CS195751B1

CS195751B1 - Method of manufacturing semichemical pulp and lignin

Info

Publication number: CS195751B1
Application number: CS264667A
Authority: CS
Inventors: Vera Richterova
Original assignee: Vera Richterova
Priority date: 1967-04-11
Filing date: 1967-04-11
Publication date: 1980-02-29

Description

Vynález se týká způsobu výroby polobuničiny a ligninu z dřevné hmoty, sestávající zejména z hemicelulózy, celulózy a ligninu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the production of semi-pulp and lignin from a wood mass, comprising in particular hemicellulose, cellulose and lignin.

Polobunlčina a lignin se vyrábějí alkoholýzou dřevné hmoty. Při alkoholýze se vaří štěpky ze dřeva v přítomnosti alkoholu, např. metanolu. V alkoholu mohou být přítomny v malém množství i další látky, které napomáhají průběhu procesu, jako· je např. kysličník siřičitý (čs. patent číslo 97 098), kyselina metylsírová (čs. patent č. 126 812) nebo kyselina sírová. Při alkoholýze se lignin rozpustí v alkoholu a spolu s ním se odvede na další zpracování. Na lignin se působí vodíkem v prostředí organického nepolárního rozpouštědla za tlaku 350 až 450 at a při teplotě 400 až 500 °C (David W. Goheen: Hydrogenation of Lignin by the Noguchi Process; čas.: Lignin Structure and Reactions).Semi-pellets and lignin are produced by alcoholysis of wood. In alcoholysis, wood chips are cooked in the presence of an alcohol such as methanol. Other process aids may also be present in the alcohol in small amounts, such as sulfur dioxide (U.S. Patent No. 97,098), methylsulfuric acid (U.S. Patent No. 126,812), or sulfuric acid. In the case of alcoholysis, lignin is dissolved in alcohol and taken with it for further processing. The lignin is treated with hydrogen in an environment of an organic nonpolar solvent at a pressure of 350 to 450 at a temperature of 400 to 500 ° C (David W. Goheen: Hydrogenation of the Lignin by the Noguchi Process; time: Lignin Structure and Reactions).

Při alkoholýze se štěpky přemění na polobuničinu, která se dále zpracovává na papír. Nevýhodou tohoto způsobu ale je to, že vyrobený papír je velmi nekvalitní, je hrubý, láme se, má tmavou barvu. I při sebelepší defibraci má vlastnosti původní hmoty, tj. dřeva.In the case of alcoholysis, the chips are converted into semi-solids, which are further processed into paper. The disadvantage of this method, however, is that the paper produced is very poor, is rough, breaks, has a dark color. Even with the best defibrations, it has the characteristics of the original mass, ie wood.

Rozborem lze dojít k závěru, že tyto nedostatky jsou způsobeny tím, že výše uvedeným postupem nelze dokonale vyextraho2 vat z dřevné hmoty lignin, neboť tomu brání určité látky ve dřevě obsažené. Z toho vyplývá, že pokud se má dosáhnout úplného vyextrahování ligninu, je nutno dřevnou hmotu před vlastním procesem předem upravit.The analysis concludes that these drawbacks are due to the fact that the above procedure cannot be perfectly extracted from lignin wood, as this is prevented by certain substances contained in the wood. This implies that in order to achieve complete extraction of lignin, the wood mass must be pre-treated prior to the process.

Nyní bylo překvapivě zjištěno·, že takovou úpravou může být o sobě známá metoda, spočívající v působení tepla na dřevnou hmotu v přítomnosti nepolárního organického rozpouštědla, např. petroleje (N. J. Nikitin: Chemie dřeva, SNTL 1956, str. 414, příloha 1). Produkt tohoto postupu je výhodnější výchozí surovinou pro alkoholýzu, nežli neupravená přírodní dřevná hmota.It has now surprisingly been found that such a treatment may be a known method of applying heat to wood in the presence of a non-polar organic solvent such as kerosene (N.J. Nikitin: Wood Chemistry, SNTL 1956, p. 414, Annex 1). The product of this process is a more preferred starting material for alcoholysis than untreated natural wood mass.

Způsob výroby polobuničiny a ligninu podle vynálezu tedy spočívá v tom, že se na dřevnou hmotu nejprve působí teplem při teplotě 250 až 275 °C v přítomnosti organického nepolárního rozpouštědla, načež se po odstranění tohoto rozpouštědla na takto zpracovanou dřevnou hmotu působí organickým polárním varným roztokem při tlaku 1,17 až 1,96 MPa a při teplotě 130 až 145 °C, načež se organický polární varný roztok, obsahující lignin, vyextrahovaný z dřevné hmoty, odstraní.Accordingly, the process for producing a semi-solid and lignin according to the invention is characterized in that the wood mass is first treated with heat at 250 to 275 ° C in the presence of an organic nonpolar solvent, and after removal of the solvent the wood mass is treated with an organic polar boiling solution. at a temperature of 130 to 145 ° C, after which the organic polar cooking solution containing lignin extracted from the wood mass is removed.

Výhodou tohoto způsobu je, že se získá kvalitní surovina pro výrobu papíru. Její kvalita je srovnatelná se surovinou, která se získá při zpracování dřevné hmoty sulfátovým nebo sulfitovým .způsobem. Přitom se způsobem podle vynálezu získá lignin ve vhodnější a zpracovatelnější formě, než jak je tomu u těchto dvou způsobů. Výhody způsobu podle vynálezu lze charakterizovat také tak, že se proti známým způsobům zpracování dřevné hmoty získává na jedné straně kvalitní surovina pro výrobu papíru a na druhé straně lignin v takové formě, která umožňuje jeho snazší další zpracování a tím odstraňování z odpadních vod. Dochází tak ke komplexnímu využití dřevné hmoty.The advantage of this process is that a high-quality paper-making raw material is obtained. Its quality is comparable to the raw material obtained in the processing of wood material in a sulphate or sulphite process. The process according to the invention yields lignin in a more convenient and workable form than in the two processes. The advantages of the process according to the invention can also be characterized in that, on the one hand, a high-quality paper-making raw material is obtained, on the one hand, compared to the known wood-working methods, and on the other hand lignin in a form which makes it easier to further process and thereby remove. There is a comprehensive use of wood material.

Výhody způsobu podle vynálezu jsou dále vysvětleny v příkladu, který popisuje jedno provedení způsobu podle vynálezu, vycházející z použití zařízení, které je schematicky znázorněno na přiloženém výkresu.The advantages of the method according to the invention are further explained in the example which describes one embodiment of the method according to the invention, based on the use of the device, which is schematically shown in the attached drawing.

Na přiloženém výkresu je blíže objasněn uvedený způsob komplexního zpracování dřevné hmoty. Dřevné štěpky 1 vstupují zespodu do pyrolýzního reaktoru 50 spolu s petrolejem 2. Pyrolýzní reaktor 50 je vyhříván- párou 44 na teplotu 250 až 275 °C, takže dochází k destrukci dřevné hmoty a páry petroleje spolu s párami kyseliny octové, furfuralu a podobných látek jako· při suché destilaci dřeva vystupují z reaktoru 50 jako proud 3 a vstupují do rektifikačních kolon 51, kde se oddělují produkty destrukce 41, 42 a vodní pára 49 od nosných par petroleje 43. Z reaktoru 50 vystupují štěpky 4, procházejí chladičem 61, ochlazovaném proudem 62. Ochlazené štěpky 5 vstupují do vařáku 52, kde se podrobují působení varného roztoku 6, kterým je metanol s 0,2 až 0,5 % kyseliny sírové. Vařák 52 je ohříván párou 45, aby teplota extrakce ligninu byla 130 až 145 °C při tlaku 12 až 20 at. Do dna vařáku vstupuje extrakční metanol 7. Ligninový výluh 8 postupuje do odparkové stanice 54, vytápěné párou 48. Páry metanolu a petroleje 21 vstupují do rektifikační kolony 55, vyhřívané párou 48, kde se oddělí páry metanolu 22 od petroleje 23. Ze dna vařáku 52 se odebírají štěpky 9, které se v desorbéru působením vodní páry 10 zbaví absorbovaného metanolu, takže směs par metanolu a vodní páry 11 vstupuje do rektifikační kolony 58, vytápěné párou 47. V koloně 58 se oddělí páry metanolu 12 od vody 13.The attached drawing illustrates the method of complex wood processing. The wood chips 1 enter from below to the pyrolysis reactor 50 together with kerosene 2. The pyrolysis reactor 50 is heated by steam 44 to a temperature of 250 to 275 ° C, thereby destroying the wood mass and steam of kerosene together with the vapors of acetic acid, furfural and similar substances. · In the dry distillation of the wood, they exit from the reactor 50 as stream 3 and enter rectification columns 51, where the destruction products 41, 42 and water vapor 49 are separated from the kerosene carrier vapors 43. 62. The cooled chips 5 enter the digester 52 where they are treated with a cooking solution 6 which is methanol with 0.2 to 0.5% sulfuric acid. The cooker 52 is heated by steam 45 so that the lignin extraction temperature is 130 to 145 ° C at a pressure of 12 to 20 at. Extraction methanol 7 enters the bottom of the digester. The lignin liquor 8 proceeds to the evaporator station 54 heated by steam 48. Methanol and kerosene vapors 21 enter a rectification column 55 heated by steam 48 where methanol vapors 22 are separated from kerosene 23. From the bottom of the digester 52 In the desorber the water vapor 10 is freed of absorbed methanol so that the mixture of methanol vapor and water vapor 11 enters the rectification column 58 heated by steam 47. In column 58, methanol vapor 12 is separated from water 13.

Štěpky 14 z desorbéru 53 vstupují do defibrátoru 57. Defibrované štěpky 15 postupují do pracího filtru 58, kde se promývají nejprve již použitým roztokem 16, horkou vodou 13 z kolony 56 a čerstvou vodou 17, takže z výrobního cechu 69 vystupuje papírovina 18 a vodný roztok sacharidů 19. Spojený proud par metanolu 12 a 22 vstupuje jako- proud 24 do chladiče 63, chlazeného proudem 64. Ochlazený metanol 25 se rozděluje na proud extrakčního metanolu 7 a zbytek 34 se mísí s kyselinou sírovou 26 na proud varného- roztoku 6. Zahuštěný výluh 20 se rozděluje na proud 27 a 28, který vstupuje do- hydrogenační aparatury 59, kde se působením vodíku 29 za tlaku 350 a'ž 450 at při teplotě 400 až 500 °C rozkládá lignin na nízkomolekulární složky, jejichž směs 30 se rozdělí na lehké uhlovodíky 35, vodní páru 36, těžký zbytek 37, jednomocné a dvoumocné fenoly 38 a petrolejovou frakci 31, která se dělí na produkt 32, recyklus 33, který se spojuje s proudem 23, 43, 68 na proud 2. V aparatuře se zahuštěný výluh 27 — v podstatě lignin v petroleji — kondenzuje s fenoly 38, takže se získají fenol-ligninové pryskyřice 39 a kondenzát 40, který se v rektifikační koloně 65, vytápěné párou 66, rozdělí na petrolej 68 a kondenzační vodu 67. Hydrogenačně je možno zpracovávat celé množství zahuštěného výluhu na žádané a možné produkty. Přidružená výroba pryskyřic je příkladem možné kombinace.The chips 14 from the desorber 53 enter the defibrator 57. The defibrated chips 15 proceed to the scrubber 58, where they are first washed with solution 16 used, hot water 13 from column 56 and fresh water 17 so that paper mill 18 and aqueous solution leave the production guild 69. The combined methanol vapor stream 12 and 22 enters as stream 24 into a cooler 63 cooled by stream 64. The cooled methanol 25 is divided into a stream of extraction methanol 7 and the remainder 34 is mixed with sulfuric acid 26 into a stream of boiling solution 6. Concentrated The extract 20 is divided into streams 27 and 28, which enters the hydrogenation apparatus 59, where, under the action of hydrogen 29, at a pressure of 350 to 450 t at 400 to 500 ° C, lignin is decomposed to low molecular weight components whose mixture 30 is separated into light hydrocarbons 35, water vapor 36, heavy residue 37, monovalent and divalent phenols 38, and kerosene fraction 31, which is divided into product 32, recycle 33, which In the apparatus, the concentrated leach 27 - essentially lignin in kerosene - is condensed with phenols 38 to give phenol-lignin resins 39 and condensate 40, which is rectified in the rectification column 65, Steam heated by steam 66, divided into kerosene 68 and condensation water 67. The whole amount of the concentrated leachate can be processed by hydrogenation to the desired and possible products. Associated resin production is an example of a possible combination.

PříkladExample

Dřevná hmota sestává např. z 15 % hemicelulózy, z 25 % ligninu a z 60 % celulózy. Nejprve se odbourávají hemicelulózy a získá se 1 až 2 % furfuralu, 2 až 5 % kyseliny octové, 3 až 5 % acetonu. Do druhého stupně přechází v průměru 90 % prvotní dřevné hmoty. Do výluhu přechází lignin, takže se získá 62 až 65 o/_o surové polobuničiny. Polobuničina se vypírá vodou, takže se obdrží 60 až 62 % polobuničiny a 2 až 5 % sacharidů jako vodný roztok. Hydrogenací ligninových výluhů se získá např. 26 °/o plynů, 21 % jednomocných fenolů, 28 % neutrálních olejů, 16 °/o dvoumocných fenolů a zbytek se rovná 9 % původní ligninové hmoty.The wood mass consists, for example, of 15% hemicellulose, 25% lignin and 60% cellulose. First, hemicelluloses are degraded to give 1 to 2% furfural, 2 to 5% acetic acid, 3 to 5% acetone. On average 90% of the primary wood material passes into the second stage. The lignin is passed into the leachate, so that 62 to 65% o / _o crude semi-solids are obtained. The semi-solid is washed with water to give 60 to 62% of the semi-solid and 2 to 5% of the carbohydrates as an aqueous solution. Hydrogenation of lignin leaches gives, for example, 26% of gases, 21% of monovalent phenols, 28% of neutral oils, 16% of divalent phenols and the remainder equal to 9% of the original lignin mass.

Claims

SUBJECT

A process for the production of semi-solid and lignin, characterized in that the wood mass is first treated with heat at a temperature of 250 to 275 ° C in the presence of an organic non-polar solvent, after which the wood mass thus treated is treated with an organic polar boiling solution. 17-1.96 MPa and at a temperature of 130-145 ° C, after which the organic polar cooking solution containing lignin extracted from the wood mass is removed.