Способ получения целлюлозного полуфабриката

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 910897(22) Заявлено 30.01 т,80 (21) 291838 у/29-12 с присоединением заявки,%(23)прнорнтетОпубликовано 07,03,82. Бюллетень9 Дата опубликования описания 09.03,82,(51)М. Кл,Х) 21 С 3/02 Государственный комитетно делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ленинградский технологический инстит т целлюлознобумажной промышленности" ". - ", .(51) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОЛУФАБРИКАТА Изобретение относится к способамполучения целлюлозных полуфабрикатови предназначено для использования вцеллюлозно-бумажной промышленностипри производстве целлюлозы для различных видов бумаги и картона.5Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислородно-щелочной варки лигноцеллюлозногосырья при повышенных температуре идавлении 1 .Однако такой способ позволяет осуществлять варку при относительной невысокой скорости.Известен способ получения целлюлоз 15ного материала путем, кислородно-щелочной варки в присутствии катализатора - соединений меди 1 21.Недостатком этого способа является сильная деструкция полисахаридной20части лигноцеллюлозного материала,что приводит к снижению выхода, вязкости и показателей прочности получае-мого целлюлозного полуфабриката,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислороднощелочной варки лигноцеллюлозного сырья при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора делигнификации.В качестве катализатора делигниФикации используют соединения марганца, например хлористого марганца 131.Однако скорость процесса также недостаточно велика,Кроме того, имеется значительноеколичество непровара в целевом продук.те и довольно большой расход щелочи.Цель изобретения - интенсификацияпроцесса при одновременном снижениинепровара и расход активной щелочи.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения целлюлозного полуфабриката путем кисло-.родно-щелочной варки лигноцеллюлозного сыря при повышенныхтемперату-ре и давлении в присутствии катали"910897 3затора делигнификации, в качествекатализатора делигнификации используют фенантролин,Фенантролин берут .в количестве0,05- 1,5 Ф от массы абсолютно сухо-го сырья.Предлагаемый способ основан на образовании комплексных соединений фенантролина с элементами металлов,содержащимися в древесине, воде, ис Опользуемой для приготовления варочного раствора, а также переходящими вварочный раствор от стальных стенокварочного аппарата. Образовавшиесякомплексные соединения участвуют впроцессе варки в донорно-акцепторныхвзаимодействиях с компонентами лигноцеллюлозного материала, что приводит к ускорению Фрагментации лигнина,повышению стабильности целлюлозы и кинтенсификации варки за счет какускорения делигнификации, так и засчет повышения выхода целлюлозногополуфабриката.Предлагаемый способ может бытьиспользован для варки целлюлозногополуфабриката в широком диапазонеего степени делигнификации и выхода.Предлагаемый способ одинаковоосуществляется как при периодической, Зтак и при непрерывной варке посредством добавки фенантролина в варочныйаппарат совместно с варочным раствором или в систему циркуляции варочного аппарата,Предлагаемый способ опробован влабораторных условияхВарки по известному и предлагаемому способам вовсех нижеприводимых примерах проводят40в одинаковых условиях,по следующемурежиму: подъем температуры от 30 до160 С 65 мин.; продолжительность стоянки на конечной температуре различная, в зависимости от требуемой сте 15 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); фф исходный лигноцеллюлоэный материал еловая стружка толщиной 0,5-0,7 мм или тонкая осиновая щепа толщиной 1,0-1,5 мм; гидромодуль при варкеели 15: 1, осины.20:1; щелочной агент .ф варочного.раствора сода, при концент" рации в ед, ИаОН) 10 г/л при варке ели и 7,5 г/л при варке осины. фДобавку фенантролина вводят в виде солянокислого О-фенантролина,Соединения марганца и меди в кислородно-щелочных варках по. известному способу вводят в виде хлористогоМарганца и сернокислой меди. Величина добавок во всех случаях приведенаиз расчета на основной компонент,обеспечивающий ускорение КЩ обработки (фенантролин, марганец или медь).П р и м е р 1. Условия проведениякислородно-щелочных ( КЩ ) варок приведены выше, Величина добавок 0,20 отмассы а.с, древесины; исходный древесный материал осиновая щепа 1 рю 201)1-1,5 мм; гидромодуль 20.Результаты варок известного ипредлагаемого способов приведены втабл,П р и м е р 2, Условия проведенияКЩ зарок аналогичны условиям варокпримера 1.Результаты КЩ варок приведены втабл. 2.Из результатов, представленных в,табл.1 и 2 для практически одинаковыхпо жесткости целлюлоз видно, что фенантролин как добавка, ускоряющая КЩделигнификацию, значительно (в 1,5раза) эффективнее марганца и несколько эффективнее даже такого сильногокатализатора делигнификации, какмедь.1 сли в случае добавки меди происходит чрезвычайно сильная деструкцияполисахаридной части древесины, выражающаяся в снижении выхода на недопустимо значительную величину (153от массы а.с. древесины) и падениисредней степени полимеризации СП)целлюлозы в 1 раза, то в случае добавки Фенантролина, так же как и придобавке марганца, наблюдается повышение сохранности полисахаридной части древесины, что выражается в повышении выхода по сравнению с КЩ обработкой без .добавок.П р и м е р 3. Условия проведенияКЩ варок аналогичны условиям варокпримера 1,На варку взята еловая древесинапри гидромодуле 15 и величина добавки 0,05 и 1,5 Ф от массы а.с. древесины.Результаты варок представлены втабл, .3. Как видно из результатов,. предс-,тавленных в табл, 3, добавка марган5 9103 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 фенантро лина 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 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 6весьма 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 повьвение. внхода ,целлюлозы при добавке фенантролина на 1 Ф 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. Таблица ЗОСпособ КЩ варки Показатели Предлагаемый звестный 2 ена нт роли ид добавкиродолжительность варри 160 О С, мин"МНепровар,60,5 4,6 О,6 18,7 18,9 19,11680 1910 42012,5 1 00 П целлюлозы оРасход ИаЯ 1, Ф 12,0 1,82 2,4 15,0,24. 1,71 Ускорение КЩ варк и я. )От массы а.с, древесиныЖф+) Равно отношению ЧРС где 6 иКЦ варки при конечной темперабез добавки и с добавкой.ф) Соответствует числу Каппа и. испол е ч ется вместо него Жесткость целлюлозы поперманганатному числуф+ С- продолжительностьтуре 160 С соответственн910897 Таблица 2 Способ КЩ варки Показатели Известный Предлагаемый 1 щ Си фенантролин Вид добавки Продолжительность варкипри 160 С, мино 70 117 95 60,3 59,2 60,0 Ц 4,1 Выход целлюлозы, ФНепровар,2,3 1,2 1,3 0,3 Жесткость целлюлозы поперманганатному числу 18,3 18,1 18,71660 1870 38012,5 12,1 15,0 18,2 1600 12,0 1,671,83 1,0 1,23 гП р и м е ч а н и е. См, примечания к табл. 1. Т а б л и ц аСпособ КЦ варки Известный Предлагаемый Показатели Номер КЦ варкиВид добавки фенантролин Величина добавки, ФВарка 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 поперманганатному числу 38,0 32,612,5 12,9 30,6 Расход активн. ИаОН 4 Ускорение КЦ варки 1,0 1,0 1,0 тем, что, с целью интенсификации процесса при одновременном снижениинепровара и расхода активной щелочи,в качестве катализатора делигнификации используют фенантролин. Формула изобретения 1, Способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислородно-щелоч ф ной варки лигноцеллюлозного .сырья55 при повышенных температуре и давлейии в присутствии катализатора делигнификации, о т л и ч а ю щ и й с я 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что Фенантролин берут СП целлюлозыРасход ИаОН, 3Ускорение КЦ варки 0,05 1,5100 6059,1 58,8 33,6 38,6 12,1 12,0 1,2 1,8910397 9 в количестве 0,05-1,5 от массы абсолютно сухого сырья. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Швеции 11 313092,кл. О 21 С 3/02, 1972.Корректор В. СиницкаяПодписное Составитель А. ИоносовРедактор Н. Киштулинец Техоев Т.ИаточкаЗаказ 1060/9 . Тираж 401ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11 ОД Москва Ж-Я Раущская наб. 8. Яфилиал, ППП "Патент", г. Ужгород, ул Йрсектная,