FI69129B - EXTENSION OF LABORATORY MATERIAL - Google Patents

EXTENSION OF LABORATORY MATERIAL Download PDF

Info

Publication number
FI69129B
FI69129B FI793678A FI793678A FI69129B FI 69129 B FI69129 B FI 69129B FI 793678 A FI793678 A FI 793678A FI 793678 A FI793678 A FI 793678A FI 69129 B FI69129 B FI 69129B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
lignin
cooking
solution
alcohol
acid
Prior art date
Application number
FI793678A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI793678A (en
FI69129C (en
Inventor
Laszlo Paszner
Pei-Ching Chang
Original Assignee
Thermoform Bau Forschung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CA316,951A external-priority patent/CA1131415A/en
Application filed by Thermoform Bau Forschung filed Critical Thermoform Bau Forschung
Publication of FI793678A publication Critical patent/FI793678A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI69129B publication Critical patent/FI69129B/en
Publication of FI69129C publication Critical patent/FI69129C/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Description

KUULUTUSJULKAISUANNOUNCEMENT ISSUE

•SFff ^ 11 UTLÄGGN,NGSSKR,FT Qy \ £.y •S\Ö C (45) ratcn radioi:-'b"'^ (51) Kv.lk.4/lnt.Cl.« D 21 C 3/20 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patcntansökning 793678 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 23.11.79 (Fi) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 23.11.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 28.05.80• SFff ^ 11 UTLÄGGN, NGSSKR, FT Qy \ £ .y • S \ Ö C (45) ratcn radioi: - 'b "' ^ (51) Kv.lk.4 / lnt.Cl.« D 21 C 3 / 20 FINLAND —FINLAND (21) Patent application - Patcntansökning 793678 (22) Filing date - Ansökningsdag 23.11.79 (En) (23) Starting date - Giltighetsdag 23.11.79 (41) Published public - Blivit offentlig 28.05.80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkalsun pvm.— q Λ.Ο OrNational Board of Patents and Registration Date of publication and publication Publication— q Λ.Ο Or

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad jU . UO .05 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 27.11 .78The patent and registration authorities have been published and published in the UK. UO .05 (32) (33) (31) Privilege claimed — Begärd priority 27.11 .78

Kanada(CA) 316951, 22.05.79 Saksan Liittota-savalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2920731 (71) Bau- und Forschungsgesel1schaft Thermoform A.G., Ryf 50, Murten,Canada (CA) 316951, 22.05.79 Federal Republic of Germany Förbundsrepubliken Tyskland (DE) P 2920731 (71) Bau- und Forschungsgesel1schaft Thermoform A.G., Ryf 50, Murten,

Fribourg, Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Laszlo Paszner, Vancouver, British Columbia, Pei-Ching Chang, Vancouver, British Columbia, Kanada(CA) (7*0 Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5*0 Menetelmä 1 ignoselluloosapitoisen aineen kuiduttamiseksi - Förfarande för uppslutning av 1ignocellulosahaltigt materialFriborg, Switzerland-Switzerland (CH) (72) Laszlo Paszner, Vancouver, British Columbia, Pei-Ching Chang, Vancouver, British Columbia, Canada (CA) (7 * 0 Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5 * 0 Method 1 ignocellulosic) for the defibering of material - Förfarande för uppslutning av 1ignocellulosahaltigt material

Keksinnön kohteena on menetelmä lignoselluloosan käsittelemiseksi liuotinseoksella, joka muodostuu vedestä ja alhaisista alifaattisista alkoholeista, joissa on enintään kolme hiiliatomia, ja liuotettua, protoneja tuottavaa suolakatalyyttiä, kohotetussa lämpötilassa 130-210°C:ssa kuitumaisen kemiallisen massan tuottamiseksi parhaiten ja ainakin osittain depolymeroimalla ja liuottamalla kasvisoluseinämien ligniini- ja hemisel-luloosa-aineet.The present invention relates to a process for treating lignocellulose with a solvent mixture of water and low aliphatic alcohols having up to three carbon atoms and a dissolved proton-producing salt catalyst at elevated temperature at 130-210 ° C to produce a fibrous chemical pulp by best and at least partial depolymerization. lignin and hemicululose substances.

Menetelmä on erittäin suotuisa valmistettaessa massoja, joissa on alhainen Kappa- tai Roe-luku, korkea kuitulujuus, jolloin selluloosa jää lähes sen luonnolliseen, hajoamattomaan tilaan. Merkittävästi keksintö on yhtä tehokas sekä gymnospermeihin että angiospermeihin kuuluviin puula-jeihin samoin kuin lignoselluloosa-peräisiin maanviljelysjätteisiin, kun niitä keitetään huolellisesti yllä mainituissa olosuhteissa.The method is very advantageous in the production of pulps with a low Kappa or Roe number, high fiber strength, leaving the cellulose almost in its natural, non-degradable state. Significantly, the invention is equally effective for wood species belonging to both gymnosperm and angiosperms as well as for lignocellulosic agricultural waste when carefully cooked under the above conditions.

69129 Tämän päivän energia- ja kemikaaliniukkuuden johdosta tulisi painottaa keittämisen tehokkuutta ja kemikaalien regeneroinnin täydellisyyttä. Uuden kuidutusmenetelmän tulisi olla tehokas ligniinin poistossa lyhyiden keittoaikojen mahdollistamiseksi ja samanaikaisesti riittävän mieto lähes teoreettisten kuitutuottojen ja kvantitatiivisen liuotettujen sivutuotteiden regeneroinnin mahdollistamiseksi. Ligniinin poistamisen tulee olla mahdollisimman täydellinen kuitujen alhaisen sidoslujuuden välttämiseksi ja valkaisukemikaalien tarpeen alentamiseksi, kun halutaan saada täydellisesti valkaistuja paperilaatuja. Edelleen toivotaan hyvältä keit-tomenetelmältä sitä, että 'kuitujen vapautus on mahdollisimman täydellinen. Siten ligniinin poistamisen tulee ulottua sekä kuitusidekerroksiin (keski-lamelli), joka koostuu ligniini-hiilihydraattisideaineesta, samoin kuin soluseinämän sideaineisiin, jotka sisältävät ligniiniä ja hemiselluloosaa eri osuuksina. Tällainen tehokas ligniinin poistaminen johtaa alhaisiin seulontajätteisiin ja keitetyt lastut vaativat vähäisessä määrin, jos ollenkaan, mekaanista toimintaa täydellistä kuiduksi jauhamista varten, mikä säilyttää valmistusenergiaa samoin kuin kuitupituuden.69129 Due to today's scarcity of energy and chemicals, emphasis should be placed on cooking efficiency and the completeness of chemical regeneration. The new fiberization method should be efficient in removing lignin to allow short cooking times and at the same time mild enough to allow near-theoretical fiber yields and quantitative regeneration of dissolved by-products. The removal of lignin should be as complete as possible to avoid low bond strength of the fibers and to reduce the need for bleaching chemicals when fully bleached paper grades are desired. It is further desired from a good cooking method that the release of the fibers be as complete as possible. Thus, the removal of lignin should extend to both the fibrous binder layers (middle lamella) consisting of the lignin-carbohydrate binder, as well as to the cell wall binders containing lignin and hemicellulose in different proportions. Such efficient lignin removal results in low screening waste and the cooked chips require little, if any, mechanical action for complete fiber milling, which preserves manufacturing energy as well as fiber length.

Tästä syystä menetelmissä, joissa puu hydrolysoidaan vetisissä tai vetisissä orgaanisissa liuotinseoksissa, jotka sisältävät puskuroimattomia tai hidastamattomia happokatalyyttejä, 165-210°C:ssa selluloosa pilkkoutuu myös niin nopeasti, että ennen kuin soluseinämän ligniini- ja hemisellu-loosa-aineet ovat liuenneet, selluloosa on paljolti pilkkoutunut. Vaikkakin suhteellisen heikkoa happoa, kuten orgaanista dikarboksyylihappoa käytetään katalyyttinä, kuiduissa kun ne on vapautettu, on niiden selluloosan polymerointiaste alhaisempi kuin niiden luonnollisessa tilassa, niin että paperiarkeista, jotka on tehty tällaisista massoista, puuttuu korkea re-päisylujuus, puhkaisulujuus ja katkeamispituus, jotka ovat toivottavia teollista käyttöä varten.Therefore, in processes where wood is hydrolyzed in aqueous or aqueous organic solvent mixtures containing unbuffered or non-retarded acid catalysts, at 165-210 ° C the cellulose is also broken down so rapidly that before the cell wall lignin and hemicellulose substances have dissolved, the cellulose largely fragmented. Although a relatively weak acid, such as an organic dicarboxylic acid, is used as the catalyst, the fibers, when released, have a lower degree of polymerization of their cellulose than in their natural state, so that paper sheets made from such pulps lack high tear strength, puncture resistance, and breakthrough length. for industrial use.

Vaikkakin tunnetuissa menetelmissä on etuina se, että ne tarvitsevat hyvin lyhyitä keittoaikoja ja tuottavat liukoista ligniiniä ja liuotettuja sokereita, joilla on huomattavaa arvoa, on kuitenkin toivottavaa, että selluloosakuitujen vapautus suojaisi lähes koko polyglukonifraktion ja sel-luloosakuitujen alkuperäisen lujuuden saavutettaessa hyväksyttävän alhainen massan ligniinipitoisuus. Eräs toinen keksinnön tehtävä on valmistaa massaa, jonka tuotto on korkea ja jossa on alhainen jäämäligniinipitoisuus, kuitujen sitoutumisen ja muodon parantamiseksi paperirainassa ja valkaisu- 3 69129 kemikaalien tarpeen vähentämiseksi valmistettaessa täysin valkaistuja laatuja- Eräs toinen toivottava päämäärä on välttää selluloosan vaurioituminen happojen ja etenkin veteen sekoittuvien orgaanisten liuottimien johdosta, joita käytetään tässä keksinnössä ja jotka osoittavat selvää yhtenäisyyttä niiden ligniinin poisto-ominaisuudessa eivätkä ne pilko hiilihydraatteja. Keksinnön eräs suuri parannus johtuu halpojen, mietojen suo-lakatalyyttien valinnasta, joissa on se ainutlaatuinen ominaisuus, että ne muodostavat heikosti happamia liuoksia vetisissä alkoholeissa, edistävät tuottamaan happamia protoneita järjestelmään kationien vaihdon avulla toiminnallisten ligniinissä ja hiilihydraateissa olevien ryhmien kanssa ja suojaavat selluloosaa happamien protonien vaikutukselta korkeassa lämpötilassa. Olennaisesti alennettu happamuus eliminoi edelleen sen, että ei tarvitse hankkia erittäin happoa kestäviä keittoastioita.Although the known methods have the advantage of requiring very short cooking times and producing soluble lignin and dissolved sugars of considerable value, it is desirable that the release of cellulose fibers protect almost the entire polyglucon fraction and the initial strength of the cellulose fibers to an acceptable low lignin strength. Another object of the invention is to produce a high yielding pulp with a low residual lignin content to improve fiber binding and shape in the paper web and to reduce the need for bleaching chemicals in the production of fully bleached grades. Another desirable goal is to avoid damage to cellulose by mixing with acids and especially water. due to the organic solvents used in this invention which show a clear uniformity in their lignin removal property and do not degrade carbohydrates. One major improvement of the invention is due to the selection of inexpensive, mild salt catalysts with the unique property of forming weakly acidic solutions in aqueous alcohols, promoting the production of acidic protons in the system by cation exchange with functional groups of lysine and carbohydrates temperature. Substantially reduced acidity further eliminates the need to obtain highly acid-resistant cookware.

Keksinnön eräs tehtävä on saada aikaan selluloosan keittomenetelmä, joka on olennaisesti vapaa veden ja ilman saasteesta.It is an object of the invention to provide a process for cooking cellulose which is substantially free of water and air pollution.

Keksinnön muut päämäärät ilmenevät seuraavasta selityksestä, jossa kuvataan menetelmää tarkemmin.Other objects of the invention will become apparent from the following description, which describes the method in more detail.

Vetisiä liuotinkeittomenetelmiä on selitetty US-patentissa No. 3,585,184 ja aivan hiljattain US-patentissa No. 4,100,016. Keksintö välttää suurimmat näiden ja muiden tunnettujen kemiallisten keittomenetelmien puutteet käyttämällä menetelmää, mikä olennaisesti muodostuu siitä, että käsitellään lignoselluloosa-aineita 1iuotinseokselia, joka on painoltaan ainakin neljä kertaa keitettävän lignoselluloosan paino ja jolloin liuotin muodostuu metanolista, etanolista tai n-propanolista tai niiden seoksesta annosten ollessa 20 - 80 % seosta veteen ja sisältäen 0,005-1,0 moolia metallisuolaa, joka liukenee veteen, ja alkoholia, joka on valittu magnesiumin, kalsiumin tai bariumin tai näiden seosten suolaklorideista, sulfaateista tai nitraateista. Lämpötila on 130-210°C, parhaiten 170-200°C ja etenkin noin 195-200°C ja reaktioaika on yleensä 15 - noin 90 minuuttia. Lignoselluloosa-aineita varten, joista yleensä poistetaan ligniini vaikeuksin, ja suoloja varten, joissa on alhainen katalyyttinen teho, kuten esim. magnesiumsulfaatissa, liitetään pieniä määriä vahvaa happoa, jossa on vastaava parhaimpana pidetty anioni, liuoksen saattamiseksi 0,0C05 -0,008 N vahvaan happoon nähden mainitussa liuoksessa käytetyn suolakatalyy-tin lisäksi, parantaa huomattavasti ligniinin poistamisen astetta ilman, että tämä vaikuttaa haitallisesti regeneroidun selluloosan polydispergoi-tumiseen. Esitetty menetelmä saa aikaan ligniinin poistamisen suuren spesifisyyden ja tuottaa selluloosakuituja, joissa on erittäin suuri poly-merointi ja korkea glukonipitoisuus. Menetelmä on erittäin tehokas, kun 69129 suola on magnesium- tai kalsiumkloridi tai nitraatti ja moolikonsentraa-tio on 0,02 - 0,05 moolia ja tilavuussuhde veden ja liuotinseoksen meta-nolin on 35:70, ja keittäminen suoritetaan 190-200°C:ssa. Kun keitetään havupuita, kuten kuusta, uudella menetelmällä, saadaan massa, joka säilyttää huomattavia määriä hemiselluloosaa, mutta jossa on kuitenkin alhainen jäämäligniinipitoisuus ja polymerointiaste (DP) on korkeampi kuin useimmissa voimapaperimenetelmillä saaduissa massoissa. Keittoajan tarvitsee olla vain 30 - 45 minuuttia massan tuottamiseksi, jossa Kappa-luku on 33, 0,5 g:n TAPPI-viskositeetti 20 sentipoisia tai polymerointiaste 1320. Keitetyt lastut erotetaan yksittäisiin kuituihin pelkästään liettärrällä ne veteen ja syntynyt massa on helposti valkaistavissa sen keittovalkoi-suudesta, joka on 50% GE, haluttuun 80%:in ja valkoisemmaksi kuin voimapa-perikuusimassa, jossa on vastaava jäämäligniinipitoisuus on paljon alhaisempi alkuvalkoisuus, yleensä 35% GE.Aqueous solvent cooking methods are described in U.S. Pat. 3,585,184 and most recently in U.S. Pat. 4,100,016. The invention avoids the major drawbacks of these and other known chemical cooking methods by using a method which essentially consists in treating lignocellulosic substances with a solvent mixture of at least four times the weight of the lignocellulosic material to be cooked and the solvent consisting of methanol, ethanol or n-propanol or a mixture thereof. 20 to 80% of a mixture in water and containing 0.005 to 1.0 moles of a metal salt soluble in water and an alcohol selected from magnesium chlorides, sulphates or nitrates of magnesium, calcium or barium or mixtures thereof. The temperature is 130-210 ° C, preferably 170-200 ° C and especially about 195-200 ° C, and the reaction time is generally 15 to about 90 minutes. For lignocellulosic substances, which are generally difficult to remove lignin, and for salts with low catalytic activity, such as magnesium sulphate, small amounts of a strong acid with the corresponding preferred anion are added to bring the solution to 0.0CO5 -0.008 N strong acid. in addition to the salt catalyst used in said solution, significantly improves the degree of lignin removal without adversely affecting the polydispersity of the regenerated cellulose. The disclosed method provides high lignin removal specificity and produces cellulosic fibers with very high polymerization and high glucone content. The process is very effective when the 69129 salt is magnesium or calcium chloride or nitrate and the molar concentration is 0.02 to 0.05 moles and the volume ratio of water to solvent mixture methanol is 35:70, and the boiling is carried out at 190-200 ° C: in. When coniferous trees, such as spruce, are cooked by the new method, a pulp is obtained which retains considerable amounts of hemicellulose, but which nevertheless has a low residual lignin content and a higher degree of polymerization (DP) than most pulps obtained by kraft paper methods. The cooking time only needs to be 30 to 45 minutes to produce a pulp with a Kappa number of 33, a 0.5 g TAPPI viscosity of 20 centipoise or a degree of polymerization of 1320. The cooked chips are separated into individual fibers only by slurrying them in water and the resulting pulp can be easily bleached. from 50% GE to the desired 80% and whiter than power-perch spruce with a corresponding residual lignin content with a much lower initial whiteness, usually 35% GE.

Tällä hetkellä käytössä olevissa keittomenetelmissä on edelleen se haitta, että sivutuotteen regenerointi häiritsee suuresti keittckemi-kaalien regenerointia tehden tällaiset ponnistukset taloudellisesti vähemmän kiinnostaviksi. Edelleen voimapaperiprosessissa esim. liuenneet sokerit muuttuvat paljolti sakkariinihapposuoloiksi, joilla on vain rajoitettu käyttö teollisuuden kemikaaleina. Samankaltaisesta ligniini muuttuu rikki-johdannaisiksi tarvittavan liukoisuusasteen saavuttamiseksi alhaisen lig-niinipitoisuuden omaavan kuidun eristämiseksi, seikka, joka muuttaa muutoin osittain liuotinliukoisen ligniinin sellaiseksi, joka voidaan dispergoida vain alkalissa. Vastakohtana näille yllämainituille vaikeuksille, jotka liittyvät sivutuotteen regenerointiin lignoselluloosa-aineiden keittämisestä, tämä keksinnön mukainen menetelmä vaatii liuotetun ligniinin ja sokerin regenerointia, kuten ne normaalisti erottuvat keittoliuotinregeneroinnin yhteydessä paisuntahaihdutuksella, jolloin jää suhteellisen konsentroituja vetisiä sokeriliuoksia, joissa muutoin liuotinliukoinen ligniini esiintyy jauhemaisena sakkana. Ligniinin erottaminen sokereista tapahtuu linkoamalla tai yksinkertaisella suodatuksella.The current cooking methods still have the disadvantage that the regeneration of the by-product greatly interferes with the regeneration of the cooking chemicals, making such efforts less economically attractive. Furthermore, in the kraft paper process, for example, dissolved sugars are largely converted to saccharic acid salts, which have only limited use as industrial chemicals. Similarly, lignin is converted to sulfur derivatives to achieve the required degree of solubility to isolate a low lignin fiber, a fact that otherwise converts partially solvent-soluble lignin to one that can only be dispersed in alkali. In contrast to these above-mentioned difficulties in regenerating a by-product from the cooking of lignocellulosic materials, this process of the invention requires regeneration of dissolved lignin and sugar as they normally separate in cooking solvent regeneration by expansion evaporation, leaving relatively concentrated aqueous sugar solutions with other concentrated sugar solutions. Separation of lignin from sugars takes place by centrifugation or simple filtration.

Regeneroidun sokeriliuoksen on todettu sisältävän runsaasti ksylaa-nia ja muita hemiselluloosa-aineita, sekä suhteellisen alhaisia glukoni-tuottoja. Useimmat sokereista esiintyvät dimeereinä ja alhaisen mclekyyli-painon omaavina oligomeereinä, jotka voidaan helposti alentaa yksinkertaisiksi sokereiksi jälkihydrolyysillä lähes kvantitatiivisena tuotteena. Seikka, että sokerit esiintyvät alhaisen molekyylipainon omaavina sokeri-polymeereinä, suojaa niitä dehydraatiolta korkeassa lämpötilassa ts.pahtu-van keittämisen aikana ja mahdollistaa paremmin liuotettuja sokeriregene-rointeja.The regenerated sugar solution has been found to be rich in xylan and other hemicellulose substances, as well as relatively low glucone yields. Most of the sugars exist as dimers and low molecular weight oligomers, which can be easily reduced to simple sugars by post-hydrolysis as an almost quantitative product. The fact that the sugars are present as low molecular weight sugar polymers protects them from dehydration at high temperature, i.e. during cooking, and allows for better dissolved sugar regenerations.

ti 5 691 29ti 5,691 29

Saostunut ligniini, joka syntyy liuottimen poistosta, säilyttää liuotinliukoisuutensa, mikä ominaisuus on erittäin toivottavaa, kun pyritään kemialliseen valmistukseen. Tällaisen liuotinliukoisen ligniinin molekyylipaino määritettiin geelikromatografiällä ja suurpaineella tapahtuvalla nestekromatografiällä arvoon 300 - 12.000, ja keskimääräiseksi molekyylipainoksi laskettiin noin 3-000. Näin saatu ligniini voidaan helposti puhdistaa liuottamalla se uudestaan asetoniin, suodattamalla aseto-niliuos liukenemattoman aineen poistamiseksi toistetulla uudestaansaosta-misella vedeksi tai ei-polaariseksi liuottimeksi, kuten dietyylieetterik-si, bentseeniksi ja n-heksaaniksi. Myös muita liuottimia, kuten dikloori-metaania voidaan myöskin käyttää saostusaineena, kun taas tetrahydrofuraa-ni, dimetyylisulfoksidi, furfuraali, metyylisellusoli, dioksaani, etanoli ja akryylinitriili ovat erinomaisia liuottimia ligniinille. Kiinnostavin energiansäästötekniikka saostuneen ligniinin regenerointia varten tapahtuu sumutuskuivauksella asetoniliuoksista alle 65°C:n lämpötilassa. Näin saatu ligniini on yleensä vaalea väriltään ja vapaasti soluvan jauheen muodossa.The precipitated lignin resulting from the removal of the solvent retains its solvent solubility, a property that is highly desirable when aiming for chemical production. The molecular weight of such solvent-soluble lignin was determined to be 300 to 12,000 by gel permeation chromatography and high pressure liquid chromatography, and the average molecular weight was calculated to be about 3,000 to 3,000. The lignin thus obtained can be easily purified by redissolving it in acetone, filtering the acetone solution to remove insoluble matter by repeated reprecipitation 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 precipitant, while tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, furfural, methylcellulose, dioxane, ethanol and acrylonitrile are excellent solvents for lignin. The most interesting energy saving technique for the regeneration of precipitated lignin takes place by spray drying from acetone solutions at a temperature below 65 ° C. The lignin thus obtained is generally pale in color and in the form of a free-flowing powder.

Täysin keitetyt lastut erotetaan helposti vapaiksi kuiduiksi liet-tämällä ne hyvään ligniiniliuottimeen, mikä poistaa suuria määriä ligniiniä kuidusta. Yleensä yksinkertainen pesu kuumalla metanoli/vedellä tai asetonilla on riittävä liuotetun ligniinimassan poistamiseksi, joka on kiinnittyneenä kuituihin. Seuraavalla pesulla veden kanssa ei ole epäedullista tehoa kuitujen valkaistavuuteen. Näin valmistettujen kuitujen eräs ominaisuus on se, että voidaan saavuttaa rasvaisuus, mikä normaalisti on toivottavaa paperinvalmistusmassalle, olennaisesti vähemmällä energialla jauhatusmenetelmällä. Alkuperäinen rasvaisuus joka on saatu kuusi- massalla, vaatii vain kOOO kierrosta PFi-holanterilla 300:n rasvaisuuden saavuttamiseksi verrattuna voimapaperimassoihin, joissa on sama alkuras-vaisuus ja jotka vaativat 7000 - 9000 kierrosta saman rasvaisuuden, normaalisti 300 aikaansaamiseksi.Fully cooked chips are easily separated into free fibers by slurrying them in a good lignin solvent, which removes large amounts of lignin from the fiber. In general, a simple wash with hot methanol / water or acetone is sufficient to remove the dissolved lignin mass attached to the fibers. Subsequent washing with water has no adverse effect on the bleachability of the fibers. One feature of the fibers thus prepared is that a fat content, which is normally desirable for papermaking pulp, can be achieved with a substantially less energy milling process. The initial fat content obtained with spruce pulp requires only kOOO revolutions with a PFi cholester to achieve 300 fat content compared to kraft pulps with the same initial fat content and requiring 7000 to 9000 revolutions to achieve the same fat content, normally 300.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavien esimerkkien ja väittämien avulla parhaimpana pidetyistä muodoista mainitun menetelmän suorittamiseksi.The invention will be explained in more detail by means of the following examples and claims of the preferred forms for carrying out said method.

Esimerkki IExample I

Tutkimus ligniinin poistamisesta ja selluloosan polydispergoita-vuudesta suoritettiin käyttämällä 0,16 moolin CaCl^-pitoisuuksia suhteessa 30:70 olevissa seoksissa, joissa oli vettä sekä metanolia, etanolia tai n-propanolia. Keitokset suoritettiin laboratoriomittakaavassa olevassa, 6 69129 ruostumattomassa teräksestä valmistetussa paineastiassa, jonka korkeus oli noin 20 cm ja halkaisija 8 cm. Ilmakuivat puulastut, joiden kosteuspitoisuus oli 8% ja jotka olivat kuusesta, sekoitettiin keittokattilaan 10 g:n erissä yhdessä aikaisemmin valmistetun keittoliuoksen kanssa, jota 011 kulloinkin 100:g. Suljettuja astioita kuumennettiin 200°C:en ja pidettiin keittolämpötilassa määrätyn ajan. Keittoaika valittiin siten, että saatiin vapaa massa, sen jälkeen kun keitettyjä lastuja oli lietetty 500 ml:an asetonia ja sekoitettu liuosta alle 800 kierrosta/min. Keittämisen lopussa astiat jäähdytettiin ja liuos dekantoitiin. Massa pestiin asetonilla ja vedellä ja ilmakuivattiin, kunnes saatiin aikaan vakio paino. Näytteet otettiin Kappa-luvun ja viskositeetin määrittämistä varten, jolloin jäämassan lopullinen kosteuspitoisuus määritettiin massatuoton laskemisen mahdollistamiseksi. Kaikkia analyysejä varten käytettiin TAPPI-standarditestimenetelmiä. Kaikki testitulokset näistä keittojaksoista on esitetty taulukossa I. Arvot selvästi ilmaisevat metanolin erinomaisen valinnallisuuden ligniinin poistoaineena, kuten nähdään eristetyn selluloosamassan korkeasta viskositeetista.A study of lignin removal and polydispersity of cellulose was performed using 0.16 mole CaCl 2 concentrations in 30:70 mixtures of water and methanol, ethanol or n-propanol. The decoctions were performed in a laboratory-scale, 6 69129 stainless steel pressure vessel about 20 cm high and 8 cm in diameter. Air-dried wood chips with a moisture content of 8% and made of spruce were mixed in a cooking pot in 10 g portions together with the previously prepared cooking solution, which in each case was 100 .mu.g. The sealed vessels were heated to 200 ° C and kept at the cooking temperature for a specified time. The cooking time was chosen so as to obtain a free mass after the cooked chips had been slurried in 500 ml of acetone and the solution stirred at less than 800 rpm. At the end of cooking, the dishes were cooled and the solution was decanted. The mass was washed with acetone and water and air dried until a constant weight was obtained. Samples were taken to determine the Kappa number and viscosity, and the final moisture content of the ice mass was determined to allow the mass yield to be calculated. TAPPI standard test methods were used for all analyzes. All test results from these cooking cycles are shown in Table I. The values clearly indicate the excellent selectivity of methanol as a lignin scavenger, as seen from the high viscosity of the isolated cellulose pulp.

TAULUKKO ITABLE I

KEITT0LIU0S CaCl2 KEITTO- LÄMPÖ- MASSAN KAPPA- TAPPI- - KATALYYTTI AIKA TILA TUOTTO LUKU VISK0SI-COOKING SOLUTION CaCl2 COOKING TEMPERATURE KAPPA- TAPS- - CATALYST TIME STATUS YIELD FIGURE VISC0SI-

K00STUMUS TIL.SUHDE MOOLIA MIN. °C % TEETTIK00STUMUS VOL. RATIO MOLIA MIN. ° C% TEETTE

0,5 g 8θ:20 0,16 30 200 58 63 18 70:30 0,16 30 200 53 55 20,50.5 g δ: 20 0.16 30 200 58 63 18 70:30 0.16 30 200 53 55 20.5

MeOH:HO -—-- 2 6θ:4θ 0,16 30 200 51 44 14 80:20 0,16 30 200 54 66 12,5MeOH: HO -—-- 2 6θ: 4θ 0.16 30 200 51 44 14 80:20 0.16 30 200 54 66 12.5

EtOH:H^O 70:30 0,16 30 200 50 59 8 60:40 0,16 30 200 46 27 5.EtOH: H 2 O 70:30 0.16 30 200 50 59 8 60:40 0.16 30 200 46 27 5.

70:30 0,10 25 200 52 75 8 n-propanoli 70:30 0,10 35 200 48 48 6 H2° 70:30 0,10 45 200 46 32 5 il 770:30 0.10 25 200 52 75 8 n-propanol 70:30 0.10 35 200 48 48 6 H2 ° 70:30 0.10 45 200 46 32 5 il 7

Esimerkki II 6 9 ”1 2 9Example II 6 9 ”1 2 9

Menetelmä osoittaa suurta sietoa suureen vaihteluun käytetyn ke-vytmetallisuolan moolikonsentraatiossa, muutoin vakioissa keitto-olosuhteissa. Lehtipuita voidaan yleensä keittää alhaisimmilla, minkä tahansa parhaimpana pidetyn suolakatalyytin suolakonsentraatioilla kuin havupuut. Esimerkiksi haapa keitetään kalsium- tai magnesiumkloridilla tai nitraatilla vähemmässä kuin 30 minuutissa suolakonsentraatioiden ollessa 0,0025-0,10 moolia, kun taas saman konsentraation magnesiumsulfaatilla tarvitaan *+5 minuuttia. Havupuut, kuten kuusi, yleensä vaativat suuremman suola-konsentraation 0,05 - 0,20 moolia ja joissakin tapauksissa parannettu kui-tuerotus voidaan saada aikaan konsentraatioilla, jotka ovat 0,5 moolia tai suurempia. Parhaimpana pidetyt suolat ovat magnesium- ja kalsiumkloridit. joilla on etuina alhaisimmat kustannukset sekä se, että ne sopivat hyvin käymisprosesseihin, joihin vetinen sokerijäämä voidaan syöttää sokerin muuttamiseksi etyylialkoholiksi, hiivaksi tai muuksi käymistuotteeksi. Magnesiumsulfaatti on rajoitetusti liukeneva alkoholeihin ja tästä syystä suolakonsentraatio, joka voidaan liittää liuokseen, voi usein olla rajoitettu. MgS0^:n alhaisemman suolakonsentraation kompensoimiseksi tarvitaan pitempiä keittoaikoja, kuin ne, joita pidetään hyväksyttävinä.The method shows high tolerance to a large variation in the molar concentration of the light metal salt used, otherwise under constant cooking conditions. Deciduous trees can generally be boiled at the lowest salt concentrations of any of the preferred salt catalysts than conifers. For example, aspen is boiled with calcium or magnesium chloride or nitrate in less than 30 minutes at salt concentrations of 0.0025 to 0.10 moles, while the same concentration of magnesium sulfate is required for * + 5 minutes. Conifers, such as spruce, generally require a higher salt concentration of 0.05 to 0.20 moles, and in some cases improved fiber separation can be achieved at concentrations of 0.5 mole or greater. The preferred salts are magnesium and calcium chlorides. which have the advantages of the lowest cost and the fact that they are well suited to fermentation processes to which an aqueous sugar residue can be fed to convert sugar into ethyl alcohol, yeast or other fermentation product. Magnesium sulfate is sparingly soluble in alcohols and therefore the salt concentration that can be incorporated into the solution can often be limited. To compensate for the lower salt concentration of MgSO 4, longer cooking times are required than those considered acceptable.

Taulukko II esittää kuvaavia tietoja massatuotosta ja ominaisuuksista yhtä lehtipuuta, haapaa, ja yhtä havupuuta, kuusta varten, kun ne on keitetty vetisellä metanolilla 200°C:ssa puun ja liuoksen suhteen ollessa vakio 1:10 (vesi:metanoli on 50:20).Table II shows illustrative data on the mass yield and properties of one hardwood, aspen, and one softwood, spruce, when boiled with aqueous methanol at 200 ° C with a constant ratio of wood to solution of 1:10 (water: methanol is 50:20).

TAULUKKO IITABLE II

KATALYYTTISUOLAN KEITTO- MASSAN KAPPA- TAPPI- PUU Μηηττφ AIKA TUOTTO VISKOSI- D.P.CATALYTIC PAPER OF CATALYTIC SALT Μηηττφ TIME YIELD VISKOSI- D.P.

M00LIT MIN. % LUKU TEETTIM00LIT MIN. % CHAPTER ORDED

_0,5 g__0.5 g_

MgCl2 0,01 30 62 27 20 1320MgCl 2 0.01 30 62 27 20 1320

MgSO^ 0,05 60 69 35 23 1910MgSO 4 0.05 60 69 35 23 1910

CaCl- 0,01 30 63 30 21 1360 < d _____ % CaCl 0,10 25 61 16 18,7 1280 w -----—-——--CaCl- 0.01 30 63 30 21 1360 <d _____% CaCl 0.10 25 61 16 18.7 1280 w -----—-——--

MgCl2 0,10 25 59 15 19 1300MgCl 2 0.10 25 59 15 19 1300

BaCl2 0,01 30 69 96 heikko kuitujen erotus 8 TAULUKKO II ( j tk♦ ) 691 2 9 KATALYYTTISUOLAN KEITTO- MASSAN KAPPA- TAPPI-PUU Μηηττφ AIKA TUOTTO VISKOSI- D.P.BaCl2 0.01 30 69 96 weak fiber separation 8 TABLE II (cont. ♦) 691 2 9 CATALYTIC PAPER WOOD OF CATALYTIC SALT IKAηηττφ TIME YIELD VISCOSE D.P.

M00LIT MIN. % LUKU TEETTIM00LIT MIN. % CHAPTER ORDED

0,5 g0.5 g

MgCl2 0,05 30 59 51 17 1200MgCl 2 0.05 30 59 51 17 1200

MgCl2 0,10 30 5*+ 29 18 1270MgCl 2 0.10 30 5 * + 29 18 1270

MgSO^ 0,05 60 78 95 heikko kuitujen erotus 3 CaCI 0,05 30 66 60 20 1320 :=» -------- ---------------— --------- 1 1 -------’ — * CaCi2 0,10 30 5^ 35 η9 1300MgSO 4 0.05 60 78 95 weak fiber separation 3 CaCl 0.05 30 66 60 20 1320: = »-------- ---------------— - ------- 1 1 ------- '- * CaCl 2 0.10 30 5 ^ 35 η9 1300

Mg(N03)2,i0_if5_57 55_23_1^10Mg (NO3) 2, i0_if5_57 55_23_1 ^ 10

Ca (NO^) 2,10_*+5_58_62_29_1570Ca (NO 2) 2.10 _ * + 5_58_62_29_1570

Taulukossa II DP-arvot on johdettu TAPPI-standardiviskositeetti-mittauksista ja Rydholm'in julkaiseman nomogramman avulla (s. 1120).In Table II, DP values are derived from TAPPI standard viscosity measurements and using a nomogram published by Rydholm (p. 1120).

Esimerkki IIIExample III

Lisäkeitoksia suoritettiin edellisessä esimerkissä esitettyjen puu- ja liuossatsien mukaisesti. Liuos muodostui seoksesta, jossa oli suhteessa 70:30 vettä ja metanolia ja sisälsi 0,10 moolia CaCl2 katalyyttinä. Sekä keittoaikaa että lämpötilaa vaihdeltiin, kuten on esitetty taulukossa III.Additional cooking was performed according to the wood and solution stains shown in the previous example. The solution consisted of a mixture of 70:30 water and methanol and contained 0.10 moles of CaCl 2 as a catalyst. Both cooking time and temperature were varied as shown in Table III.

TAULUKKO IIITABLE III

KEITTO- LÄMPÖ- MASSAN KAPPA- TAPPI-VISKOSI-LAJI AIKA TILA TUOTTO TTTI^TT TEETTI (0,5 g) D.P.COOKING TEMPERATURE KAPPA-TAPPI-VISKOSI-TYPE TIME STATE YIELD TTTI ^ TT TEA (0.5 g) D.P.

MIN. °C % LUKU cPMIN. ° C% NUMBER cP

15 200 72 103 ei kuitujen erotusta 25 200 62 63 28 155Ο 35 200 56 ^6 18 1275 KUUSI---------- i+5 200 52 k2 15 116015 200 72 103 no fiber separation 25 200 62 63 28 155Ο 35 200 56 ^ 6 18 1275 SIX ---------- i + 5 200 52 k2 15 1160

50 190 63 61 28 I5OO50 190 63 61 28 I5OO

80 190 56 ^0 23 1M0 tl 9 TAULUKKO III (,-jtk.) 6 912 9 KEITTO- LÄMPÖ- MASSAN KAPPA- TAPPI-VISKOSI-T . TT AIKA TILA TUOTTO TI1I.TT TEETTI (0,5 g) D.P.80 190 56 ^ 0 23 1M0 tl 9 TABLE III (, -jtk.) 6 912 9 COOKING TEMPERATURE KAPPA- TAPPI-VISKOSI-T. TT TIME STATUS YIELD TI1I.TT TEA (0.5 g) D.P.

LAJI MIN. °C % LUKU cPTYPE MIN. ° C% NUMBER cP

10 200 90 99 ei kuitujen erotusta 15 200 73 61 25 1^+50 20 200 63 22 21 1360 HAAPA 25 200 16 19 1300 40 180 63 48 41 1750 40 190 57 9 21 1360 1010 200 90 99 no separation of fibers 15 200 73 61 25 1 ^ + 50 20 200 63 22 21 1360 ASAP 25 200 16 19 1300 40 180 63 48 41 1750 40 190 57 9 21 1360 10

nooooo A Q 1 9 Qnooooo A Q 1 9 Q

ft o o la ο la j \ t- sft o o la ο la j \ t- s

I :< Or- ο σ' (MI: <Or- ο σ '(M

'< 0> VO 1Λ O OO CT\ >h v— oj v— γ η'<0> VO 1Λ O OO CT \> h v— oj v— γ η

co Ico I

ft Mft M

a, < za, <z

H ft LA O AJ AJ VDH ft LA O AJ AJ VD

W Z Z eft LA LA VO A- Q a, co z Z ft 1W Z Z eft LA LA VO A- Q a, co z Z ft 1

CO CO t—ICO CO t — I

m a :< <C Oh Z O W >h LA VO AI c~ A-m a: <<C Oh Z O W> h LA VO AI c ~ A-

I—I o (¾ CO A- VO VO A- COI — I o (¾ CO A- VO VO A- CO

2 ΓΑ2 ΓΑ

O IO I

z <C Iz <C I

Z H W M OO OOOZ H W M OO OOO

m eh z ft co oo ooom eh z ft co oo ooo

^ W BKÖ OO VO VO [A OO^ W BKÖ OO VO VO [A OO

ft ft < M Zft ft <M Z

<< z z s: eh oo oo ca o o w <; r- r-<< z z s: eh oo oo ca o o w <; r- r-

O Z IO Z I

Z Z Z ft OO OOOZ Z Z ft OO OOO

Z - << M ft O O IA O OZ - << M ft O O IA O O

ft ft ft LA IA CA CO Oft ft ft LA IA CA CO O

>h Eh EH O ft M - -- - p « to ζ: eh z ai r— r-j-> h Eh EH O ft M - - - p «to ζ: eh z ai r— r-j-

ft < Mft <M

ft > < Ift> <I

H z z m < ft <c <H z z m <ft <c <

Z < < CO > COZ <<CO> CO

H CO > CO CO Co LA o OO o oH CO> CO CO Co LA o OO o o

coco < < Z v-O A- OO LAcoco <<Z v-O A- OO LA

:< < M Σ ft CO A- LA j- VO A- z s w: <<M Σ ft CO A- LA j- VO A- z s w

AJAJ

M (¾ O O LA OOO OM (¾ O O LA OOO O

O a VO CA vo VO O VQ ft-O a VO CA vo VO O VQ ft-

> la LA rA la fA LA iA> la LA rA la fA LA iA

M OLA r— r— r— Γ-Γ-Γ— τ- Ο < O EhM OLA r— r— r— Γ-Γ-Γ— τ- Ο <O Eh

Z I Z ^ MZ I Z ^ M

Z O CO LA LA LAZ O CO LA LA LA

CD AJ < M O --CD AJ <M O -

ft ft ft ft Z t-AJ T-T-ONT- Oft ft ft ft Z t-AJ T-T-ONT- O

CD H ft CO C\J(\IC\JC\Jr-(\J AJCD H ft CO C \ J (\ IC \ JC \ Jr - (\ J AJ

< Z H < M p.<Z H <M p.

H H O EH > UH H O EH> U

Eh (¾Eh (¾

ft S Ift S I

< :< < > ft a, z j- o ft z --<: <<> ft a, z j- o ft z -

:<ς < < Z CA AJ ft- O LA O LA: <ς <<Z CA AJ ft- O LA O LA

Eh > Z ft T-r-ojiArA LAEh> Z ft T-r-ojiArA LA

CO ft M ft ^¾.CO ft M ft ^ ¾.

S H Z ZS H Z Z

< H < O O<H <O O

Eh ft CO Eh Z A- OO LA VO ft- O' ft-Eh ft CO Eh Z A- OO LA VO ft- O 'ft-

Eh I—I CO O H LALA LAlALftLA LAEh I — I CO O H LALA LAlALftLA LA

M < < CD < ft > s EH ft ft - <ί ·M <<CD <ft> s EH ft ft - <ί ·

Z Ο Z Z OO LAOOO OZ Ο Z Z OO LAOOO O

CD Γ— Ml I ft- LA ΓΑ ft" LA LA ACD Γ— Ml I ft- LA ΓΑ ft "LA LA A

Z < Σ ftZ <Σ ft

Eh v- eh ft ΌEh v- eh ft Ό

PWft OOOOOO OPWft OOOOOO O

CDQSO CA CA CA CA O O OCDQSO CA CA CA CA O O O

Z A- ft :< Ο μ t- r- t- AJ AJ AJZ A- ft: <Ο μ t- r- t- AJ AJ AJ

CO ·· Z ftCO ·· Z ft

M LA COM LA CO., LTD

I EHI EH

Z < W AJ HZ <W AJ H

H CO Eh i—I ft OLA OOOLA OH CO Eh i — I ft OLA OOOLA O

S CO CO O O r— O t— t— t— o m OMlftcCO - - - ft z o sc oo oooo o z o < z · CO <C CO EH ft < w z zS CO CO O O r— O t— t— t— o m OMlftcCO - - - ft z o sc oo oooo o z o <z · CO <C CO EH ft <w z z

Z S ft Ο MZ S ft Ο M

z O ft Z O Mlz O ft Z O Ml

ft Z COft Z CO

M Z z z <M Z z z <

M <PCM:<CZMIftOftMM <PCM: <CZMIftOftM

Z ft WftZ > CO Zft C5 toZ ft WftZ> CO Zft C5 to

< «JZOftMZZZZZ<«JZOftMZZZZZ

ft <OZHOZ:<lftOZft <OZHOZ: <lftOZ

ft CO Z . > Z Z ftft QZft CO Z. > Z Z ftft QZ

ti 11 69129ti 11 69129

Koska kukin 1ignosellu]oosa-aine osoittaa sen 1igniinihiilihyd-raatti-sideaineen erilaista koostumusta ja ominaisuutta, kuten se esiintyy luonnollisesti kasvavissa kasviaineissa, keksinnön käytännön sovellutus vaatii välttämättä hiukan kokeilua oletetun aineen kanssa optimaalisen massan ominaisuuksien saavuttamiseksi. Joitakin ohjeita saadaan taulukosta IV, mikä selvittää massa-analyysejä seitsemälle eri lajille, jotka kaikki tuottivat hyvänlaatuista massaa. Massa valmistettiin yllä esitetyissä olosuhteissa. On selvää, että nämä olosuhteet ovat esimerkkejä hyvästä käytännön suorituksesta pikemminkin kuin optimaalisista olosuhteista. Taulukko sisältää koearkin kiinnostavia ominaisuuksia sen jälkeen, kun massa on jauhettu Canadian Standard Freeness-arvoon 300, jolloin arkin testaus suoritettiin TAPPI-standardin mukaisesti. Massat käsiteltiin vain asetonipesulla liuenneen ligniinin poispesemiseksi ja suspendoitiin veteen ennen seulontaa ja koearkin muodostamista.Since each lignocellulosic component exhibits a different composition and property of its lignin carbohydrate binder, as occurs in naturally growing plant materials, the practice of the invention necessarily requires some experimentation with the putative material to achieve optimal pulp properties. Some guidance is provided in Table IV, which explains the mass analyzes for seven different species, all of which produced benign pulp. The pulp was prepared under the conditions described above. It is clear that these conditions are examples of good practical performance rather than optimal conditions. The table contains the interesting properties of the test sheet after the pulp has been ground to a Canadian Standard Freeness value of 300, at which time the sheet was tested according to the TAPPI standard. The pulps were treated with acetone wash only to wash away the dissolved lignin and suspended in water before screening and forming a test sheet.

Yhteenvetoanalyysin sokereita, ligniiniä ja puumassaa varten suoritettiin haapa- ja kuusikeitoksille, joista tulokset on selitetty taulukossa IV ja esitetty taulukossa V.A summary analysis for sugars, lignin, and wood pulp was performed for aspen and spruce soups, the results of which are explained in Table IV and shown in Table V.

TAULUKKO VTABLE V

LA- SUBSTRAAT- MASSAN JÄÄN.- TAPPI- HIILIHYDRAATTIKOOSTUMUS KOKON.LAS SUBSTRATE MASS RESIDUE- PIN Carbohydrate COMPOSITION SIZE.

TUOTTO LIGN. VISKOS. GLUK.KSYL.GAL.ARAB.MANN.GLAcSOKEREITA 11 % cP %%%%%%% PUU 77,1+1 19,72 225 57,9 13 0,5 0,2 3,4 1,0 76,0 § MASSA 61,0 2,1 19 53,1 3 0,1 pi®ni. 2,2 0,06 58,26 < maara <c m - — ----- 1 ........... — 1—1 . 1 liuos — 16,3 — o,4 7 0,5 0,8 0,2 9,1 ’ maara PUU 72,3 26,5 21 49,9 6 1,8 1,1 11,9 0,8 71,5 H MASSA 52 2,9 19 43,1 2 -- 2,5 P?!^ni47,6 w ' , ’ maara ’ ' ' * LIUOS — 23,0 — 1,7 1,4 1 0,6 4,7 0,1 8,9 1. Holoselluloosa (vapaa ligniinistä); 2. Klason ligniini; 3. FeTNa viskositeetti Jayme'n mukaan.RETURN LIGN. Viskos. GLUC.XYL.GAL.ARAB.MANN.GLAC SUGAR 11% cP %%%%%%% WOOD 77.1 + 1 19.72 225 57.9 13 0.5 0.2 3.4 1.0 76.0 § MASS 61.0 2.1 19 53.1 3 0.1 pi®ni. 2.2 0.06 58.26 <maara <c m - - ----- 1 ........... - 1—1. 1 solution - 16.3 - o, 4 7 0.5 0.8 0.2 9.1 'amount WOOD 72.3 26.5 21 49.9 6 1.8 1.1 11.9 0.8 71 .5 H MASS 52 2.9 19 43.1 2 - 2.5 P?! ^ Ni47.6 w ',' maara '' '* SOLUTION - 23.0 - 1.7 1.4 1 0.6 4.7 0.1 8.9 1. Holocellulose (lignin free); 2. Klason lignin; 3. FeTNa viscosity according to Jayme.

Suuri glukoosipitoisuus massassa osoittaa puuselluloosan vähäistä huonontumista, jos ollenkaan.The high glucose content in the pulp indicates a slight deterioration, if any, in the wood pulp.

12 6912912 69129

Esimerkki VIExample VI

Koska suolojen oletettiin liittyvän kationivaihtotyyppiseer. reaktioon puuhun, odotettiin, että joku suola jäisi massakuituihin. Tästä syystä massat valmistettiin esimerkin III mukaisesti ja hajotettiin vahvassa hapettavassa aineessa, minkä jälkeen ne liuotettiin suoloista poistetulla vedellä. Syntyneet liuokset analysoitiin sitten Ca + + ja Mg:+ + -ioni-en suhteen atomi-imeytymisspektrofotometriällä. Tulokset on esitetty taulukossa VI.Because the salts were assumed to be associated with the cation exchange type series. reaction to wood, it was expected that some salt would remain in the pulp fibers. For this reason, the pulps were prepared according to Example III and decomposed in a strong oxidizing agent, after which they were dissolved in desalted water. The resulting solutions were then analyzed for Ca ++ and Mg: ++ ions by atomic absorption spectrophotometry. The results are shown in Table VI.

TAULUKKO VITABLE VI

KATIONI-LAJIT % PUUSSA % MASSASSA LAJICATION SPECIES% IN WOOD% BY MASS SPECIES

Mg+ + 0,0215 0,0107Mg + + 0.0215 0.0107

-- HAAPA- HAAPA

Ca++ 0,1086 0,0009Ca ++ 0.1086 0.0009

Mg++ 0,0052 0,0077Mg ++ 0.0052 0.0077

- KUUSI- SIX

Ca++ 0,0651 0,0012Ca ++ 0.0651 0.0012

Mg++ 0,0151 0,0015Mg ++ 0.0151 0.0015

- KOIVU- BIRCH

Ca++ 0,0712 0,0^53Ca ++ 0.0712 0.0 ^ 53

Kaikki keitokset suoritettiin suhteessa 70:30 metanolissa ja vedessä ja sisälsivät 0,05 moolia MgCl^ tai CaCl^ ja lämpötilaa ylläpidettiin 30 min. Massat pestiin kerran asetonilla ja kahdella annoksella 500 ml tislattua vettä, ennen kuin ne ilmakuivatettiin ja analysoitiin.All decoctions were performed in a ratio of 70:30 in methanol and water and contained 0.05 moles of MgCl 2 or CaCl 2 and the temperature was maintained for 30 min. The pulps were washed once with acetone and with two portions of 500 ml of distilled water before being air-dried and analyzed.

Nähdään aivan selvästi taulukosta VI, että massat sisälsivät paljon vähemmän kationeja kuin mitä oli alkuperäisesti läsnä vastaavissa puissa.It is quite clear from Table VI that the pulps contained much less cations than were originally present in the corresponding trees.

Esimerkki VExample V

On tunnettua, että nopeaa ligniinimassan poistoa varten happokata-lysoiduissa vetisissä orgaanisissa liuotinseoksissa tarvitaan suhteellisen suuria alkuperäisiä protonikonsentraatioita nopean ligniinin poiston aikaansaamiseksi. Metallisuolakatalyytit, jotka on esitetty tässä, näyttävät olevan vailla kykyä näin suurten protonikonsentraatioiden paikalla 11 13 691 29 tuottamiseksi. Keskimäärin pH-arvon laskua arvosta 5,8 70:30 metanoli: vesi-seoksille, jotka sisältävät 0,05 moolia CaCl2, arvoon h,2 havaittiin vain silloin, kun keittoliuosta lisättiin puulastuille. Näin heikon happo-ominaisuuden kehittyminen keittoliuoksissa, kun niitä lisätään puu-lastuille, on hyvin tunnettua kirjallisuudesta. Toisinaan etenkin gymno-spermien kohdalla ligniinin poiston nopeus voi olla liian hidas ja riittävän ei-selektiivinen, niin että massat, joissa on alhainen jäämäligniini-pitoisuus, on vaikeita valmistaa. Tällaisissa tapauksissa havaittiin, että alkuperäistä protonikonsentraatiota voidaan tehokkaasti kiihdyttää pienillä mineraalihappokonsentraatioilla, joissa on tavallisesti sama anionityyp-pi, mitä metallisuolassa. Tällaiset happolisäykset kasvattavat normaalisti ligniinin massan poistamista ja hemiselluloosa-aineiden hydrolyysiä aikana, jolloin selluloosa on vielä hyvin suojattuna protoneilta päällystetyllä ligniinillä, koska alkuperäisessä rakenteellisessa ympäristössään selluloosa on vähemmän altis hapoille, liuottimena tapahtuva paisuttaminen on rajoitettu 1igniini-hemiselluioosa-sideaineella. Metaliisuolakatalyyttien toiminta ja vaikutukset pysyvät muuttumattomina siitä, mitä on koettu mine-raalihapon ollessa poissa, s.o. metallisuola toimii sekä protoneja tuottavana aineena että saa aikaan tärkeän suojan selluloosalle etenkin keittämisen myöhemmissä vaiheissa seuraavaa hydrolyyttistä solvolyysiä vastaan. Todiste tällaisesta tehostavasta vaikutuksesta on esitetty taulukossa VI±. Suurempien happokonsentraatioiden on todettu olevan tehokkaampia jäämälignii-nin pelkistykseen massassa. Tämä on saatu aikaan vähäisen massan tuoton vähennyksen kustannuksella ilman merkittävää selluloosan viskositeetin alentamista.It is known that for the rapid removal of lignin mass in acid-catalyzed aqueous organic solvent mixtures, relatively high initial proton concentrations are required to achieve rapid lignin removal. The metal salt catalysts disclosed herein appear to be incapable of producing such high proton concentrations at the site 11 13 691 29. On average, a decrease in pH from 5.8 to 70:30 for methanol: water mixtures containing 0.05 moles of CaCl 2 to h, 2 was observed only when the broth was added to the wood chips. The development of such a weak acid property in cooking solutions when added to wood chips is well known in the literature. Sometimes, especially in the case of gymno sperm, the rate of lignin removal can be too slow and sufficiently non-selective, so that pulps with a low residual lignin content are difficult to produce. In such cases, it was found that the initial proton concentration can be effectively accelerated by low mineral acid concentrations, which usually have the same anion type as in the metal salt. Such acid additions normally increase the mass removal of lignin and the hydrolysis of hemicellulose materials while the cellulose is still well protected by proton-coated lignin because in its original structural environment the cellulose is less susceptible to acids, solvent expansion with limited binder-hellin. The function and effects of the metal salt catalysts remain unchanged from what has been experienced in the absence of mineral acid, i. the metal salt acts both as a proton-producing substance and provides important protection for cellulose, especially in the later stages of cooking against subsequent hydrolytic solvolysis. Evidence for such an enhancing effect is shown in Table VI ±. Higher acid concentrations have been found to be more effective in reducing residual lignin in the pulp. This has been achieved at the expense of a small reduction in pulp yield without a significant reduction in the viscosity of the cellulose.

Siten ilmakuivia kuusilastuja keitettiin puu:liuos-suhteessa 1:10 70:30 metanoli:vesi-seoksella, johon oli lisätty esitetty määrä happo/suo-la-katalyyttiä. Lämpötila oli 200 C ja kuumennusaika, joka sisältyy esitettyyn aikaan, oli 7 minuuttia kutakin keitosta varten.Thus, air-dried spruce chips were boiled in a wood: solution ratio of 1:10 to 70:30 with a methanol: water mixture to which the indicated amount of acid / salt-la-catalyst had been added. The temperature was 200 ° C and the heating time included in the time shown was 7 minutes for each cooking.

6912969129

TAULUKKO VIITABLE VII

14 KATALYYTTI KEITTO- MASSAN KAPPA- TAPPI- .. AIKA TUOTTO LUKU VISKOS. D.P.14 CATALYTIC COOKING MASS KAPPA- TAP-- TIME YIELD FIGURE VISAS. D.P.

happo N .acid N.

--- Tr min. % cP--- Tr min. % cP

suola Msalt M

H2S04 0,00375 ^0 ί+5,δ 39 3,7 ^60H2SO4 0.00375 ^ 0 ί + 5, δ 39 3.7 ^ 60

MgSO^ 0,05 60 78 105 ei kuitujen erotusta i^SO^/MgSO^ ^0 51 36 9,5 910 HC1 0,002 ^0 70 -- ei kuitujen erotustaMgSO 4 0.05 60 78 105 no fiber separation i ^ SO 2 / MgSO 2 ^ 0 51 36 9.5 910 HCl 0.002 ^ 0 70 - no fiber separation

CaCl2 0,05 ko $k kk 20 ”320 HCl/CaCl2 ^+0 56 58 30 1600CaCl2 0.05 k $ kk 20 ”320 HCl / CaCl2 ^ + 0 56 58 30 1600

HCl 0,002/CaCl2 35 58 57 2k IkkOHCl 0.002 / CaCl 2 35 58 57 2k IkkO

HC1 0,00VCaCl ^0 53 37 23 1^20HCl 0.00VCaCl ^ 0 53 37 23 1 ^ 20

HC1 0,0025/MgSO^ kO 56 51 19,2 13IOHCl 0.0025 / MgSO 4 kO 56 51 19.2 13IO

HNOj 0,004 k<5 k8 50 k ,0 ^70HNOj 0.004 k <5 k8 50 k, 0 ^ 70

Ca(NO^)2 0,10 45 58 62 29 ”>570 HNO^ 0,00VCa(N0 )2 k$ 55 37 23 1^20 HNO^ O,002/Mg(NO^)2 ^5 56 39 25 1^50 HOI 0,002/CaCl2 0,05 25 58 20 25 1^50Ca (NO 2) 2 0.10 45 58 62 29 ”> 570 HNO 2 0.00VCa (NO 2) 2 k $ 55 37 23 1 ^ 20 HNO 2 0.002 / Mg (NO 2) 2 ^ 5 56 39 25 1 ^ 50 HOI 0.002 / CaCl2 0.05 25 58 20 25 1 ^ 50

Edellä olevien esitysten ja esimerkkien avulla pyrimme selittämään tätä keksintöä mahdollisimman täydellisin, selvin ja tarkoin ilmaisuin, jotta tekniikan tason tuntevat voisivat soveltaa tätä käytäntöön, ja koska olemme selittäneet parhaan tavan keksintömme suorittamiseksi, katsomme keksinnön ilmaistuksi ja selvästi vaatimuksissa esitetyksi. Olemme tietoisia siitä, että keksintöä voidaan muunnella tai sen osia korvata olennaisesti poikkeamatta keksinnön patenttivaatimuksissa esitetyistä puitteista. Tarkoituksena on, että patentti kattaa, mitä patenttivaatimuksissa on esitetty ja minkä tahansa patentoitavan uutuuden, mitä keksintöön sisältyy.Through the above representations and examples, we seek to explain this invention in the most complete, clear, and concise terms possible so that those skilled in the art can practice it, and since we have explained the best mode for carrying out our invention, we consider it to be stated and clearly claimed. We are aware that the invention may be modified or parts thereof substantially replaced without departing from the scope of the claims of the invention. It is intended that the patent cover what is stated in the claims and any patentable novelty that is included in the invention.

ilil

Claims (5)

1. Lignoselluloosan keittomenetelmä, jossa ligno-selluloosaa keitetään vesipitoisessa seoksessa, jossa on 1-4 tilavuusosaa pienimolekyylistä, korkeintaan 3 hiiliatomia sisältävää alifaattista alkoholia yhtä tilavuusosaa vettä kohden, metallisuolan kanssa sekä mahdollisesti pienen määrän kanssa happamasti reagoivaa ainetta, korkeintaan kaksi tuntia 190 °C - 200 °C:ssa, jolloin käytetään vähintään 4 paino-osaa keittoliuosta yhtä lignoselluloosan paino-osaa kohti, tällöin vapautuvat selluloosakuidut erotetaan liuoksesta, josta sitten haihdutetaan alkoholi, ja jäännösliuoksesta otetaan talteen ligniini ja sokeri, tunnettu siitä, että keittoliuoksena käytettyyn vesipitoiseen alkoholiin lisätään metallisuolana magnesiumin, kalsiumin tai bariumin kloridia tai nitraattia tai magnesiumsulfaattia, tai niiden liukoista seosta, ja mahdollisesti happamasti reagoivana aineena voimakasta mineraalihappoa, edellyttäen, että seos säilyy liukoisena.A process for cooking lignocellulose, wherein the lignocellulose is boiled in an aqueous mixture of 1 to 4 parts by volume of a low molecular weight aliphatic alcohol containing up to 3 carbon atoms per volume of water, with a metal salt and optionally a small amount of acid reactive substance for up to two hours at 190 ° C At 200 ° C, using at least 4 parts by weight of cooking solution per part by weight of lignocellulose, the released cellulose fibers are separated from the solution, from which the alcohol is then evaporated, and lignin and sugar are recovered from the residual solution, characterized by adding aqueous alcohol to the cooking solution. chloride, nitrate or magnesium sulphate of magnesium, calcium or barium, or a soluble mixture thereof, and optionally a strong mineral acid as an acid-reactive substance, provided that the mixture remains soluble. 1 5 Patenttivaatimukset; 6 912 91 5 Claims; 6,912 9 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pienimolekyylisenä alkoholina käytetään metanolia tai etanolia.Process according to Claim 1, characterized in that methanol or ethanol is used as the low-molecular-weight alcohol. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vahvana mineraalihappona käytetään suola-, rikki-, typpi- tai fosforihappoa.Process according to Claim 1, characterized in that hydrochloric, sulfuric, nitric or phosphoric acid is used as the strong mineral acid. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittoliuoksena käytetään vesipitoista alkoholia, jossa metallisuolojen konsent-raatio on 0,001 - 1,0 M ja vahvan mineraalihapon, mikäli sitä käytetään, 0,0005 N - 0,008 N.Process according to Claim 1, characterized in that an aqueous alcohol is used as the cooking solution, in which the concentration of metal salts is 0.001 to 1.0 M and that of the strong mineral acid, if used, is 0.0005 N to 0.008 N. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosakuitujen erottamisen jälkeen jäljelle jäävästä lignoselluloosan hajoamistuotteita sisältävästä liuoksesta tislataan alkoholi tunnetulla paisuntahaihdutuksella ja vesipitoisesta jäännöksestä jauheena saostuva ligniini erotetaan suodattamalla tai sentrifugoimalla.Process according to Claim 1, characterized in that, after separation of the cellulose fibers, the alcohol remaining from the solution containing the lignocellulose degradation products is distilled off by known expansion evaporation and the lignin precipitating as an aqueous residue is separated by filtration or centrifugation.
FI793678A 1978-11-27 1979-11-23 EXTENSION OF LABORATORY MATERIAL FI69129C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA316951 1978-11-27
CA316,951A CA1131415A (en) 1978-11-27 1978-11-27 Pulping of lignocellulose with aqueous methanol/ catalyst mixture
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
DE2920731 1979-05-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI793678A FI793678A (en) 1980-05-28
FI69129B true FI69129B (en) 1985-08-30
FI69129C FI69129C (en) 1985-12-10

Family

ID=25668832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI793678A FI69129C (en) 1978-11-27 1979-11-23 EXTENSION OF LABORATORY MATERIAL

Country Status (16)

Country Link
AR (1) AR223198A1 (en)
AT (1) AT372991B (en)
AU (1) AU528703B2 (en)
BR (1) BR7907651A (en)
DD (1) DD147259A5 (en)
ES (1) ES486267A1 (en)
FI (1) FI69129C (en)
FR (1) FR2442297A1 (en)
GB (1) GB2040332B (en)
NO (1) NO154274C (en)
PH (1) PH16526A (en)
PL (1) PL131834B1 (en)
PT (1) PT70475A (en)
RO (1) RO77556A (en)
SE (1) SE436899B (en)
YU (1) YU41897B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594130A (en) * 1978-11-27 1986-06-10 Chang Pei Ching Pulping of lignocellulose with aqueous alcohol and alkaline earth metal salt catalyst
CA1275286C (en) * 1986-05-29 1990-10-16 Edward A. Delong Method for extracting the chemical components from dissociated lignocellulosic material
NZ579757A (en) * 2007-06-20 2012-03-30 Nagarjuna Energy Private Ltd A single step process for separating biomass components
MX2017000276A (en) * 2014-07-10 2017-04-27 Leaf Sciences Pty Ltd Methods for treating lignocellulosic material.
CA2953715A1 (en) 2014-07-10 2016-01-14 Leaf Sciences Pty Ltd Methods for hydrolysing lignocellulosic material
CN114645479B (en) * 2020-12-19 2023-07-25 山东洲星天然物提取智能设备有限公司 Preparation method of paper pulp

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI782628A (en) * 1977-08-31 1979-03-01 Laszlo Paszner ORGANIC LOESNINGSMEDEL UTNYTTJANDE DELIGNIFIERINGS- OCH FOERSOCKRINGSFOERFARANDE FOER LIGNOCELLULOSAHALTIGA PLANTMATERIAL

Also Published As

Publication number Publication date
AU528703B2 (en) 1983-05-12
FI793678A (en) 1980-05-28
PT70475A (en) 1979-12-01
PL219837A1 (en) 1980-12-15
PH16526A (en) 1983-11-10
PL131834B1 (en) 1985-01-31
FR2442297A1 (en) 1980-06-20
NO154274B (en) 1986-05-12
FI69129C (en) 1985-12-10
NO154274C (en) 1986-08-20
GB2040332A (en) 1980-08-28
FR2442297B1 (en) 1983-05-13
AU5305679A (en) 1981-06-04
GB2040332B (en) 1983-09-07
SE436899B (en) 1985-01-28
YU282279A (en) 1982-10-31
DD147259A5 (en) 1981-03-25
ES486267A1 (en) 1980-05-16
RO77556A (en) 1982-07-06
YU41897B (en) 1988-02-29
NO793738L (en) 1980-05-28
AT372991B (en) 1983-12-12
ATA726179A (en) 1983-04-15
AR223198A1 (en) 1981-07-31
BR7907651A (en) 1980-08-26
SE7909674L (en) 1980-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Steinbach et al. Pretreatment technologies of lignocellulosic biomass in water in view of furfural and 5-hydroxymethylfurfural production-a review
CA2821403C (en) Treatment of lignocellulose biomass with an ionic liquid
Sixta et al. Novel concepts of dissolving pulp production
AU756976B2 (en) Method for separating lignocellulose-containing biomass
US4594130A (en) Pulping of lignocellulose with aqueous alcohol and alkaline earth metal salt catalyst
US5730837A (en) Method of separating lignocellulosic material into lignin, cellulose and dissolved sugars
Tu et al. Characterisation of cellulose pulps isolated from Miscanthus using a low-cost acidic ionic liquid
CA2933847A1 (en) Processes and apparatus for producing furfural, levulinic acid, and other sugar-derived products from biomass
CA2933807A1 (en) Processes and apparatus for producing fermentable sugars, cellulose solids, and lignin from lignocellulosic biomass
Guo et al. Efficient separation of functional xylooligosaccharide, cellulose and lignin from poplar via thermal acetic acid/sodium acetate hydrolysis and subsequent kraft pulping
Shao et al. Modification of the aspen lignin structure during integrated fractionation process of autohydrolysis and formic acid delignification
FI69129B (en) EXTENSION OF LABORATORY MATERIAL
JPS6328157B2 (en)
Granatier et al. Birch fractionation in γ-valerolactone with the emphasis on pulp properties: prehydrolysis, acid-catalyzed, and alkaline-catalyzed concept
BR112021007706A2 (en) extracting valuable components from shell
Janzon et al. Upgrading of paper-grade pulps to dissolving pulps by nitren extraction: properties of nitren extracted xylans in comparison to NaOH and KOH extracted xylans
US3932207A (en) Process for obtaining cellulose from ligno-cellulosic raw materials
Fišerová et al. Hemicelluloses extraction from beech wood with water and alkaline solutions
FI71781B (en) KOKNING AV LIGNOCELLULOSA MED VATTENHALTIG ALKOHOL OCH JORDALKALIMETALLSALTKATALYSATOR
Park et al. Ammonia catalyzed organosolv delignification of poplar
RU2620551C1 (en) Method of complex processing of birch wood
Fišerová et al. Kraft pulping combined with green liquor pre-extraction of beech wood
Johakimu et al. Fractionation of organic substances from the South African Eucalyptus grandis biomass by a combination of hot water and mild alkaline treatments
Kim et al. Comparison of hemicellulose extracts from two pulping woodchips with green liquor followed by scale-up pre-hemicellulose extraction
Gellerstedt Cellulose products and chemicals from wood

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: BAU- UND FORSCHUNGSGESELLSCHAFT