Способ получения сульфатной целлюлозы

Союз Советскии Сциалистическии еееслублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06,07.73 (2) 1943454/23-4с присоединением заявки (23) Приоритет Кл. 21 с 3/О рстеенный ноинтета Министров СССРлам изобретенийи открытий Го С(45) Дата бпубликования опи сания 01. 12. 75 Ф) Авторыизобретени Н. А. Леню Пер политехнический инсти(71) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ИЕЛЛЮЛОЗЫ 2 Изобретение относится к способу получения сульфатной предгидролизной .целлюлозы, широко применяющейся для производства кордного, штапельного и других видов искусственного волокна, 5Известен способ получения целлюлозы путем предварительного гидролиза исходно го целлюлозосодержашего сырья при повышенной температуре с последующей варкой по сульфатному методу. 10Существуют два способа предварительного гидролиза - кислотный и водный. При первом способе гидролиз проводят разбавленными растворами минеральных кислот . Н 8 О, НС 1 или водным раствором сер а 2 4онистого газа при 100-130 С, При втором способе древесину сначала обрабатывают водой или пропаривают при температурео160-179 С и гидромодуле 2-5. Практичеьводный гидролиз также протекает в кисй среде вследствие выделения из древесины при такой обработке различных органических кислот (рН гидролизата составляет 3-4) В период предгидролиза в раствор переходит 15-20% древесины, причем 75% составля- И ют углеводы. Пводным растворфатной варки удлигнина, содержэтом случае имеции лигнина,Известный спвыход сульфатноилозы - 2 9-3 5%древесины для ранизким выходом и ведении пр м ЯО до аляется около ащегося в щепе тся опасност дгидролизаначала суль 2 0-30%Однако и вконденсасоб обеспечивает низкий предгидролизной целлюк весу абсолютно сухой зличных пород, Особенно отличается. сульфатная целлюлоза из лиственных редгидролизная ород древесины.С целью повы ения выхода целево а и улучшения егспособ получения качества предьфатной .целлючто .предваприсутствии в количестве лож озы, заклю ися о рительный гиддобавки гипо1-15% к весусырья.11 ри этом ирастворение и ролиз ведутфосфита натри абсолютно с ки ,ло хого исходно роисходит ентозанов еи пр мушественноезащищаются оти гексозаннаяетно меньше разрастворения целлюло часть гемицеллюлоз485178 3вивается процесс конденсации лигнина, чтоспособствует более полному его удалениюпри дальнейшей сульфатной варке.Вводя добавки гипофосфита натрия, предгидролиз можно осуществлять любьци изизвестных способов (кислотный, воднымраствором 0, водный и др.).Выход целлюлозы для сосны составляет 36-40,4%, для осины 37,7-41,4%.Степень делигнификациисодержание 10- Жпентозанов, шелочеустойчивость целлюлозыи другие показатели качества зависят отколичества вводимого гинофосфита натрияи Кислотности гидролизуюшего раствора.Полученная целлюлоза содержит менЬшее 15количество лицнина, экстрактивных веществ,пентозаиов, имеет более низкое медноечисло, т. е. она менее деструктирована,более щелочеустойчива,так как имеет меньшую растворимость в 10%- и 18-номрастворах щелочи.П р и м е р 1. В качестве сырья ис;пользуют приготовленные сосновую и осиновую щепы, соответствующие по своимразмерам нормальной фракции производсчвенной щепы - 20 х 15 х 10 х 2 мм. Влнжность щепы 34-38%. Варку осуществля -.ют в батарейном автоклаве,Предгидролиз проводят 0,5- 0,75% и1,04-ным раствором серной кислоты; водо30ным раствором сернистого газа с содержанием 5,12% всей 80, а также во 2дой.При этом в гидролизуюший раствор добавляют гипофосфит натрия в количестве35от 1 до 15% к весу абсолютно сухогоисходного сырья.Температуру. повышают в соответствиис графиком варки,40 2 часа Таблица 1. Сульфатные варки сосновой древесиныс кислотным предгидролизомФ Показатели Условия предгидролиза Концентрация Н б 0 %2 4ТемператураПродолжительность, час 0,5 0,75125 0,8 О 5. 0,75 О 75 От 75125 125 125 125 125 Гидромодуль 1:5 1:5 1:5 1:5 1:5 10 15 РасходаН РО, % квесу абсолютно сухого сырья Зля сосныКислотный предгидролиз Подъем до 125 оС 1 час Выдержка при этой 1 температуреВодный предгидролизПодъем до 170 С 2 часа 15 мин Выдержка при этойтемпературе 1 час 30 мин.Предгидролиз водным раствором 8 0 Подъем до 105-110 Со2 часа Выдержка при этойтемпературе 1 час 45 мин Для осиныКислотный предгидролиз проводят притаких же условиях, как и для сосныВодный предгидролизПодъем температуры до160 С 2 часа 15 минВыдержка при этойтемпературе 1 час 30 минПо окончании предгидролиза гидролизатотбирают для анализа. Белый щелок заливают в автоклав и продолжают сульфитнуюварку.В случае кислотного предгидролиза перед сульфатной варкой проводят промывкущепы водой в течение 4 час.Расход активной щелочи на варку 23%к весу абс 9 лютно сухой исходной щепы,сульфидность щелока - 25%, гидромодуль1:5. Режим сульфатной варки не изменяется при проведении различного рода предгидролиза, за исключением температурыоварки, которая для.сосны 170 С, а дляосины 160 С.Результаты испытаний и анализа качества полученной целлюлозы представленыв табл 1-4,485178 Таблица 2 Сульфатные варки сосновой древесины с воднымпредгидролизом Варка Показатели 10 170 170 170 1:4 3-45 3-45 23 23 23 Показатели гидролизата 3,5 4,0 рН гидролизатаРВ, % 0,93,1,27 Показатели целлюлозы 36,43 37,10 33,94 116 125 129 0,42 0,49 0,59 Содержание лигнина, % квесу абсолютно сухой древесины 4,10 4,00 3,40 Содержание пентозанов, % к весуабсолютно сухой древесины 5,35 4,99 4,75 4,80 4,25 270 230 5,95 315 Содержание ф -целлюлозы, % 96,5 97,4 97,2 Условия предгидролизаоТемпература, СГидромодуль Продолжительность, час-мин Расход ЬаН РО, % к весу 2 2 абсолютной сухой щепыУсловия варки г Расход активной Яа О, % 2 к весу абсолютной сухой дреЬ весиныПродолжительность, часГидромодульСульфидность щелока, % Выход, % к весу абсолютносухой щепы Непровар, % к весу абсолютносухой щепы Жесткость, перм. ед.Медное число, % Содержание смол, % квесу абсолютно сухойдревесинй Растворимость, %:в 10 %-ной ЯаОН в 18% ной ЯаОН 0,89 0,54 0,45485178 Таблица 3 Поазатели Варка 12 Концентрация раствора ЯО , % 5,12Гидромодуль 3.:5оТемйература, С. 110и(Расход аН РО,/к весуабсолютно сухой щепы 1:5 1:513.0 3.:5 110 110 3 Условия варки Расход активной Яа О, % кЯ,весу абсолютно сухой щепыГидро модульоТемпература, С 23 170 170 170 Показатели гидролизата 3,10 3,100,88 3,32 3,401,38 3,50 рН гидролизатаРВ, % 098 1,61 Выход, % к весу абсолютносухой щепы 37,7 36,1 Непровар, % к весу абсолютносухой древесины Нет Нет Нет Нет Нет 105 122 128 0,38 0,36 0,69 0 44 1,14 0,44 0,40 1,22 Содержание лигнина, % квесу абсолютно сухой щепы 4 64 Содержанке пеытозанов, % к весу абсолютно сухой щепы 5,24 6,07 5,30 2,45 5,553,00 5,75 4,05 б -целлюлоСодержаниезы, % 97,4 95,8 Условия предгидролиза Показатели целлюлозы Жесткость, перм. ед.Медное число, %Содержание смол, % Растворимость, %:в 10%-ой ИаОН в 18%-ной Я аОН Сульфатные варки сосновой древесиныс предгидролизом водным раствором Я 0485178 Показатели Варка 17 19 20 18 Условия предгидролиза 0 0160 160 Концентрация Н 3. О, %Температура, Со 0 0 1,0 1,0 160 160 125 125 1 5 - 1:5 Гидромодуль 1:5 Расход ЯаН РО, % к2весу абсолютно сухойдревесины Условия варки 160 170 Температура, СоПродолжительность, час 160 170 160 1:4 1:4 ГидромодульРасход активной Иа О, %2к весу абсолютносухой щепы 23 204 20 23 23 23 Сульфицность щелока, % Йъказатели гидролизата 1,9 3,28 2,80,72 1,75 3,60 3,41 0,87 0,86 3,90 рН гидролизатаРВ гидролизата, % 0,59 0,97 Показатели целлюлозы Выход, % к весу абсолютносухой щепы 41,4 28 33,5 41,3 34,8 37,7 Непровар, % к весу абсолютно сухой древесины Нет 5,06 117114 7,56 Нет Нет Нет 119 121 Жесткость, перм, ед.О/Медное число рСодержание смол, % к весу абсолютно сухой древе- сины 126 2,2( 0,33 4,12 0,26 0,32 0,32 О 57 1,11 0,661,0 1 0,46 0,48 Содержание лигнина, % к весуабсолютно сухой древесины 2,9 3,9 3,6 8,51 5,7 Содержание пентозанов, % квесу абсолютно сухой древесины 6,85 626 2,85 7,67 3,05 Растворимость, %:в 10%-ной ЩаОН в 15%-ной ИаОН 3,30 .2,35 4,70 4,20 3,85 2,85 5,10 4,05 6,30 5,30 4 65 4,11 Содержание, Й -целлюлозы, % 97,7 96,8 94,5 95,0 96,2 96,6 Таблица 4Сульфатные варки основной древесины с кислотным и воднымпредгидролизом и с добавками ИаН РО485178П р и м е р 2. Сосновую щепу обычных размеров обрабатывают водным раствором сернистого газа, содержащего 5,12% всейЯО и 5% гипофосфита натрии к весу2о абсолютно сухой древесины при 165-110 С в течение 3 час 45 мин, Затем гидролизат удаляют, а щепу заливают белым щелоком и ведут сульфатную варку при гидромодуле 1;5 в течение 3 час при 170 С, Расходоактивной щелочи к весу абсолютно сухой щепы составляет 23% в ед. Ц а О сульфидность щелока - 25%. Выход целлюлозы 40,4%. Аналогичная варка без добавок гипофосфита натрия дала целлюлозу с выходом 35,5% к весу абсолютно сухоТаблица 5 Показатели целлюлозы Сосна Осина Водный предгидролиз Предварительный гидролизводным раствором с добавкой 5% ,безИаН РОи абсолютно сухой щепе без добавок с добавкой 5%ЯаН РО кабсолютно сухойщепе добавок к абсолютно сухоВыход, % му сырью 40,4 35,5 НетI105 Нет Нет 125 117 2,10 3,90 5,24 0,57 0,33 1.,2 20,44 Медное число, % Растворимость, %: в 10%-ной КаОН 4,70 3,85 5,754,05 в 18%-ной ИаОН 2,45 Добавки гинофосфита натрия в гидролизующий раствор в сравнительно небольшом количестве - 3 5% к весу абсолютно. сухого сырья (см. табл, 3-4) вызывают энаНепровар, % к абсолютносухому сырьюо;жесткость, Ее Содержание лигнина, % к абсолютно сухому сырью Содержание пентозанов, % кабсолютно сухому сырью.Содержание смол, % кабсолютно сухому сырью 12го сырья, Сравнительно качественные показатели целлюлоз представлены в табл. 5.П р и м е о 3. Осиновую щепу нормальных размеров подвергают водному предгидролиэу при гидромодуле 1:5 и темпеоатуре 160 С в течение 3 час 45 мин. Перед началом йредгидролиза в воду добавляют 5% гипосфосфита натриа к весу исходной абсолютно сухой древесины. По окончании гидролиэа оттягивают гидролизат и заливают в котел белый щелок на варку, которую ведут в лечение 3 час при 160 С. Выход целлюлозы 414% от абсолютно сухой исходнойдоеве иныСравнительные качественные показате-ли целлюлозыпредставлены в табл. 5. чительное повышение выхода фульфатной предгидролиэной целлюлозы при варке хвойных и лиственных пород древесины.При этом уменьшаются жесткость, со488178 30 45 Составитель С,КотоваРедактор Н,Джарагетти Техред И.Карандашова Корректор Н.Аук Заказ Ц ,Я Изд. ЗЬТираж 474 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 Предприятие Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб., 24 13держание лигнина, смол и пентозанов вцеллюлозе (см. табл. 1-,4) увеличиваютсясодержание Д -целлюлозы, устойчивостьцеллюлозы по отношению к щелочам, Применяя при предгидролиэе гипофосфит натрия,можно получить после варки целлюлозу сповышенным (до 984%бэсм. табл. 1) содержанием 4 -целлюлозы,Действие Щ аНРО благоприятнопо отношению к.качеству и выходу сульфатной предгидролизной целлюлозы с применением кислотного и водного предгидролизов.Особенно сильное повышение выходасульфатной предгидролиэной целлюлозынаблюдается при варке лиственных породдревесины,При добавке ЙаН РО в количестве3% от абсолютно сухой древесины выходцеллюлозы увеличивается на 6,5% (см. 14табл, 4), содержание лигнина пентозанов и смол уменьшается более чем в два раза, растворимость целлюлозы в 10%- и 18%- -ной ЙаОН уменьшается в среднем на 5 1%, увеличивается содержание Ц -целлюлозы на 1,6% (,см, табл. 4). Предмет изобретения ф Способ получения сульфатной целлюлозыпутем предварительного гидролиза исходного целлюлозосодержашего сырья при повышенной температуре с последующей вар"кой цо сульфатному методу, о т л и ч аю ш и й с я тем, что, с целью увеличе. йия выхода целевого продукта и улучшенияего качества, предварительный гидролизведут в присутствии добавки гипофосфита натрия в шличестве 1-5% к весу абсолютно сухо 1. о исходного сырья.