СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 1995 года по МПК D21C9/00 C08B15/00 

Изобретение относится к получению модифицированной целлюлозы, пригодной для использования в качестве наполнителя или загустителя в химико-фармацевтической, пищевой и лакокрасочной промышленности, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен способ получения модифицированной целлюлозы путем гидролиза измельченной целлюлозы минеральной кислотой при температуре 185-240^оС [1]
При этом в качестве измельченной целлюлозы используют целлюлозу, полученную путем нагрева лигноцеллюлозного материала при повышенном давлении; в качестве минеральной кислоты используют кислоту, выбранную из группы, содержащей H₂SO₄ и HCl. Расход минеральной кислоты 0,05-2,0%
Процесс гидролиза осуществляют менее чем за 60 c с последующим сбросом давления до атмосферного и промывкой полученной модифицированной целлюлозы.

Известный способ позволяет получать модифицированную целлюлозу с предельной степенью полимеризации в виде микрофибрилл (размер микрофибрилл: ширина 20-50 мкм, длина 1-2 мм) в растворе глюкозы.

Однако способ трудоемок из-за своей многостадийности и необходимости специального оборудования. Кроме того, практически невозможно осуществить на промышленной установке равномерный нагрев массы от 185 до 240^oС за время менее 60 с, что приводит к высокой полидисперсности целевого продукта по фракционному составу и степени полидисперсности.

Ближайшим аналогом предлагаемому техническому решению является способ получения порошковой целлюлозы путем гидролиза измельченной целлюлозы разбавленной кислотой при температуре 180-220^оС и размолe [2]
При этом для обработки измельченной целлюлозы используют серную, соляную или азотную кислоту при концентрации 0,3-1,5% а размол осуществляют в шаровой мельнице.

Высокотемпературный гидролиз осуществляют при содержании раствора кислоты 112-180% от массы целлюлозы в циклонном аппарате. Известный способ, включающий высокотемпературный гидролиз разбавленной минеральной кислотой с механическим воздействием позволяет получить порошковую целлюлозу высокого качества при его высоком выходе (95,0-96,6%). Получаемая таким способом порошковая целлюлоза характеризуется следующими показателями: степень полимеризации 175; гранулометрический состав, остаток на сите с отверстиями 1 мм 0,0; 0,5 мм 0,5; 0,25 мм 3,4.

Однако известный способ энергоемок. Кроме того, при проведении известного способа высокотемпературный гидролиз осуществляют в течение 10-40 с, а с предварительной обработкой исходного полуфабриката минеральной кислоты (120^оС), весь процесс гидролиза протекает 130-160 с.

Очевидно, что за этот временной промежуток возможно лишь ослабить аморфные участки целлюлозы, и лишь длительный последующий размол (900 с) в известном способе позволяет получить порошковую целлюлозу. Получить микрокристаллическую целлюлозу с высокой степенью кристалличности известным способом невозможно.

Новым техническим результатом предложенного способа является снижение энергоемкости процесса при сохранении реакционной способности порошковой целлюлозы.

Достигается новый технический результат за счет того, что в способе получения порошковой целлюлозы путем гидролиза измельченной целлюлозы разбавленной кислотой при повышенной температуре и размола, гидролиз осуществляют при давлении 7-50 атм. в течение 0,5-90 мин с последующим снижением давления до атмосферного со скоростью 0,1-30 атм/с.

При этом гидролиз осуществляют при температуре 165-240^оС в водной среде при гидромодуле не более 4:1 кислотой, выбранной из группы, содержащей соляную, серную, фосфорную, азотную и уксусную кислоту.

Кроме того гидролиз уксусной кислотой может осуществляться в присутствии перекиси водорода.

При проведении высокотемпературного гидролиза минеральной кислотой концентрация последней составляет 0,01-1,5% при проведении высокотемпературного гидролиза уксусной кислотой концентрация последней составляет 0,01-10,0%
Размол целевого продукта осуществляют на дисковых мельницах в одну или две ступени, при этом размол сухой.

Установлено, что высокотемпературный гидролиз при заданном диапазоне давлений и времени гидролиза позволяет получать модифицированную целлюлозу, однородную по фракционному составу и степени полимеризации при малой энергоемкости процесса.

Сухой размол целлюлозы, гидролизованной по предлагаемому способу позволяет повысить реакционную способность целевого продукта.

П р и м е р 1. Способ получения порошковой целлюлозы осуществляют следующим образом.

Измельченную сульфатную лиственную беленую целлюлозу (СП-709, белизна 81,5% ) подают в варочный котел периодического действия, туда же закачивают 0,01% серную кислоту, гидролиз осуществляют при гидромодуле 4:1; температуре 165^оС, давлении 7 атм в течение 90 мин. Затем давление снижают до атмосферного.

Полученный волокнистый полуфабрикат сушат до возможно сухого состава и размалывают в одну ступень на дисковой мельнице.

Показатели качества порошковой целлюлозы приведены в таблице.

П р и м е р 2. Способ получения порошковой целлюлозы осуществляют следующим образом.

Измельченную сульфатную хвойную беленую целлюлозу (СП 652 белизна 76,4) подают в варочный котел, периодического действия, туда же закачивают 1,5% соляную кислоту, гидролиз осуществляют при гидромодуле 3:1; температуре 240^оС давлении 50 атм в течение 0,5 мин. Затем давление снижают до атмосферного.

Полученный волокнистый полуфабрикат сушат до возможного сухого состава и размалывают в одну ступень на дисковой мельнице.

Показатели качества порошковой целлюлозы приведены в таблице.

Примеры 3-5 выполнены аналогично примерам 1,2, но при других значениях параметров процесса.

Таким образом, предложенный способ позволяет при незначительной энергоемкости процесса получать порошковую целлюлозу, однородную по фракционному составу и степени полимеризации (СП).

Использование: для производства наполнителя или загустителя в химико-фармацевтической, пищевой и лако-красочной промышленности. Сущность изобретения: целлюлозу измельчают. Измельченную целлюлозу подвергают гидролизу разбавленной кислотой соляной, серной, фосфорной, азотной или уксусной, при давлении 7,0 50,0 атм и температуре 165 240°С в течение 0,5 90,0 мин. Давление снижают до атмосферного со скоростью 0,1 30,0 атм/с. Осуществляют размол целлюлозы. 3 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ путем гидролиза измельченной целлюлозы разбавленной кислотой при повышенной температуре и размола, отличающийся тем, что гидролиз осуществляют при давлении 7,0-50 атм в течение 0,5-90 мин с последующим снижением давления до атмосферного со скоростью 0,1-30,0 атм/с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролиз осуществляют при 165-240^oС. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют кислоту, выбранную из группы, содержащей соляную, серную, фосфорную, азотную и уксусную кислоты. 4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что гидролиз соляной, серной, фосфорной или азотной кислотой осуществляют при ее концентрации 0,01-1,5% а уксусной кислотой при ее концентрации 0,01-10,0%