Способ получения целлюлозы дляхимической переработки
Патент 827659
Авторы
Способ получения целлюлозы дляхимической переработки
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (>827659
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.05.79 (21) 2763709/29-12 с присоединением заявки— (23) Приоритет —. (51) М.Кл.з D 21 С 3/02
D 21 С 1/02
Государственный комитет по делам изобретений и аткрытмй (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень№ 1? (53) УДК 676.1.022.1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 02.10.81
1 б. ) ° .iе ° J (72) Авторы изобр етения
М. А. Иванов, Г. С. Косая, E. Д. Перминов, Ю. А. Гугнин, В. Д. Кошелева М. А. Прокопьева, Р. Б. Белодубровский и А. Б. Никандров
Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
Изобретение, относятся к целлюлознобумажной промышленности и может быть использовано при производстве целлюлозы для химической переработки.
Для интенсификации процесса щелочной варки целлюлозосодержащего сырья лри максимальном сохранении углеводной части целлюлозы используются различные добавки хиноидных соединений, например, ан трахинона. Применение указанных добавок 1о в процессе щелочных ва рок сокращает продолжительность варки на 10 — 20% н повышает выход целлюлозы иа 1 — 4% по сравнению с известным и способами (1).
Известен .способ щелочной варки цел- 15 люлозосодержащего сырья при t 150—
200 С в течение 0,5 — 480 мин в лрисутствии добавки 0,001 — 10% .дикетогидроантрацена (2).
Использование хиноидных соединений в 2о процессе щелочной варии даст эффект при иолученни целлюлозы для производства высокосортных видов бумаги IH камертона, так как указанные соединения увеличивают избирательность процесса, сохраняя при этом гемицеллюлозную часть целлюлозосодержащего сырья. При получениями целлюлозы для химической переработки присутствие гемицеллюлоз в целевом лродукте должно быть минимальным.
Наиболее близким по техыической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся в том, что вначале осуществляют водный гидролиз исходного целлюлозосодержащего сырья в течение
20 — 30 .мин, затем проводят щелочную,варку водным раствором смеси едкого натра и карбоната,натра, взятых в соотношении от 8: 2 до 9: 1, после чего целлюлозу отбеливают с применением ступени холодного облагораживания (3).
Указанный способ позволяет получить небеленую целлюлозу низкой степени п ровара, т. е. с высоким содержанием лигнина.
Чтобы повысить степень лрова ра целлюлозы, увеличивают либо продолжительность процесса, либо расход щелочи. Увеличение продолжительности процесса делает его неэкономичным, а повышен не расхода щелочи приводит к деструкции целлюлозы.
Цель изобретения — повышение степе.ни провара целлюлозы.
Цель достигается тем, что п р едва р ительный водный гидролиз проводят в присутствии антрахинона в количестве 0,01—
1% от массы абсолютио сухой древесины.
При этом антрахинои вводят в воду, пода,ваемую на предварительный водный гидрол и 3.
827659
Ниже приведены примеры получения небеленой целлюлозы для х1имической переработки из древесины хвойных и ли ственных пород по предлагаемому способу в сравнении с традиционным способом варки и способом-прото"пипом.
При м ер 1. Серию варок проводили с использован нем древесины сосны IH лиственн ицы. В воду, подаваемую на предварительный гидролиз (тидромодуль 1: 4), вводили антрахинон в количестве 0,1; 0,15;
0,20% от массы а бсолютно сухой древесины. Водный гидролиз,проводили прои 165 С.
Подъем от 70 до 165 С составлял 105 мин, Табчнца 1
Влияние антрахинона при предварительном водном гидролизе и последующей натронной варке
Л ист вен ница
Вид древесного сырья
Сосна
3 4 5 6 7 8
1 !
1. :2
¹¹ опыта
0,10 0.15
3,7 3,7
2(1ь0
35,1 352
116, 105
53,0 (53,8
96,2 96,4
0,20
3,5 ; 3,7
0,20
3,7
0,15
3,5
0,10
3.5
3,5
3,7
20,0
38,0 38,0 38,1
117 105
128 440 43,3
34.2
111
47,7
96.,0
35,3
104! 501
96,2
42,2
" )
95,0
37,9!
Y) 96,2
95,2 i 95,1, 95,!
") вязкость целлюлозы определить нс удалось пз-за высокой костричности целлюлозы.
Из данных, представленных в таблице
1, следует, что введение антрахинона при пидролизе резко повышает ра вномерность и степень провара целлюлозы при последующей щелочной .варке, не изменяя при этом другие показатели качества целлюлозы.
П р и м ер 2. Щелочную варку проводили сульфатным щелоком с сульфидностью
28,0% при расходе активной щелочи на
Taoлпца 2
Влияние антрахинона при водном гидролизе и последующей сульфатной варке
Сосна Лиственница
Вид древесного сырья №№ опыта (1, 2 3 4 5 (1
7 8 фф
Количество антрахинона, добавляс- l мого на предварительный водный гидролнз, в % от массы абс. су-, хой древесины (0,10
3,5
19,0
0,15
3,5
1 (37,5
93
63,5
95,5
0,20
3,7
0,15
3,7
0,10
3,7
19,0
0,20
3,5
3,7
3,5
3,7 рН гидролизата
Расход активной щелочи, % в ед.
Na>O от а. с. древесины
Выход целлюлозы, Степень провара, и. сд.
Вязкость мПа, сек.
Содержание альфа-целлюлозы, 0
35,2
96
79,2
96,4
31,4
73,3
96,6
34,0
103
72,3
96,2
34,5
97
75,8
96,6
37,4
61,1
95,0
34,6
119
80,6
96,5
37,6
93
68,4
i 95,5
36,8 98 587
* Способ-прототип
Способ-аналог.
Количество антрахинона, добавляе-, мого на предварптсльный водный гидролиз от массы абсолнотно су- хой древесины рН гидролизата
Расход актпвнои щелочи, % в ед.
Na2O от а. с. древесины
Выход целлюлозы, %
Стспепь провара, п, сд.
Вязкость мПа, сск.
Содержание альфа-цслл.о;.озы, стоянка пои 165 С вЂ” 90 мин. Щелочную варку проводили во дным раствором смеси едкого натра и карбоната натрия в соотношени и 9: 1. Расход активной щелочи составил 20%, в ед, Ма,О от массы абсолютно сухой древесины. Гидромодуль при;варке
1: 4. Продолжительность пропитки при
170 С вЂ” 90 мин. Для с равнения предварительный водный гидролиз проводили без добавок антрахинона (опыты №№ 1 и 5) и с добавкой антрахи нона 0,15% .от массы абсолютно сухой древесины только на ступень щелочной варки — способ-аналог (опыт № 9), Данные серии варок представлены в таблице 1. варку 19,0% ед. NagO от массы абсолютно сухой древесины, Остальные условия предгидролиза и щелочной варки аналогичны как в примере 1. Результаты этих опытов представлены в таблице 2.
Данные таблицы 1 и 2 показывают, что введение а|нтрахинона на водный гидролиз независимо от последующего способа варин улучшает качество небеленой целлюлозы.
827659
Таблица 3
Влияние антрахинона при водном гидролизе и последуюей варке варочным щелоком с пониженной сульфидностью щелока
Вид древесного сырья Сосна Лиственница
8 №№ опыта
I * 2
Количество антрахинона, добавляемого на предварительный водный, гидролиз от массы абсолютно су.— хой древесины рН гидролизата 3,5
Расход активной щелочи, % в ед., NaqO от а. с. древесины
Выход целлюлозы, %, 37,4
Степень провара, п. ед.,1!2
Вязкость мПа, сек., 40,8
Содержание альфа-целлюлозы, %, 95,0
3,7
0,15 1 0,20
3,7 3,7
21,0
34,3 34,7
87 84
49,0 55.0
96,1 96,1
0.10
3,7
0,20
3,5
0,15
3,5
0,10
3,5
3,7
34,3 34.4
120 97
43,5 44,0
96,5 96,2
21,0
37,5 37,5
89 84
40,0; 40,0
95,3 I 95,3
33,6
45.0
37,9
78
54,0
95,3
Способ-rrpoz oznrr.
Способ-àíà lcr.
Таблица 4
Влияние антрахинона при водном гидролизе и последующей варке на качество небеленой целлюлозы из древесины березы
Вид древесного сырья
Береза! (1 1"- 2" 3 4 !
2 13
9 10" № опыта
7 8
Количество антрахинона, добавляемого на предварительный водный гидролнз, % от массы а. с. древесины — 0„02 0,05 (0,10 сульфатньш, сульфидность — 14%
0,0о
0,02
0,0,1
О, 1101
0,.05 сх льфатный, сульфидность — 28% натроннын, сульфидность — 0%
37„3 36,3, 35,8 37.2 варочный щелок
37„4
46
83,8
Выход целлюлозы, Жесткость, и. ед.
Вязкость, иПа, сек
Содержание альфаце
37.1 36,8, 37.4
48 46 46
83,1, 80,6 84„0
37,0 36,7
48 42
537 590
37,0 36„9 лД. 39
=87 61,6
37,0 40
63.0
39 j 38 36
64,0 65,,5, 67„5
94,.9 94,7 94,3
43
65.2
948 94,5 94.5, 94,4 j 94,3 ! (94,6, 94,6
94,1
94,7 ллюлозы, 94
" Способ-прото ип.
"" Способ-аналог.
П,р и м ер 3. Шелочную варку проводили сульфатным щелоком с сульфидностью
14,0% при расходе активной щелочи иа варку 21,0%:в ед. Na o от массы абсолютно сухой древесины. Остальные условия
Известно, что снижен!не сульфидности варочного щелока менее 23% влечет за собой ухудшение степени провара при уменьшении,вязкости целлюлозы. Поэтому, чтобы получить степень провара целлюло. зы, одинаковую с сульфатной, расход щелочи,повышают на 1 — 2% от массы абсолютно сухой древесины (см. таблицу 3 опыты № 1 и 5). Это приводит к понижению вязкости полученной целлюлозы. Данные таблицы 3 .показывают, что введение а нтрахинона на водный гидролиз устраняет указанный недостаток, полученная небеленая целлюлоза соответствует всем требованиям, предъявляемым .к небеленой целлюлозе для х имической переработки.
П р и и е р 4. Используемое сырье для опытов — древесина листвевных пород— предгидролиза;и щелочной варки аналогичны как в примере 1. Полученная небеленая целлюлоза имела следующие, показатели качества (см. таблицу 3) .
5 береза. В воду, подаваемую на предварительный водочный гидролиз, добавляли антрахинон в количестве 0,01; 0,05 и 0,1% от,массы абсолютно сухой древесины. Гидромодуль гидролиза — 1: 4. Температурный режим водного гидролиза и щелочной варки аналогичны, как в пр имере 1, в качестве варочного раствора,использовали: патронный щелок, сульфатный щелок Ic сульфидностью 14% и 28% . Расход активной щелочи составил 18,0% в ед. NagO от массы абсолютно сухой древесины. Результаты этой серии опытов представлены в таблице 4. Из да нных таблицы следует, что наибольший эффект добавки анвражинона наблюдается в случае применения натронного щелока.
827659
Таблица 5
5» 6 7 !
2»" 3 4 № опыта
24,0
22,0 (,2
33,1
l 331
79
21,7
95,0
0,1
33,5
0,3
33,2
102
24,0
95,3
0,2
33,7
0,1
33,6
96
26,5
95,3
0,1
33,1
33,1
33,5
0,5
33,0
112
23,0
95,4
32,8
1,6
31,2
123
24,4
95,6
32,7
0,06
32,7
18,9 2с,2
95,1 j 95,1
" Способ-аналог.
Способ-прототип.
Формула изобретения
Составитель А. Моносов
Техред И. Заболотнова
Корректор И. Осиповская
Редактор В. Большакова
Заказ 569/512 Изд, № 371 Тираж 419 Подписное
1!110 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Xaipbx. фил. пред. «Патент»
Пример 5. Варку проводили с,предварительным водным гидролизом в аппарате непрерывного действия ти па «Камюр».
Для опыта использовали древесину сосны.
Предварительный водный пидролнз проводили при гидромодуле 1: 1,5-;2,5. Антрахинон вводили в воду, направляемую на гидролиз,;в количестве 0,1 и 0,2% от массы абсолютно сухой .древесины. В эту же воду добавлялн последрожжевую бражку сульфитцеллюлозного производства с целью
Расход активной гцелочи„ % в ед.
Na>O от а. с. древесины
Расход антрахинона, добавляемого на предварительный водный гидролиз в % от массы а. с. древесины
Выход целлюлозы по варке, /о
Количество непровара, %
Выход целлюлозы, %
Степень провара, и. ед.
Вязкость, мПа, сек
Содержание альфацеллюлозы, Как показали исследования по переработке предгидролизатов, введение антрахинона,в воду, направляемую на водный пидролиз, не оказывает влияния на содержание PB и перерабатываемость в дрожжи.
Таким образом, использование предлагаемого способа получен|ия целлюлозы для химической переработки обеспечивает рез.кое повышен|не степенен провара и его,рав- 20 номер носпи при сохранении других показателей качества целевого продукта.
1. Спо соб получения целлюлозы для химической переработки путем предварительного водного гидролиза исходного целлюлозосодержащего сырья и последующей сульфатной или натронной варки, о т л и-, 30 устранения «карамел изапии» предгидролизатов. Последующую сульфатную варку проводили щелоком с сульфндностью 28% при расходе активной щелочи 22 и 24% ед.
Na O or массы абсолютно сухой древесины |и гидромодуле 1: 3,0-;3,5. Результаты опытов, представленные в таблице 5, подтвердили, что применение антрахинона тихи гидролизе резко улучшает степень п ровара и сохраняет вязкость и содержа ние альфацеллюлозы в целевом, продукте. ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени провара целлюлозы, водный гидролиз проводят в присутствии антрахинона в количестве 0,01 — 1,0% от массы абсолютно сухой древесины.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что антрахинон вводят;в воду, направляемую на предварительный водяной пидролиз.
Источники информаци и, принятые во вынимание при эксперлизе:
1. Акцептованная заявка Японии № 53-13002, кл. 39А431, опублик. 1978.
2. Патент США № 4036681, кл. D 21 С
3/20, 1977.
3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2390476/29-12, кл, D 21 С 3/00, 1976. (прототип).