Способ делигнификации растительного сырья

Совоз Советскитт Социалистическитт Республик(22) Заявлен 902875/12 С 302 нением заявкипри Гов 1 аарвтввнный номвт Саввта Мвнвотров ССС во )(алова нэобрвтанвй в отнрытнй(088,8) 178. Бкллетень45) Дата опубликования описания 09017 2) Авторы изобретения Ио В,В, Сергее 71) Заявит есоюзное научно-производственное объ целлюлозно-бумажной промышленности ение(54) СПОСОБ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОСЫРЬЯ ки при Повьпен процесс к усиле 5 жение т шает водит к цесса -нии темУсиление деструкции целлюлозы приповышении температуры обработкиобъясняется интенсификацией радикального распада перекисей (гидроперекисей и перекиси водорода) . В условияхварки гидроперекиси перекись водорода накапливаЕтся в ходе процессаокислительного аммонолиза, а затемпри повышенной температуре начинает 20 ся быстрый распад их на радикалы, которые вызывают деструкцию не тольколигнина, но и целлюлозы. Усилениедеструкции замечается как по снижениюсредней СП целлюлозы, так и по сниже 25 нию ее выхода из растительного сырья,При снижении температуры уменьшаетсярадикальный распад перекисей и, соответственно, деструкция целлюлозы,однако при этом замедляется и делигни30 фикация,ции целлюло процесс вар 1) Дополнительное к авт. свил-ву Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа получения целлюлозы,предназначенной для производствабумаги, картона и для дальнейшейхимической переработки растительного сырья.Известен способ делигнификациирастительного сырья кислородсодержащим газом в среде водного раствора гидроокиси аммония при повышенной температуре 11(.делигнификация растительногосырья методом окислительного аммонолиза позволяет рационально использовать все имеющиеся в растительномсырье компоненты и. получить нарядус волокнистым полуфабрйкатом ценныеазотсодержащие органические соединения, которые могут быть утилизованы,например, в качестве органоминераль"ных азотных удобрений длительногодействия.Однако при применении этого способа делигнификации получается целлюлоза, имеющая повышенную степень деструкции, что препятствует получениюпрочных полуфабрикатов,Для уменьшения деструк, зы очень важно проводить пимальной температурее температуры варки ускоряет делигнификации, но приводит ию деструкции целлюлозы, Сни мпературы варки, хотя и умен еструкцию целлюлозы, но призначительному удлинению пропримерно в 2 раза при снижеературы на каждые 10 фС,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 ав" токлава можно производить путем теп" лообмена с окружающей средой через стенки автоклава, циркуляцией варочного раствора через охлаждающий теплообменник, проведением продувки содержимого автоклава кислородсодержа" щим 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 применен не только при делигнификации методом окислительного аммонолиза, но и в другой, щелочной среде ври использовании в качестве окисляющего реагента кислородсодержащего газаСпособ аробирован и лабораторных условиях.Результаты испытаний приведены в таблице. ка.ество целлюлозы Температура, С Общее время варки,ч Непровар, %древе-сины Время заварки +варки, ч: Целлюлоза, Вдревесины Выходцеллюлозы,В древесины Лигнин,ф целлюлозы Средняя.СП По известному способу 1+5 50 5,50 7,1 52,77,9 860 140 57,2 4,2 840 1+6,00 бр 00 0 57,2 140 50,5 1+3,00 . 3,00 83 150 8,5 63,5 1+11,50 11,50 14,1 49,4 130 920 5,5 62,1 1+5,00 5,00 0 140 58,6 1+2,75 2,75 О 58,6 150 Па предлагаемому способу 1+1,25+ 4,50 67 52,5 +3,00 150/140 870 60,3 8,3 4,00 1+1,50+ +2,25 150/140 4,75 1+1,50+Цель изобретения - уменьшение деструкции целлюлозы.Цель достигается тем, что обработ ку исходного растительного сырья при повышенной температуре ведут в течение 0,2-5 час до образования максимального количества перекисных соединений в варочном щелоке, а затем температуру снижают на 10-50 С и продолжают 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. бРастительное 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- а симального значения 100 - 180 С осуществляют эа 0,2-2 ч. Выдерживаютсодержимое автоклава при максималььойВлияние температуры обработки на 58,5 58,5 52 858Проведение варки по предлагаемомунами способу позволяет сохранитьпреимущества в отношении выхода исредней СП целлюлозы, достигаемыеза счет снижения температуры варкипри одновременном сокращении,продолжительности процесса.В опытах 7-10 обрабатывали еловую стружку, в опыте 11 осиновую притех же,условиях, что и в опытах 3,4 и б, однако температуру варки изменяли в соответствии с предложеннымспособом следующим образом,В опыте 7 стоянка при 150 С длилась 1 ч 15 м, далее в течение 15 итемпературу снижали до 140"С, которую поддерживали 3 ч, Общее времяварки составило 4 ч 30 и.В опыте 8 стоянка при 150 составила 1 ч ЗО м, продолжительностьснижения температуры до 140 С - 15 иа стоянка при 140 С - 2 ч 15 и. Общее время варки было 4 ч.В опыте 9 в отличие от опыта 8продолжительность стоянки при 140 Сувеличена 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 до130 - 30 м, стоянка при 130 - 4 ч иобщее время варки 5 ч 30 м,В опыте 11 стоянка при 150 С составила 1 ч ЗО и , снижение температуры до 140 С - 15 и, стоянка. при 60 Во всех опытах 10 г древеснойстружки обрабатывали в 400 мл 0,15-типроцентного водного раствора аммиакаво вращающемся литровом автоклавекислородом под давлением 40 атм, Ропытах 1-4 и 7-10 использовали еловуюдревесину, а в опытах 5, б и 11-осиновую,Влияние температуры на продолжительность варки и качес 1 во целлюло- )Оэы видно при сравнении опытов 1, 3и 4, а также опытов 5 и 6.Из результатов опытов 1, 3 и 4 поделигнификации еловой стружки следует,что обработка при температуре нижеЮ3150 С, приводит к увеличению продолжительности варки соответственно с3 до 5,5 ч и до 11,5 ч. Одновременнонаблюдается повышение выхода целлюлозы с 58,8 до 59,8 и далее до 63,5 20и среднеи СП целлюлозы с 790 до 860и далее до 905.Аналогичные результаты получаютсяи при делигнификации осиновой стружки, При снижении температуры варки 28со 150 до 140 С (опыты 5 и б) продолжительность варки увеличиваетсяс 2 ч 45 м до 5 ч,При этом выход целлюлозы увеличивается с 58,6 до 62,1, а средняя СПс 825 до 920,140 С - 1 ч 45 м, и общее время варкиЗч ЗОм.Полученная по предлагаемому способу целлюлоза не уступала по качеству целлюлозе, сваренной при однойсниженной температуре варки, Сравнивая качество целлюлозы, полученнойв опытах 7, 8 и 1, видно, что можнополучить целлюлозу с приблизительноравными показателями выхода целлюлозы (59,2 - 60,3 и 59,8),содержаниянепровара (6,7 - 8,3 и 7,1), содержания лигнина 5,6 - 7,8 и 7,9) исредней СП (840-870 и 860) за 4-4,5 чвместо ,5 ч,При сравнении результатов варкив опытах 9 и 2 наблюдается аналогичная картина, Получая целлюлозу примерно одинакового качества по вю.зду(58,5 и 57,2), по содержанию лигнина (5,2 и 4,2) и по средней СП(858 и 840), мы снижаем общую продолжительность варки с 6,00 до 4,75,Снижение температуры варки до 130 Сне изменяет установленной закономерности. Сравнивая варки в опытах 10и 4, наблюдаем, что при получениицеллюлозы примерно одинакового качества по содержанию лигнина (7,6 иР 5) непровару (16,2 и 14,1), выходу целлюлозы (62,5 и 63,5), атакже средней СП (920 и 905) продол"жительность 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, получаяцеллюлозу примерно одинакового каче"ства по содержанию лигнина (6,3 и5,5), непровару (0,4 и 0), выходуиз 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 н 8 миспособ делигнификации позволяет сократить общую продолжительность варки на 1-1,6 и более часов, т,е, на20-30 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, чтопри применении известного способазначительно ухудшается качество целлюлозы: выход целлюлозы уменьшаетсяна 2, а средняя СП на 80 единиц.Последнее особенно важно при получении прочной целлюлозы,Следовательно, предлагаемый способделигнификации растительного сырьяпозволяет получить целлюлозу высокогокачества за более короткое время. Ско"рость образования и радикального распада перекисных соединений при делиг587190 Формула изобретения Составитель С. СоловьеваТехред Н.Бабурка, Корректор Н.ЯцемирскаяМ фТираж ФМПодписноекомитета Совета Министров СССРизобретений и открытийРаушская наб. д, 45 Редактор С. Титова филиал ППП Патент, г. Ужгород ул. Проектная, 4 нификации растительного сырья перекисыых соединений зависит от присутствия ионов металлов переменной валентности, попадающих в реакционнуюсреду с производственной водой и растительным сырьем. Регулируя температурный режим делигнификации по содержанию перекисных соединений, мыуменьшаем отрицательное влияние ионовметаллов переменной валентности. 1. Способ делигнификации растительного сырья кислородсодержащим газом в среде водного раствора гидро- окиси аммония при повышенной темпера туре, о т л и ч а ю щ и й с я тем,Заказ 96/23 ЦНИИПИ Государственного по делам 113035 Москва Жчто, с целью уменьшения деструкциицеллюлозы, обработку сырья при повышенной температуре ведут в течение0,2-5 ч до образования максимального5 количества перекисных соединений вварочном щелоке, после чего температуру снижают на 10-50 С и продолжаютобработку в течение 0,1-4 ч.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я теМ, что обработку сырьядо максимального содержания перекисных соединений в варочном щелоке ведут при температуре 100-180 фС,Источники информации, принятые во