Способ получения сульфатной целлюлозы Советский патент 1975 года по МПК D21C3/02 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1

Изобретение относится к способу получения сульфатной предгидролизной .целлюлозы, широко применяющейся для производства кордного, штапельного и других видов искусственного волокна.

Известен способ получения целлюлозы путем предварительного гидролиза исходного целлюлозосодержащего сырья при повышенной температуре с последующей варкой по сульфатному методу.

Существуют два способа предварительного гидролиза - кислотный и водный. При первом способе гидролиз проводят разбавленными растворами минеральных кислот . Н S О , НС1 или водным раствором сернистого газа при 1ОО-130°С. При втором способе древесину сначала обрабатывают водой или пропаривают при температуре 160-170 С и гидромодуле 2-5. Практичеоки водны гидролиз также протекает в кис,лой среде вследствие выделения из древесины при такой обработке различных органичеких кислот (рН гидролизата составляет 3-4 В период предгидролиза в раствор переходит 15-20% древесины, причем 75% составляют тлеводы. При ведении предгидролиза водным раствором S О ° начала сульфатной варки удаляется около 20-30% лигнина, содержащегося в щепе. Однако и в этом случае имеется опасность конденсации лигнина.

Известный способ обеспечивает низкий выход сульфатной предгидролизной целлюлозы - 29-35% к весу абсолютно сухой древесины для различных пород. Особенно низким выходом отличается- сульфатная предгидролизная целлюлоза из лиственных пород древесины.

С целью повышения выхода целевого продукта и улучшения его качества предложен способ получения сульфатной .целлюлозы, заключающийся в том, что лредва™ рительный гидролиз ведут в присутствии добавки гипофосфита натрия в количестве 1-15% к весу абсолютно сухого исходного сырья.

При этом происходит преимущественное растворение пентозанов, защищаются от растворения целлюлоз и гексозанная часть гемицеллюлоз, заметно меньше развйвается процесс конденсации лигнина, чт способствует более полному его удалению при дальнейшей сульфатной варке. Вводя добавки гипофосфита натрия, пре гидролиз можно осуществлять любым из известных способов (кислотный, водным раствором 802 и др.). . Выход целлюлозы для сосны составляет 36-40,4%, для осины 37,7-41,4%. ) Степень дэлигнификадик, содержание пбнтозанов, щелочеустойчивость целлюлозы и другие показатели качества зависят от количества вводимого гинофосфита натрия и ;Кислотности гидролизующего раствора. Полученная целлюлоза содержит меньшее количество , экстрактивных вещест пентозанов, имеет более низкое медное число, т. е. она менее деструктирована, бсшее щелочеустойчива, так к имеет мен шую растворимость в 10%- и IS fc-HOM раЬтворах щелочи. Пример 1.В качестве сырья ис пользуют приготовленные сосновую и осиновую щепы, соответствующие по своим размерам нормальной фракции производственной щепы - 20x15x10x2 мм. Влнжность щепы 34-38%. Варку осуществля ют в батарейном автоклаве. Предгидролиз проводят 0,5- 0,75% и 1, раствором серной кислоты; вод- ным раствором сернистого газа с содер- жйнием 5,12% всей а также водои. При этом в гидролизующий раствор до бавляют гипофосфит натрия в количестве от 1 до 15% к весу абсолютно сухого исходного сырья. Температуру; повыщают в соответстви с графиком варки.

Сульфатные варки сосновой древесины с кислотным предгидролизом

Показатели

Варка

Условия предгидролиза Концентрация Н S О % Температуре- С Продолжительность, час Гидромодуль Расход , % к весу абсолютно сухого сырья

Таблица 1.

5

6

0,75 125

3 1:5

10

15 Для сосны Кислотный Предгидролиз Подъем до 125°С Вьщержка при эт6Й1 темпера2 часа туре Водный Предгидролиз Подъем до 170°С 2 часа 15 мин Выдержка при этой 1 час 30 мин. темпер(зтуре Предгидролиз водным раствором $ 0 Подъем до 105-110 С 2 часа Вьщержка при этой 1 час 45 мин температуре Для осгонлJ Кислотный Предгидролиз проводят при их же условиях, как и для сосны Водный Предгидролиз Подъем температуры до 160°С2 часа 15 мин Выдержка при этой температуре1 час 30 мин По окончании предгидролиза гидролизат ирают для анализа. Белый щелок запит в автоклав и продолжают сульфитную ку. В случае кислотного предгидролиза песульфатной варкой проводят промьшку ы водой в течение 4 час. Расход активной щелочи на варку 23% . есу абсе лютно сухой исходной щепы, ьфидность щелока - 25%, гидромодуль . Режим сульфатной варки не изменяетпри проведении различного рода предролиза, за исключением темпеватуры ки, которая для. сосны 170 С, а для ны 160 С. Результаты испытаний и анализа каче- . а полученной целлюлозы представлены абл 1-4.

Сульфатнью варки сосновой древесины с водным прэдгидропизом

Содержание 0{ -целлюлозы, % 96,597,497,2

Таблица2

485178-, .

Сульфатные варки сосновой древесины

с предгидролизом водным раствором 3

Т а б л и ц а -3 Сульфатные варки основной древесины предгидролияом и с добавками НаН Содержание, Of -целлюлозы, %95,096,2 Таблица 4 с кислотным и водным РО 96,6 . 96.8 94,597,7

11

П р и м е р 2. Сосновую щепу обычньцс размеров обрабатывают водным раствором сернистого газа, содержащего 5Д2% всей

§0 и 5% гипофосфита натрия к весу абсолютно сухой древесины при 105-110 С в течение 3 час 45 мин. Затем гидролизат удаляют, а щепу заливают белым щелоком и : ведут сульфатную варку при гидромодуле 1:5 в течение 3 час при 170°С. Расход активной щелочи к весу абсолютно сухой щепы составляет 23% в ед. На О,

сульфидность щелока - 25%. Выход целлюлозы 40,4%. Аналогичная варка без добавок гипофосфита натрия дала целлюлозу с выходом 35,5% к весу абсолютно сухоПоказатели целлюлозы

Сосна

Предварительный гидролиз водным раствором

без добавок с добавкой 5% .без добавок

Выход, % к абсолютно суму сырью

Непровар, % к абсолютно

сукоыу сырью

Жесткость, Бе

Содержание лигнина, % к

абсолютно сухому сырью Содержание пентозанов, %

абсолютно сухому сырью

-Содержание смол, % к

а,бсолютно сухому сырью

Медное число, %

Растворимость, %:

в NaOH

в 18%-.ной НаОН.

е Добавки гипофосфита натрия в гидроли зутощий раствор в сравнительно небольшом количестве - к весу абсолютно. сухо го сырья (см, табл. 3-4) вызывают. зна

12

го сырья. Сравнительно качественные казатели целлюлоз представлены в табл.5.

П р и м е р 3. Осиновую щепу нормальных размеров подвергают водному предгид- |ролизу при гидромодуле 1:5 и температуре 160 С в течение 3 час 45 мин. Перед началом йредгидролиза в воду добавляют 5% гкпосфэсфита натрия к весу исходной абсолютно сухой древесины. По окончании ги; ролиза оттягивают гидролизат и заливают в котел белый щелок на варку, которую ведут в 1вчение 3 час при160 С. Выход целлюлозы 41,4% от абсолютно Сухой исходной древесины.;

Сравнительные качественные показате- ли целлюлозыпредставлены в табл. 5,, .,.

Таблица5

Осина

Водный предгидролиз

с добавкой 5% .к к

абсолютно суабсолютно сухой хой щепе, щепе

34,8

41,4

Нэт

Нет 125 117

8,51

3,90 6,85 2,85

1,01

0,57 0,33

0.32

4,7О

6,30 4,65 3,85

читальное повышение выхода рульфатной предгидролизной целлюлозы при варке хвоиных и лиственных пород древесины.

При этом уменьшаются жесткость, со13

держание лигнина, смол и пентозанов в целлюлозе (см. табл. 1-4), увеличиваются содержание Д -целлюлозы, устойчивость целлюлозы по отношению к щелочам. Применяя при предгидролизе гипофосфит натри можно получить после варки целлюлозу с повышенным (до 98,. табл. 1) содержанием of -целлюлозы.

Действие ||У| аН2РО благоприятно по отношению к .качес ву и выходу суль фатной предгидролизной целлюлозы с применением кислотного и водного предгидролизов.

Особенно сильное повьпнение выхода сульфатной предгидролизной целлюлозы ; наблюдается при варке лиственных пород древесины.

в количестве

При добавке

3% от абсолютно сухой древесины выход целлюлозы увеличивается на 6,5% (см.

14

табл. 4), содержание лигнина пентозанов и смол уменьшается более чем в два раза, растворимость целлюлозы в 10%- и 18%- -ной NaOH уменьшается в среднем на 1%, увеличивается содержание СГ -целлюлозы на 1,6% (.см. табл. 4).

изобретен и

П р е д м е

Способ получения сульфатной целлюлозы путем предварительного гидролиза исходного целлюлозосодержашего сырья при по вьшенной температуре с последующей варкой по сульфатному методу, отличающийся тем, что, с целью, увеличейия выхода целевого продукта и улучшения его качества, предварительный гидролиз ведут в присутствии добавки гипофосфита натрия в количестве 1-5% к весу абсолютно cyxofo исходного сырья.