Способ получения целлюлозного полуфабриката Советский патент 1982 года по МПК D21C3/02 

(St) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПОЛУФАБРИКАТА

Изобретение относится к способам получения целлюлозных полуфабрикатов и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве целлюлозы для различных видов бумаги и картона. Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислород но-щелочнбй варки лигноцеллюлозного сырья при повышенных температуре и давлении р.. Однако такой способ позволяет осу ществлять варку при относительной не высокой скорости. Известен способ получения целлюло ного материала путем .кислородно-щело ной варки в присутствии катализатора - соединений меди 2. Недостатком этого способа является сильная деструкция полисахаридной части лигноцеллюлозного материала, что приводит к снижению выхода, вязкости и показателей прочности получа мого целлюлозного полуфабриката. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения целлюлозного полуфабриката путем кислороднощелочной варки лигноцеллюлозного сырья при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора делигнификации, В качестве катализатора делигнификации используют соединения марганца, например хлористого марганца 1 Однако скорость процесса также недостаточно велика. Кроме того, имеется значительное количество непровара в целевом продукте и довольно большой расход щелочи. Цель изобретения - интенсификация процесса при одновременном снижении непровара и расход активной щелочи. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения целлюлоЗного полуфабриката путем кислородно-щелочной варки лигноцеллюлозного сыря при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора делигнификации, в качестве катализатора делигнификации используют фенантролин. Фенантролин берут .в количестве 0,05-1,5 от массы абсолютно сухого сырья. Предлагаемый способ основан на об разовании комплексных соединений фенантролина с элементами металлов, содержащимися в древесине,- воде, используемой для приготовления варочно го раствора, а также переходящими в варочный раствор от стальных стенок варочного аппарата. Образовавшиеся комплексные соединения участвуют в процессе варки в донорно-акцепторных взаимодействиях с компонентами ли|- ноцеллюлозного материала, что приводит к ускорению фрагментации лигнина повышению стабильности целлюлозы и к интенсификации варки за счет как ускорения делигнификации, так и за счет повышения выхода целлюлозного полуфабриката. Предлагаемый способ может быть использован для варки целлюлозного полуфабриката в широком диапазоне его степени делигнификации и выхода. Предлагаемый способ одинаково осуществляется как при периодической так и при непрерывной варке (Посредст вом добавки фенантролина в варочный аппарат совместно с варочным раствором или в систему циркуляции варочно го anjiapaTa. Предлагаемый способ опробован в лабораторных условиях. Варки по изве стному и предлагаемому способам во всех нижеприводимых примерах проводя в одинаковых условиях.по следующему режиму: подъем температуры от 30 до б5 мин. ; продолжительность сто янки на конечной температуре различная, в зависимости от требуемой степени делигнификации получаемого целлюлозного полуфабриката; исходное давление кислорода 1,7 МПа (15 ати) степень заполнения автоклава кислородом, перед варкой 0 (в процессе варки кислород больше не подавался исходный лигноцеллюлозный материал еловая стружка толщиной 0,5-0,7 мм или тонкая осиновая щeпa толщиной 1,0-1,5 мм; гидромодуль при варке ели 15:1, осины 20:1; щелочной агент варочного раствора сода, при концент рации (в ед. NaOH) 10 г/л при варке ели и 7,5 г/л при варке осины. Добавку фенантролина вводят а виде солянокислого О-фенантролина. Соединения марганца и меди в кислородно-щелочных варках по. известному способу вводят в виде хлористого Марганца и сернокислой меди. Величина добавок во всех случаях приведена из расчета на основной компонент, обеспечивающий ускорение КЩ обработки (фенантролин, марганец или медь. П р и м 6 р 1. Условия проведения кислородно-щелочных { КЩ ) варок приведены выше. Величина добавок 0,20% от массы а.с. древесины; исходный древесный материал осиновая щепа lijxZOJ )И-1,5 мм; гидромодуль 20. Результаты варок известного и предлагаемого способов приведены в табл. 1. П р и м е р 2. Условия проведения КЩ варок аналогичны условиям варок примера 1. Результаты Щ варок приведены в табл. 2. Из результатов, представленных в , табл.1 и 2 для практически одинаковых по жесткости целлюлоз видно, что фенантролин как дрбавка, ускоряющая КУ1 дёлигнификацию, значительно (в 1,5 . раза) эффективнее марганца и несколь ко эффективнее даже такого сильного катализатора делигнификации, как медь. Если в случае добавки меди происходит чрезвычайно сильная деструкция полисахаридной части древесины, выражающаяся в снижении выхода на недопустимо значительную величину (15% от массы а.с. древесины) и падении средней степени полимеризации (СП) целлюлозы в k раза, то в случае добавки фенантролина, так же как и при добавке марганца, наблюдается повышение сохранности полисахаридной части древесины, что выражается в повышении вь1хода по сравнению с КЩ обработкой без добавок. П р и м е р 3- Условия проведения КЩ варок аналогичны условиям варок примера 1. . На варку взята еловая древесина при гидромодуле 15 и величина добавки 0,05 и 1,5 от массы а.с. древесины. Результаты варок представлены в табл. 3Как видно из результатов,, представленных в табл. 3, добавка марганца ( известный способ) в количестве 0,05% от массы а.с. древесины не при водит в условиях эксперимента к уско рению делигнификации, в то время, как добавка того же количества фенантролинз приводит к ускорению КЩ обработ ки в 1,2 раза. При увеличении количества добавляемого фенантролина до 1,5о от массы а.с. древесины сохраняется высокое ускорение делигнификации (1,8 раза) сравнить варки 1 и 5- Причем, даже при этой высокой величине добавки не наблюдается ухудшение прочностных свойств получаемой целлюлозы: разрывная длина,сопротивления раздиранию и продавливанио для целлюлоз от КЩ ва, рок с фенантролином и без него состав ляют соответственно 1 0,6 и 10,8 км,00 и А1 О MH,50t и 8п кПа. Действие фенантролина как катализатора делигнификации КЩ варках не связано с параллельным усилением процесса деструкции целлюлозы, как это имеет место, например в случае меди, что практически исключает применение последней -для ускорения КЩ варок, несмот1эя на

Продолжительность варки при 1бС(°С, мин

Выход целлюлозы,%

Непровар, % Примечан

Таблица 1

30

62

60,5

0,5 й я. массы а. с. древесины ) Равно отношению Т/Гп., где t и д- продолжительность К1Д варки при конечной температуре 160 С соответственно без добавки и с добавкой. Ноответствует числу Каппа и, используется вместо него. весьма сильное каталитическое действие на делигнификацию. Из табл. 1 и 2 видно, что добавка фенантролина приводит к некоторому повышению сохранности пописахаридной части древесины (примерно в той же степени, что и добавка марганца), на что указывает повышение, выхода целлюлозы при добавке фенантролина на IX от массы а.с. древесины. Несколько пониженное значение СП по сравнению с его значением при добавке марганца показывает, что увеличение выхода в данном случае имеет место за счет повышения.сохранности гемицеллюлоз, СП которых ниже, чем у. клетчатки. Таким образом, использование фенантролина в качестве катализатора кислородно-щелочной варки позволяет значительно интенсифицировать процесс за счет ускорения варки, а также в результате повышения выхода целлюлозного полуфабриката. 1 Кроме того, добавка фенантролина снижает расход активной щелочи ha -7 (относительных) и непровара в 3- раза.

1179570

59,2 60,04.1

1,21,32,8

Примечание. См. примечания к табл. 1.

Жесткость целлюлозы по

перманганатному числу. 38,032,630,6

Расход активн. NaOH 12,512,913,1

Ускорение К1Д варки ,01,0

Формула изобретения

Таблиц а 2

6V

60,3

0,3

3f3,6 ЗЙ,6 12,1 12,0 1,21,8

тем, что, с целью интенсификации процесса при одновременном снижении непровара и расхода активной щелочи, в качестве катализатора делигнификации используют фенантролин.

991039710

в количестве 0,05-1,5 от массы аб- 2. Tappi, V 58, W 2,1975, р.бОсолютно сухого сырья.бЗИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 3- Авторское свидетельство СССР

1 . Патент Швеции W , s № B tOS, кл. D21 С 3/02, 1970 ;прокл. 021 С 3/02, 1972. тотип) .