Способ делигнификации лигноцеллюлозного материала

Сеез СоавтеваСфераянстенсеаРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ЙА ТЕ КТ У и 890985(51) М, Кл. 0 21 С 3/00 Рвудеуаюай кеввтет вИР ав ааааи ктвбувтекк 6 в еткуыткФ(53) УФ 676. 1. 022. 1 (088. 8) ИностранецГарри Хатчинсон Холт(72) Автор изобретеии Иностранная фирмаейдиан Индастриз (Канада)5 те иэ в сисдук ны е вар 1Изобретение относится к целлюлоз. но-бумажной проюаленности, в частности к процессу делигнификации лигноцеллюлозного материала, а именно к получению целлюлозы из древесины, солою, багассы и т,д.Известен способ щелочной делигни-фикации лигноцеллюлоэного иатериала. При натронном процессе варку йроводят только в присутствии гидроокиси натрия, при сульфатном процессе лигно" целлюлозный материал варят в смесигидрооки"и натрия и сульфида нат" рия 111.5Недостаток натронного процесса варки заключается в том, что он мало пригоден для варки хвойной древесины из-эа длительных сроков варки и низкого выхода целлюлозы. Сульфатный 20 процесс в этом смысле является более предпочтительным, однако недостаток его является наличием дурнопахнущих веществ - меркаптанов и сероводорода; которые загрязняют окружающую среду, ЯВ Наиболее близкии к изобретению по технической сущности и достигаемоиу эффекту является способ делигнификации лигноцеллюлоэного материала пуи обработки его в закрытом реакторе щелочныи варочным раствором при повьвенном давлении и теипературе 170 Со в присутствии добавки с последующим отделением варочного раствора от обработанного лигноцеллюлозного материала с помощью воды или варочного раствора щелока, инертного к лигноцеллюлоэноиу материалу. В качестве добавки используют антрахинон-моносульфокислоту, которая способствует до некоторой степени повьаению выхода конечного продукта 12.Однако натронный варочный процесс в .присутствии антрахинон-моносульфокислоты не устраняет проблемы за" паха, так как сера, выделившаяся добавки, превращается в сульфид теме регенерации химических про тов варки с переходом в меркапта и сероводород в последующем цикл3 890985 1 ки. С другой стороны добавка антра- рочный щелок и воду в количествах, хинон-моносульфокислоты к варочно- необходимых цля получения заданной му щелоку не обеспечивает высокого вы- эффективности щелочи и отношения щелохода целевого продукта и в незначи- ка к древесине 4:1. Варку .ведут при тельной степени повышает скорость де- з 165-170 С 170-270 мин. После окончалигнификации. ния варки давление в реакторе снимаютЦель изобретения - повышение выхо" и массу вместе с отработанным раствода целевого продукта и интенсификация ром подают в смеситель, разбавляют процесса, до 2-ной концентрации и перемешиваютПоставленная цель достигается тем, ф 5 мин для имитации выдувания массы, что в известном способе делигнифика- которая происходит в промышленных вации лигноцеллюлозного материала, вклю- рочных котлах. Затем массу дважды прочающем обработку его в закрытом реак" мывают путем разбавления водой до торе щелочным варочным раствором при 2-ной концентрации, фильтруют и прес- повышенном давлении и температуре 1 э суют до концентрации 253. Определяют 170 фС в присутствии добавки с после- выход, число Кама и вязкость. дующим отделением варочного раствора П р и м е р 1, Древесину в виде от обработанного лигноцеллюлозного стружки загружают в варочный реакматериала с помощью воды или варочно- тор и подают содовый щелок, содержаго раствора щелока, инеРтного к лиг- ЗЕ щий различные виды дикетоантраценов.ноцеллюлоэному материалу, в качестве Проводят варку 7 образцов стружки раздобавки используют дикетоантрацен, личных пород. Условия варки и характе. выбранный иэ группы, содержащей ристика целлюлозы приведены в табл. 11,4,4 а,9 а-тетрагидро,10-дикетоан- П р и м е р 2. Варку 17 образцовтрацен, 2-этил,4,4 а,9 а-тетрагидро- з черной ели в виде стружки ведут с ис- . -9,10-дикетоантрацен, 23-диметил- пользованием содового варочного раст,4,4 а,9 а-тетрагидро, 10-дикето- вора, содержащего 1,4,4 а 5 8,8 а,9 а, 10 а.антрацен, 1,3-диметил,4,4 а 9 а-тетра- -октагидро, 1 О-дикетоантрацена в ка гидро.-9,10-дикетоантрацен, 1,4 4 а 15 честве добавки. Варку проводят при8,8 а,9 а, 10 а-октагидро"дикето" зэ максимальной температуре 170 оС, Времяантрацен или 2,3,6,7-тетраметил- подъема температуры 90 мин и стоянка-1,4,4 а,5,8,8 а 9 а,10 а-октагидро, 10" на конечной температуре 80 мин.-дикетоантрацен, в количестве 0,001- Условия варки и характеристика цел 1 Ф от массы лигноцеллюлозного материа- люлоэы приведенй в табл. 2.ла и обработку материала ведут 170" П р и м е р 3. Варку 9 образцов 270 мин.ЗЮдревесины в виде стружки ведут с исВ качестве щелочного варочного Ра- пользованием сульфатного варочного створа используют содовый щелок или раствора, содержащего различные дисульфатный щелок. кетоантрацены в качестве добавки. ВСульфатный щелок содержит поли- циклах 1-5 и 7"9, раствор нагреваютсульфид в количестве 2 от массы лиг- до максимальной температуры 170 фС40ноцеллюлозного материала .в пересчете 90 мин и выдерживают при этой темпена элементарную серу. ратуре 80 мин. Раствор 6 цикла нагреПредложенный способ делигнификации вают до максимальной температурылигноцеллюлозного материала осуществля С 120 мин и выдерживают при этойют следующим образом.4температуре 150 мин. Во всех циклахВарку лигноцеллюлозного материала сульфидность составляла 253.ведут в реакторах высокого давления . Условия варки и характеристика целиз нержавеющей стали. Когда исполь- люлозы приведены в табл. 3.эуеиюм лигноцеллюлозным материалом П Р и м е р 4, Варку 8 образцовявляется древесина, ее вначале пре" ф древесины в виде стружки ведут с исвращают в стружку. Эта стадия не тре" пользованием полисульфидного варочбуется, когда материал имеет волокнис" ного раствора, содержащего различныетую форму. ВзвешиваЮт определенное дикетоантрацены в качестве добавки.количество стружек и эамачивают на; Во всех циклах полисульфидный раствор24 ч в воде до варки, Вымоченные струж"зф представляет собой обычный сульфатки помещают внутрь реактора и при не- ный щелок с сульфидностью 253, приобходимости предварительно обрабатыва- этом серу добавляют в количестве 2ют паром 10 мин. Затем добавляют ва- по весу к абсолютно сухой древесине,5 890985 4 В циклах 1-7 эффективная щелочность сульфокислоты в качестве добавки. составляет 1 И и раствор нагревают Раствор нагревают до максимальной до максимальной температуры 170 С температуры 170 С 90 мин и выдержи мин и выдерживают при этой темпе- вают при этой температуре 80 мин. ратуре 80 мин. Раствор 8 цикла, со- ф Условия варки и характеристика держащий 15,5 Ф эффективной щелочи, целлюлозы приведены в табл. 5. нагревают до максимальной температу- При рассмотрении данных табл;1-5 ры 165 С 120 мин и выдерживают при видно, что введение в варочный щеэтой температуре 150 мйн. лок дикетоантраценов обеспечиваетУсловия варки и характеристика цел более высокий выход целлюлозы. при люлозы приведены в табл. 4. . любом числе Каппа во всем диапазонеП р и м е р 5, (прототип). Варку проведенных экспериментов. Кроме то образцов древесины черной ели в го, при одном и том же количестве довиде стружки ведут с использованием бавки скорость делигнификации выше в содового варочного раствора, содер ф,случае использования в качестве дожащего антрахинон-натриевую соль бавки дикетоантраценов. бль 1,4,4 а,5,8,8 а 9 а 10 ачер- "октагидро,10 а-диная кетоантроцен 7 43,8 0,2 80 15,5 - 2"этил,4,4 а 9 а-тетрагидро,10- "дикетоантрацен 2 170 5 25 51 тил,44дро,10 нтрацен 80 15,5 -"- 2, 3-ди890985 Таблица 2 Условия варки Характеристика целлюлозы У Эффективная Расход доцикла щелочь, 4 бавки, Ф 91,8 0,001 0,005 15 5 51,2 89,5 76,4 0,01 50 ф 3 15,5 47,6 0,05 49,1 48,2 0,1 49,0 37,0 27,0 0,25 24,8 48,8 28,4 0,50 24,4 48,8 24,8 0,75 249 47,8 Э 53221,3 1,00 59,6 12,4 0,25 10 38,6 41,4 52,6 12,4 1,00 32,0 50,9 0,25 39,6 50,1 30,3 1,00 34,2 49,1 0,25 48 5 2610 23 7 1,00 21,4 48,0 0,25 19 8 47,4 21,0 1,00 Таблица 3 Условия варки Характеристика целлюлозы 1 13,0Ель 1,4,4 а,5,8,8 а,9 а,10 а,26 49,5 34,2черная -окт а гидро "9 10-ди ке"тоантрацен 0,50 51,4 30 ьЗ 42 э 5 2 13,0 5 15,5 6 15,5 7 1558 155 12 14,0 13 14,014 15 515,5 16 17,1 17 17 1 Выход, Число Каппа Вязкость,3спз890985 10 Продолжение табл. 3 Условия варки Характеристика целлюлозы цикла Вид дикетоантрацена Выход,ФЧисло Каппа Вязкость СПЗ,Таблица 4 Характеристика целлюлозы Условия варки УПорода Вид дикетоантраценадреве- сины Число ВязкостьКаппа СПЗ Выход, .ф 1,4,.4 а,5,8,8 а 9 а 10 а"окт а гидро, 10-дике"тоантрацен Ельчерная 0,13 0,25890985 12Продолжение табл, 4 Условия варки цикла Породадревесины Вид дикетоантрацена Расходдобавки,о Выход, Число 4 Каппа Вязкость СПЗ 0,25 51 4 3310 43 5 0,25 Смешанные породы 52,6 16,4 0,10 Таблица Условия варки Выход, 3 Числое а Эффективнаящелочь, 4 110 ци клаРасход добавки, 3 Каппа 56,2 0,02 108,9 84,9 0,05 16 5 0,05 52,5 71,3 61,9 1715 0,05 18 5 50,4 5615 0,05 2-этил,4,4 а,9 а-тетрагидро, 10-дикетоантрацен 1,3-диметил,4,4 а 9 а-тетрагидро,10-дике"тоантрацен 1,4,4 а,8,8 а,9 а,10 а-октагидро"9,10-дикетоантрацен Формула изобретения 1. Способ делигнификации лигноцеллюлоэного материала путем обработки его в закрытом реактора щелочным ва 4 рочным раствором при повыщенном давлении и температуре 170 ОС в присутствии добавки с последующим отделением варочного раствора от обработанного лигноцеллюлоэного материала с по" мощью воды или варочного раствора ще- фф лока, инертного к лигноцеллюлоэному материалу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и интенсификации процесса, в качестве. добавки исполь- фф эуют дикетоантрацен, выбранный из группы, содержащей 1,4,4 а,9 а-тетра- гидро,10-дикетоантрацен, 2,-этил 53 2 31 0 41 7 Характеристика целлюлозы-1, 4, 4 а,9 а-тетрагидро, 10-дикетоантрацен, 2,3-диметил,4,4 а,9 а-тетра- гидро-.9,10-дикетоантрацен, 1 3-диметил,4,4 а,9 а-тетрагидро,10-дикетоантрацен, 1,4,4 а 5,8.,8 а 19 а, 10 а-октагидро,10-дикетоантрацен или 2,3,6,7- "тетраметил,4,4 а,5,8,8 а 19 а,10 а-октагидро,10-дикетоантрацен, в количестве 0,001-14 от массы лигноцеллюлоэного материала и обработку материала ведут 170-270 мин.2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве щелочного варочного раствора используют содовый щелок.3. Способ по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве щелочного варочного раствора используют сульфатный щелок;Тираж 410Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, И"35, Рауаская наб., д. 4/5Заказ 11044/89 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 134. Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чо сульфатный щелок содержит полисульфид в количестве 2 от массы лигноцеллюлозного материала в пересчете на элементарную серу. 890985 14Источники информации,принятые во внимание пои экспертизе1.Непенин Ю.Н.Технология целлюлозы.т. 2, Гослесбумиэдат, И., 1963, с. 936,е 2. Патент ГДР И 98549,кл. 55 Ь 1/10, 1973 (прототип).