Способ экстракции щепы лиственницы


 


Владельцы патента RU 2475576:

Открытое акционерное общество "Группа "Илим" (RU)

Способ относится к технологиям переработки древесины лиственницы и может быть использован в производстве целлюлозы для получения бумаги и картона, а также целлюлозы для химической переработки. Способ экстракции щепы лиственницы с использованием котла периодического действия для варки сульфатной целлюлозы включает экстракцию щепы водой при повышенной температуре с последующей переработкой экстракта. Экстракцию проводят в две последовательные ступени с использованием на второй ступени при ее расчетной длительности в качестве экстракта черного щелока. Водную экстракцию проводят свежей водой в режиме рециркуляции экстрагента с автоматическим измерением в течение экстракции электропроводности экстракта и автоматическим расчетом по измеряемым данным производной этого параметра от времени. При контрольной величине производной электропроводности от времени переходят с использованием автоматической системы управления процессом на вторую ступень. Обеспечивается повышение степени удаления из щепы органических веществ без ее механического разрушения и возможность проведения процесса экстракции в автоматически управляемом режиме. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Способ относится к технологиям переработки древесины лиственницы и может быть использован в производстве целлюлозы для получения бумаги и картона, а также целлюлозы для химической переработки.

Известно, что при варке целлюлозы из щепы с удаленными из нее в максимально возможной степени арабиногалактаном и флавоноидами качество волокнистого полуфабриката по ряду показателей заметно повышается, а процесс варки облегчается. Важно также, что арабиногалактан и флавоноиды являются ценными природными продуктами и поэтому их извлечение из щепы водной экстракцией с последующим выделением из экстракта в виде товарной продукции следует считать актуальной задачей.

Оптимальным решением общей задачи является получение из древесины лиственницы как целлюлозы высокого качества, так и определенной технологически и экономически обоснованной доли арабиногалактана и флавоноидов, а также удаление экстракцией из древесины в одном и том же процессе еще какой-то части этих веществ, но без их выделения, требующего неоправданно высоких затрат.

Еще одной частью общей задачи является обеспечение возможности проведения процессов в автоматически управляемом режиме.

Известен способ получения арабиногалактана из древесины лиственницы, включающий его экстракцию водой из измельченного сырья одновременно с ударно-акустическим воздействием в течение 0,5-1,0 мин, отделение экстракта, его упаривание и осаждение продукта в органическом осадителе (пат. RU №2273646, МПК C08B 37/00, опубл. 10.04.2006 г.). Однако в способе не предусмотрено получение из древесного остатка волокнистых полуфабрикатов.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ получения сульфатной целлюлозы, включающий водную экстракцию щепы, последующую варку в котле периодического действия, извлечение арабиногалактана из водного экстракта (а.с. №1595977, МПК D21C 3/02, 1/02, опубл. 30.09.90 г.). В способе щепу подвергают водной обработке при 100-120°C и давлении до 10 атм. с получением экстракта, который подвергают ультрафильтрационной обработке с образованием концентрата, содержащего арабиногалактан, и фильтрата, содержащего флавоноиды. Фильтрат возвращают на стадию водной обработки, но, если общая задача заключается в получении чистой целлюлозы для химической переработки, фильтрат перед возвратом на стадию экстракции подвергают дополнительной обработке обратным осмосом с целью удаления из него флавоноидов.

Однако этот способ не обеспечивает удаление из щепы экстракцией растворимых органических веществ в максимально возможной, но экономически и технологически обоснованной степени. Не обеспечивается также возможность проведения экстракции в автоматически управляемом режиме.

Новыми положительными результатами от использования предлагаемого изобретения являются повышение степени удаления из щепы органических веществ без ее механического разрушения, а также обеспечение возможности проведения процесса экстракции в автоматически управляемом режиме.

Указанная цель достигается тем, что в способе экстракции щепы лиственницы с использованием котла периодического действия для варки сульфатной целлюлозы, включающем экстракцию щепы водой при повышенной температуре с последующей переработкой экстракта, согласно изобретению экстракцию проводят в две последовательные ступени с использованием на второй ступени при ее расчетной длительности в качестве экстрагента черного щелока, при этом водную экстракцию проводят свежей водой в режиме рециркуляции экстрагента с автоматическим измерением электропроводности экстракта, автоматическим расчетом по измеряемым данным производной этого параметра от времени, а при контрольной ее величине переходят с использованием автоматической системы управления процессом на вторую ступень экстракции. Эта первая контрольная величина равна 5-10% величины производной электропроводности в начале экстракции. Длительность второй ступени экстракции рассчитывают на основании результатов экстракции в две ступени с измерением в процессе водной ступени электропроводности экстракта и содержания в нем органических веществ, расчетом производных этих параметров от времени, измерением в процессе 2-й ступени экстракции черным щелоком содержания в нем органических веществ, расчетом производной этого параметра от времени и определением необходимых для расчета длительности второй ступени контрольных временных интервалов.

Способ осуществляют следующим образом. Сначала, например, с использованием лабораторной установки, проводят при заданной температуре в диапазоне 90-130°C экстракцию щепы с измерением электропроводности экстракта и содержания в нем органических веществ и расчетом по измеряемым данным производных этих параметров от времени. Экстракцию продолжают до тех пор, пока величины производных этих параметров не снизятся до 5-10% их значений в начале экстракции. Фиксируют время достижения этих значений для каждого из параметров. Эти уже упомянутая первая и вторая контрольные временные точки на первой ступени опытного процесса используют для расчета длительности второй ступени экстракции в ее промышленном исполнении при тех же режимах, а величины производных в этих точках - для разработки программы автоматического управления всем процессом экстракции в оптимальном режиме обработки щепы.

При достижении в опытном испытании указанных выше контрольных параметров переходят на вторую ступень экстракции с использованием в качестве экстрагента черного щелока. В экстрагенте определяют добавляемые в течение экстракции количества органических веществ и рассчитывают значения производных от времени этого параметра. При снижении величины производной до 5-10% ее начального значения экстракцию прекращают. Фиксируют длительность процесса до этого момента. Это третья контрольная точка, используемая для расчета длительности второй ступени экстракции в промышленных условиях, а величина производной в этой точке используется для разработки программы управления процессом.

При завершении опытного испытания с получением всех необходимых контрольных интервалов времени и значений производных промышленный процесс осуществляют следующим образом. В процессе экстракции в варочном котле при достижении контрольного значения производной электропроводности водного экстракта от времени экстракт отбирают, направляют на переработку, а в котел подают в качестве экстрагента черный щелок. По опытному испытанию известна длительность второй ступени экстракции, при которой величина производной содержания экстрагированных органических веществ в черном щелоке снижается до 5-10% ее начальной величины (третья контрольная точка). К этой длительности автоматически, то есть по программе управления процессом, добавляется величина интервала времени между первой и второй контрольными точками водной экстракции.

По завершении второй ступени экстракции жидкую фазу сливают, отправляют в систему регенерации варочных химикатов, в котел подают варочный щелок и проводят варку щепы по заданному режиму.

Очевидно, что полный процесс экстракции с выполнением всех изложенных операций можно провести в оптимальном режиме и при его автоматическом управлении.

Отметим следующие обстоятельства. При опытных испытаниях способа экстрагировали образцы щепы с различными характеристиками при температуре 70, 90 и 120°C. Было обнаружено, что форма кривых зависимости от времени электропроводности водного экстракта, содержания экстрагированных органических веществ как в водном экстракте, так и в экстракте второй ступени, то есть в черном щелоке, практически одинакова. Одинакова также форма зависимостей производных от времени этих параметров, а определяемые по этим зависимостям контрольные значения длительности экстракции и интервалы времени между контрольными точками изменяются лишь в зависимости от температуры экстракции и характеристик щепы. При ее повышении от 70 до 120°C и/или при уменьшении размеров щепы контрольные точки смещаются в сторону уменьшения длительности экстракции.

Для подготовки компьютерной программы контроля за процессом экстракции и соответствующей системы автоматического управления необходимы именно эти расчетные контрольные точки и интервалы. Фактические значения электропроводности водного экстракта, содержание органических веществ в экстрактах первой и второй ступеней экстракции при разных длительности экстракции и температуре, а также для щепы с разными характеристиками, не имеют информационной ценности для разработки алгоритма и собственно программы управления процессом экстракции. Поэтому для иллюстрации возможности создания автоматизированной системы управления процессом экстракции приведем лишь зависимости производных от времени электропроводности водного экстракта и содержания в нем органических веществ, а также содержания экстрагированных веществ в экстракте второй ступени, то есть в черном щелоке, - см. чертеж, а), б) и в), соответственно, с указанием контрольных точек и контрольного интервала времени «*». Испытания проводились при 90°C.

В соответствии с графиками водную экстракцию проводят в течение 20 мин (1-я контрольная точка - к.т.), затем переходят на вторую ступень экстракции, длительность которой устанавливают равной 24 мин (3-я к.т.) + «*».

При значительном изменении характеристик щепы для нее проводят новые тестовые испытания с определением новых контрольных значений. Целесообразно также провести тестовые испытания для 2-3-х значений температуры в ее рабочем диапазоне.

1. Способ экстракции щепы лиственницы с использованием котла периодического действия для варки сульфатной целлюлозы, включающий экстракцию щепы водой при повышенной температуре с последующей переработкой экстракта, отличающийся тем, что экстракцию проводят в две последовательные ступени с использованием на второй ступени при ее расчетной длительности в качестве экстракта черного щелока, при этом водную экстракцию проводят свежей водой в режиме рециркуляции экстрагента с автоматическим измерением в течение экстракции электропроводности экстракта, автоматическим расчетом по измеряемым данным производной этого параметра от времени, а при контрольной ее величине переходят с использованием автоматической системы управления процессом на вторую ступень экстракции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контрольная величина равна 5-10% времени производной в начале экстракции.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что длительность второй ступени экстракции рассчитывают на основании результатов экстракции в две ступени с измерением в процессе водной ступени электропроводности экстракта и содержания в нем органических веществ, расчетом производных этих параметров от времени, измерением в процессе 2-й ступени экстракции черным щелоком содержания в нем экстрагированных органических веществ, расчетом производной этого параметра от времени и определением необходимых для расчета контрольных временных интервалов.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы различного назначения, например для получения вискозной целлюлозы, для производства бумаги и картона.
Изобретение относится к технологиям переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов по бисульфитному способу варки и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской.

Изобретение относится к способу и установке для гидролитической обработки целлюлозного волокнистого материала. .
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы и лигнина из целлюлозосодержащего сырья. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу производства целлюлозы, целлюлозе, произведенной в соответствии с данным способом, и бумажным и картонным изделиям, произведенным из беленой целлюлозы настоящего изобретения.
Изобретение относится к бумажным изделиям из соломы злаковых культур натурального цвета и их изготовлению. .

Изобретение относится к области получения волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано при получении сульфатной целлюлозы в варочных аппаратах периодического действия.

Изобретение относится к области получения волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано при получении сульфатной целлюлозы в варочных аппаратах периодического действия.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы как вискозной, так и для бумаги и картона

Изобретение относится к способу и к системе получения полуцеллюлозной массы из лигноцеллюлозного материала
Изобретение относится к целлюлозной промышленности, а именно к производству целлюлозы из растительного целлюлозосодержащего материала, и может быть использовано для производства целлюлозы, предназначенной для химпереработки, в бумажной промышленности и т.д

Изобретение относится к технологиям производства целлюлозы и может быть использовано для проведения исследований в области обработки и/или переработки целлюлозосодержащих растительных материалов древесной и недревесной природы. Способ обработки растительных целлюлозосодержащих материалов включает использование аппарата, состоящего из образующих его рабочую полость корпуса, днища и крышки, снабженного средством его термостатированного обогрева, внешними средствами рециркуляции жидкой фазы. Аппарат имеет рабочую полость, разделенную на зоны, образованные помещенными в полость элементами, каждый из которых состоит из цилиндрической части и перфорированного днища с расположенной на нем накладной фильтрующей сеткой. Загрузку материала в аппарат проводят путем его предварительной загрузки в элементы с последующей их установкой в полость. Элементы загружают различающимися по характеристикам материалами. Замена одной жидкой фазы в аппарате происходит вытеснением другой жидкой фазой. Вывод продуктов обработки каждого материала производят отдельно. Обеспечивается возможность одновременной обработки нескольких разных образцов материалов в одинаковых режимах и выравнивание характеристик этих образцов. 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы для химической переработки и санитарно-гигиенических видов бумаги. Способ включает обработку щепы в две ступени щелочными водными средами, приготовленными смешением черного и белого щелоков и содержащими 15-30 г/дм3 активной щелочи в ед. Na2O для первой ступени и 55-70 г/дм3 для второй ступени. Обработку на первой ступени проводят с подъемом температуры до 125-155°С за 30 мин и выдержкой на пропитку, гидролиз и варку при конечной температуре в течение 60 мин. Вывод отработанной среды на этой ступени проводят ее вытеснением водной средой для второй ступени. Вторую ступень проводят с подъемом температуры до 140°С за 40 мин, выдержкой на пропитку и варку при этой температуре в течение 40 мин, подъемом температуры до 170°С за 40 мин, выдержкой на варку при 170°C в течение 90 мин. Обеспечивается возможность получения из древесины лиственницы целлюлозы для химической переработки или санитарно-гигиенического назначения с приемлемыми для этих целей значениями для целлюлозы числа Каппа, вязкости и содержания α-целлюлозы, увеличение выхода целлюлозы, повышение степени использования тепла и химикатов отработанных щелочных сред. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ переработки целлюлозной массы с использованием холоднощелочной экстракции включает: делигнификацию органических материалов в автоклаве и обработку полученной небеленой целлюлозы для получения полуочищенной целлюлозной массы для использования в производстве растворимой целлюлозной массы; экстракцию полуочищенной целлюлозной массы щелочным раствором в ходе процесса холоднощелочной экстракции; промывку очищенной целлюлозной массы и сбор получаемой при этом отработанной промывочной жидкости, отделяя при этом раствор, содержащий гемицеллюлозу, от очищенной целлюлозной массы; объединение отработанной промывочной жидкости и раствора, содержащего гемицеллюлозу, с получением щелочного фильтрата; концентрирование щелочного фильтрата и использование, по меньшей мере, части сконцентрированного щелочного фильтрата в указанном автоклаве в связи с получением растворимой целлюлозной массы. Обеспечивается повышение содержания альфа-целлюлозы в растворимой целлюлозе и повышение эффективности использования фильтрата. 5 н. и 45 з.п. ф-лы, 5 ил. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате. Изобретение заключается в упрощении и ускорении выполнения анализа. 2 табл., 24 пр.

Изобретение относится к интегрированному способу получения целлюлозы и по меньшей мере одного пригодного для повторного использования низкомолекулярного вещества. Осуществляют подготовку содержащего лигноцеллюлозу исходного материала и его варку с использованием щелочного средства обработки. Из подвергнутого варке материала выделяют фракцию, обогащенную целлюлозой, а также обедненную целлюлозой фракцию. Обедненную целлюлозой фракцию подвергают обработке методом, выбранным из группы, включающей деполимеризацию, гидрокрекинг, декарбоксилирование и их комбинацию. Получают по меньшей мере одно пригодное для повторного (вторичного) использования низкомолекулярное вещество, выбранное из группы, например, включающей водород, алифатические, циклоалифатические, ароматические углеводороды и их смеси, ароматические спирты, ароматические альдегиды и их смеси. Изобретение позволяет оптимально интегрировать получение указанных целевых продуктов, в том числе и дополнительно пригодных для повторного использования веществ в процессе производства целлюлозы. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 6 пр., 3 ил.

Изобретение относится к химической технологии производства целлюлозы и касается системы и способа производства растворимой целлюлозной массы с высоким содержанием альфа-целлюлозы. Способ переработки целлюлозной массы крафт-процессом с предварительным гидролизом (РНКР) включает добавление древесной щепы или подобного материала в реакционный сосуд, выполнение предварительного гидролиза и нейтрализации смеси первым количеством белого щелока с последующим добавлением другого раствора, такого как щелочной фильтрат холоднощелочной экстракции, при необходимости, обогащенного белым щелоком. Жидкости нейтрализации замещают варочной жидкостью, содержащей горячий черный щелок и щелочной фильтрат, при необходимости обогащенный белым щелоком. Концентрация эффективной щелочи в варочной жидкости может быть относительно высокой. Изобретение обеспечивает эффективное и рентабельное производство растворимой целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы, путем предотвращения повторного осаждения гемицеллюлоз. 4 н. и 39 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл., 10 пр.

Способ варки тонкой щепы в варочном котле непрерывного действия, включающий в себя: введение тонкой щепы с толщиной не более 6 мм в бункер для щепы; добавление белого (варочного) щелока в бункер для щепы или в трубу для переноса щепы, проходящую от бункера для щепы до верхнего впуска варочного котла непрерывного действия; нагнетание водяного пара среднего давления или другой нагретой текучей среды в верхнюю зону варочного котла для повышения температуры варки щепы в котле до, по меньшей мере, 130 градусов Цельсия; варку щепы в котле по мере движения нисходящего потока щепы через котел без существенного извлечения или введения щелока в варочную зону котла; нагнетание промывочной жидкости в нижнюю зону котла; извлечение, по меньшей мере, промывочной жидкости через сетчатый фильтр для извлечения промывочной жидкости в нижней зоне котла и упомянутое выше нагнетание промывочной жидкости, и выгрузку сваренной тонкой щепы в виде древесной массы из нижней зоны котла. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх