CS222679B2 - Method of boiling the ligno-cellulose materials - Google Patents
Method of boiling the ligno-cellulose materials Download PDFInfo
- Publication number
- CS222679B2 CS222679B2 CS814279A CS814279A CS222679B2 CS 222679 B2 CS222679 B2 CS 222679B2 CS 814279 A CS814279 A CS 814279A CS 814279 A CS814279 A CS 814279A CS 222679 B2 CS222679 B2 CS 222679B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- batch
- lignin
- cooking liquor
- liquor
- pulp
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000009835 boiling Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims description 16
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims description 16
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 40
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims abstract description 12
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 3
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims abstract 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 22
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 5
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical group Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 claims 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 5
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 abstract 1
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Inorganic materials [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 abstract 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 26
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 16
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 12
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 8
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 4
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 4
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 4
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 101150047356 dec-1 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 241001279686 Allium moly Species 0.000 description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 alkaline earth metal salt Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 235000011147 magnesium chloride Nutrition 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003791 organic solvent mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 2
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000135330 Acronychia laevis Species 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000755093 Gaidropsarus vulgaris Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000218922 Magnoliophyta Species 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003321 atomic absorption spectrophotometry Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 description 1
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- AZEGRRQOQSUJJK-UHFFFAOYSA-N nitrate;hydrochloride Chemical compound Cl.[O-][N+]([O-])=O AZEGRRQOQSUJJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- KVNYFPKFSJIPBJ-UHFFFAOYSA-N ortho-diethylbenzene Natural products CCC1=CC=CC=C1CC KVNYFPKFSJIPBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 1
- 238000003797 solvolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012141 vanillin Nutrition 0.000 description 1
- MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N vanillin Chemical compound COC1=CC(C=O)=CC=C1O MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N vanillin Natural products COC1=CC(O)=CC(C=O)=C1 FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Způsob várky lignocelulozových materiálů, při kterém se lignooelulózový materiál vaří ve směsi vody a 1 až 4 objemů alifatického alkoholu nejvýše se 3 atomy uhlíku na 1 objem vody obsahující kovovú sůl a popřípadě malé množství kysele reagující látky při teplotě 130 až 210 °C po dobu nejvýše dvou hodin, přičemž se používá 4 hmotnostních dílů varného louhu na jeden hmotnostní díl lignocelulózového materiálu, rozvolněná celulózová vlákna se pak od vazného louhu oddělí, alkohol se z varného louhu odpaří a ze zbylého varného louhu se oddělí lignin a cukry, který je vyznačený tím, že vodný roztok alkoholu obsahuje 0,001, až 1,0 molů chloridu nebo dusičnanu hořečnatého, vápenatého nebo barnatého nebo síranu hořečnatého nebo jejich směsi a silnou minerální kyselinu v 0,000 5 až 0,008 normální koncentraci.Method of batch lignocellulose materials wherein the ligno-cellulosic material is cooked in a mixture of water and 1 to 4 volumes of aliphatic alcohol with no more than 3 carbon atoms per 1 volume of water containing a metal salt and optionally a small amount of acid reactant at a temperature of 130 to 210 ° C for at most two hours, using 4% by weight parts of boiling liquor per weight part of lignocellulosic material, loosened the cellulose fibers are then removed from the binding liquor the alcohol is evaporated from the boiling liquor and separating the remaining boiling liquor lignin and sugars, which is characterized by the fact that the aqueous alcoholic solution contains from 0.001 to 1.0 moles of magnesium chloride or nitrate, calcium or barium or sulfate magnesium or mixtures thereof and a strong mineral acid in 0.000 5 to 0.008 normal concentration.
Description
Vynález se týká způsobu várky lignocelulózových materiálů.The invention relates to a process for batching lignocellulosic materials.
Předmětem vynálezu je způsob várky lignocelulózových materiálů, při kterém se lignocelulózový materiál vaří ve směsi vody a 1 až 4 objemů alifatického alkoholu nejvýše se 3 atomy uhlíku na 1 objem vody obsahující kovovu sůl a popřípadě malé množství kysele reagující látky při teplotě 130 až 210 °C po dobu nejvýše dvou hodin, přičemž se používá 4 hmotnostních dílů varného louhu na jeden hmotnostní díl lignocelulózového materiálu, rozvolněné celulózová vláknina se pak oč varného louhu oddělí, alkohol se z varného louhu odpaří a ze zby lého varného louhu se oddělí lignin a cukry, který je vyznačen tím, že vodný roztok alkoholu, používaný jako varný louh, obsahuje 0,001 až 1,0 molů chloridu nebo dusičnanu hořečnatého, vápenatého nebo barnatého nebo síranu horečnatého nebo jejich směsi a silnou minerál- ní kyselinu v 0,000 5 až 0,008 normální koncentraci.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for batching lignocellulosic materials, wherein the lignocellulosic material is boiled in a mixture of water and 1-4 volumes of aliphatic alcohol having no more than 3 carbon atoms per volume of water containing a metal salt and optionally a small amount of acidic material at 130 to 210 ° C. for a maximum of two hours using 4 parts by weight of cooking liquor per part by weight of lignocellulosic material, the loose cellulose pulp is then separated from the cooking liquor, the alcohol is evaporated from the cooking liquor and lignin and sugars are separated from the remaining cooking liquor characterized in that the aqueous alcohol solution used as the cooking liquor contains 0.001 to 1.0 moles of magnesium, calcium or barium chloride or nitrate or magnesium sulphate or mixtures thereof and a strong mineral acid at 0.000 5 to 0.008 normal concentration.
Způsob je obzvláště vhodný pro výrobu buničiny s nízkým číslem Kappa nebo Roe, s vysokou pevností vláken a s celulózou v téměř nativním, neodbouraném stavu. Je významné, že způsob podle vynálezu je stejně vhodný pro dřevo gymnosperm a angiosperm, jakož také pro lignocelulózové zemědělské odpady při pečlivé'várce za shora uvedených podmínek.The method is particularly suitable for producing pulp having a low Kappa or Roe number, high fiber strength and cellulose in an almost native, ungraded state. Importantly, the process of the invention is equally suitable for gymnosperm and angiosperm wood, as well as for lignocellulosic agricultural wastes under careful brewing under the above conditions.
Při současném nedostatku energie a chemikálií se klade důraz na účinnost várky a na dokonalé získání chemikálií. Nové způsoby várky mají být účinné se zřetelem na odstraňování ligninu, aby bylo možné várku zkrátit, přičemž várka mé být současně dostatečně mírné k dosahování téměř teoretického výtěžku vlákniny a ke kvantitativnímu získání rozpuštěných vedlejších produktů. Delignifikace musí být po možnosti dokonalá k předcházení nízké pevností vazby vláken a ke snížení potřebného množství chemikálií k bělení v případech, kdy se mé vyrábět plně bílý papír. Dobrá várka dále vyžaduje co možná dokonalé rozvolnění vláken. Delignifikace musí proto zasahovat jak cementační vrstvy vláken - střední lamely - sestávající z ligninuhlohydrátové matrice, tak buněčné stěny matrice Obsahující lignin a hemicelulózy v různých podílech.With the current lack of energy and chemicals, emphasis is placed on batch efficiency and perfect chemical recovery. The new batch methods are intended to be effective in removing lignin in order to shorten the batch, the batch being at the same time moderate enough to achieve near-theoretical fiber yield and to quantitatively obtain dissolved by-products. Delignification must, as far as possible, be perfect to prevent low fiber bonding strengths and to reduce the amount of bleaching chemicals needed when mine is producing fully white paper. Furthermore, a good batch requires perfect fiber loosening. The delignification must therefore cover both the cementation layers of the fibers - the central lamella - consisting of the lignin carbohydrate matrix and the cell walls of the matrix containing lignin and hemicelluloses in different proportions.
Taková účinná delignifikace vede k nízkému podílu zůstávajícímu na sítu a varné štěpky vyžadují malé, pokud vůbec nějaké, mechanické míchání k plnému rozvolnění, čímž se šetří provozní energie jakož i délka vláken.Such efficient delignification results in a low proportion remaining on the sieve and the cooking chips require little, if any, mechanical mixing to fully open, thus saving operating energy and fiber length.
-· nd je při procesech hydrolýzy dřeva ve vodných směsích nebo ve vodně organických směsích rozpouštědla obsahujících nepufrované nebo nemoderované kyselé katalyzátory při top, otě 165 až 210 °C taká napadána celulóza tak rychle, že ještě před rozpuštěním ligninu a hemicelulózových složek z buněčných stěn dochází ke značnému odbourání celulózy. I když se jakožto katalyzátoru použije poměrně slabých kyselin, jako je dokarboxylové organické kyselina, mají rozvolněné vlákna polymerační 'stupeň celulózy nižší než v nativním stavu, takže papírové listy vyrobené z těchto buničin, mají nedostatečnou pevnost v natržení, pevnost v protlaku a mají nedostatečnou tržnou délku pro průmyslové účely.- · nd, in wood hydrolysis processes in aqueous mixtures or in aqueous organic solvent mixtures containing unbuffered or unmodified acid catalysts at top, at 165 to 210 ° C, the cellulose is attacked so rapidly that even before the lignin and hemicellulose components are dissolved from the cell walls to significantly break down cellulose. Although relatively weak acids, such as docarboxylic organic acids, are used as the catalyst, the disintegrated fibers have a degree of cellulosic polymerization lower than in the native state, so paper sheets made from these pulps have insufficient tear strength, punch strength and insufficient tear. length for industrial purposes.
Jakožto výhody dobře známých postupů se uvádějí velmi krátké doby várky a značné výtěžky rozpustného ligninu a rozpuštěných cukrů, zůstává však požadavkem u známých postupů rozvolnění celulózových vláken za zachování téměř veškeré polyglukanové 'frakce při zachování pevnosti nativních celulózových vláken za přijatelně nízkého obsahu ligninu v buničině.Advantages of well known processes include very short batch times and considerable yields of soluble lignin and dissolved sugars, but it remains a requirement in the known cellulosic fiber disintegration processes while maintaining almost all polyglucan fractions while maintaining native cellulosic fiber strength at an acceptable low lignin content.
Vynález se také týká způsobu výroby vysokovýtěžkové buničiny s nízkým obsahem zbytkového ligninu ke zlepšení vazby vláken a k jejich uspořádání v papírovém listu a ke snížení spotřeby chemikálií pro bělení při výrobě plně vybělených papírů.The invention also relates to a process for producing high-yield pulp having a low residual lignin content to improve fiber bonding and filament formation in a paper sheet and to reduce the consumption of bleaching chemicals in the manufacture of fully bleached papers.
Dále je žádoucí předcházet poškození celulózy působením organických rozpouštědel mísitelných s vodou používaných při způsobu podle vynálezu, které jsou účinná při delignifikaci a nenapadají uhlohydréty.Furthermore, it is desirable to prevent damage to cellulose by the action of the water-miscible organic solvents used in the process of the invention, which are effective in delignification and do not attack carbohydrates.
Další značné zlepšení způsobu podle vynálezu vyplývá z volby nenákladného mírného katalyzátoru, kterým je sůl mající tu jedinečnou vlastnost, že vytváří mírně kyselé roztoky ve vodných alkoholech, přispívá k uvolňování kyselých protonů do systému kationtovou výměnou s funkčními skupinami ligninu a uhlohydrétů a chrání celulózu před napadáním kyselými protony za vysoké teploty. Podstatně snížené acidita dále odstraňuje nutnost používat vysoce kyselinovzdorných vařáků.A further significant improvement of the process of the invention results from the choice of an inexpensive mild catalyst which is a salt having the unique property of producing slightly acidic solutions in aqueous alcohols, contributes to the release of acidic protons into the system by cation exchange with lignin and carbohydrate functional groups, and protects cellulose from attack acidic protons at high temperature. Substantially reduced acidity further eliminates the need to use highly acid resistant digesters.
Vynález se také týká způsobu výroby buničiny, při kterém se v podstatě nežnečištuje voda ani ovzduší.The invention also relates to a process for the production of pulp in which water and air are not substantially polluted.
Jeden ze známých způsobů, při kterém rovněž nedochází ke znečišťování životního prostředí, je Kleinertův způsob várky. Je popsán například v amerických patentových spisech číslo 1 856 567 a 3 585 ,04 a v německé vyložené přihlášce vynálezu DAS číslo 2 644 ,55. Jedinou používanou chemikálií při tomto způsobu je alkohol, který se může regenerovat a recyklovat a malé množství kyselých nebo zásaditých látek. Jeho nevýhodou je však skutečnost, že se hodnota pH varného louhu musí upravovat na alespoň 8, takže hodnota pH odpadních louhů je 4 až 7, aby se zabránilo narušování získávané celulózy organickými kyselinami uvolňovanými z lignocelulózového materiálu v průběhu várky. Při těchto hodnotách pH však delignifikace probíhá poměrně pomalu. Kromě toho rychlé odpaření alkoholu z odpadního varného louhu vede k oddělení rozpuštěného ligninu ve formě nevodné, tmavohnědé, jakoby roztavené vysoce plastické hmoty, která se nesnadno odstraňuje z vařáku a která nemá žádného průmyslového využití.One known method, which also does not pollute the environment, is the Kleinert batch process. It is described, for example, in U.S. Patent Nos. 1,856,567 and 3,585,044 and in German Laid-Open Patent Application DAS No. 2,644,55. The only chemical used in this process is alcohol, which can be recovered and recycled, and a small amount of acidic or basic substances. However, it has the disadvantage that the pH of the cooking liquor must be adjusted to at least 8 so that the pH of the waste liquor is 4 to 7 in order to prevent the cellulose obtained from being disturbed by the organic acids released from the lignocellulosic material during the batch. However, delignification proceeds relatively slowly at these pH values. In addition, the rapid evaporation of alcohol from the waste boiling liquor leads to the dissolution of the dissolved lignin in the form of a non-aqueous, dark brown, as if molten, highly plastic mass which is difficult to remove from the digester and which has no industrial use.
Naproti tomu způsob delignifikace nebo várky celulózového materiálu podle vynálezu za přidání alespoň jedné rozpustné soli kovu alkalické zeminy je podstatně zkrácen a rychlé odpaření alkoholu z odpadního varného louhu vede k vysrážení rozpuštěného ligninu v práškové formě; lignin se pak snadno oddělí filtrací nebo odstředěním a může se ho použít popřípadě po překrystalování jakožto paliva nebo jako výchozí látky například pro výrobu vanilinu a jiných produktů.In contrast, the process of delignifying or batching the cellulosic material of the invention with the addition of at least one soluble alkaline earth metal salt is substantially shortened and the rapid evaporation of the alcohol from the waste boiling liquor leads to precipitation of the dissolved lignin in powder form; The lignin is then readily separated by filtration or centrifugation and may be used, optionally after recrystallization, as a fuel or as a starting material, for example, for the production of vanillin and other products.
Rychlým odpařením se získá hlavni podíl použitého alkoholu z varného odpadního louhu a tento alkohol se pak může recyklovat. Jelikož se odpadní louh odtahuje z vařáku o vysoké •teplotě, je k tomuto odpaření zapotřebí málo energie.Rapid evaporation yields a major proportion of the alcohol used from the boiling waste liquor and can then be recycled. As the waste liquor is withdrawn from the high-temperature digester, little energy is required for this evaporation.
Při způsobu podle vynálezu jsou tedy odstraněny nedostatky Kleinertova způsobu i dalších podobných způsobů, popsaných například v amerických patentových spisech číslo 3 585 184 a 4 100 016, várkou lignocelulózových materiálů v podstatě rozpouštědlovou směsí v hmotnostně alespoň čtyřnásobném množství se zřetelem na rozvlékňovaný materiál, přičemž rozpouštědlem je metanol, etanol nebo n-propanol nebo jejich směs v množství 20 až 80 % k 80 až 20 % vody, přičemž tato směs alkoholu a vody obsahuje 0,005 až 1,0 molů kovové soli rozpustné ve vodě a v alkoholu, volené ze souboru zahrnujícího chloridy, sírany ..nebo dusičnany hořčíku, vápníku nebo barya nebo jejich směsi a várka se provádí při teplotě ,30 až 210 °C, s výhodou ,70 až 200 °C a především při teplotě ,95 až 800 °C po dobu obecně 15 až 90 minut.Thus, the process of the present invention removes the drawbacks of the Kleinert process and other similar processes described, for example, in U.S. Pat. Nos. 3,585,184 and 4,100,016, by batching lignocellulosic materials with a substantially solvent mixture in at least four times the weight of the material to be disbursed. is methanol, ethanol or n-propanol or a mixture thereof in an amount of 20 to 80% to 80 to 20% water, the mixture of alcohol and water containing 0.005 to 1.0 moles of a water and alcohol soluble metal salt selected from the group consisting of the chlorides, sulphates or nitrates of magnesium, calcium or barium or mixtures thereof and the batch is carried out at a temperature of 30 to 210 ° C, preferably 70 to 200 ° C and in particular at a temperature of 95 to 800 ° C for generally 15 up to 90 minutes.
V případě lignocelulózových materiálů, které se obtížně delignifikují a v případě použití solí, které mají nízký katalytický účinek, jáko je například síran hořečnatý, zlepšuje značně stupeň delignifikace bez patrnějšího ovlivnění polydisperzity celulózy přísada malého množství silné kyseliny, s výhodou s aniontem odpovídajícím použité soli, až do získání 0,005 až 0,008 N roztoku obsahujícího vedle soli jakožto katalyzátoru silnou kyselinu. Takový způsob je pak vysoce specifický se zřetelem na delignifikaci a získají se ce1 lulózové vlákna s vysokým polymeračním stupněm a s vysokým obsahem glukanu.In the case of lignocellulosic materials which are difficult to delignify, and when salts having a low catalytic effect, such as magnesium sulfate, are used, the addition of a small amount of strong acid, preferably with an anion corresponding to the salts used, greatly improves the degree of delignification. until a 0.005 to 0.008 N solution containing a strong acid in addition to the salt catalyst is obtained. Such a method is then highly specific with regard to delignification and CE 1 are obtained lulózové fibers having a high polymerization degree and a high glucan content.
Způsob podle vynálezu je obzvláště účinný, jestliže se jakožto soli použije chloridu nebo dusičnanu hořečnatého nebo vápenatého v molární koncentraci 0,02 až 0,05 a objemovém poměru vody k metanolu v rozpouštědlová směsi 30 až 70, přičemž se várka provádí při teplotě 190 až 200 °C.The process according to the invention is particularly effective when magnesium or calcium chloride or nitrate in a molar concentration of 0.02 to 0.05 and a volume ratio of water to methanol in the solvent mixture of 30 to 70 are used as the salt, the batch being carried out at a temperature of 190 to 200 Deň: 32 ° C.
Při várce jehličnatého dřeva, jako například smrkového dřeva, způsobem podle vynálezu, se získá huniSiná, která si podržuje závažné množství hemioelulóz, má však nízký obsah zbytkového ligninu a vyšší polymerační stupeň než většina buničin získatelhých kraftovým způsobem várky; doba várky musí být pouze 30 až 45 minut k získání buničiny s číslem Kappa 33, s viskozitou TAPPI 0,5 g 20 m Pa.s, nebo s polymeračním stupněm 1 320. Vařené štěpky se rozděluji na jednotlivá vlákna pouhým suspendováním ve vodě a získané buničina je ‘snadněji bělitelné ze svého stupně bělosti 50 25 GE na žádanou bělost 80 % a popřípadě na vyšší bělost, než smrkové buničina získaná kraftovou várkou, která má porovnatelný obsah zbytkového ligninu, avšak mé mnohem menší výchozí bělost, zpravidla 35 % GE.A batch of coniferous wood, such as spruce, according to the process of the present invention yields a hunin which retains a significant amount of hemioelluloses but has a low residual lignin content and a higher polymerization degree than most pulps obtainable by the kraft batch process; the batch time must be only 30 to 45 minutes to obtain pulp with a Kappa number of 33, a TAPPI viscosity of 0.5 g 20 m Pa.s or a polymerization degree of 1320. The cooked chips are separated into individual fibers by simply suspending in water and obtained the pulp is more easily bleachable from its 50% GE brightness to a desired brightness of 80% and optionally to a higher brightness than the spruce pulp obtained by a kraft batch having a comparable residual lignin content but my much lower starting whiteness, typically 35% GE.
Nedostatkem současných způsobů výroby buničiny je dále skutečnost, že vedlejší produkty várky značně narušují regeneraci varných chemikálií, takže je tato regenerace ekonomicky málo přitažlivé. Kromě toho sé při kraftovém způsobu várky například rozpuštěné cukry ve velké míře převádějí na soli sacharinové kyseliny, které mají jakožto průmyslové chemikálie jen omezený význam. Podobně se lignin převádí na deriváty se sírou, aby získal potřebný stupeň rozpustnosti pro výrobu vláken s nízkým obsahem ligninu, což znamená, že se jinak částečně v rozpouštědle rozpustný lignin převádí na formu, která se může dispergovat toliko » alkéliích. Na rozdíl od těchto nepříjemností se získáním vedlejších produktů z várky lignocelulózy se při způsobu podle vynálezu získají rozpuštěný lignin a cukry, které se v průběhu várky v rozpušťádle oddělí rychlým odpařením, čímž se získají poměrně koncentrované vodné roztoky cukrů, ve kterých je jinak v rozpouštědle rozpustný lignin ve formě práškovíté sraženiny. Lignin se pak oddělí od cukrů odstředěním nebo jednoduchou filtrací.A further disadvantage of the current pulp production processes is that the by-products of the batch significantly interfere with the regeneration of the cooking chemicals, so that this regeneration is not economically attractive. In addition, in the kraft batch process, for example, dissolved sugars are largely converted to saccharinic acid salts, which are of limited importance as industrial chemicals. Similarly, lignin is converted to sulfur derivatives to obtain the necessary degree of solubility for producing low lignin fibers, which means that otherwise partially solvent-soluble lignin is converted to a form that can only be dispersed by alkali. In contrast to the inconvenience of obtaining by-products from a batch of lignocellulose, the process of the invention yields dissolved lignin and sugars, which are separated by rapid evaporation during the batch in the solvent to give relatively concentrated aqueous solutions of sugars otherwise soluble in the solvent lignin in the form of a powder precipitate. The lignin is then separated from the sugars by centrifugation or simple filtration.
Získaný roztok cukrů je bohatý na xylan a na jiné hemicelulózy a obsahuje poměrně málo glukanu. Většina cukrů je ve formě dimerů a nízkomolekulárních Oligomerů, které se mohou 3nadno odbourat na jednoduché cukry sekundární hydrolýzou ve výtěžku téměř kvantitativním. Skutečnost, že cukry jsou ve formě polymerů cukrů s nízkou molekulovou hmotností, je chrání před dehydratací v průběhu vysokoteplotní várky a umožňuje získat výše rozpustné cukry.The sugar solution obtained is rich in xylan and other hemicelluloses and contains relatively little glucan. Most sugars are in the form of dimers and low molecular weight oligomers which can be readily degraded to simple sugars by secondary hydrolysis in almost quantitative yields. The fact that the sugars are in the form of polymers of low molecular weight sugars protects them from dehydration during the high-temperature batch and makes it possible to obtain higher-soluble sugars.
Lignin, vysréžený po odstranění rozpouštědla, si ponechává svoji rozpustnost v rozpouštědlech, což je vysoce žádoucí vlastnost pro uvažované další chemické zpracování. Molekulová hmotnost takového v rozpouštědle rozpustného ligninu se stanoví gelovou permeační chromatografii a vysokotlakovou kapalinovou chromatografii a je 300 až 12 000, přičemž střední vypočtená molekulová hmotnost je asi 3 000.The lignin precipitated after solvent removal retains its solubility in solvents, which is a highly desirable property for the further chemical treatment contemplated. The molecular weight of such solvent-soluble lignin is determined by gel permeation chromatography and high pressure liquid chromatography, and is from 300 to 12,000, the mean calculated molecular weight being about 3,000.
Takto získaný lignin se snadno čistí opětným rozpuštěním v acetonu, filtrací acetonového roztoku k odstranění nerozpuštěných podílů a opakovaným vysrážením do vody nebo do nepolárního rozpouštědla, jako je dietyléter, benzen a n-hexan. Jako srážecího rozpouštědla se může použít také jiných rozpouštědel, jako dichlormetan, zatímco tetrahydrofuran, dimetylsulfoxid, furfural, metylcellosolve, dioxan, etanol a akrylonitril jsou vynikajícími rozpouštědly ligninu.The lignin thus obtained is readily purified by redissolving in acetone, filtering the acetone solution to remove insolubles, and reprecipitating into water or a non-polar solvent such as diethyl ether, benzene and n-hexane. Other solvents, such as dichloromethane, can also be used as a precipitation solvent, while tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, furfural, methylcellosolve, dioxane, ethanol and acrylonitrile are excellent lignin solvents.
Z hlediska úspory energie se jako nejvýhodnější způsob získání vysráženého ligninu jeví rozprašovací sušení jeho acetonového roztoku při teplotě 65 °C. Takto získaný lignin má zpravidla světlou barvu a mé formu volně tekoucího prášku.In terms of energy savings, spray drying of its acetone solution at 65 ° C seems to be the most advantageous way to obtain the precipitated lignin. The lignin thus obtained generally has a light color and is in the form of a free-flowing powder.
Plně veřené štěpky se snadno dělí na rozvolňěná vlákna suspendováním do dobrého rozpouštědla ligninu, kterým se z vláken odstraňuje velké množství ligninu. Zpravidla dostačí jednoduché promytí směsí metanolu a vody nebo acetonem k odstranění největší čésti rozpuštěného ligninu, který je uložen mezi vlákny. Následující promytí vodou němé žádného nepříznivého vlivu na bělitelnost vláken.Fully cooked chips are easily separated into loose fibers by suspending them in a good lignin solvent to remove large amounts of lignin from the fibers. As a rule, a simple washing with a mixture of methanol and water or acetone is sufficient to remove the largest part of the dissolved lignin which is deposited between the fibers. Subsequent washing with water has no adverse effect on the bleachability of the fibers.
Další charakteristickou vlastností takto vyrobených vláken je možnost dosažení odvodnění normálně žádoucího u papírenských buničin za podstatně menšího vynaložení energie při mleti. Rychlost odvodnění získané smrkové buničiny 750 vyžaduje toliko 4 000 otáček na PPI mlýnu k získání rychlosti odvodnění 300 ve srovnání s buničinou vyrobenou kraftovým způsobem s touže počáteční rychlostí odvodnění, které vyžaduje 7 000 až 9 000 otáček pro dosažení téže rychlosti odvodnění, s výhodou rychlosti odvodnění 300.A further characteristic of the fibers produced in this way is the possibility of achieving the dewatering normally desired in the pulp, with substantially less energy being spent during the milling. The drainage rate of the obtained spruce pulp 750 requires only 4000 revolutions per PPI mill to obtain a drainage rate of 300 compared to pulp produced by a kraft process with the same initial drainage rate that requires 7,000 to 9,000 revolutions to achieve the same drainage rate, preferably drainage rate 300
Vynález je blíže objasněn v následujících příkladech. Procenta jsou míněna hmotnostně, pokud není jinak uvedeno.The invention is illustrated by the following examples. Percentages are by weight unless otherwise indicated.
Příklad 1Example 1
Delignifikaoe a polydisperzita celulózy studována za použití 0,16 molérní koncentrace chloridu vápenatého ve směsi vody s metanolem, etanolem nebo n-propanolem v poměru 30:70. Várka se provádí v laboratorní tlakové nádobě z nerezavějící oceli o výšce 20 cm a o průměru 8 cm.The cellulose delignification and polydispersity were studied using a 0.16 molar concentration of calcium chloride in a 30:70 mixture of water with methanol, ethanol or n-propanol. The batch is carried out in a stainless steel laboratory pressure vessel of a height of 20 cm and a diameter of 8 cm.
Na vzduchu vysušené dřevěné štěpky o obsahu vlhkosti 8 % ze smrkového dřeva se umístí V množství 10 g do vařáku vedle 100 g předem připraveného varného roztoku. Utěsněná nádoba se zahřívá na teplotu 200 °C v olejové lázni a udržuje se na varné teplotě po předem stanovenou dobu. Doba várky se volí tak, aby se získala rozvolněná buničina po suspendování vařených štěpek do 500 ml acetonu a po míchání roztoku rychlostí otáček 800/min. Na konci várky se nádoba rychle ochladí a roztok se odlije.Air-dried wood chips with a moisture content of 8% spruce wood are placed in an amount of 10 g in a digester next to 100 g of the pre-prepared cooking solution. The sealed vessel is heated to 200 ° C in an oil bath and maintained at the boiling temperature for a predetermined period of time. The batch time is selected so as to obtain loose pulp after suspending the cooked chips in 500 ml acetone and stirring the solution at a speed of 800 rpm. At the end of the batch, the vessel is cooled rapidly and the solution is poured off.
Buničina se promyje acetonem a pak vodou a suší se na vzduchu do konstantní hmotnosti. Odeberou se vzorky pro stanovení čísla Kappa a pro stanovení viskozity a stanoví se konečný obsah vlhkosti zbylé buničiny pro stanovení výpočtem výtěžku buničiny. Pro všechny zkouš ky se používá normovaných metod TAPPI.The pulp was washed with acetone and then with water and air dried to constant weight. Samples were taken to determine the Kappa number and viscosity, and the final moisture content of the remaining pulp was determined for determination by calculating the pulp yield. Standardized TAPPI methods are used for all tests.
Všechny výkledky zkoušek z této série várek jsou uvedeny v tabulce I. Hodnoty jasně ukazují vyšší selektivitu metanolu jakožto delignifikačního prostředku, která vyplývá z vysoké viskozity izolované celulózové buničiny.All test results from this batch of batches are shown in Table I. The values clearly show a higher selectivity of methanol as a delignifying agent, which results from the high viscosity of the isolated cellulose pulp.
Tabulka 1Table 1
Příklad 2Example 2
Při způsobu jsou možné široké variace molérní koncentrace použité kovové soli za jinak konstantních podmínek várky. Tvrdá dřevo se obecně může vařit za nižších koncentrací solí kteréhokoliv katalyzátoru než měkké dřevo; například při várce osikového dřeva s chloridem nebo dusičnanem vápenatým nebo hořečnatým po dobu kratší než 30 minut je zapotřebí 0,005 až 0,10 molární koncentrace soli, zatímco při téže koncentraci, síranu horečnatého je zapotřebí 45 minut. Měkké dřevo, jako například dřevo smrkové, vyžaduje zpravidla vyšší koncentraci soli jako 0,05 až 0,20 molární, a v určitých případech se dosahuje zlepšeného rozdělení vláken za 0,5 molární nebo vyšší koncentrace. Výhodnými solemi jsou chloridy hořčíku a vápníku, které jsou výhodné jak pro nízkou cenu, tak tím, že neruší při fermentačních procesech, při kterých se vodné zbytky cukrů převádějí na etylalkohol, kvasnice nebo jiné fermentovatelné produkty. Síran horečnatý mé omezenou rozpustnost v alkoholech, a proto koncentrace soli, která m&že vcházet do roztoku, je často omezena. Jako kompenzace nízké koncentrace soli, síranu hořečnatého, je zapotřebí delší doby várky, než se považuje za přijatelnou.In the process, wide variations in the molar concentration of the metal salt used are possible under otherwise constant batch conditions. Hardwood can generally be cooked at lower salt concentrations of any catalyst than softwood; for example, a batch of aspen wood with calcium or magnesium or nitrate chloride or nitrate for less than 30 minutes requires 0.005 to 0.10 molar salt concentration, while at the same concentration, magnesium sulfate is required for 45 minutes. Softwood, such as spruce wood, typically requires a higher salt concentration such as 0.05 to 0.20 molar, and in certain cases an improved fiber distribution at 0.5 molar or higher is achieved. Preferred salts are magnesium and calcium chlorides, which are advantageous both at low cost and in that they do not interfere with fermentation processes in which aqueous sugar residues are converted into ethyl alcohol, yeast or other fermentable products. Magnesium sulphate has limited solubility in alcohols, and therefore the concentration of salt that can enter a solution is often limited. In order to compensate for the low salt concentration, magnesium sulfate, a longer batch time than is considered acceptable is required.
V tabulce 2 jsou uvedeny charakteristické hodnoty výtěžku buničiny a vlastnosti buničiny z tvrdého osikového dřeva a z měkkého smrkového dřeva při várce ve vodném metanolu při teplote 200 °C za konstantního poměru dřeva k varnému louhu 1:10 (za poměru vody k metanolu 30170).Table 2 shows the characteristic pulp yield values and properties of hard aspen wood and soft spruce wood pulp in a batch of aqueous methanol at 200 ° C at a constant wood to boiling ratio of 1:10 (at a water to methanol ratio of 30170).
Tabulka 2Table 2
V tabulce 2 jsou hodnoty polymeračního stupně odvozeny z měření viskozity podle normy TAPPI a za použití nomogramu publikovaného Eydholmem na str. 1 120.In Table 2, the polymerization stage values are derived from TAPPI viscosity measurements using a nomogram published by Eydholm on page 1120.
Příklad 3Example 3
Další várky se provádějí se stejnými druhy dřeva a se stejnými dávkami varného louhu jako podle přikladu 2. Varný louh sestává ze směsi vody a metanolu v poměru 70:30 a obsahuje 0,10 molů chloridu vápenatého jakožto katalyzátoru. Doba várky a teplota varného louhu jsou uvedeny v následující tabulce 3·The other batches were carried out with the same wood species and with the same batches of cooking liquor as in Example 2. The cooking liquor consists of a 70:30 mixture of water and methanol and contains 0.10 moles of calcium chloride as a catalyst. The cooking time and the temperature of the cooking liquor are given in Table 3 below.
Tabulka 3Table 3
Protože každý lignocelulózový materiál mé odlišné složeni a charakter své ligninuhlohydrétové matrice v důsledku přírodního růstu rostlinného materiálu, je zapotřebí při způsobu podle vynálezu provést vždy několik zkoušek s daným materiálem pro získání buničiny optimálních vlastností. Určitým vodítkem může být tabulka 4, ve které jsou analytické hodnoty sedmi různých druhů surovin, z nichž ze všech se získají vysoce kvalitní buničiny. Buničiny se vyrábějí za shora popsaných podmínek. Tyto podmínky nutno považovat spíše za praktické než za optimální. Tabulka zahrnuje vlastnosti zkušebního archu ručního papíru po mleti buničiny na rychlost odvodnění 300 podle kanadské normy, přičemž zkoušky archu ručního papíru se provádějí způsobem popsaným v normě TAPPI. Buničiny se zkoušejí pouze po promytí acetonem k odstranění rozpuštěného ligninu a suspendují se ve vodě před prosévéním a zpracováním na papírový list.Since each lignocellulosic material has a different composition and character of its lignin-carbohydrate matrix due to the natural growth of the plant material, it is necessary in the method according to the invention to carry out several tests with the material in order to obtain pulp with optimum properties. A certain clue can be given in Table 4, in which the analytical values are seven different types of raw materials, all of which produce high-quality pulps. The pulps are produced under the conditions described above. These conditions must be considered as practical rather than optimal. The table includes the properties of a test sheet of handmade paper after grinding the pulp to a drainage rate 300 according to the Canadian standard, the tests of the handmade paper sheet being carried out as described in the TAPPI standard. The pulps are tested only after washing with acetone to remove dissolved lignin and suspended in water before sieving and processing into paper sheet.
Výsledky analýzy cukrů, ligninu a dřevné buničiny pro osikové a smrkové dřevo jsou uvedeny v tabulce 4 a v tabulce 5.The results of the analysis of sugars, lignin and wood pulp for aspen and spruce wood are shown in Table 4 and Table 5.
Vlastnosti buničiny z várky dřeva ve směsi vady a metanolu v poměru 3:7, Vlastnosti ručního papíru z prané nebělené buničiny, mlepři poměru dřeva k varnému louhu 1.:10, při proměnlivé teplotě a kon- té na rychlost odvodnění 300 podlé kanadské normy centraci chloridu vápenatého i ťProperties of wood pulp in 3: 7 blend of defect and methanol, Properties of handmade paper from washed unbleached pulp, wood-to-lye blend ratio of 1: 10, at variable temperature and at a drainage rate of 300 according to Canadian standard centration calcium chloride i
O 3 3 Λ ►O 3 3 Λ ►
ΦΦ
Λ oΛ o
σ\ *4 tiσ \ * 4 ti
P ffi cP ffi c
O-H P \0*4 Φ o aO-H P \ 0 * 4 Φ o a
PS oPS o
►►
Xl oXl o
VIVI
ββ
P oP o
HH
O.O.
Φ &* ua moΦ & * ua mo
O CJ CMAbout CJ CM
UA UA V© ca lo cmUA UA Height approx cm
VO vo oVO vo o
o co cowhat what
OO
OO
PABYE
CMCM
UA oUA o
vo cavo ca
CMCM
VOVO
C—C-
Q O o o vo VOQ O o o VO
CO <JvCO <Jv
O O o cca σνO O o approx
O OO O
O o t* 00 o o oO o t * 00 o o o
o oo o
νφνφ
O CO O o t— oo ua «Φ vo oO CO O o t— oo ua «Φ vo o
σν caσν ca
UAUA
VO ca oVO ca o
vovo
CA oCA o
UA ro oUA ro o
O VO ca caAbout VO ca ca
UA UAUA UA
CM — ^OA’CM <M CM — CM xd» OCM - ^ OA 'CM <M CM - CM xd »O
OA CMOA CM
UA oUA o
*3·* 3 ·
OO
OAOA
OO
CMCM
CO UA voCO UA vo
UA UA UA oUA UA UA o
CACA
OO
OAOA
UA OUA O
CA xf oCA xf o
CACA
UAUA
OO
CMCM
UA O UA m ca caUA About UA m ca ca
UAUA
0A0A
UA xťUA xť
UAUA
O O OO O O
CA CA CACA CA CA
O O OO O O
OA OA O w- v- cmOA OA O w- in- cm
OO
OO
CMCM
O oO o
CílTarget
Tabulka 5Table 5
1 holocelulóza (prosté ligninu), 2 Klasonův lignin, 3 FeTNa viskozita podle Jayma 1 Holocellulose (lignin free), 2 Klason lignin, 3 JayT FeTNa viscosity
Vysoký obsah glukózy v buničině ukazuje, že došlo k malému, pokud vůbec k nějakému poškozeni dřevné celulózy.The high glucose content of the pulp shows that there has been little, if any, damage to the wood pulp.
Příklad 4Example 4
Jelikož soli mají sklon k reakci za výměny kationtu se dřevem, oěekévalo se, že vlékenné buničina bude obsahovat něco soli. Proto byly připraveny buničiny podle příkladu 3 a byly podrobeny várce v silném oxidačním prostředku, načež byly vzorky zředěny demineralizovanou vodou. Ve výsledných roztocích byly stanoveny vápenaté a hořečnaté ionty atomovou absorpční spektrofotometrií. Výsledky jsou v tabulce 6.Since salts tend to react with cation exchange with wood, it was believed that the pulp would contain some salt. Therefore, the pulps of Example 3 were prepared and subjected to a batch in a strong oxidizing agent, after which the samples were diluted with demineralized water. In the resulting solutions calcium and magnesium ions were determined by atomic absorption spectrophotometry. The results are shown in Table 6.
Tabulka 6Table 6
Všechny várky se prováděly se směsi metanolu a vody v poměru 70:30 obsahující 0,05 M chloridu hořečnatého nebo chloridu vápenatého za horka po dobu 30 minut. Buničiny se promyly jednou acetonem a dvěma díly vždy 500 ml destilované vody před usušením pro analýzu.All batches were performed with 70:30 methanol / water mixtures containing 0.05 M magnesium chloride or calcium chloride hot for 30 minutes. The pulps were washed once with acetone and two portions each with 500 ml of distilled water before drying for analysis.
Z tabulky 6 je jasně zřejmé, že buničiny obsahují dokonce méně kationtů, než kolik jich bylo přítomno v původním dřevě.It is clear from Table 6 that pulps contain even fewer cations than were present in the original wood.
222679 1 0 222679 1 0
P ř i k 1 a d 5Example 1 a d 5
Je známo, že pro rychlou úplnou delignifikaci v kysele katalyzované směsi vodného organického rozpouštědla je zapotřebí poměrně velké poěéteíní koncentrace protonů k dosažení rychlé delignifikace. Zdá se, že katalyzátory na bázi kovové soli podle vynálezu nejsou schopny in šitu generovat tak vysokou koncentraci protonů. Střední pokles hodnoty pH z 5,8 pro směs 70:30 metanolu a vody obsahující 0,05 molů chloridu vápenatého na 4,2 byl pozorován jedině při přidání varného roztoku do dřevěných Stěpek. Vývoj tak slabého kyselého charakteru v roztocích solí přidaných do dřevných Stěpek je z literatury dobře znám.It is known that for rapid complete delignification of an acid-catalyzed aqueous organic solvent mixture, a relatively large number of proton concentrations is required to achieve rapid delignification. The metal salt catalysts of the invention do not appear to be able to generate such a high proton concentration in situ. A moderate drop in pH from 5.8 for a mixture of 70:30 methanol and water containing 0.05 moles of calcium chloride to 4.2 was observed only when the boiling solution was added to the wood chips. The development of such a weak acidic character in salt solutions added to wood chips is well known in the literature.
V některých případech, zvláště při várce gymnospemrmůže být delignifikaee příliš pomalé a nedostatečně selektivní, takže se obtížně vyrábí buničiny s nízkým obsahem zbytkového ligninu. V takových případech se zjistilo, že se počáteční koncentrace protonů může příznivě ovlivnit malou koncentrací minerální kyseliny, která mé zpravidla stejný iont jako sůl. Taková přísada kyseliny zpravidla ovlivňuje celkovou delignifikaci a hydrolýzu hemicelulóz ve chvíli, kdy je celulóza stéle ještě dobře chráněna před protony inkrustovaným ligninem, protože ve svém nativním strukturálním uspořádání je celulóza méně přístupná kyselinám, jestliže je bobtnání působením rozpouštědla omezeno ligninhemicelulózovou matricí.In some cases, especially with a batch of gymnosperm, the delignificae may be too slow and insufficiently selective, making it difficult to produce pulps with a low residual lignin content. In such cases, it has been found that the initial concentration of protons can be favorably influenced by a small concentration of mineral acid, which generally has the same ion as the salt. Such an acid additive generally affects the overall delignification and hydrolysis of hemicelluloses while cellulose is still well protected from protons by the incrusted lignin, since in its native structure the cellulose is less accessible to acids if solvent swelling is limited by the lignin-hemicellulose matrix.
Působnost kovové soli jakožto katalyzátoru se nemění od působnosti očekávaná v nepřítomnosti minerální kyseliny, to znamená, že kovové sůl působí jakožto donor protonů i jako důležitý ochranný činitel pro celulózu zvláště v pozdějších fázích várky a chréni ji proti hydrolytické solvolýze. Takové synergické působení je dobře patrné z tabulky 7. Vyšší koncentrace kyselin jsou mnohem účinnější při snižování obsahu zbytkového ligninu v buničinš. Dochází k tomu na úkor mírného snížení výtěžku buničiny bez značnějšího poklesu viskozlty celulózy.The activity of the metal salt as a catalyst does not change from that expected in the absence of a mineral acid, i.e. the metal salt acts both as a proton donor and as an important protective agent for cellulose, especially in the later stages of the batch and protecting it against hydrolytic solvolysis. Such a synergistic effect is clearly seen in Table 7. Higher acid concentrations are much more effective in reducing the residual lignin content of the pulp. This is at the expense of a slight decrease in pulp yield without a significant decrease in cellulose viscosity.
Tak na vzduchu sušené štěpky smrkového dřeva se vaří při poměru dřeva k varnému roztoku 1:10 směsi 70:30 metanolu «('vody obsahující udané množství kyseliny a soli jakožto katalyzátoru. Teplota při várce je 200 °C a doba vyhříváni na tuto teplotu je 7 minut pro každou várku a je zahrnuta v udané době várky.Thus, air-dried chips of spruce wood are boiled at a ratio of wood to boiling solution 1:10 of a mixture of 70:30 methanol (water containing the indicated amount of acid and salt as a catalyst. The batch temperature is 200 ° C and the heating time is 7 minutes for each batch and is included at the indicated batch time.
Tabulka 7Table 7
pokračování tabulky 7continuation of Table 7
Katalyzátor NCatalyst N
Kyselina M sůlAcid M salt
Várka doba minBatch time min
Výtěžek číslo Viskozita buničiny Kappa TAPPI 0,5 g % o Pa.sYield number Kappa TAPPI pulp viscosity 0.5 g% o Pa.s.
Polymerační stupeňPolymerization stage
HNO3 0,002/Mg/N03/2 45HNO 3 0.002 / Mg / N0 3/2 45
HCl 0,002/CaCl, 0,05 osikové dřevo 25HCl 0,002 / CaCl, 0,05 aspen wood 25
39 2539 25
450450
20 2520 25
450450
Popisné část a příklady plně objasňují způsob podle vynálezu a usnadňují pracovníkům v oboru jeho využití. Do rozsahu vynálezu spadají samozřejmě také obměny a úpravy shora popsaných způsobů podle připojených néroků. Výhody způsobu podle vynálezu ve srovnání se způsoby známými ze stavu techniky dokládá také následující srovnávací příklad.The description and examples fully illustrate the method of the invention and make it easier for those skilled in the art to use it. Of course, variations and modifications of the above-described methods according to the appended claims are also within the scope of the invention. The advantages of the method according to the invention over the methods known in the art are also illustrated by the following comparative example.
Srovnávací příkladComparative example
Srovnávací příklad dokládá zvýěení delignifikační rychlosti při použití solí kovů alkalických zemin ve srovnání s Kleiňertovým způsobem várky. Všechny várky prováděny stacionárně. Várka při teplotě ,90 °C se provádí po dobu ,7 minut, várka při teplotě 200 °C se provádí po dobu 13 minut.The comparative example illustrates an increase in the delignification rate using alkaline earth metal salts compared to the Kleinert batch process. All batches are performed stationary. The batch at 90 ° C is carried out for 7 minutes, the batch at 200 ° C is carried out for 13 minutes.
Při várce Kleiňertovým způsobem se používá podle Kleinerta výhodného yaraého louhu, kterým je směs etanolu a vody v objemovém poměru 50:50 za výchozí hodnoty pH 6,0 až 6,5 (viz americký patentový spis číslo 3 585 ,04, sloupec 6, řédek 4 a další).According to Kleinert, a preferred lye lye is used in the Kleinert method, which is a mixture of ethanol and water in a 50:50 by volume ratio at an initial pH of 6.0 to 6.5 (see U.S. Pat. 4 and others).
Při várce podle vynálezu se jako varného louhu používá směsi metanolu, pro várku nejvýhodnějšího alkoholu, a vody v objemovém poměru 80:20 a chloridu vápenatého v koncentraci 0,05 m.In the batch according to the invention, a mixture of methanol, the batch of the most preferred alcohol, and water in a ratio of 80:20 by volume and calcium chloride at a concentration of 0.05 m is used as the cooking liquor.
Všechny buničiny s čísly Kappa nad 65 se zpracovávají po dobu 5 minut při teplotě 50 °C chloritanem a pak se teprve stanovuje jejich viskozita.All pulps with Kappa numbers above 65 are treated for 5 minutes at 50 ° C with chlorite and then their viscosity is determined.
Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.The results are shown in the following table.
Tabulka 8Table 8
pokračování tabulky 8continuation of Table 8
Dřevo Várka Doba Výtěžek buničlny Výpliv číslo TAPPI Alfa-ffelulóza ZpŮ8°b druh tePlota min POe;^iké Kappa 0,5 gvýtěžěk viskozita C. Z’ 5S Pa.s-3 The wood batch Time Yield buničlny cleaner rejects number TAPPI Alpha ffelulóza ZpŮ8 ° te P type b lota min e; ^ i kappa 0.5 gvýtěžěk viscosity C. Z 5S Pa.s -3
Hodnoty v tabulce ukazují, ža při použití varného louhu podle vynálezu se lignin rozpouětí podstatné rychleji než při použití varného louhu, který Kleinert považuje za výhodný. Kromě toho lze z hodnot výtěžku alfa-celulózy a z hodnot viskozity dosažených při várce podle vynálezu usoudit, že se celulóza při várce nepoškozuje organickými kyselinami, které se při várce uvolňují.The values in the table show that when using the cooking liquor according to the invention, the lignin dissolves substantially faster than using the cooking liquor which Kleinert considers to be advantageous. In addition, it can be inferred from the yield values of alpha-cellulose and the viscosity values obtained with the batch according to the invention that the cellulose is not damaged by the organic acids released during the batch.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2920731A DE2920731C2 (en) | 1978-11-27 | 1979-05-22 | Lignocellulose digestion process with a mixture of water and low molecular weight aliphatic alcohol and metal salt |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS222679B2 true CS222679B2 (en) | 1983-07-29 |
Family
ID=6071434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS814279A CS222679B2 (en) | 1979-05-22 | 1979-11-26 | Method of boiling the ligno-cellulose materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS222679B2 (en) |
-
1979
- 1979-11-26 CS CS814279A patent/CS222679B2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4594130A (en) | Pulping of lignocellulose with aqueous alcohol and alkaline earth metal salt catalyst | |
SU1194282A3 (en) | Method of decomposing lignocellulose material | |
CA2368872C (en) | Method for separating lignocellulose-containing biomass | |
JP3348387B2 (en) | Pulp production by formic acid-added acetic acid. | |
US20100101742A1 (en) | Process Of Treating A Lignocellulosic Material | |
AU2023201426B2 (en) | Crosslinked pulps, cellulose ether products made therefrom; and related methods of making pulps and cellulose ether products | |
US3817826A (en) | Process for fractionated recovery of lignin and cellulose from bark | |
CA1131415A (en) | Pulping of lignocellulose with aqueous methanol/ catalyst mixture | |
CA1150012A (en) | Aqueous catalysed solvent pulping of lignocellulose | |
FI69129B (en) | EXTENSION OF LABORATORY MATERIAL | |
US2694631A (en) | Process of preparing wood pulp | |
CS222679B2 (en) | Method of boiling the ligno-cellulose materials | |
DE3227843C2 (en) | ||
RU2135665C1 (en) | Pulp preparation method | |
US1880044A (en) | Process of alkaline fiber liberation | |
Young | Acetic acid-based pulping | |
Fišerová et al. | Kraft pulping combined with green liquor pre-extraction of beech wood | |
RU2620551C1 (en) | Method of complex processing of birch wood | |
CA2707330C (en) | Method and system for high alpha dissolving pulp production | |
US2944929A (en) | Rapid soda process for pulping bagasse and other non-woody plant lignocellulose | |
Borrega et al. | Production of cellulosic pulp by subcritical water extraction followed by mild alkaline pulping | |
SU506673A1 (en) | The method of obtaining fibrous semi-finished product | |
DE301716C (en) |