Способ получения целлюлозного полуфабриката

Способ получения целлюлозного полуфабриката

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик (ii) 910S97 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)За"вле"о 30.04.80 (24} 2918387/29 12 с присоединением заявки,%(23)прнорнтетОпублнковано 07.03.82. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 09 . 03. 82 . (51)М. Кл.

D 21 С 3/02

1ооударствеиный комитет (53) УД3(676.1..

;022.1 (о88.8) ао делам изобретений и открытий

Р

С. A Онохин, Э. И. Гермер и 10. Г. Бутко (72) Авторы изобретения

Г г

Ленинградский технологический инстит т целлюлознобумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОЛУФАБРИКАТА

Изобретение относится к способам получения целлюлозных полуфабрикатов и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве целлюлозы для различных видов бумаги и картона.

5 Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислородно-щелочной варки лигноцеллюлозного сырья при повышенных температуре и давлении $1 ).

Однако такой способ позволяет осуществлять варку при относительной невысокой скорости.

Известен способ получения целлюлоз15 ного материала путем, кислородно-щелочной варки в присутствии катализатора - соединений меди (2).

Недостатком этого способа является сильная деструкция полисахаридной

20 части лигноцеллюлозного материала, что приводит к снижению выхода, вязкости и показателей прочности получае- мого целлюлозного полуфабриката.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислороднощелочной варки лигноцеллюлозного сырья при повышенных температуре и давлении s присутствии катализатора делигнификации.

В качестве катализатора делигнификации используют соединения марганца, например хлористого марганца 13).

Однако скорость процесса также недостаточно велика, Кроме того, имеется значительное количество непровара в целевом продукте и довольно большой расход щелочи.

Цель изобретения - интенсификация процесса при одновременном снижении непровара и расход активной щелочи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения целлюлозного полуфабриката путем кисло-. родно-щелочной варки лигноцеллюлозного сыря при повышенных температуре и давлении в присутствии катали"

910897

3 затора делигнификации, в качестве катализатора делигнификации используют фенантролин.

Фенантролин берут .в количестве

0,05-1,53 от массы абсолютно сухого сырья.

Предлагаемый способ основан на об разовании комплексных соединений фенантролина с элементами металлов, содержащимися в древесине,. воде, ис- 1О пользуемой для приготовления варочного раствора, а также переходящими в варочный раствор от стальных стенок варочного аппарата. Образовавшиеся комплексные соединения участвуют в процессе варки в донорно-акцепторных взаимодействиях с компонентами лигноцеллюлозного материала, что приводит к ускорению фрагментации лигнина, повышению стабильности целлюлозы и к интенсификации варки за счет как ускорения делигнификации, так и за счет повышения выхода целлюлозного полуфабриката.

Предлагаемый способ может быть использован для варки целлюлозного полуфабриката в широком диапазоне его степени делигнификации и выхода.

Предлагаемый способ одинаково осуществляется как при периодической, З© так и при непрерывной варке посредством добавки фенантролина в варочный аппарат совместно с варочным раствором или в систему циркуляции варочного аппарата.

Предлагаемый способ опробован в лабораторных условиях ° Варки по известному и предлагаемому способам во всех нижеприводимых примерах проводят

40 в одинаковых условиях.по следующему режиму: подъем температуры от 30 до

160 С 65 мин.; продолжительность стоянки на конечной температуре различная, в зависимости от требуемой сте45 пени делигнификации получаемого целлюлозного полуфабриката; исходное давление кислорода 1,47 ИПа (15 ати), степень заполнения автоклава кислородом, перед варкой 404 (в процессе . варки кислород больше не подавался); 1 исходный лигноцеллюлозный материал еловая стружка толщиной 0,5-0,7 мм или тонкая осиновая щепа толщиной

1,0-1,5 мм; гидромодуль при варке ели 15: 1, осины.20:1; щелочной агент . варочного.раствора сода, при концент" рации {в ед. NaOH) 10 г/л при варке ели и 7,5 г/л при варке осины.

4 Добавку фенантролина вводят в виде солянокислого O-фенантролина, Соединения марганца и меди в кислородно-щелочных варках по. известному способу вводят в виде хлористого

Марганца и сернокислой меди. Величина добавок во всех случаях приведена из расчета на основной компонент, обеспечивающий ускорение КЩ обработки (фенантролин, марганец или медь).

Пример 1. Условия проведения кислородно-щелочных (КЩ ) варок приведены выше. Величина добавок 0,201 от массы а.с. древесины; исходный древесный материал осиновая щепа lya204 ф1-1,5 ; гидромодуль 20.

Результаты варок известного и предлагаемого способов приведены в табл. 1.

Пример 2. Условия проведения

КЩ зарок аналогичны условиям варок . примера 1.

Результаты КЩ варок приведены в табл. 2.

Из результатов, представленных в . табл.1 и 2 для практически одинаковых по жесткости целлюлоз видно, что фенантролин как добавка, ускоряющая КЩ делигнификацию, значительно (в 1,5 раза) эффективнее марганца и несколь ко эффективнее даже такого сильного катализатора делигнификации, как медь.

Если в случае добавки меди происходит черезвычайно сильная деструкция полисахаридной части древесины, выражающаяся в снижении выхода на недопустимо значительную величину (153 от массы а.с. древесины) и падении средней степени полимеризации (СП} целлюлозы в 4 раза, то в случае добав. ки фенантролина, так же как и при добавке марганца, наблюдается повышение сохранности полисахаридной части древесины, что выражается в повышении выхода по сравнению с КЩ обработкой без .добавок.

Пример 3. Условия проведения

КЩ варок аналогичны условиям варок примера 1.

На варку взята еловая древесина при гидромодуле 15 и величина добавки 0,05 и 1,5Ф от массы а.с. древесины.

Результаты варок представлены в табл..3.

Как видно из результатов,. предс-. тавленных в табл. 3, добавка марганТаблица!

Способ КЩ варки

Показатели звестный

2+ g.+

Мп Си Фена нт роли н

Вид добавки

Продолжительность варки при 160О С, мин

113 91 66

° М

Выход целлюлозы,Ф

60,5

59 5 60 4 44 б

- МНепровар, о

1,6 . 1,7 3 0

0,5

Жесткость целлюлозы по перманганатному числу н +

18,6

18,7 18,9

1680 1910

1600

420

СП целлюлозы о

Расход NaQI, i %

Ускорение КЩ варки

12,5 12,4 15,0 12,0

1,82

1,0 .1,24. 1,71.

П р и м е ч а н и я. От массы а.с. древесины

+) ) Равно отношению Ч;РС+, где C и C+- продолжительность

КЦ варки при конечной температуре 160 С соответственно без добавки и с добавкой.

+++) Соответствует числу Каппа и. используется вместо него.

5 9108 ца (известный способ) в количестве

0,051 от массы а.с. древесины не приводит в условиях эксперимента к ускорению делигнификации, в то время, как добавка того же количества фенантролина приводит к ускорению КЩ обработки в 1,2 раза.

При увеличении количества добавляемого фенантролина до 1,5 ; от массы а.с. древесины сохраняется высо- О кое ускорение делигнификации (1,3 раза) сравнить варки 1 и 5. Причем, даже при этой высокой величине. добав-, ки не наблюдается ухудшение прочностных свойств получаемой целлюлозы: раз- >> рывная длина, сопротивления раздиранию и продавливанию для целлюлоз от КЦ ва, рок с фенантролином и без него составляют соответственно 10,6 и 10,8 км,400 и 410 мН,504 и 480 кПа. Действие фенант- о ролина как катализатора делигнификации при КЦ варках не связано с параллельным усилением процесса деструкции целлюлозы, как это имеет место, например в случае меди, что практически исключает применение последней для ускорения КЩ варок, несмотря на

97 6 весьма сильное каталитическое действие на делигнификацию.

Из табл. 1 и 2 видно, что добавка фенантролина приводит к некоторому повышению сохранности полисахаридной части древесины (примерно в той же степени, что и добавка марганца}, на что указывает повышение. внхода ,целлюлозы при добавке фенантролина на

1Ф от массы а.с. древесины. Несколько пониженное значение СП по сравнению с его значением при добавке марганца показывает, что увеличение выхода в данном случае имеет место за счет повышения. сохранности гемицеллюлоз, СП которых ниже, чем у клетчатки.

Таким образом, использование фенантролина в качестве катализатора кислородно-щелочной варки позволяет значительно интенсифицировать процесс за счет ускорения варки, а также в результате повышения выхода целлюлозного полуфабриката.

Кроме того, добавка фенантролина снижает расход активной щелочи на

4-7 (относительных) и непровара в

3-4 раза.

910897

Таблица2

Способ КЩ варки

Показатели

Известный (П редла гаемый

1а Си фенантролин

Вид добавки

Продолжительность варки при 160 С, мин о

64

117 95

60,3

59,2 60,0 44,1

Выход целлюлозы, Ф

Непровар, 4

2,3

1,2 1 3

0 3

Жесткость целлюлозы по перманганатному числу

18,3 18,1 18,7

1660 1870 380

12,5 12,4 15,0

1,0 1,23 1,67

18,2

1600

12,0 1,83

П р и м е ч а н и е. См. примечания к табл. 1.

Т а б л и ц а

Способ КЦ варки

Известный

Предлагаемый

Показатели

Номер КЦ варки,3

Вид добавки фенантролин

Величина добавки, Ф

Варка при 160 С, мин

0,05

108 120 120

Выход древесного остатка,Ф 59,6 59,0 58,2

0,9

Непровар, Ф

1,2

2,3

Жесткость целлюлозы по перманганатному числу

38,0 32,6

12,5 12,9

30,6

13,1

Расход активн. ИаОН 4

Ускорение КЦ варки

1,0

1,0

1,0 тем, что, с целью интенсификации процесса при одновременном снижении непровара и расхода активной щелочи, в качестве катализатора делигнификации используют фенантролин.

Формула изобретения

l . Способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислородно-щелоч ной варки лигноцеллюлозного -сырья

55 при повышенных температуре и давлейии в присутствии катализатора делигнификации, отличающийся

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что Фенантролин берут

СП целлюлозы

Расход NaQH, 3

Ускорение КЦ варки

0,05 1,5

100 60

59,1 58,8

33 6 38,6

12,1 12,0

l,2 1,8

910397

9 в количестве 0,05-1,51 от массы абсолютно сухого сырья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швеции 11 343092, кл. 21 С 3/02, 1972.

2. "Tappi", V 58, И 2,1975, р.603. Авторское свидетельство СССР

tf 344054, кл. 3321 C 3/02, 1970 (прототип) .

Корректор В. Синицкая

Подписное

Составитель А. Ионосов

Редактор Н. Киатулинец Техреду Т.NBTo Ka

Заказ 1060/9 . Тираж 401

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4/g

Филиал, ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Йрсектная,