Способ делигнификации растительного сырья

Способ делигнификации растительного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскитт

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сви)т-ву— (22) Заявлено 030473(21) 1902875/12 (51) М. Кл.

I3 21 С 3!02 с присое)тинением заявки № (23) 11риоритет

Гоа1дарвтввнныб номатвт

Совета Мвнаотров СССР во )(алан наобретвннй н открытей (53) УДК 676, 1. 022. 1 (088.8) (43) Опубликовано 0501.78. Бкюллетень ¹ 1 (45) Дата опубликования описания 090178 (72) Авторы изобретения

Л.О. Иоффе и В. В. Сергеева (71) Заявитель

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (54 ) СПОСОБ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО

СЫР ЬЯ ки при оптимальной температуре.

Повышение температуры варки ускоряет процесс делигнификации, но приводит к усилению деструкции целлюлозы, Снижение температуры варки, хотя и уменьшает деструкцию целлюлозы, но приводит к значительному удлинению процесса — примерно в 2 раза при снижении температуры на каждые 10 С °

Усиление деструкции целлюлозы при повышении температуры обработки объясняется интенсификацией радикального распада перекисей (гидроперекисей и перекиси водорода) . В условиях варки гидроперекиси перекись водорода накапливаЕтся в ходе процесса окислительного аммонолиза, а затем при повышенной температуре начинается быстрый распад их на радикалы, которые вызывают деструкцию не только лигнина, но и целлюлозы. Усиление деструкции замечается как по снижению средней СП целлюлозы, так и по снижению ее выхода из растительного сырья.

При снижении температуры уменьшается радикальный распад перекисей и, соответственно, деструкция целлюлозы, однако при этом замедляется и делигнификация.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа получения целлюлозы, предназначенной для производства бумаги, картона и для дальнейшей 5 химической переработки растительного сырья.

Известен способ делигнификации растительного сырья кислородсодержащим газом в среде водного раствора гидроокиси аммония при повышенной температуре(1(.

Делигнификация растительного сырья методом окислительного аммонолиза позволяет рационально использо- т5 вать все имеющиеся в растительном сырье компоненты и. получить наряду с волокнистым полуфабрйкатом ценные азотсодержащие органические соединения, которые могут быть утилизованы, 20 например, в качестве органоминеральных азотных удобрений длительного действия.

Однако при применении этого способа делигнификации получается целлю- 25 лоза, имеющая повышенную степень деструкции, что препятствует получению прочных полуфабрикатов.

Для уменьшения деструкции целлюло, зы очень важно проводить процесс вар- 80

1 р.

587190 температуре в течение 0,1-5 ч до максимального (оптимального) содержания пере:..исей . варочном щелоке, а затем, температуру содержимого автоклава начинают снижать в течение 0,1-5 ч до конечной температуры обработки

90-160 С, которая длитс . еще 0,1-4 ч, Снижение температуры содержимого автоклава можно производить путем теплообмена с окружающей средой через стенки автоклава, циркуляцией варочного раствора через охлаждающий теплообменник, проведением продувки содержимого автоклава кислородсодержащим газом с возвратом или беэ возврата сконденсированных сдувочных паров и газов в автоклав и др.

Описанный способ обработки растительного сырья с изменяемой температурой может быть примен"í .не только при делигнификации методом окислительного аммонолиза, но и в другой, щелочной среде при использовании в качестве окисляющего реагента кислородсодержащего газа..

Способ аробирован и лабораторных условиях.

Результаты испытаний приведены в таблице. ка- ество целлюлозы

Темпера- Время затура, С варки + варки, ч;

Общее время варки, ч

Непровар, % древе- сины

Целлюлоза, Ъ древесины

Выход целлюлозы, В древесины,))игнинp ь- цел люлозы

Средняя.

СП

По известному способу

1+5,50 5,50 7,1 52,7

7,9 860

140

57,2 4,2 840

1+6,00 бр00 0 57,2

140

50,5

1+3,00 . 3,00 8 3

150

8,5

63,5

1+11 50 11 50 14,1 49,4

130

920

5,5

62,1

62,1

1+5,00 5,00 0

140

58,6

1+2, 75 0 8,6

150

Па предлагаемому способу

1+1,25+ 4,50 6 7 52,5

+3,00

59 2

150/

140

870

60,3

52 0

8,3

4,00

1+1,50+

+2, 25

150/

140

4,75

1+1,50+

+3, r}0

150/

140

62 5 7,6 920

5р50 16 2

1+1,0+

+4,00

150/

130

150/ .

140

61,2 61,6 бу3 ов4

3,50

1+150+

+1,75

Цель изобретения — уменьшение деструкции целлюлозы.

Цель достигается тем, что обработ

ky исходного растительного сырья при повышенной температуре ведут в течение 0,2-5 час до образования максимального количества перекисных соединений в варочном щелоке, à затем температуру снижают на 10-50 С и продол0 жают обработку в течение 0 1-4 ч.

Обработку сырья до максимального содержания перекисных соединений в варОчном щелоке целесообразно вести при температуре 100 — 180 С.

Способ заключается в следующем. }

Растительное сырье (древесная стружка, опилки, сечка однолетних растений) загружают в автоклав высокого давления. В автоклаве создают слабощелочную среду эа счет добавле 20 .ния в него раствора гидрокиси аммония или его солей, обладающих высокой буферностью. Автоклав закрывают и подают кислород до давления

5-40 атм. Подъем температуры до мак- у6 симального значения 100 — 180 С осуществляют эа 0,2-2 ч. Выдерживают содержимое автоклава при максималььой

Влияние температуры обработки на

58,5 58 5 5 2 858

587190

Проведение варки по предлагаемому нами способу позволяет сохра.нить преимущества в отношении выхода и средней СП целлюлозы, достигаемые за счет снижения температуры варки при одновременном сокращении,продолжительности процесса.

В опытах 7-10 обрабатывали еловую стружку, в опыте 11 осиновую при тех же,условиях, что и в опытах 3, 4 и 6, однако температуру варки изменяли в соответствии с предложенным способом следующим образом.

В опыте 7 стоянка при 150 С длилась 1 ч 15 м, далее в течение 15 м температуру снижали до 140"C которую поддерживали 3 ч. Общее время варки составило 4 ч 30 м.

В опыте 8 стоянк- при 150 сосб тавила 1 ч 30 м, продолжительность снижения температуры до 140 С вЂ” 15 м а стоянка при 140 C — 2 ч 15 м. Общее время варки было 4 ч.

В опыте 9 в отличие от опыта 8 продолжительность стоянки при 140 С увеличена до 3 ч, а общее время варки с 4 ч до 4 ч 45 и.

В опыте 10 стоянка при 150 С составила 1 ч, снижение температуры до

130 — 30 м, стоянка при 130 — 4 ч и общее время варки 5 ч 30 м, В опыте 11 стоянка при 150 С составила 1 ч 30 м, снижение температуры до 140 С вЂ” 15 м, стоянка. при

Во всех опытах 10 г древесной стружки обрабатывали в 400 мл 0,15-ти процентного водного раствора аммиака во вращающемся литровом автоклаве кислородом под давлением 40 атм. P опытах 1-4 и 7-10 использовали еловую древесину, а в опытах 5, 6 и 11-осиновую.

Влияние температуры на продолжительность варки и качес1во целлюло- )О эы видно при сравнении опытов 1, 3 и 4, à - àêæ,å опытов 5 и 6.

Из результатов опытов 1, 3 и 4 по делигнификации еловой стружки следует, что обработка при температуре ниже

>

150 С, приводит к увеличению продолжительности варки соответственно с

3 до 5,5 ч и до 11,5 ч. Одновременно наблюдается повышение выхода целлюлозы с 58,8 до 59,8%и далее до 63,5% 20 и среднеи СП целлюлозы с 790 до 860 и далее до 905. аналогичные результаты получаются и при делигнификации осиновой стружки, При снижении температуры варки 28 со 150 до 140 С (опыты 5 и 6) продолжительность варки увеличивается с 2 ч 45 м до 5 ч, При этом выход целлюлозы увеличивается с 58,6 до 62,1, а средняя СП с 825 до 920.

140 С вЂ” 1ч 45 м, и общее время варки

3 ч 30M.

Полученная по предлагаемому способу целлюлоза не уступала по качеству целлюлозе, сваренной при одной сниженной температуре варки. Сравнивая качество целлюлозы, полученной в опытах 7, 8 и 1, видно, что можно получить целлюлозу с приблизительно равными показателями выхода целлюлозы (59,2 — 60,3 и 59,8Ъ), содержания непровара (6,7 — 8,3 и 7,1%), содержания лигнина 5,6 — 7,8 и 7,9Ъ) и средней СП (840-870 и 860) за 4-4,5 ч вместо $,5 ч.

При сравнении результатов варки в опытах 9 и 2 наблюдается аналогичная картина. Получая целлюлозу примерно одинакового качества по выходу (58,5 и 57,23), по содержанию лигнина (5,2 и 4,2Ъ) и по средней СП (858 и 840), мы снижаем общую продолжительносzx варки с 6,00 до 4,75.

Снижение температуры варки до 130 С не изменяет установленной закономер» ности. Сравнивая варки в опытах 10 и 4, наблюдаем, что при получении целлюлозы примерно одинакового качества по содержанию лигнина (7,6 и

P 5%) непровару (16,2 и 14,1Ъ), выходу целлюлозы (62,5 и 63,5%), а также средней СП (920 и 905) продолжительность варки может быть снижена с 11,5 до 5,5 ч.

Отмеченная закономерность подтверждается также и при делигнификации осиновой древесины. При сравнении опытов 11 и 5 видно, что, получая целлюлозу примерно одинакового качества по содержанию лигнина (6 3 и

5,5%), непровару (0,4 и 0%), выходу из целлюлозы (61,6 и 62,1%) и средней СП (930 и 920), время варки можно уменьшить с 5 ч до 3,5 ч.

Таким образом, предложенный н8ми способ делигнификации позволяет сократить общую продолжительность варки на 1-1,6 и более часов, т.е. на

20-30% и более и беэ ухудшения каче- . ства целлюлозы.

Из сравнения качественных показателей целлюлозы, сваренной по предлагаемому способу (опыт 8), и по известному способу (опыт 4) видно, что при применении известного способа значительно ухудшается качество целлюлозы: выход целлюлозы уменьшается на 2Ъ, а средняя СП на 80 единиц.

Последнее особенно важно при получении прочной целлюлозы.

Следовательно, предлагаемый способ делигнификации растительного сырья позволяет получить целлюлозу высокого качества за более короткое время. Ско" рость образования и радикального распада перекисных соединений при делиг587190 нификации растительного сырья перекисыых соединений зависит от присутствия ионов металлов переменной валентности, попадающих в реакционную среду с производственной водой и растительным сырьем. Регулируя температурный режим делигнификации по содержанию перекисных соединений, мы уменьшаем отрицательное влияние ионов металлов переменной валентности.

Формула изобретения

1. Способ делигнификации растительного сырья кислородсодержащим газом в среде водного раствора гидроокиси аммония при -повышенной темпера туре отличающийся тем, Составитель С. Соловьева

Техред Н. Бабурка ° короектор Н.Яцемирская

М

Тираж 4М

Подп и с ное комитета Совета Министров СССР изобретений и открытий

Раушская наб. д. 4 5

Редактор С. Титова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород., ул. Проектная, 4

Заказ 96/23

ЦНИИПИ Государственного по делам

113035 Москва -35 что, с целью уменьшения деструкции целлюлозы, обработку сырья при повы. шенной температуре ведут в течение

0,2-5 ч до образования максимального количества перекисных соединений в варочном щелоке, после чего температуру снижают на 10-50 С и продолжают обработку в течение 0,1-4 ч.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся теМ, что обработку сырья до максимального содержания перекисных соединений в варочном щелоке ве дут при температуре 100-180 С.

Источники информации, принятые во .г внимание при экслертизег

1. Патент США Р 3274049, кл. 162-63, 1968.