẩy trắng liên tục xanh, điều khiển hoàn toàn tự động quy trình sản xuất, độ chính xác kiểm soát quy trình đã đạt đến trình độ tiên tiến của cùng ngành trong và ngoài nước . Theo yêu cầu của khách hàng trong và ngoài nước, công ty đã thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu phát triển bột giấy bông có độ nhớt cao để sản xuất cellulose ether và các mẫu đã được khách hàng đón nhận nồng nhiệt.

1. Thí nghiệm

1.1 Nguyên liệu thô

Bột giấy có độ nhớt cao cho ete cellulose cần đáp ứng yêu cầu về độ trắng cao, độ nhớt cao và độ bụi thấp. Xét về đặc tính của bột giấy bông có độ nhớt cao đối với ete xenlulo, trước hết, việc lựa chọn nguyên liệu thô và xơ bông có độ chín cao, độ nhớt cao, không có ba sợi và hạt bông thấp đã được thực hiện để kiểm soát chặt chẽ. hàm lượng vỏ được chọn làm nguyên liệu thô. Theo các loại xơ bông nêu trên Theo yêu cầu của các chỉ tiêu khác nhau, người ta quyết định sử dụng xơ bông ở Tân Cương làm nguyên liệu sản xuất bột giấy có độ nhớt cao cho ete xenlulo. Các chỉ số chất lượng của cashmere Tân Cương là: độ nhớt≥2000 mL/g, độ chín≥70%, chất không tan trong axit sunfuric≤6,0%, hàm lượng tro≤1,7%.

1.2 Dụng cụ và thuốc

Thiết bị thí nghiệm: Nồi nấu điện PL-100 (Công ty TNHH Thiết bị thí nghiệm Chengyang Taisite), dụng cụ nồi cách thủy có nhiệt độ không đổi (Nhà máy lò điện Long Khẩu), máy đo pH chính xác PHSJ 3F (Công ty TNHH dụng cụ khoa học Thượng Hải Yidian), nhớt kế mao quản, WSB～2 máy đo độ trắng (Jinan Sanquan Zhongshishi

Công ty TNHH Dụng cụ thí nghiệm).

Thuốc thí nghiệm: NaOH, HCl, NaClO, H2O2, NaSiO3.

1.3 Lộ trình xử lý

Xơ bông→nấu ăn bằng kiềm→rửa→sự nghiền nát→tẩy trắng (bao gồm cả xử lý axit)→làm bột giấy→thành phẩm→kiểm tra chỉ số

1.4 Nội dung thử nghiệm

Quá trình nấu dựa trên quy trình sản xuất thực tế, sử dụng phương pháp chuẩn bị nguyên liệu ướt và nấu bằng kiềm. Đơn giản chỉ cần làm sạch và loại bỏ các xơ bông định lượng, thêm dung dịch kiềm đã tính toán theo tỷ lệ chất lỏng và lượng kiềm được sử dụng, trộn hoàn toàn các xơ bông và dung dịch kiềm, cho vào thùng nấu và nấu theo nhiệt độ nấu và thời gian giữ khác nhau Nấu nó. Bột giấy sau khi nấu được rửa sạch, đánh bông và tẩy trắng để sử dụng sau.

Quá trình tẩy trắng: các thông số như nồng độ bột giấy và giá trị pH được lựa chọn trực tiếp theo công suất thực tế của thiết bị và quy trình tẩy trắng, và các thông số liên quan như lượng chất tẩy trắng sẽ được thảo luận thông qua các thí nghiệm.

Quá trình tẩy trắng được chia thành ba giai đoạn: (1) Tẩy trắng giai đoạn tiền clo hóa thông thường, điều chỉnh nồng độ bột giấy ở mức 3%, thêm axit để kiểm soát giá trị pH của bột giấy đến 2,2-2,3, thêm một lượng natri hypoclorit nhất định để tẩy trắng ở mức 2,2-2,3. nhiệt độ phòng trong 40 phút. (2) Tẩy trắng bằng hydro peroxide, điều chỉnh nồng độ bột giấy ở mức 8%, thêm natri hydroxit để kiềm hóa bùn, thêm hydro peroxide và tiến hành tẩy trắng ở nhiệt độ nhất định (phần tẩy trắng bằng hydro peroxide thêm một lượng natri silicat ổn định nhất định). Nhiệt độ tẩy cụ thể, liều lượng hydrogen peroxide và thời gian tẩy trắng đã được khám phá thông qua các thí nghiệm. (3) Phần xử lý axit: điều chỉnh nồng độ bột giấy đến 6%, thêm chất hỗ trợ loại bỏ axit và ion kim loại để xử lý axit, quy trình của phần này được thực hiện theo quy trình sản xuất bột giấy bông đặc biệt thông thường của công ty và quy trình cụ thể không không cần phải bàn luận thêm về mặt thực nghiệm.

Trong quá trình thử nghiệm, mỗi giai đoạn tẩy trắng sẽ điều chỉnh nồng độ bột giấy và độ pH, thêm một tỷ lệ thuốc thử tẩy trắng nhất định, trộn đều bột giấy và thuốc tẩy trắng trong túi kín bằng nhựa polyetylen và cho vào bể nước có nhiệt độ không đổi để nhiệt độ không đổi tẩy trắng trong một thời gian nhất định. Quá trình tẩy trắng Lấy bùn vừa ra cứ sau 10 phút, trộn và nhào đều để đảm bảo độ đồng đều của tẩy trắng. Sau mỗi giai đoạn tẩy trắng, nó được rửa sạch bằng nước, rồi chuyển sang giai đoạn tẩy tiếp theo.

1.5 Phân tích và phát hiện bùn

GB/T8940.2-2002 và GB/T7974-2002 được sử dụng để chuẩn bị và đo độ trắng của các mẫu độ trắng của bùn tương ứng; GB/T1548-2004 được sử dụng để đo độ nhớt của bùn.

2. Kết quả và thảo luận

2.1 Phân tích mục tiêu

Theo nhu cầu của khách hàng, các chỉ tiêu kỹ thuật chính của bột giấy có độ nhớt cao đối với ete xenlulo là: độ trắng≥85%, độ nhớt≥1800mL/g,α-xenluloza≥90%, hàm lượng tro≤0,1%, sắt≤12 mg /kg, v.v. Theo kinh nghiệm nhiều năm của công ty trong sản xuất bột giấy bông đặc biệt, bằng cách kiểm soát các điều kiện nấu, rửa và xử lý axit thích hợp trong quá trình tẩy trắng,α-cellulose, tro, hàm lượng sắt và các chỉ tiêu khác dễ dàng đáp ứng yêu cầu trong thực tế sản xuất. Vì vậy, độ trắng và độ nhớt được lấy làm trọng tâm của quá trình phát triển thử nghiệm này.

2.2 Quá trình nấu

Quá trình nấu là phá hủy thành sơ cấp của sợi bằng natri hydroxit dưới nhiệt độ và áp suất nấu nhất định, để hòa tan các tạp chất không cellulose hòa tan trong nước và kiềm, chất béo và sáp trong xơ bông, và nội dung củaα- Xellulose tăng lên. . Do sự phân cắt của chuỗi đại phân tử cellulose trong quá trình nấu, mức độ trùng hợp giảm và độ nhớt giảm. Nếu nấu ở mức độ quá nhẹ, cùi sẽ không được nấu chín kỹ, quá trình tẩy trắng sau đó sẽ kém và chất lượng sản phẩm không ổn định; nếu mức độ nấu quá nặng, chuỗi phân tử cellulose sẽ bị phân hủy mạnh và độ nhớt sẽ quá thấp. Xem xét toàn diện các yêu cầu về khả năng tẩy trắng và chỉ số độ nhớt của bùn, người ta xác định rằng độ nhớt của bùn sau khi nấu là≥1900 mL/g, và độ trắng là≥55%.

Theo các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả nấu: lượng kiềm sử dụng, nhiệt độ nấu và thời gian giữ, phương pháp thử trực giao được sử dụng để tiến hành thí nghiệm nhằm lựa chọn điều kiện quá trình nấu thích hợp.

Theo dữ liệu cực kỳ kém của kết quả kiểm tra trực giao, ảnh hưởng của ba yếu tố đến hiệu quả nấu như sau: nhiệt độ nấu > lượng kiềm > thời gian giữ. Nhiệt độ nấu và lượng kiềm có ảnh hưởng lớn đến độ nhớt và độ trắng của bột bông. Khi nhiệt độ nấu và lượng kiềm tăng lên, độ trắng có xu hướng tăng nhưng độ nhớt có xu hướng giảm. Để sản xuất bột giấy có độ nhớt cao, nên áp dụng điều kiện nấu vừa phải càng nhiều càng tốt trong khi vẫn đảm bảo độ trắng. Vì vậy, kết hợp với số liệu thực nghiệm, nhiệt độ nấu là 115°C, lượng kiềm sử dụng là 9%. Ảnh hưởng của thời gian nắm giữ giữa ba yếu tố này tương đối yếu hơn so với hai yếu tố còn lại. Vì cách nấu này áp dụng phương pháp nấu ít kiềm và nhiệt độ thấp nên để tăng độ đồng đều khi nấu và đảm bảo độ nhớt khi nấu ổn định, thời gian giữ được chọn là 70 phút. Vì vậy, sự kết hợp A2B2C3 được xác định là quy trình nấu tốt nhất cho bột giấy có độ nhớt cao. Trong điều kiện quy trình sản xuất, độ trắng của bột giấy cuối cùng là 55,3% và độ nhớt là 1945 mL/g.

2.3 Quá trình tẩy trắng

2.3.1 Quá trình tiền clo hóa

Trong giai đoạn tiền clo hóa, một lượng rất nhỏ natri hypoclorit được thêm vào bột bông để chuyển lignin trong bột bông thành lignin clo hóa và được hòa tan. Sau khi tẩy trắng ở giai đoạn tiền clo hóa, độ nhớt của bùn phải được kiểm soát ở mức≥1850 mL/g và độ trắng≥63%.

Lượng natri hypoclorit là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trắng ở phần này. Để khám phá lượng clo sẵn có thích hợp, phương pháp thử nghiệm một yếu tố được sử dụng để thực hiện 5 thí nghiệm song song cùng một lúc. Bằng cách thêm các lượng natri hypochlorite khác nhau vào bùn, clo hiệu quả trong bùn. Hàm lượng clo lần lượt là 0,01 g/L, 0,02 g/L, 0,03 g/L, 0,04 g/L, 0,05 g/L. Sau khi tẩy trắng, độ nhớt và BaiDu.

Từ sự thay đổi độ trắng và độ nhớt của bột bông với lượng clo sẵn có, có thể thấy rằng khi lượng clo sẵn có tăng lên, độ trắng của bột bông tăng dần và độ nhớt giảm dần. Khi lượng clo khả dụng là 0,01g/L và 0,02g/L thì độ trắng của bột giấy bông là≤63%; khi lượng clo có sẵn là 0,05g/L thì độ nhớt của bột bông là≤1850mL/g, không đáp ứng yêu cầu trước khi khử trùng bằng clo. Yêu cầu chỉ thị kiểm soát tẩy trắng phân đoạn. Khi lượng clo khả dụng là 0,03g/L và 0,04g/L thì các chỉ tiêu sau tẩy là độ nhớt 1885mL/g, độ trắng 63,5% và độ nhớt 1854mL/g, độ trắng 64,8%. Khoảng liều lượng phù hợp với yêu cầu của chỉ tiêu kiểm soát tẩy trắng ở phần tiền clo hóa nên xác định sơ bộ liều lượng clo sẵn có ở phần này là 0,03-0,04g/L.

2.3.2 Nghiên cứu quá trình tẩy trắng ở giai đoạn hydrogen peroxide

Tẩy trắng bằng hydrogen peroxide là giai đoạn tẩy quan trọng nhất trong quá trình tẩy trắng nhằm cải thiện độ trắng. Sau giai đoạn này, công đoạn xử lý axit được thực hiện để hoàn tất quá trình tẩy trắng. Giai đoạn xử lý axit cộng với giai đoạn tạo hình và làm giấy tiếp theo không ảnh hưởng đến độ nhớt của bột giấy và có thể tăng độ trắng lên ít nhất 2%. Do đó, theo yêu cầu chỉ số kiểm soát của bột giấy có độ nhớt cao cuối cùng, yêu cầu kiểm soát chỉ số của giai đoạn tẩy trắng bằng hydro peroxide được xác định là độ nhớt≥1800 mL/g và độ trắng≥83%.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình tẩy trắng bằng hydro peroxide là lượng hydro peroxide, nhiệt độ tẩy và thời gian tẩy. Để đạt được yêu cầu về độ trắng và độ nhớt của bột giấy có độ nhớt cao, ba yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trắng đã được phân tích bằng phương pháp thử nghiệm trực giao để xác định các thông số quy trình tẩy trắng bằng hydro peroxide thích hợp.

Thông qua dữ liệu chênh lệch cực lớn của thử nghiệm trực giao, người ta thấy rằng ảnh hưởng của ba yếu tố đến hiệu quả tẩy trắng là: nhiệt độ tẩy > liều lượng hydro peroxide > thời gian tẩy. Nhiệt độ tẩy trắng và lượng hydrogen peroxide là những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trắng. Với sự tăng dần dữ liệu của hai yếu tố nhiệt độ tẩy trắng và lượng hydro peroxide, độ trắng của bột giấy bông tăng dần và độ nhớt giảm dần. Xem xét toàn diện chi phí sản xuất, công suất thiết bị và chất lượng sản phẩm, nhiệt độ tẩy trắng bằng hydro peroxide được xác định là 80°C, và liều lượng hydrogen peroxide là 5%. Đồng thời, theo kết quả thực nghiệm, thời gian tẩy trắng của hydro peroxide ít ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trắng và thời gian tẩy trắng một giai đoạn của hydro peroxide được chọn là 80 phút.

Theo quy trình tẩy trắng ở giai đoạn hydro peroxide đã chọn, phòng thí nghiệm đã thực hiện một số lượng lớn các thí nghiệm xác minh lặp đi lặp lại và kết quả thí nghiệm cho thấy các thông số thí nghiệm có thể đáp ứng các yêu cầu mục tiêu đã đặt ra.

3. Kết luận

Theo yêu cầu của khách hàng, thông qua thử nghiệm đơn yếu tố và thử nghiệm trực giao, kết hợp với năng lực thiết bị thực tế của công ty và chi phí sản xuất, các thông số quy trình sản xuất bột giấy có độ nhớt cao cho ete xenlulo được xác định như sau: (1) Quy trình nấu: sử dụng 9 % kiềm, nấu nhiệt độ 115°C và thời gian lưu là 70 phút. (2) Quá trình tẩy trắng: ở khâu tiền clo hóa, liều lượng clo sẵn có để tẩy trắng là 0,03-0,04 g/L; trong phần hydro peroxide, nhiệt độ tẩy là 80°C, liều lượng hydrogen peroxide là 5% và thời gian tẩy trắng là 80 phút; Phần xử lý axit, theo quy trình thông thường của công ty.

Bột giấy có độ nhớt cao dành choete xenlulolà loại bột giấy bông đặc biệt có ứng dụng rộng rãi và có giá trị gia tăng cao. Trên cơ sở nhiều thử nghiệm, công ty đã độc lập phát triển quy trình sản xuất bột giấy có độ nhớt cao cho ete xenlulo. Hiện nay, bột giấy cellulose ether có độ nhớt cao đã trở thành một trong những giống sản xuất chính của công ty Hóa chất Kima, chất lượng sản phẩm đã được khách hàng trong và ngoài nước nhất trí công nhận và khen ngợi.