СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2007 года по МПК D21C1/06 D21C3/04 

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении волокнистых полуфабрикатов из однолетних растений, в частности из шелухи и соломы риса.

Известен способ получения целлюлозного материала из однолетних растений путем щелочной варки в водном растворе едкого натра и сульфида натрия при температуре 150...160°С под давлением [Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. т.2, М.: Лесная промышленность, 1990 г.]. Однако высокое содержание минеральных компонентов (SiO₂), переходящих в процессе варки в раствор в виде малорастворимых силикатов по реакции (1), что приводит к существенному снижению выхода и качества продукта (снижение степени белизны, увеличение содержания остаточного лигнина), а также к возникновению силикатных отложений на поверхностях технологического оборудования по реакции (2).

Известен способ получения целлюлозного материала из измельченной древесины в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии катализатора, в качестве которого могут быть использованы вольфрамат или молибдат натрия при нагревании [RU №2042004, МПК D21C 3/04, 1995].

Однако этот способ не приемлем для сырья, содержащего соединения кремния. В условиях варочного процесса по данной технологии диоксид кремния, находящийся в сырье, в кислой среде образует продукт Н₂SiO₃, который не растворяется и не переходит в варочный раствор, остается в целлюлозном материале, увеличивая таким образом зольность, ухудшая делигнификацию и, как следствие, приводит к низким показателям белизны получаемого продукта.

Задачей изобретения является улучшение качества получаемого целлюлозного материала (повышение белизны) за счет снижения кремнийсодержащих соединений и расширение сырьевой базы.

Поставленная задача решается тем, что в качестве сырья используют рисовую солому и/или рисовую шелуху, из которой предварительно удаляют диоксид кремния путем обработки сырья раствором NaOH 20÷60 г/л при температуре не менее 70°С в течение не менее 20 мин, с последующей промывкой целлюлозной массы водой до нейтральной реакции.

Обескремненное сырье далее подвергают процессу делигнификации в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода (25%) при соотношении 1:1 в присутствии молибдата натрия.

Заявленный способ иллюстрируется следующими примерами.

Рисовую солому (содержание SiO₂ 11,5%) и рисовую шелуху (содержание SiO₂ 15,0%) обрабатывали щелочью (10-60 мл г/л) при 50-100°С в течение 30-120 мин.

Содержание SiO₂ в сырье после обработки определяли по стандартной методике гравиметрическим методом [ГОСТ 9428-73. Реактивы: Кремний (IV) оксид]. Полученные результаты представлены в табл.1.

Из данных, представленных в табл.1, видно, что удаление диоксида кремния из рисовой соломы и рисовой шелухи происходит при следующих существенных условиях: содержание щелочи 20÷60 г/л, температура обработки ≥70°С, продолжительность ≥20 мин (примеры 12-29).

Для оптимальных условий (соответствующих удалению более 90% SiO₂) проведены варки целлюлозы. Диоксид кремния удаляют при концентрации 40 г/л, температуре 90°С и продолжительности 60 мин (пример 19, 27).

Варка обескремненного сырья

Процесс варки обескремненного сырья ведут в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода (25%) при соотношении 1:1 в присутствии катализатора Na₂MoO₄ (5% от массы абсолютно сухого обескремненного сырья) в одну стадию при температуре 90°С и гидромодуле 10:1. Результаты варки представлены в табл.2.

Таблица 2Влияние условий варки на качество получаемой целлюлозы№ примераСырьеПредварительная обработкаВыход, %Белизна,%Остаточный лигнин,%30Плодовые оболочки риса (шелуха, лузга)нет47,5624,831есть53,4683,532Рисовая соломанет65,3654,533есть75712,5

Как видно из представленных данных (табл.2), предварительное удаление из исходного сырья диоксида кремния щелочным раствором приводит к увеличению белизны, снижению содержания остаточного лигнина при варке рисовой шелухи (примеры 30, 31) и рисовой соломы (примеры 32, 33).

Как свидетельствуют данные табл.2. (пример 31, 33), предварительное удаление кремнийсодержащих соединений позволяет получить целлюлозосодержащий материал по белизне, близкой к полуфабрикатам, полученным из технологической щепы. Аналогичные результаты были получены при использовании смеси в различных соотношениях рисовой соломы и рисовой шелухи.

По нашему мнению это связано со снижением содержания не только SiO₂, но и лигнина при предварительной обработке растительного сырья, что способствует улучшению варочного процесса за счет лучшего доступа компонентов варочного раствора к лигноцеллюлозному материалу и вследствие этого более селективному удалению лигнина, повышению степени белизны, и, кроме того, увеличению выхода целлюлозного материала.

Способ касается получения целлюлозы, относится к области целлюлозно-бумажного производства и может быть использован при получении волокнистых полуфабрикатов из однолетних растений, в частности из шелухи и/или соломы риса. Из рисовой соломы и/или рисовой шелухи предварительно удаляют диоксид кремния путем обработки сырья раствором NaOH 20-60 г/л при температуре не менее 70°С в течение не менее 20 мин. Затем целлюлозную массу промывают водой до нейтральной реакции. Обескремненное сырье далее подвергают процессу делигнификации в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии молибдата натрия. Техническим результатом является улучшение качества получаемого целлюлозного материала и расширение сырьевой базы. 2 табл.

Способ получения целлюлозы путем варки исходного сырья смесью ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии катализатора при нагревании, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют рисовую солому и/или рисовую шелуху, предварительно подвергнутые химической обработке раствором NaOH с концентрацией 20÷60 г/л при температуре не менее 70°С в течение не менее 20 мин, с последующей промывкой водой до нейтральной реакции.