СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 1995 года по МПК D21C1/00 D21C3/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к технологии получения целлюлозы для бумаги и химической переработки.

Известен способ получения целлюлозы путем пропитки щепы, удаления пропиточного раствора, предгидролиза пропитанной щепы при повышенной температуре и давлении и последующей щелочной варки. При этом щепу пропитывают водой при температуре 110-130^оС в течение 30-60 мин, а предгидролиз пропитанной щепы проводят при температуре 170^оС в течение 120 мин.

Этот способ позволяет получать вискозную целлюлозу нужного качества. Однако этот процесс длителен и экологически вреден из-за большого расхода серосодержащих реагентов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является интенсификация процесса при сохранении качественных показателей целлюлозы, а также улучшение экологичности процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе получения целлюлозы путем пропитки щепы, удаления пропиточного раствора, предгидролиза пропитанной щепы при повышенной температуре и давлении и последующей щелочной варки, согласно изобретению, предгидролиз пропитанной щепы проводят при температуре 190-230^оС в течение 0,5-10 мин.

При этом пропитку щепы ведут водой или водным раствором гидроксида натрия и/или сульфита натрия при расходе указанных реагентов 0,5-10% от массы абсолютно сухой щепы, щелочную варку проводят с сульфатным или натронным щелоком. По окончании предгидролиза может производиться мгновенный сброс давления до атмосферного.

При кратковременном высокотемпературном гидролизе предварительно пропитанной щепы происходит гидролитическая деструкция полимерных компонентов древесины, причем лигнин и лигноуглеводная матрица деструктируются в значительно большей степени, нежели целлюлоза и другие высокомолекулярные полисахариды. Это облегчает последующее удаление лигнина на стадии варки. Таким образом, в зависимости от условий высокотемпературного гидролиза, т.е. степени деструкции лигнина и лигноуглеводной матрицы, и условий варки можно получать как целлюлозу для бумаги, так и для химической переработки. При этом пределы температуры 190-230^оС и продолжительности предгидролиза 0,5-10 мин являются оптимальными, так как при температуре ниже 190^оС и большей продолжительности процесса не достигается интенсификация процесса, а при выходе за верхний предел температуры происходит деструкция целлюлозы и падение качественных показателей целлюлозы.

Мгновенный сброс давления до атмосферного (декомпрессия) по окончании предгидролиза позволяет дополнительно повысить интенсификацию процесса и улучшить содержание лигнина в целевом продукте.

Способ осуществляют следующим образом.

Щепу пропитывают пропиточным раствором при гидромодуле 1:3, температуре, преимущественно 100^оС, в течение 15 мин.

В качестве пропиточного раствора используют воду или водный раствор гидроксида натрия и/или сульфита натрия. Затем пропиточный раствор удаляют отжимом и пропитанную щепу подвергают предгидролизу водному или паровому при гидромодуле 1: 2 и температуре 190-230^оС в течение 0,5-10 мин. По окончании предгидролиза может быть произведен мгновенный сброс давления до атмосферного (декомпрессия).

Отработанную таким образом щепу подвергают варке с натронным или сульфатным щелоком при гидромодуле 1:4, подъеме температуры до 170^оС в течение 90 мин, стоянка на указанной конечной температуре в течение 30-60 мин.

Предлагаемый способ опробирован в лабораторных условиях с использованием щепы из древесины березы и ели и в заводских условиях с использованием технологической щепы (из смеси осины и березы).

Режим осуществления процесса при конкретных параметрах и показатели полученной целлюлозы представлены в таблицах.

В табл.1-2 приведены режимы процесса и показатели целлюлозы, полученной для химической переработки. При этом в примерах 1-6 (табл.1) используют щепу из березы, в примерах 8-10 (табл.2) технологическую щепу из смеси осины и березы.

В табл.3-5 приведены примеры, иллюстрирующие способ получения целлюлозы, предназначенной для изготовления бумаги. В примерах 12-14 (табл.3) используют щепу из березы, в примерах 16-20 (табл.4) щепу из ели, а в примерах 22-25 (табл.5) технологическую щепу из смеси осины и березы.

Для сравнения в таблицах приведены примеры 7, 11, 15, 21, 26 получения целлюлозы из той же щепы, но по способу-прототипу.

Из данных таблиц видно, что предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс получения целлюлозы; сократив продолжительность пропитки в 2 раза, предгидролиза в 9-180 раз, варки в 1,5-3 раза при сохранении качественных показателей целевого продукта (при проведении предгидролиза с мгновенным сбросом давления этот эффект еще более значителен примеры 23, 24, 25).

Предлагаемый способ позволяет повысить экологичность процесса путем сокращения или исключения расхода серосодержащих реагентов.

Кроме того, предложенный способ позволяет получить целлюлозу, отбелку которой можно вести без использования активного хлора и при значительном сокращении хлорсодержащих реагентов.

Использование: при производстве бумаги и химической переработке. Сущность: щепу пропитывают водой или водным раствором гидроскида натрия и/или сульфита натрия при расходе 0,5 - 10,0% от массы абс. сухой щепы. Удаляют пропиточный раствор. Осуществляют предгидролиз пропитанной шины при температуре 190 230°С в течение 0,5 10,0 мин. Производят щелочную варку сульфатным или натронным щелоком. Перед варкой можно мгновенно сбрасывать давление до атмосферного. 3 з. п. ф-лы, 5 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ путем пропитки щепы, удаления пропиточного раствора, предгидролиза пропитанной щепы при повышенной температуре и давления и последующей щелочной варки, отличающийся тем, что предгидролиз пропитанной щепы проводят при 190-230^oС в течение 0,5-10,0 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитку щепы проводят водой или водным раствором гидроксида натрия и/или сульфита натрия при расходе указанных реагентов 0,5-10% от массы абсолютно сухой щепы. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что щелочную варку проводят с сульфатным или натронным щелоком. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что по окончании предгидролиза производят мгновенный сброс давления до атмосферного.