Способ делигнификации лигноцеллюлозного материала

 

Своз Соавтсиа

Свцяаянстмчвсеа республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЙАТЕКТУ (((> 890985 (63) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 14.1277 (И) 2553800/29-12 (23) Приоритет - (32) 14.1 276 (31) 750448 (@) США (53) М. Кл.

0 21 С 3/00

Рвулауатвеивй кеввтет

CCCP ае аеааи юебувееФ в 4няытма

Опубликовано 15.1231. бюллетень _#_a 46

Дата опубликования описания 1Д2Я1 (5З) Va, 676. 1. . 022. 1 (088. 8) Иностранец

Гарри Хатчинсон Холтон (Канада) (72) Автор изобретения (Ц) Заявитель

Иностранная фирма

"Канейдиан Индастриз 1Ьмитед" (Канада) (54) СПОС06: ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ЛИГНОЦЕЛЛОЛОЗНОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промюаленности, в частности к процессу делигнификации лигноцеллюлозного материала, а именно к

nanyuewa целлюлозы из древесины, солоьы, багассы и т.д.

Известен способ щелочной делигни-. фикации лигноцеллюлоэного материала.

При натронном процессе варку йроводят только в присутствии гидроокиси натрия, при сульфатном процессе лигно." целлюлозный материал варят в смеси гидроок(("и натрия и сульфида нат" рия (11.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ делигнификации лигноцеллюлоэного материала путем обработки его в закрытом реакторе щелочным варочным раствором при повьвенном давлении и температуре 170 С

О в присутствии добавки с последующим отделением варочного раствора от об1а работанного лигноцеллюлозного материала с помощью воды или варочного раствора щелока, инертного к лигноцеллюлоэному материалу. В качестве добавки используют антрахинон-2-моносуль»

l5 фокислоту, которая способствует до некоторой степени повьаению выхода конечного продукта ?2) .

Однако натронный варочный процесс

- в .присутствии антрахинон-2-моносульйо фокислоты не устраняет проблемы запаха, так как сера, выделившаяся иэ добавки, превращается в сульфид в системе регенерации химических продуктов варки с переходом в меркаптаны

25 и сероводород в последующем цикле варНедостаток натронного процесса варки заключается в том, что он мало пригоден для варки хвойной древесины из-эа длительных сроков варки и низкого выхода целлюлозы. Сульфатный процесс в этом смысле является более предпочтительным, однако недостаток его является наличием дурнопахнущих веществ - меркаптанов и сероводорода; которые загрязняют окружающую среду.

3 890985 1 ки. C другой стороны добавка антра- рочный щелок и воду в количествах, хинон-2-моносульфокислоты к варочно- необходимых щпя 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- 5 165-170 С 170-270 мин. После окончалигнификации. ния варки давление в реакторе снимают

Цель изобретения - повышение выхо" и массу вместе с отработанным раствода целевого продукта и интенсификация ром подают в смеситель, разбавляют проце сса. до 2Ô-ной концентрации и перемешивают

Поставленная цель достигается тем, iô 5 мин для имитации выдувания массы, что в известном способе делигнифика которая происходит в промышленных вации лигноцеглюлозного материала, вклю рочных котлах. Затем массу дважды ripoчающем обработку его в закрытом Реак- мывают путем разбавления водой до торе щелочным варочным раствоРом при 23-ной концентрации, фильтруют и пресповышенном давлении и температуре i5 суют до концентрации 253. Определяют

170 С в присутствии добавки с после- выход, число Каппа и вязкость. дующим отделением варочного раствора Пример 1. Древесину в виде от обработанного лигноцеллюлозного стружки загружают в варочный реакматеРиала с помоЩью воДы или варочно- тор и no@acr содовый щелок, содержаго Раствора Щелока, инеРтного к лиг- 3Е щий различные виды дикетоантраценов. ноцеллюлоэномУ матеРиалу, в качестве Про ядят варку 7 б зцо и раэ добавки используют дикетоантрацен, личных пород. Условия варки и характе. выбранный иэ группы, содержащей ристика целлюлозы приведены в табл. 1

1,4,4а,9а-тетрагидро-9,10-дикетоан- Пример 2. Варку 17 образцов трацен, 2-этил-1,4,4а,9а-тетрагидро- 35 черной ели в виде стружки ведут с ис- . -9,10-дикетоантрацен, 2 3 диметил- пользованием содового варочного раст-1,4,4а,9а-тетрагидро-9,10-дикето- вора, содержащего 1,4,4а,5,8,8а,9а,10аантрацен, 1,3-диметил-1,4,4а 9а тетра- -октагидро-9,10-дикетоантрацена в кагидро-9,10-дикетоантрацен, 1,4 4а15 честве добавки. Варку проводят при

8, 8а,9а, 10а-октагидро-9,10"дикето" 3е максимальной температуре 170о С. Время антрацен или 2,3,6,7-тетраметил- подъема температуры 90 мин и стоянка

-1,4,4a,5,8,8а,9а,10а-октагидро-9 10" на конечной температуре 80 мин.

-дикетоантрацен, в количестве 0,001- Условия варки и характеристика цел1Ф от массы лигноцеллюлозного материа- люлоэы приведенй в табл. 2.. ла и обработку материала ведут 170" Пример 3. Варку 9 образцов

270 мин.

35 древесины 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. В

Сульфатный щелок содержит поли- циклах 1-5 и 7"9, раствор нагревают сульфид в количестве 2ь от массы лиг до максимальной температуры 170 С

40 ноцеллюлозного материала в пересчете 90 мин и выдерживают при этой темпена элементарную серу. ратуре 80 мин. Раствор 6 цикла нагреПредложенный способ дели гнификации вают до максимальной температуры лигноцеллюлозного материала осуществля- 165 С 120 мин и выдерживают при этой ют следующим образом.

45 температуре 150 мин. Во всех циклах

Варку лигноцеллюлозного материала сульфидность составляла 253. ведут в реакторах высокого давления . Условия варки и характеристика целиэ нержавеющей стали.. Когда исполь- люлозы приведены в табл. 3. эуеиим лигноцеллюлозным материалом Il p и м е р 4, Варку 8 образцов является древесина, ее вначале пре- 4 древесины в виде стружки ведут с исвращают в стружку. Эта стадия не тре" пользованием полисульфидного варочбуется, когда материал имеет волокнис- ного раствора, содержащего различные тую форму. Взвешивают определенное дикетоантрацены в качестве добавки. количество стружек и эамачивают на: Во всех циклах полисульфидный раствор

24 ч в воде до варки. Вымоченные струж 55 представляет собой обычный сульфатки помещают внутрь реактора и при не- ный щелок с сульфидностью 253, при обходимости предварительно обрабатыва этом серу добавляют в количестве 23 ют паром 10 мин. Затем добавляют ва по весу к абсолютно сухой древесине.

Ель 1,4,4а,5,8,8а,9а,10ачер- -октагидро-9,10а-диная кетоантроцен

025 51 7 438

2"этил-1,4,4à,9à-тетрагидро-9,10"дикетоантрацен

15 5

2 170 90 80

0,25 51,2 37 5

2,3-диметил-1 ° 4 4à 9а-тетрагидро-9,10-дикетоантрацен

15,5

3 170 90 80

0.25 50 7 35,6

1,4,4а,9а-тетрагидро"

-9,10-дикетоантрацен 0,25 52,2 41,5

15 5

170 90 80

2, 3,6, 7-тетраметил-1,4,4аэ 5,8,8а.9а 10а

-окта гидро-9, 10-ди ке1 .тоантрацен

5 170 90 80

15 5

0,25 51,7 50,4

1,3 диметил-1,4,4а,9а-.

-те тра гидро-9, 10-дикетоантрацен

6 170 90 80

15,5

0,25 51,5 36,7

1,4,4а,5,8,8а,9а, 10а-окта гидро-9, 10-дикетоантрацен

14,0 Смесь пород древеси н

7 165 120 150

010 52, 1 240

5 890985 4

В циклах 1-7 эффективная щелочность сульфокислоты в качестве добавки. составляет 14 и раствор нагревают Раствор нагревают до максимальной до максимальной температуры 170 С температуры 170 С 90 мин и выдержи90 мин и выдерживают при этой темпе- вают при этой температуре 80 мин. ратуре 80 мин. Раствор 8 цикла, со- и Условия варки и характеристика держащий 15,54 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 обеспечивает

Условия варки и характеристика цел-1 ° более высокий выход целлюлозы. при люлозы приведены в табл. 4., любом числе Каппа во всем диапазоне

Пример 5.(прототип). Варку проведенных экспериментов. Кроме то5 образцов древесины черной ели в го, при одном и том же количестве довиде стружки ведут с исполъзованием бавки скорость делигнификации выше в содового варочного раствора, содер- 1>.случае использования в качестве до жащего антрахинон-2-натриевую соль бавки дикетоантраценов.

890985

Таблица 2

Условия варки

Характеристика целлюлозы

Эффе кти вная Расход доцикла щелочь, Ф бавки, 3

51 7

91,8

0,001

0,005

15,5

51,2

89,5

15,5

76,4

0,01

50,3

15,5

47,8

47,6

0,05

15,5

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

24,9

47,8

53 2

21,3

15 5

1,00

59э6

12,4

0,25

38,6

41,4

52,6

12,4

1,00

32,0

43,8

50>9

0,25

39,6

50,1

30 3

1,00

25,5

34,2

49,1

0,25

48 5

26,0

2317

1,00

21,4

28 5

48,0

0,25

19,8

47,4

21,0

1,00

Таблица 3

Условия варки

Характеристика целлюлозы

1 13,0 ль 1,4 ° 4а,5 ° 8,8а,9а, 10а- 0,26 49,5 34,2 черная -октагидро"9,10-дике" тоантрацен

0,50 51,4 . 30,3 42,5

2 13,0

5 15,5

6 15.5

7 15>5

8 15,5

12 14,0

13 14,0

14 155

15 15 5

16 17,1

17 17 1

Выход, Число Каппа Вязкость, 3 спз

890985

Продолжение табл. 3

Условия варки

Характеристика целлюлозы цикла

Вид дикетоантрацена

Выход, Ф

Число

Каппа

Вязкость

СПЗ

« l l

«11»

0,75

«l l»

«11»

1,00

0,25 47,3 25,7 35,2

«11»

«11»

6 15 5 Смешан15 1

0,10 50,0

«11» ные

«1!»

7 14,0 Ель

Оэ,25 5115 29» 7 35,8 черная

2, 3-диметил-1,4, 4а,9а-тетрагидро-9,10-дикетоантрацен 0,25 50,9 28,3 35,2

8 14,0

«ll»

1,3-диметил-1,4,4а,9а-тетрагидро-9, 10-.дикетоантрацен 0,25 50,4 35,1 38,0

9 14,0

« I1»

Таблица 4

Характеристика целлюлозы

Условия варки

Р. цикла

Порода Вид дикетоантрацена древесины

Чи сло Вяз кост ь

Каппа СПЗ

Выход, .ф

1, 4, 4а,5, 8, 8а 9а 10а-окт а гидро-9, 10 «дике" тоантрацен

Ель черная

0,13

0,25

«I l»

«11»

51,9 24 3 40,6

0,50

«11»

»1l »

1,00

52,3 22,4 38,3

l l»

2, 3-диметил-1, 4, 4а,9а-тетрагидро«9, 10-дикетоантрацен

«11»

5217 2912 42,Э

0,25

Эффективная щелочь, ф

3 1310

4 13,0

5 14,0

Порода древесины

2-этил- 1,4, 4а,9а-тетрагидро-9, 10-дикетоантр сцен

Расход добавки,Ф

Расход добавки, Ж

50,4 28,4 42,0

49,8 27,9 37,1

51,9 29,2 47,2

52,3 276 45,7

890985

12

Продолжение табл. 4

Условия варки цикла

Порода древесины

Вид дикетоантрацена

Расход добавки, о

Выход, Число

4 Каппа

Вязкость

СПЗ

0,25

51 4 33 0 43е5

0,25

Смешанные породы

52,6 16,4

0,10

Таблица 5

Условия варки

Выход, 3 Число

Эффе кти вн ая щелочь, 4

1Р ци кла

Расход добавки, 3

Каппа

15 5

56,2

0,02

108 9

15 5

84,9

0,05

55 1

16,5

0,05

52,5

71,3

61,9

17,5

0,05

51,1

18,5

50,4

56зs

0,05

2-этил-1,4,4а,9а-тетрагидро-9, 10-дикетоантрацен

1,3-диметил-1,4, 4а,9а- тет р а ги дро-9, 1 0-ди ке" тоантрацен

1,4,4а,8,8а,9а,10а-октагидро-9, 10»дикетоантрацен

Формула изобретения

1. Способ делигнификации лигноцеллюлоэного материала путем обработки его в закрытом реактора щелочным ва45 рочным раствором при повышенном давлении и температуре 170ОС в присутствии добавки с последующим отделением варочного раствора от обработанного лигноцеллюлоэного материала с по" мощью воды или варочного раствора ще- В лока, инертного к лигноцеллюлоэному материалу, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и интенсификации процесса, в качестве. добавки используют дикетоантрацен, выбранный из группы, содержащей 1,4,4а,9а-тетрагидро-9,10-дикетоантрацен, 2,-этил53,2 31,0 41, 7

Характеристика целлюлозы

-1, 4, 4а «9а-тетрагидро-9, 10-дикетоантрацен, 2,3-диметил-1,4,4а,9а-тетрагидро-.9,10-дикетоантрацен, 1,3-диметил-1,4,4а,9а-тетрагидро-9,10-дикетоантрацен, 1,4,4а,5,8,8а,9а, 10а-октагидро-9,10-дикетоантрацен или 2,3,6,7-тетраметил-1,4,4а,5,8,8а,9а,10а»октагидро-9,10-дикетоантрацен, в количестве 0,001-13 от массы лигноцеллюлоэного материала и обработку материала ведут 170-270 мин.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве щелочного варочного раствора используют содовый щелок.

3. Способ по и, 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве щелочного варочного раствора используют сульфатный щелок;

Составитель А. Ионосов

Редактор В. Бобков Техред. А.Савка Корректор Н. Швыдкая ..

Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ 11044/89

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

13

4. Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю шийся тем, 410 сульфатный щелок содержит полисульфид в количестве 23 от массы лигноцеллюлозного материала в пересчете на элементарную серу.

890985 14

Источники информации, принятые во внимание паи экспертизе

I.Непенин IO.Н.Технология целлюлозы.т.2,Гослесбумиэдат,M.,1963,с.936т

5 2. Патент ГДР II 98549, кл. 55 b 1/10, 1973 (прототип).