Способ получения целлюлозы Советский патент 1992 года по МПК D21C3/20 D21C1/00 

СО

с

Изобретение относится к технологии изготовления целлюлозы и позволяет снизить содержание остаточного лигнина в целевом продукте при одновременно сокращении продолжительности процесса. Древесную щепу подвергают механической обработке в течение 5-10 мин в органическом растворителе, содержащем эталон, воду и уксусную кислоту в шаровой мельнице, после чего обработанную щепу вместе с органическим растворителем помещают в варочный аппарат и подвергают варке в течение 1 ч при 170°С. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве целлюлозы для бумаги и картона.

Известен способ получения целлюлозы с применением уксусной кислоты и других карбоновых кислот в присутствии окислителя Н202 (1). Недостатком указанного способа является необходимость использования катализатора, который требует проведения делигнификации в две стадии, дополнительных затрат на применение Н2О2.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения волокнистого целлюлозного полуфабриката путём варки древесной щепы органическим растворителем - этанолом в водной среде в

присутствии уксусной кислоты при повышенной температуре (2).

Недостатком известного способа является высокое содержание остаточного лигнина, длительность времени проведения варки (2 ч), невозможность получения в данных условиях волокнистого целлюлозного полуфабриката удовлетворительного качества из древесины хвойных пород.

Целью изобретения является снижение содержания остаточного лигнина в целевом продукте при одновременном сокращении продолжительности процесса, перед варкой щепу подвергают механической обработке в шаровой мельнице в течение 5-10 мин в ука занном органическом растворителе.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения волокнистого полуфабриката путем варки древесной щепы в органическом растворителе,

VI

ю

ел ю

содержащем воду и уксусную кислоту при повышенной температуре, перед варкой щепу подвергают механической обработке в шаровой мельнице в течение 5-10 мин в указанном органическом растворителе.

Эффективность делигнификации древесины осины и ели в органическом растворителе, содержащем воду и уксусную кислоту с предварительной механо-химической об- работкой связана с разрыхлением и раскрытием поверхности щепы, что способствует ускорению процессов массообмена между жидкой и твердой фазой гетерогенной системы.

При ударных высокочастотных механических воздействиях в высокомолекулярных компонентах древесины инициируется возбуждение промежутбчных активных центров : происходит встряска молекулярной структуры и энергия удара расходуется на увеличение межатомных и межмолекулярных расстояний и образование активных частиц - свободных радикалов из ароматических структур лигнина. При этом механо-химическое воздействие Ёедет не толЬ:;п к разрыхлению структуры древесины, но и к частичной фрагментации лигнина, что обеспечивает снижение содержания остаточного лигнина и интенсификацию процесса варки.

Для осуществления механической обработки в предлагаемом способе используют шаровую мельницу Лампена, принципом действия которой является сдвиг, удар.

По предлагаемому способу и способу- прототипу была проведена серия варок древесины ели и осины.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами.

П р и м е р 1. Древесную щепу осины 23 г абсолютно сухой древесины (а.с.д.) помещают в шаровую мельницу Лампена и обрабатывают в течение 5 минут в органическом растворителе, содержащем этанол воду и уксусную кислоту в соотношении 35:35:30 об.% при гидромодуле 10:1 при комнатной температуре. Затем обработанную щепу вместе с органическим растворителем помещают в лабораторный автоклав из нержавеющей стали и проводят варку в течение 1 ч (подьем температуры 45 мин) при температуре 170°С.

По истечении времени варки полученную целлюлозу выгружают из автоклава и промывают.

Л р и м е р ы 2 - 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1. но при иных значениях времени размола.

Примеры 6,12. Варки по способупрототипу проводят при аналогичных условиях, что и предлагаемые, но без предварительного размола.

Приме р ы 7 - 11. Способ осуществляют . аналогично примеру 1, но с использованием

в качестве сырья древесины ели.

Значения параметров процесса и показатели полученных целлюлоз приведены в таблице.

Из таблицы следует, что предлагаемый

способ в сравнении с известным при одинаковом времени варки обеспечивает значительно лучшие показатели по содержанию остаточного лигнина. Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить продолжительность процесса получения целлюлозы в два раза (продолжительность варки по прототипу 2 ч, а в предлагаемом способе 1 ч) при значительном повышении степени делигнификации (уменьшении содержания остаточного лигнина). При проведении варки по предлагаемому способу в течение 2 ч (как в прототипе) значения степени делигнификации будут еще выше. Например, для древесины осины при времени

механической обработки 5 мин, выход волокнистого целлюлозного полуфабриката составит 60,5%, содержание остаточного лигнина - 1,3%.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет получить целлюлозу не только из древесины осины как по прототипу, но и из древесины ели - представленные в таблице данные по варке древесины ели по способу- прототипу показывают, что полученная целлюлоза непригодна к использованию.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозы путем варки древесной щепы в органическом растворителе, содержащем этанол, воду и уксусную кислоту, при повышенной температуре, отличающийся тем, что. с целью снижения содержания остаточного лигнина в целевом продукте при одновременном сокращении продолжительности процесса, перед варкой щепу подвергают механической обработке в шаровой мельнице в течение 5-10 мин в указанном органи- ческом растворителе.