Способ получения вискозной целлюлозы

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< «794!О!

О П ЙГС А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.Кл з D 21 С 3/06 (22) Заявлено 31.67.78 (21) 2652164/29-12 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 20.02.81

Государственный комитет ио делам изобретений и открытий (53) УДК 676.1.022.14 (088.8) (72) Авторы

ызобретения

М. В. Оспищева, М. Н. Цыпкина, С. С. Вишневская, Л. И. Макова, А. И. Зорина, Н. В. Лебедев, В. И. Сарже, Т. Б. Дорофеева, P. И. Смирнова (71) Заявители Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности «В Н ПОБУМПРОМ» и Научно-производственное объединение гидролизной промышленности «Н ПО Гидролизпром» (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИСКОЗНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1 2

Изобретение относится к области получения волокнистых полуфабрикатов, преимущественно из лиственных пород древесины, и касается производства вискозной сульфитной целлюлозы различного назначения.

Известны способы получения вискозной целлюлозы путем одноступенчатой кислощелочной варки целлюлозосодержащего сырья (1).

Недостатком этих способов является малая степень использования присутствующих в древесине гемицеллюлоз. Редуцирующие органические вещества (PB), переходящие в щелок вследствие гидролиза углеводных компонентов древесины, при варке одноступенчатым способом используются для производства этилового спирта и/или кормовых дрожжей. Степень использования углеводов доходит в этом случае максимум до 50% . При кисло-щелочных способах варки перешедшие в раствор углеводы не используются, щелока снижаются.

Известен двухступенчатый способ получения целлюлозы для химической переработки, заключающийся в том, что на первой ступени используют сульфит-бисульфитный варочный раствор с рН 2 и ниже при температуре 100 — 1.10 С до достаточно высокой степени сульфирования лигнина. После достижения такой степени сульфирования лигнина проводят оттяжку из котла всей свободно стекающей жидкости.

Затем в котел закачивают водный раствор

SO2 и вторую ступень варки проводят с этим раствором при конечной температуре

135 — 155 С. Описываемый способ позволяет вести процесс сульфитной варки избирательно, приводит к повышению содержания редуцирующих органических веществ (PB) в щелоках на 20% по сравнению с одноступенчатой варкой (2).

Однако этот способ не позволяет повысить эффективность процесса из-за высокого содержания в отработанных щелоках лигнина и минеральных веществ. Поэтому эти щелока не могут быть применены для выработки пищевого препарата ксилита и других многоатомных спиртов.

ЦУль изобретения — повысить эффективность процесса. Эта цель достигается тем, что перед сульфитной варкой исходное целлюлозосодержащее сырье подвергают предварительной обработке водным раст25 вором $0, концентрацией 2 — 7% при температуре 100 †1 С, сульфитную варку проводят сульфит-бисульфивным раствором при рН 5,0 — 6,5 при температуре

150 — 170 С, а последующую обработку

ЗО водным раствором SO2 осуществляют при

794101 концентрации после него 5 8О/О и температуре 145 — 165 С.

Сущность способа заключается в следующем. Целлюлозосодержащее сырье— щепу, преимущественно из лиственной древесины, подвергают обработке водным раствором SO концентрацией 2 7 /О, при температуре 100 — 120 С, в течение 30 — 90 минут. Получаемый при этом щелок:имеет высокое содержание редуцирующих веществ и м инимальное содержание л игнина iH минеральных веществ. В зависимости от выбранной температуры и продолжительности обработки содержание редуцирующих веществ в щелоке составляет 3,0 — 5 /О, т. е. в раствор переходит 55 — 85О/о от гемицеллюлоз, содержащихся в древесине: лигнина при этом растворяется 25 — 3i0 от исходного содержания в древесине. Щелок от первой ступени оттягивают и после отдувки избыточного SO>, направляемого в регенерацию, используют для переработки растворенных углеводов в соответствующие мнопоатомные спирты, например, в ксилит. Предгидролизованную щепу далее, без промежуточной промывки, обрабатывают сульфит-бисульфитным раствором с рН

5,0 — 6,5 с содержанием SO2 6 — 6,5О/о при температуре 150 — 170 в течение 3 — 5 час.

Указанные условия являются оптимальными для сульфирования конденсированного лигнина. Отработанный щелок от второй ступени обработки, после доукрепления по SO> и рН, может использоваться многократно. Полученный промежуточный продукт далее обрабатывают водным раствором SOg, концентрацией 5 — 8 /о, лри температуре 145 — 165 С в течение 1 — 2 часов.

При этом происходит растворение законденсированного лигнина.

Щелок после третьей ступени, освобожденный отдувкой от избыточного SO>, направляемого на регенерацию, может быть сгущен и использован, например, для получения литейных концентратов.

Пример 1.

45 г воздушно-сухой березовой щепы заливают водным раствором SO>, концентрацией,3,5О/о, при модуле 1: 5. Осуществляют предварительную принудительную пр опитку. Затем поднимают температуру до 120 С и выдерживают при этой температуре 0,5 часа. При этом растворяетсяе25О/о лигнина и 78О/о гемицеллюлоз от исходного содержания их в древесине. Отработанный щелок в количестве 130 мл с содержанием

SO 1,7 /, и содержанием редуцирующих веществ (PB) 4,0О/о после отду вки передают для утилизации углеводной части.

Твердый остаток, щепу, заливают 130 мл сульфит-бисульфитного,раствора с рН 6,0 и содержанием вс. SOg 6,8/О, за 2 часа осуществляют подъем температуры до 155 С и выдерживают при этой температуре 4 часа, третью ступень варки проводят с водным

l0

Зо

65 раствором $0 при температуре 145 С в течение 1 часа. Выход небеленой целлюлозы — 46 /о, степень делигнификации 80 п. е., вязкость 100 мПа, непровара нет.

Пример 2.

130 г воздушно-сухой щепы помещают в автоклав, заливают водным раствором

$0, с концентрацией 3,8% при модуле 1: 5, осуществляют принудительную предварительную пропитку, производят подъем температуры до 120 С за 90 минут, выдерживают при этой температуре 30 минут.

Отбирают отработанный щелок, содержание SOg в котором 18 /о, содержание редуцирующих веществ (РВ) 4,8О/о,и передают его для утилизации углеводной части.

При этом растворилось 28О/о лигнина и 88% гемицеллюлоз от начального содержания их в древесине.

Твердый остаток — щепу заливают сульфит-бисульфитным раствором, содержащим 6,3 /, вс. SO, рН = 6,0 и варят 4 часа при температуре 155,С. Этот раствор сливают и после донасыщения SO> и доведения рН до 6,2 иопользуют для следующей варки.

Третью ступень проводят с водным раствором SO>, концентрацией 6,95 /о, при температуре 138 С в течение 1 часа.

Выход небеленой, целлюлозы составляет

45,5 /о, степень делигнификации 90 и. е., вязкость 309 мПа, содержание а-целлюлозы 87,2 / .

После отбелки с проведением горячего облагораживания при расходе щелочи 5,7 и 9О/о и абс. сух. волокну получены образцы вискозной целлюлозы различных марок.

В табл. 1 сопоставлены условия варки, в табл. 2 — состав получаемых щелоков, в табл. 3 — качественные показатели небеленой и беленой целлюлозы.

Поскольку целевой продукт предлагаемого способа — вискозная целлюлоза, показатели которой должны быть ниже производной по известному способу ацетатной целлюлозы, то для сравнения в табл. 3 при ведены показатели ГОСТ 5982-75 на вискозн.ую,целлюлозу.

Как следует из приведенных в табл. 1—

3 данных, выход получаемого по предлагаемому способу конечного продукта — вискозной целлюлозы не снижается, его показатели качества находятся в сответствии с требованиями ГОСТа 5939-7, а реакцион,ная.способность к вискозообразованию выше; при этом щелока, полученные после варки по предлагаемому способу, имеют значительно меньшее содержание лигнина и минеральных веществ, при более высоком содержании редуцирующих веществ (PB), чем щелока, полученные после варки по известному способу. Низкое содержание лигнина и минеральных веществ делают возможным использовать щелока от первой

794101

Составитель А. Моносов

Редактор О. Иванова

Техред А. Кмышникова

Корректор И. Оснновская

Заказ 1758/135 Изд. № 124 Тираж 430 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» ности процесса, перед варкой исходное целлюлозосодержащее сырье подвергают предварительной обработке водным раствором

$0, концентрацией 2 — 7% при температуре 100 †1 С, варку проводят сульфит-бисульфитным раствором при рН 5,0 — 6,5, температуре 150 — 170 С, а последующую обработку водным раствором SO> осуществляют при концентрации последнего 5 — 8% и температуре 14,5 — 165 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5 1. Обзор «Целлюлоза для химической переработки», М., «Лесная промышленность», 1970, с, 22 — 25.

2. Авторское свидетельство СССР № 253042, кл. D 21 С 3/26, 1967 (прототип).

794101

Таблица 1

Условия проведения варки известного и предлагаемого способов

11 ступень, Состав нспользу(1 емого раствора

0 о

111 ступень

Состав используемого раствора

1 ступень

Состав используемого раствора

Способ получения основан. вс. $02

Вс.. с

0/ основан. ед. NалО о

sc. $0 вс.

0/ вс. $0г

% (0 9; 110 I 70 нет 145 нет! нет

7,0

Известный

Предлагаемый

1 нет l IOO — 1 20 6-6,5 2,5 — 3,2 150 — 170 6 — 8.нет н/б

155

2 — 7

Таблица 2

Состав щелоков, используемых для утилизации растворенных гемицеллюлоз

Состав щелока состав сухого остатка содержание редуцируемых веществ (PB) в %

Способ

|получения б ее со- ,содержание основания, ед. NazO о щ держание сухих в-в, г/л содержание в нем лигнина, %

| зольность сухого остатка, о

0,20 — 0;27

120 до 10

Известный

Предлагаемый

75 — 80

3,44 — 4,17

3,0 — 5,0

12 — 18 0,2 — 0,3 (40 — 60 нет

Таблица 3

Сопоставление показателей качества небеленой целлюлозы и показателей качества готовой продукции, полученных по известному и предлагаемому способам

Показатели качества готовой продукции

Параметры отбелки

Показатели качества небеленой целлюлозы

Ю

Способ производства

Ю

Ю сс а (»

v а о

М Ю с» ю

lg ссс.а а с» с о à сс сч»

Ю( о х

2 м

1 1 l14

Известный

Предлагаемый

90/11

300 †5 до 89

200 — 500 до 87,5 40

43 — 44

43 — 46

95,3

70/11

70/11

70/11

91,1

91,8 — 92,1

92,8 — 93,1

19 — 21

24 — 26

29 — 30

50 — 100

7

22

Требования

ГОСТ 5982 — 75:

24,5 -2,5

24,0 + 2,5

80/11

29,0

93,0

24,0

92,0

90/11

90,0 22,5ч 2,5 80/11

19,0

Фор мула изобретения ступени для производства пищевого продукта — ксилит а.

Следовательно, предлагаемый способ позволяет полнее использовать вещества, содержащиеся в древесине, что повышает эффективность процесса получения вискознои целлюлозы в целом, Способ получения вискозной целлюлозы путем сульфитной варки целлюлозосодер5 жащего сырья и последующей обработки водным раствором 802, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективмарка 1 марка 2 марка 3

Ctf

Я

Cg а о

И

Ю

1» сс

Cl) о

М

65 а р о

Ю(«1 о

v б

БМ и а Х о о о » ю сч

-х особ, схож, Ю

:c м сс 1D

Ж Ф Ctl

G о.

Л ь

И о со сс

Ж О, моо

v с ж б о. »

» о 1о

Й Й хоxi

< сс ссс

Ж к

Ц Сс Ю

Фб о

О б

v5 о. а

Ю л » сч ж Д о С)

Й с» ч о > сЛ ао0