CS228366B1

CS228366B1 - Sposob zníženia inkrusíácie pri hydrolýznom spracovaní lignín-celulózových materiálov

Info

Publication number: CS228366B1
Application number: CS147382A
Authority: CS
Inventors: Anton Akademik Blazej; Ladislav Doc Ing Csc Suty; Martin Doc Ing Csc Kosik; Lujza Ing Csc Mozolova; Emil Gilis; Vladimir Reiser
Original assignee: Blazej Anton; Ladislav Doc Ing Csc Suty; Martin Doc Ing Csc Kosik; Lujza Ing Csc Mozolova; Emil Gilis; Vladimir Reiser
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1984-05-14

Abstract

Vynález spadá do oblasti spracovania lignifikovaných surovin. Rieši sposob zníženřa inkrusíácie pri hydrolýznom spracovaní lignín-celulózových materiálov. Postupuje sa tým spSsobom, že 1 až 100 hmotnostným dielom dřevných štiepok 'alebo iného lignín-celulózového materiálu sa přidá 1 až 10 hmotnostných dielov vodného roztoku prostriedku na zníženie inkrusíácie a zmes sa zohreje na teplotu 150 až 215 °C za zvýšeného tlaku a teplota sa udržuje 1 minutu až 300 minút. Přidaný prostriedok je zložený z 5 až 35 % hmotnostných lignínovej zložky, 0,01 až 5 % hmotnostných νοϊniej organickej kyseliny alebo 1 až 15 % hmotnostných viazanej anorganickej kyseliny a do 20 % hmotnostných povrchovo-aktívnej látky do 100 % hmotnostných doplněných vodou, pričom sa použije koncentrovaný alebo riedený až do poměru 1 : 10.

Description

Vynález sa týkia sposobu zníženia inkrustácie pri hydrolýznom spracovaní lignín-celulózových materiálov.

Při vodnej predhydrolýze lignín-celulózových miaiteríálov ako je dřevo, slamu, kukuřičné korovie a podobné sa účinkom tepla odštepujú zo zložiek lignín-celulózových materiálov formylové a acetylové skupiny vo formě organických kyselin, mravčej a octovej, ktoré poskytujú potřebné protóny pre prodhydrolýzu. Přitom sa z lignín-celulózových materiálov hydrolýzou uvofňujú monoaž oligosacharidy, lignínové nízkomolekulové fragmenty a dehydratáciou vzniknutý 2-luraldehyd a jeho homológy, ako i ďalšie medziprodukty hydrolýzy a dehydratácie. Tieto látky majú tendenciu vytvárať koloidné až pevné usadeniny. Inkrus je usadenina živičnatého typu, ktorého chemická a fyzikálne-chemlcká štruktúra a zloženie je velmi obtiaáne definovatelné a v priebehu technologických procesov sa mění.

Prechádza na ťažko rozpustnú, resp. tužko dispergovateřniú formu, stráca plastické vlastností a menia sa na tuhý, uhlíkom obohatený zbytok. Vzniká júee, inkrusty po určitom čase prevádzky sťažujú prácu technologického zariadenia (funkciu ventilov, ohrevných trubek, transportných častí a i.]. Inkrustáciou pri vodnej predhydrolýze sa snižuje kvalita sulfátových buničin, síauje sa priebeh sulfátovej várky, znižuje sa výťažok 2-furaldehydu a sťažuje sa chemické alebo biochemické spracovanie hydrolyzátov.

Z týchto dovodov sa navrhujú opatrenia, ktoré umožňujú obmedziť tvorbu inkrustov. V sovietskom autorskom osvědčení č. 661 728.2 alebo 436 905 ako aj US pat. 3 619 351 a US pat. 3 544 422 sa navrhuje pre tento účel použiť sulfitové výluhy, respektive sulfitové výpalky alebo povrchovo aktivně látky, ako například kvartéme amoniové bázy. Aditíva pre obmedzenie tvorby inkrustov móžu účinkovat dvojakým spósobom a to dispergačne tak, že prevedú inkrustujúce látky do koloidného roztoku, alebo flokulačne tým, že spósobujú vypadáváme inkrustov v hrubodisperznej formě, t. j. v podobě sedimentujúceho kaiu, nehromadiía sa na stěnách zariadenia alebo sa dajú 1'ahko odstrániť.

Doposial' používané prostriedky nie sú dostatočne účinné, lebo . zabraňujú inkrustácii len v nepatrnej miere alebo menia len charakter inkrustov a tým neodstranujú ich negativny vplyv na výtažky spomenutých produktov a ich kvalitu.

Uvedené nedostatky sú odstránené v podstatnej miere u sposobu zníženia inkrustácie pri hydrolýznom spracovaní lignín-celulózových materiálov podfa vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že k 100 hmotnositným dielom dřevných štiepok alebo iného liignín-celulózového materiálu sa přidá 1 až 10 hmotnostných dielov vodného roztoku prostriedku nia zníženie inkrustácie a zmes sa zohreje na teplotu 150 až 215 °C za zvýšeného tlaku a teplota sa udržuje 1 rninútu až 300 minút. Podstatou prostriedku, ktorý sa použije na spósob podlá vynálezu koncentrovaný alebo riedený až do poměru 1 : 10 je, že pozostáva z 5 až 35 % hmotnostných vodného roztoku lignínovej zložky ako je sulfitový výluh bez úprav, zahuštěný sulfitový výluh, sulfitový výluh čiastočne zbavený sacharidického podielu, sulfitový lignin sulfonovaný na vyšší obsah síry, upravený sulfátový lignin, lignin s obsahom chlóru alebo zlúčenín chlóru, oxidované alkalické alebo kyslé ligniny alebo ligniny obsahujúce 1 až 10 deváť-uhlikatých jednotiek alebo ich zme-si.

Ďalej pozostáva z 0,01 až 5 % hmotnostných vořnej organickej kyseliny alebo 1 až 15 % hmotnostných povrchovo-aktivnej látky, ako sú kalové produkty, živičné a vyššie mastné kyseliny, vodorozpustné deriváty. mono-, oligo- a polysacharidov s výhodou sulíatované alebo sulfoalkylované, polyvinylalkohol alebo jeho deriváty alebo polyakrylamid alebo jeho deriváty a do 100 pere. hmotnostných je prostriedok doplněný vodou. Ako lgnin-celulózový materiál možno spósobom podfa vynálezu znížiť tvorbu inkrustov aj pri použití predhydrolyzátu o sušině 50 až 150 g.l^-1.

Výhodou sposobu podfa vynálezu je_f že prídavkom prostriedku ku lignín-celulózovému materiálu za podmienok uvedených predtým, sa nevytvára'nevhodná živičná forma usadeniny, t. j. inkrust, aleb iba kalová forma, t. j. sediment.

Prostriedok použitý v spósobe podfa vynálezu umožňuje v podstatnej miere zabránit vzniku inkrustujúcich látok a zamedzuje procesu inkrustácie účinnejše ako doposial známe prostriedky a umožňuje získat kvalitnejšiu finálnu buničinu a hydrolyzát vhodnější pre ďalšie spracovanie.

Prostriedok na obmedzenie inkrustácie výrobného zariadenia pri spósobe hydrolytického spracovania lignifikovaných rastlinných surovin je viaczložkový a je zložený z vodného roztoku lignínovej zložky, vol¹ne.j ale-bo viazanej anorgamekej kyseliny s výhodou kyseliny siričitej a z povrchovo aktívnej zložky — emulgátora.

Ako lignínová zložka sa móžu použiť vodorozpustné ligniny zo sulfitového varenia čiastočne sulfonované alebo sulfitované, dalej sulfátové ligniny v póvodnej alebo derivatizovanej formě. Ako vofnú anorganickú kyselinu prostriedok obsahuje 0,01—5,0 % kyseliny siričitej, resp. sírovej alebo fosforečnej. Ďalšia kyselina siřičitá, sírová, solná alebo fosforečná móže byť přítomná v podobě solí alebo viazaná na lignínovú či povrchové aktívnu zložku. Ako povrchové aktívnu zložku do 20 % hmotnostných prostriedok obsahuje tenzid s výhodou cukorný tenzid, čiastočne esterifikované sacharidy, polysacharidy ako hydroxye-tylcelulóza, perlová celulóza, pektíny, volný alebo čiastočné derivatizovaný polyvinyl-alkohol a jeho deriváty, polyakrylamid a jeho deriváty, živičné a mastné kyseliny.

Lignlnová zložka číaistočne odbúraná a derivatizovaná posobí ako dispergant. Solvatuje častíce inkrustu júcich látok a povrchové aktívna zložka sposobuje emulgáciu tažko miešatelných kvapalných zložiek iako například aj 2-furaldehydu, čím sa účinok dispergačnej zložky zvýši. Účinok anorganickej kyseliny sa prejaví v moditikácii disperganta a povrchové aktívnej látky, ako taktiež pri priebehu solvolýzy zložiek rastliunej iígnifíkovanej suroviny pri hydrolytickom spracovaní.

Predmet vynálezu je demonstrovaný ua príkladoch prevedenia.

Příklad 1

K 100 hmot. dielom vody na predhydrolýzu bukových štiepok sa přidá 1 hmot. dlel prostriedku připraveného tak, že k sulfitovým výpalkom, vodnému roztoku o obsahu sušiny 15,8 % sa přidá 50 ml/1 akrylamidu, v roztoku sa nechá absorbovat SO₂ na koncentráciu 5,5 g/l. Takto připravený prostriedok sa zriedil vodou v pomere 1 : 10 a použil ako prídavok do vody v predhydrolýze bukových štiepok pri teplote 180 °C a tlaku cca 1,0 MPa po dobu 180 minút. Obsah inkrustov sa znížil na 12 % oproti kontrole t. j. predhydrolýze samotnou vodou.

Příklad 2

Postupovalo sa ako v příklade 1, s tým rozdielom, že přidávaný prostriedok sa získal tak, že lignin v sulfátovom výluhu o sušině 35 % sa oxidatívnou sulfonáciou previedol na vodorozpustnú formu v slabokyslom prostředí prídavkom kyseliny sírovej až do pH 6,0. Do takto připraveného roztoku sa přidalo 20 ml/1 surového tálového ole^:a, ktorý sa emulgoval pri teplote 60 °C. Preparát sa zriedil vodou 1 : 10 a použil ako prídavok do vody v predhydrolýze bukových štiepok pri teplote 175 °C, tlaku cca 1,0 MPa a čase predhydrolýzy 180 minút, pričom sa obsah inkrustov znížil na 27 % oproti kontrole.

Příklad 3

Postupovalo sa ako v příklade 1 s tým rozdielom, že prostriedok sa pripavil tak, že k sulfitovému výluhu o sušině 15 % sa přidalo 10 g/l vodorozpustnej hydroxyetylcelulózy a 5 g/l kyseliny fosforečnej. Roztok sa zriedil 8,5 x vodou a použil áko prídavok do vody pri predhydrolýze bukového dřeva, ktorá prebiehala pri teplote 185 °C, tlaku cca 1,0 MPa a době 90 minút. Obsah inkrustov sa znížil na 19 % oproti kontrole.

Příklad 4

K 100 hmot. dielom vody na predhydrolýzu sa přidalo 10 hmot. dielov prostř edku připraveného tak, že vo vodnom roztoku sulfitových výpalkov o koncentrácii 1 g/l sa rozpustilo 50 g/i karboxymetylcelulózy a absorboval sa SO₂ na koncentráciu 1 g/l. Prostriedok sa zriedil vodou 1:5a použil sa ako prídavok do vody pri predhydrolýze bukových štiepok pri teplote 170 °C, odpovedajúcom tlaku cco 0.9 MPa a době 90 minút. Obsah inkrustov sa znížil na 28 % oproti kontrole,

P r í k 1 a d 5

K 75 hmot. dielom vody na predhydrolýzu sa přidalo 24,05 hmot. dielu lufrovej vody obsahujúcej do 2 % kyselnu octovú, do 1 % kyselinu mravčiu a maximálně 1 % 2-furalaldethyd a 0,05 hmot. dielov sulfitových výpalkov. Takto připravený roztok sa použil na predhyd olýzu bukových štiepok pri teplote 170 ^QC a tlaku cca 0,9 MPa, pričom sa obsah inkrustov znížil na 30 % oproti kontrole.

Příklade

K 100 hmot. dielom vody na predhydrolýzu sa přidalo 10 hmot. dielov prostriedku připraveného tak, že v 99 hmot. dieloch vody sa rozpustil 1 hmot. diel hydroxyetylcelulózy. Takto připravený roztok sa použil na predhydrolýzu bukových štiepok pri teplote 170 °C a tlaku cca 0,9 MPa, pričom sa obsah inkrustov znížil na 30 °/o oproti kontrole.

Příklad 7

K 100 hmot. dielom vody na predhydrolýzu sa přidalo 10 hmot. dielov prostriedku připraveného tak, že v 99 hmot. dieloch vody sa rozpustilo 0,5 hmot. dielu liydroxyetylcelulózy a 0,5 hmotnostného dielu polyvinylalkohotu. Takto připravený roztok sa použil na predhydrolýzu bukových štiepok pri teplote 170 ^CC a zodpovedajúcom tlaku cca 0,9 MPa, pričom sa obsah inkrustov znížil na 31 % oproti kontrole.

Příklad 8

K 100 hmot. dielom vodného predhydrolyzátu z bukových štiepok o sušině 100 g/l sa přidalo 10 hmot. dielov prostriedku připraveného tak, že vo vodnom roztoku sulfitových výpalkov o koncentrácii 1 g/l sa rozpustilo 50 g/l polyvinylalkoholu a absorboval sa SO₂ na koncentráciu 1 g/l. Roztok sa zriedil vodou v pomere 1:5a použil ako prídavok do predhydrolyzátu zahrievaného pri teplote 170 °C (cca 0,9 MPa) po dobu 45 minút. Obsah inkrustov sa znížil na 10 °/o oproti kontrole.

Příklad 9

K 93 hmot. dielom predhydrolyzátu z bukových štiepok o sušině 100 g/l sa přidalo 7 hmotnostných dielov prostriedku pozostávajúceho z 5 hmot. dielov sulfitových výpalkov, 2 hmot. dielov talového mýdla, 2 hmot. dielov vodorozpustnej hydroxyetylcelulózy, 1 hmot. dielu kyseliny fosforečnej a 90 hmot. dielov vody. Obsah inkrustov sa znížil na 14 °/o oproti pokusu bez pridania prostriedku a získalo sa 9,1 °/o 2-furalaldehydu.

Claims

1. Sposob zníženia inkrustácie pri hydrolýznom spracovani lignín-celulózových materiálov vyznačený tým, že k 100 hmotnostným dielom dřevných štiepok alebo iného ligníni-celulózového mlateriálu sa přidá 1 až 10 hmotnostných dielov vodného roztoku prostriedku na zníženie inkrustácie, pozostávajúceho z 5 aži 35 % hmotnostných dielov vodného roztoku lignínovej zložky, 0,01 až 5 % hmotnostných volnej anorganickej kyseliny alebo 1 až 15 % hmotnostných viazane] anorganickej kyseliny, do 20 % hmotmostných povrchov aktívnej látky do 100 % hmotnostných doplněných vodou, koncentrovaného alebo riedeného vodou až do poměru 1 : 10.

2. Spósb zníženia inkrustácie pri hydrolýznom spracovani lignín-celulózových materiálov podl'a bodu 1 vyznačený tým, že vodným roztokom lignínovej zložky je sulfitový výluh bez úprav, zahuštěný sulfitový výluh, sulfitový výluh čiastočne zbavený saynAlezu charidického podielu, sulfitový lignin sulfonovaný na vyšší obsah síry, upravený sulfátový lignin, lignin s obsahom chlóru alebo zlúčenín chlóru, oxidované alkalické alebo kyslé ligniny alebo ligniny obsahujúce 1 až 10 devaťuhlíkafých jednotiek alebo ich zmesi, volnou alebo viazanou anorganickou kyselinou je kyselina siřičitá, sírová alebo fosforečná a povrchovo-aktívnou látkou sú talové produkty, živičné a vyššie mastné kyseliny, vodorozpustné deriváty mono-, oligo-, a polysacharidov s výhodou sulfatované alebo sulfoakrylované, polyvinylakohol alebo jeho deriváty alebo polyakrylamid alebo jeho deriváty.

3. Spósob zníženia inkrustácie pri hydrolýznom spracovani lignín-celulózových ma- » teriálov podl'a bodu 1, vyznačený tým, že ako lignín-celulózový materiál sa použije 100 hmotnostných dielov predhydrolyzátu o 4 sušině 50 aiž 150 g . I^-1.