Способ получения катализатора для делигнификации древесины Советский патент 1991 года по МПК B01J37/00 B01J31/02 

Изобретение относится к органической имии в частности к получению катализатора на основе продукта окисления антрацена, и может быть использовано в целлюлоэно бумажной промышленности для получения целлюлозы

Целью изобретения является получение катализатора с повышенной селективностью по отношению к лигнину древесины в процессе щелочной варки целлюлозы и упрощение технологии

Цель достигается за счет использования в качестве исходного сырья антраценовой фракции, в качестве окислителя перекиси водорода, в качестве катализатора окиснованадиевого соединения меди определен ной общей формулы при определенном молярном отношении окислителя к антраценовой фракции,при использовании в качестве растворителя этилацетата или уксусной кислоты или диметилформамида

П р и м е р 1 В трехгорлую колбу снабженную механической мешалкой обратным холодильником и капельной воронкой помещают антраценовую фракцию в количестве 5,26 г, растворитель - этилацетат 30 мл и навеску катализатора в количестве 0,15 г (0,0075 моль)

Перекись водорода 1,39 г (0 041 моль) в растворе этилацетата объемом 66 мл прика

о ел

S

ел

пывают при перемешивании через делительную воронку в реакционную массу в течение 30 мин, Молярное соотношение окислителя и антраценовой фракции (субстрата) составляет 1:1, общий объем реакционной смеси 100 мл. Через 3 ч реакционную массу отделяют от катализатора фильтрованием. Растворитель отгоняют при 78°С. Оставшийся продукт - оксидат антрацена используют в качестве катализатора делиг- нификации древесины.

Результаты опытов приведены в табл.1 и 2.

П р и м е р 2. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором Cuo.sVzOs, взятым в количестве 1,598 г (0,0075 моль), по методике примера 1.

П р и м е р 3. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором Сио,, взятым в количестве 0.1Б4 г (0,0075 моль), по методике примера 1.

П р и м е р 4. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором CuVaOs, взятым в количестве 1,84 г (0,0075 моль), по методике примера 1.

Примерб. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором Cuo.iVzOs, взятым в количестве 1,411 г (0,0075 моль), по методике примера 1.

П р и м е р 6. Окисление проводят по примеру 1, а в качестве катализатора используют V20s в количестве 0,1 г (0,0075 моль).

Приме р 7. Окисление проводят аналогично примеру 3, в качестве растворителя используют уксусную кислоту.

Примерв. Окисление проводят по примеру 3, в качестве растворителя используют диметилформамид.

П р и м е р 9. Окисление проводят по примеру 3, перекись водорода добавляют в количестве 2,78 г. Соотношение окисли- тель:субстрат2:1.

Результаты опытов по примерам 1,7 и 8 приведены в табл.2.

П р и м е р 10. Окисление проводят по примеру 3. Перекись водорода добавляют в количестве 8,34 г. Соотношение окислитель: субстрат 6:1.

ПримерИ.В термостат помещают герметично закрытую емкость, загружают 9 г щепы (в пересчете на а.с. древесину), заливают 63 мг NaOH, добавляют катализатор - оксидат антраценовой фракции по примерам 1-10 в определенном количестве (табл.3). По окончании варки полученный древесный остаток промывают, высушивают и определяют содержание остаточного лигнина.

Как видно из представленных результатов в табл. 1, введение оксидных ванадиевых соединений меди формулы Cuo.s-i.oVaOs, в качестве катализатора окисления антраценовой фракции позволяет получить такой оксидат антраценовой фракции, при использовании которого в процессе делигни- фикации древесины достигается наибольшая избирательность по отноше0 нию к лигнину древесины.

Содержание остаточного лигнина в сухом древесном остатке 3,4-4,8%, тогда как при использовании оксидата антраценовой фракции, полученного в присутствии вана5 диевого катализатора (Х/20б), 12%, а в присутствии Cuo.iVaOs 5,1%.

Процесс окисления антраценовой фракции можно провести как в присутствии эти- лацетата, так и в присутствии уксусной

0 кислоты и диметилформамида. при этом получаемый продукт - оксидат антраценовой фракции имеет одинаково высокую эффективность по отношению к лигнину древесины. Однако, при осуществлении

5 способа преимущественно используется этилацетат из-за низкой температуры кипения, что значительно упрощает процесс.

Из данных, приведенных в табл.3, видно, что при увеличении количества добавля0 емого окислителя по отношению к субстрату (антраценовой фракции) эффективность получаемого продукта по отношению к лигнину древесины возрастает, т.е при увеличении избытка окислителя для проведения

5 процесса делигнификации требуется меньшее количество предлагаемого продукта.

При введении 0,01% оксидата антраценовой фракции, полученного при добавлении 6-кратного избытка окислителя,

0 содержание остаточного лигнина в абсолютно сухом древесном остатке составляет 5,2%, тогда как при применении чистого ан- трахинона 19,1%. При введении 0,05% предлагаемого катализатора делигнифика5 ции, полученного при окислении двухкратным избытком раствора перекиси водорода, содержание остаточного лигнина составляет 4,7%, тогда как при использовании такого же количества антрахинона содержание ос0 таточного лигнина составляет 10.8%. При введении 0,08% предлагаемого катализатора делигнификации, полученного при соотношении окислителя и субстрата 1:1, содержание остаточного лигнина составля5 ет 3,4%, тогда как при введении такого же количества антрахинона остаточное содержание лигнина составляет 7,6%.

Таким образом, эффективность предлагаемого катализатора делигнификации выше, чем эффективность антрахинона в 2-3

раза. Кроме того, предлагаемый катализатор делигнификации по сравнению с известным является недорогим, недефицитным и простым в исполнении за счет использования неочищенной антраценовой фракции и нетоксичного растворителя.

Формула изобретения

1. Способ получения катализатора для делигнификации древесины путем жидко- фазной обработки антраценсодержащего исходного сырья окислителем - перекис- ным соединением в присутствии органического растворителя и катализатора окисления, содержащего оксидное соединение ванадия, с последующим их отделени

ем, отличающийся тем. что. с целью получения катализатора с повышенной селективностью по отношению к лигнину древесины в процессе щелочной варки целлюлозы и упрощения технологии, в качестве исходного сырья используют антраценовую фракцию, в качестве окислителя - перекись водорода, в качестве катализатора окисления - окиснованадиевое соединение меди общей формулы CuxVzOs, где ,30- 1,0, и окисление ведут при молярном отношении окислителя к антраценовой фракции равном (1-6):1.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют этилацетат или уксусную кислоту, или диметилформамид.

Изобретение касается каталитическс и химии в частности получения катализатора для делигнификации древесины Цель изо бретения - повышение селективности ката лизатора и упрощение процесса Последний ведут обработкой антраценовой фракции перекисью водорода при их молярном соот ношении 1 (1 6) в среде растворителя (эти лацетата уксусной кислоты или диметилформамида) в присутствии катали затора окисления соединения меди ф лы CuxY205 где 3 1 с последующим отде лением катализатора фильтрованием Пол учаемый оксидат антраценовой фракции при использовании его в процессе делигни фикации древесины при щелочной варке целлюлозы обеспечивает лучшую селектив ность чем известный антрахинон (в 2-3 ра за) Использование неочищенной антраценовой фракции и нетоксичного рас творителя упрощает процесс приготовле ния катализатора 1 з п ф лы 3 табл 00 С

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3