Способ делигнификации растительного сырья

Союз Советскик Сонивлистичеокик РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваМ, Кл. Р 21 с 3.02 явлено 18.Х 11.1970 ( 1601794/29-,3присоединением заявкириоритет итвт по деломтений и открытиовете 1 йинистров 80 пр. 022.13 (088.8 летень2 Опубликовано 07.711.1972. исания 11 ЛЛ 11.197 ата опубликован ВС 1 кСОЮЗХА ЯРХИО;Х;", " -:-; Авторыизобретения Л. О. Иоффе и В, В. Сергеевасесоюзиый научно-исследовательский институт целлюлопромышленности ажной аявит АСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ЛИГНИФИКА СПО Изобретение мажной промь пользовано в бумаги, карто 6 отки. ижени проце за- ют тел относится к целлюлозно-бушленности и может быть испроизводстве целлюлозы для на и для химической перераИзвестен способ делигнификации растительного сырья путем обработки кислородом в среде смеси аммиака с водой.Однако при делигнификации растительного сырья и особенно древесины (сосны, ели, лиственницы, березы, осины, ольхи и др.) требуется применять повышенное давление и увеличивать продолжительность варки в такой степени, что переработка древесного сырья этим способом становится экономически не целесообразной.Цель изобретения - сн е давления при обработке и ускорении сса делигнификации.Достигается это тем, что обработку растительного сырья осуществляют в присутствии катализатора - соединения металла переменной валентности, преимущественно меди, марганца, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, железа, никеля, хрома в количестве 0,005 - 5% от веса сырья.Мелко измельченное расти ьное сырье гружают в варочный аппарат, вакуумир или пропаривают для удаления воздуха и подают воду с аммиаком в виде парогазовой смеси или водного раствора гидроокиси аммония при концентрации аммиака 0,03 - 30%, затем в аппарат вводят кислород или кислородосодержащий газ до достижения парци ального давления кислорода 3 - 60 ати. Содержимое варочного аппарата нагревают за 10 - 120 мин до конечной температуры 80 - 160 С, за счет чего давление повышается до 5 - 80 атм и проводят обработку при этой тем пературе в течение 0,5 - 4 час до полученияготового полуфабриката, Катализатор может быть введен как перед повышением температуры, так и в процессе варки при конечной температуре.15 Этим способом можно получать не толькоцеллюлозу различного назначения, но и полу- целлюлозу, которую можно использовать в бумажном или картонном производстве после соответствующего полумассного размола.20 В отработанном щелоке содержится 15 -30% органически связанного азота, Отработанный щелок можно непосредственно использовать для удобрения почвы вблизи целлюлозного завода без предварительного упари вания или упаривать и транспортировать вупаренном виде. Возможно получение упаренного щелока и в виде сухого продукта.Избыток аммиака, не израсходованныйварку, можно нейтрализовать фосфорной к 30 лотой и получить комплексное удобрение,Заказ 2528,12 Изд 3 Ф 988 Тираж 406 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб д. 4,5 Типография, пр. Сапунова, 2 держащее азот и фосфор. Аммиак, выделяющийся при сдувке по окончании варки и с соковыми,парами при упаривании щелока, повторно используется для варки.Из отработанного щелока можно выделить ценные азотсодержащие вещества, находящиеся в нем, и их рационально использовать в качестве гербицидов, анионообменников и других целей, Катализаторы, используемые в настоящем способе, пригодны также и для других процессов делигнификации с использованием кислорода.П р и м е р 1. 10 г еловой стружки обрабатываются в 400 мл 6%-ного водного раствора гидроокиси аммония кислородом во вращающемся литровом автоклаве под давлением 40 атм, увеличивающемся при максимальной температуре обработки 120 С до 60 атм. Продолжительность подъема до максимальной температуры составляет 60 мин, а время стояния при этой температуре изменяют. Пр 1 продолжительности стояния 2 час получают сплошной непровар с выходом из древесины 71,0%, При увеличении продолжительности стояния до 3,5 час получают целлюлозу с выходом из древесины 64,2%, при содержании лигнина 10,6%. Содержание азота в щелоке составляет 22,5%. Из этого примера следует, что без катализатора целлюлоза может быть получена при температуре 120 С только за 3,5 час варки на конечной температуре при давлении 60 атм.П р и м е р 2. При давлении 20 атм, увеличивающемся при максимальной температуре до 35 атм, и при прочих постоянных условиях, которые указаны в примере 1, целлюлозу не получают даже при увеличении продолжительности стояния до 6 час, т, е. отсутствие катализатора не позволяет получить целлюлозу при давлении 35 атлт даже при шестичасовой стоянке,П р и м е р 3. Условия варки такие же, какв примере 2, В варочный раствор добавили 0,005% меди (концентрация в растворе в вес, %) в виде металлической или сернокис лой меди, Продолжительность стояния притемпературе 120 С 2 час.В результате варки получают целлюлозу свыходом из древесины 59,1%, содержащую 8,9% лигнина. В щелоке содержание азота по 10 Кьельдалю составило 23,5%.Примечание; при повышении концентрациимеди до 0,02% за два часа стояния целлюлоза переваривается и имеет выход из древесины менее 50%.15 Таким образом, добавка катализатора позволяет получать целлюлозу при более низком давлении (35 атм вместо 60 атм) и меньшей продолжительности варки (2 час вместо 3,5 час).20 П р и м е р 4. Условия варки аналогичныпримеру 1. В варочный раствор добавляю 1 0,04% перманганата калия (концентрация марганца в растворе в весовых процентах).После варки в течение 2-х часов получают 25 целлюлозу с выходом из древесины 65,1%, содержащую 13,4% лигнина. Следовательно, добавка марганцевого катализатора позволила сократить время варки с 3,5 час до 2-х час. Предмет изобретенияСпособ делигнифи кации растительногосырья путем обработки его кислородом в среде смеси аммиака с водой, отличающийсн тем, что, с целью снижения давления при обЗ 5 работке и ускорения процесса делигнификации, обработку растительного сырья осуществляют в присутствии катализатора - соединения металла переменной валентности, преимущественно меди, марганца, кобальта, ванадия, 40 вольфрама, молибдена, железа, никеля, хромав количестве 0,005 - 5% от веса сырья.