Способ получения целлюлозы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(5 )М. Кл. 0 21 С 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(71) Заявитель Белорусский технологический институт им. С,М. Кирова(54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛПОЛОЗЫ Изобретение относится к способу получения целлюлозы, предназначенной для производства различных видов бумаг и картонов.При натронном, сульфатном и сульфитном способах варки древесины на целлюлозу применяются, как правило, сернистые соединения, выделяющие дурнопахнущие вещества, которые отравляют атмосферу и загрязняют промыш ленные стоки.Известен способ получения целлюлозы (без сернистых соединений), заключающийся в том, что исходное целлюлозосодержащее растительное сырье, 15 например древесную щепу, варят 3-4 ч при 50-80 С с перуксусной кислотой при гидромодуле 1:5, затем варочный раствор удаляют, добавляют щелочь и щепу вновь варят при 90-95 С течев ние 2 ч при гидромодуле 1: 6 11.Недостатками этого способа является повышенный расход реагентов, а также взрывоопасность надкислоты, что усложняет технологический процесс. 25Наиболее близок к предлагаемому способ окислительной делигнификации растительного сырья путем обработки его перекисью водорода, осуществляемой в присуствии катализатора - не органической кислоты или ее соли, координирующим атомом которой является металл переменной валентности, преимущественно Ч, Ио, Ч, Сг, Т 1, МЬ (2.К недостаткам этого способа относятся сравнительно высокий расход перекиси водорода на делигнификацию и необходимость проведения ее в аппаратуре, футерованной специальными материалами, не содержащими катализаторов разложения перекиси водорода.Цель изобретения - повышение эффективности процесса.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения целлюлозы путем обработки древесной щепы перекисью водорода с использованием катализатора - молибдата аммония или вольфрамовой кислоты и последующего удаления отработанных реагентов, обработку древесной щепы осуществляюр в присутствии стабилизатора перекиси водорода - двухлористого олова и динатрийфосфата или гидрофосфата натрия, а после удаления отработанных реагентов проводят натронную варку при 160-175 оС и гидромодуле от 1:4 до 1:5.Древесную щепу помещают в варочный аппарат, изготовленный из нержавеющейстали, заливают водой, содержащей0,05-0,10 катализатора, нагреваютдо 110-120 С и вводят 0,25-15 перекиси водорода от веса абсолютно сухойдревесины. Варку проводят при гидромодуле 1:5 и 100-130 С в течение 0,52,5 ч. После окисления отработанныйраствор сливают, в варочный аппаратзакачивают белый щелок с расходом 2025 йаОН до гидромодуля 1;5, повышаюттемпературу варочного раствора до 160175 фС и выдерживают в течение 0,51,5 ч,Использование катализатора(молибдата аммония или вольфрамовой кислоты) интенсифицирует электрофильноеокисление лигнина перекисью водорода 15в кислой среде, что позволяет растворить окисленный лигнин при последующейщелочной варкеПрименение стабилизатора замедляет разложение перекиси порадикально-цепному механизму, что сниОжает окислительную деструкцию углеводов и позволяет вести варку в котлахиз нержавеющей стали.П р и м е р 1 . В автоклав из нержавеющей стали помещают березовую щепу производственной рубки и заливаютее водным раствором молибденовокислогО аммония (МНд) Мо 104 Н 0 до гидромодуля 1:4. Расход каталйзатора -0,1 от веса абсолютно сухой древесины, Автоклав нагревают в течение40 мин до 120 С и пропитывают щепупри слабой сдувке 15 мин. Затем порциями через 20-40 мин с расходом 15в автоклав вводят перекись водорода,При этом общее время окислительной 35варки щепы при 110-120 аС составляет2 ч. С выходом 89 Ъ получается неразбиваемая на волокна щепа.П р и м е р 2, Способ осуществляют аналогично примеру 1. После окислительной варки отработанный растворсливают, а в автоклав вводят 25 гидроокиси натрия при гидромодуле 1:5.В течение 20-25 мин содержимое автоклава нагревают до 165 С и выдерживают1 ч, После этого щелок сливают, целлюлозу охлаждают, промывают и сортируют,получается целлюлоза с выходом 39.Двухступенчатая перекисно-щелочнаяварка позволяет получить целлюлозу,близкую по физико-механическим показа телям сульфатной целлюлозе, не требует значительного расхода перекиси водорода, часть которой теряется, разлагаясь при температуре окислительнойв 4 эки. Без последующей щелочной обработки получить целлюлозу из цепы прирасходе Н О на окисление в количестве 15 от древесины и 0,1 катализатора невозможно.Н р и м е р 3 . Процесс осущест- щвляют аналогично примеру 2. Пропиткущепы проводят водным раствором примодуле 1:4, содержащим 0,1 молибдатааммония, 0,013 двухлористого оловаи 0,1 динатрийфосфата в расчете на абсолютно сухую древесину, Затем пор-,циями в течение 1,5 ч вводят 7,5 перекиси водорода и 0,013 двухлористогоолова. Окислительную варку ведут 2 чпри 120 С. После этого окислительныйраствор сливают, в автоклав вводят 23гидроокиси натрия при гидромодуле1:5, температуру повышают до 160170 С и выдерживают в течение 75 мин,При этом получают целлюлозу с выходом46.Варка с таким же расходом перекисиводорода, но без применения стабилизаторов ее разложения, приводит к почти полному непровару щепы,Таким образом, добавка стабилизатора позволяет получить целлюлозу привдвое меньшем расходе перекиси водорода,Для подтверждения положительногоэффекта действия катализатора и перекиси водорода проведены холостые опыты,П р и м е р 4. Условия те же, чтои в примере 3, но окислительную обработку проводят без катализатора. Врезультате получена сортированнаяцеллюлоза с выходом 16, выход непровара 41,П р и м е р 5, Условия те же, чтои в примере 3, но первая ступень обработки осуществляется водным раствором, не содержащим ни перекиси водорода, ни катализатора. Получаютсплошной непровар с выходом 61,Таким образом, только натронной варкой в указанных условиях получить целлюлозу нельзя, а окислительная обработка без катализатора приводит к низкому выходу целлюлозы.П р и м е р 6. Варка проведена сдревесиной ели. Еловую щепу производственной рубки пропитывают 20 мин при120 С и гидромодуле 1:5 раствором, содержащим 0,15 молибдата аммония,0,1 динатрийфосфата и 0,013 двухло-.,ристого олова в расчете на абсолютносухую древесину, После этого порциямив течение 1,5 ч вводят 13 перекисиводорода и 0,012 двухлористого олова.Окислительную обработку щепы проводятв течение 2,5 ч при 110-120 С, затемраствор сливают, а в автоклав вводят24 гидроокиси натрия при гидромодуле 1:5. Температуру повышают до 170 Сои выдерживают в течение 1,5 ч. Полу"чается целлюлоза с выходом 40,2 (непровара 0,65).П р и м е р 7. В автоклав помещаютберезовую щепу производственной рубкии заливают ее до гидромодуля 1:5 водным раствором, содержащим 0,25 отабсолютно сухой древесины перекисиводорода, 0,05 катализатора - вольфрамовой кислоты, 0,012 Ъ двухлористогоолова и 0,1 дигидрофосфата натрия.Содержимое автоклава нагревают в течение 30 мин до 120 С ивыдерживают"5-20 мин до исчезновения перекиси.787518 Пок пол Выход целлюлозы,от абсолютно сухой древесины 0,7 О,3 1,8 78 Жесткость, п.е. тепеньолимеризации 1700 50 145 ,О 7,1 0,4 9,4 Разрывная длина, км Сопротивление изломучисло двойных перегибов 2240 700 1470 00 Сопротивление раздиранию, Н 6 1,27,4 88 1,20 46 3 370 4 и свидетельство СССР163/29-12, 1977 (прототип) 2. Авторское о заявке М 24л. О 21 С 3/О НИИПИ Заказ 8293/28 Тираж 430 Подписи илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Далее отработанный раствор сливают и проводят щелочную варку аналогично примеру 3. Получается целлюлоза с выходом 51,8.П р и м е р 8,;Варка проведена с древесиной ели. Еловую щепу производственной рубки заливают до гидро- модуля 1:5 водным раствором, содержащим 2,0 от абсолютно сухой древесины перекиси водорода, 0,1 вольфрамовой кислоты, 0,012 хлорида олова и 0,1 дигидрофосфата натрия. АвтоСопротивление продавливанию, кПа 24 Таким образом, применение вольфрамовой кислоты позволяет получить целлюлозу с более высоким выходом при значительно меньшем расходе перекиси водорода по сравнению с варками, где в качестве катализатора используется молибдат аммония.Использование предлагаемого способа варки целлюлозы обеспечивает снижение расхода перекиси водорода при сохранении высокой степени делигнификации, возможность варки технологической щепы, технологичность применяемых компонентов и способа получения волокнистого полуфабриката.Кроме того, использование предлагаемого изобретения полностью ликвидирует образование вредных серусодержащих веществ при варке древесины, что в значительной степени облегчает очистку сточных вод и газовых выбросов целлюлозного производства.,Формула изобретенияСпособ получения целлюлозы путем обработки древесной щепы при повьыеу клав нагревают в течение 30 мин до120 О С и выдерживают 55-60 мин до исчезновения перекиси. Затем отработан"ный раствор сливают и проводят щелоч.ную варку, как и в примере б. Получается целлюлоза с выходом 50,7 (нпровара 1,3),Физико-химические и физико-механй ческие характеристики целлюлоз перекисно-щелочных-варок по примерам 2,3. бпредставлены в таблице.,ной температуре перекисью водорода с использованием катализатора - молибдата аммония или вольфрамовой кис лоты и последущего удаления отработанных реагентов, о т л и ч а ю щ и ф с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, обработку древесной щепы осуществляют в присутстствии стабилизатора перекиси водорода - двухлористого олова и динатрий фосфата или гидрофосфата натрия, апосле удаления отработанных реагенто проводят натронную варку при темпера туре 160-175 фС и гидромодуле от 1: 4 до 1:5. Источники информации,ые во внимание при экспертиз 1. Авторское свидетельство СССР68364, кл. О 21 С 3/04, 1973.