FI77275C - Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok. - Google Patents

Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok. Download PDF

Info

Publication number
FI77275C
FI77275C FI870312A FI870312A FI77275C FI 77275 C FI77275 C FI 77275C FI 870312 A FI870312 A FI 870312A FI 870312 A FI870312 A FI 870312A FI 77275 C FI77275 C FI 77275C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cooking
lignin
delignification
analyzed
process according
Prior art date
Application number
FI870312A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI77275B (fi
FI870312A0 (fi
FI870312A (fi
Inventor
Raimo Juhani Alen
Eero Vilhelm Sjoestroem
Original Assignee
Kajaani Electronics
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
Application filed by Kajaani Electronics filed Critical Kajaani Electronics
Priority to FI870312A priority Critical patent/FI77275C/fi
Publication of FI870312A0 publication Critical patent/FI870312A0/fi
Priority to US07/181,825 priority patent/US4944841A/en
Priority to DE3812597A priority patent/DE3812597A1/de
Priority to SE8801419A priority patent/SE458933B/sv
Priority to JP63095364A priority patent/JPH01282393A/ja
Publication of FI870312A publication Critical patent/FI870312A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI77275B publication Critical patent/FI77275B/fi
Publication of FI77275C publication Critical patent/FI77275C/fi

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C7/00—Digesters
    • D21C7/12—Devices for regulating or controlling
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Description

77275
MENETELMÄ ALKALISTEN SELLULOOSAKEITTOJEN OHJAAMISEKSI - FÖRFARANDE FÖR STYRNING AV ALKALISKA CELLULOSAKOK
Tämä keksintö kohdistuu menetelmään aikalisien selluloosakeittojen, erityisesti mänty- ja koivusulfaattikeiton, ohjaamiseksi keittoliemeen liuenneiden ja ligniinistä pilkkoutumalla syntyneiden monomeeristen tuotteiden suhteellista koostumusta hyväksi käyttäen. Aikaisemman patenttihakemuksen 5 FI 850208 mukaan samanlainen keiton ohjaus perustuu epäsuoraan menetelmään seuraamalla puun hiilihydraattiaineksesta peräisin olevien ja keitto-liemeen liuenneiden aiifaattisten happojen suhteen kehittymistä, mikä puolestaan on suhteessa ligniinin liukenemiseen. Oheisen keksinnön mukainen menetelmä perustuu niihin säännönmukaisuuksiin, jotka on nyt havaittu 10 tapahtuvan ligniinin purkautumisessa ja keinoihin analysoida nämä purku-tuotteet keiton kuluessa.
·: Kuten tunnettua purkautuu aikalisissä keittoprosesseissa puussa olevaa ligniiniä poistettaessa myös osa puun hiilihydraattiaineksesta (Sjöström, E., Wood Chemistry, Fundamentals and Applications, Academic 15 Press, New York, 1981). Jäteliemeen liuennut orgaaninen aines koostuu näin paitsi ligniinin hajoamistuotteista myös hiilihydraattien purku-tuotteista ja puun uuteaineista. Jäteliemen sisältämä ligniinijae on puolestaan varsin heterogeeninen koostuen erisuuruisista molekyyleistä, joista osa on monomeeriasteella (Gierer, J. & Lindberg, 0., Acta Chem.
20 Scand. B 34(3)(1980)161 ja Niemelä, K. & Sjöström, E., Holzforschung 40(1986)361). Kyseiset monomeerit ovat etupäässä fenolijohdannaisia, joiden rakenne vaihtelee bentseenirenkaaseen substituoituneiden ryhmien lukumäärän ja sijainnin suhteen. Näiden monomeeristen fenolien muodostamiseen vaikuttavat oleellisesti kulloinkin sovellettavat keitto-olosuhteet ' 25 sekä käytetty raaka-aine. Tällöin esim. koivupuuta keitettäessä syntyy myös osittain erilaisia ligniinin hajoamistuotteita kuin vastaavasti j havupuuta keitettäessä.
Tässä keksinnössä on tehty uusi ja yllättävä havainto, jonka mukaan edellä mainittujen monomeeristen purkutuotteiden määrä muuttuu keiton kulues-30 sa säännönmukaisella tavalla siten, että niiden pitoisuuksien perusteella voidaan ennakoida tietyn delignifioitumisasteen saavuttamiseksi tarvittava keittoaika. Purkutuotteet voidaan analysoida keiton kuluessa ja niiden 2 77275 määrien perusteella voidaan siten ohjata keittoa. Aikaisemmin on esitetty ligniinin kokonaisväkevyyteen perustuvia keiton ohjausmenetelmiä. Vaikka jäteliemen ligniinipitoisuus voidaan määrittää UV-spektrofotometrisesti, ei tähän voida kuitenkaan perustaa tarkkaa keiton päätepisteen määritys-5 menetelmää, koska ligniinin kokonaisväkevvyden kasvu on keiton lopussa liian pieni suhteessa mittaustarkkuuteen (vrt. Sjöström, E. &
Haglund, P., Tappi 47(1964)286). Nyt esitetty menetelmä perustuu täysin uuteen ideaan, jonka suurena etuna on lisäksi se havaittu tosiseikka, että analysoitavien yhdisteiden väkevyyksien suhde kasvaa tietyn deligni-10 fioitumisrajan jälkeen hyppäysmäisesti. Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.
Keksinnön mukaista menetelmää kehitettäessä jouduttiin tekemään yksityiskohtaisia keittoliuos- ja massa-analyysejä keiton kuluessa. Analyysit kohdistuivat erityisesti ligniiniperäisten fenolimonomeerien pitoisuus-15 määrityksiin. Tällöin kävi yllättäen ilmi, että mainittujen yhdisteiden ··: keskinäisten pitoisuuksien (tai pitoisuussuhteiden) ja keiton kokonais- saannon (tai vaihtoehtoisesti raaka-aineeseen jääneen ligniinin määrän) välillä vallitsee keiton delignifioitumisasteesta riippuva aritmeettinen yhteys. Kun näytteitä otetaan keiton kuluessa määrätyin väliajoin (esim.
. 20 lämpötilan nostovaiheen loppupuolella tai välittömästi sen jälkeen), voidaan purkutuotteiden pitoisuuksien perusteella määritellä se ajanjakso, joka kuluu tietyn delignifioitumisasteen saavuttamiseksi.
Menetelmän onnistumisen edellytyksenä on, että syntyneet ligniinipurku-tuotteet voidaan erottaa toisistaan ja analysoida riittävällä tarkkuu-: 25 della. Monomeeristen fenolijohdannaisten pitoisuudet on määritettävissä suhteellisen nopeasti hapotetusta jäteliemestä kromatografisin menetelmin, esim. kaasukromatografisesti eetteriuuton jälkeen erotetusta jakees-ta (Alen, R., Niemelä, K. & Sjöström, E., J. Chromatogr. 301(1984)273 ja Niemelä, K. & Sjöström, E., Holzforschung 40(1986)361), jolloin yhdis-30 teet erotetaan toisistaan sellaisenaan tai erillisesti valmistettuina lrimetyylisilyvlijohdannaisina. Vastaavat pitoisuudet (perustuvat tulostuvien kromatografipiikkien pinta-aLoihin); niiden avulla laskettava keiton ohjausinformaatio saadaan välittömästi tietokonetekniikkaa hyväksi käyttäen. Mikäli käytetään kaasukromatografista analyysitekniikkaa, kapil-35 laarikolonnin lämpötila säädetään siten, että saavutetaan pitoisuudeltaan 77275 merkittäviä fenolijohdannaisia vastaavien piikkien hyvä erottuvuus. Tarvittavan delignifioitumisajan määrittäminen voi perustua mainittujen fenolien keskinäisten pitoisuuksien muuttumisen seuraamiseen keiton kuluessa.
5 Seuraavissa esimerkeissä valaistaan tarkemmin menetelmää, johon keksintö kohdistuu. Vaikka niiden yhteydessä on käsitelty ainoastaan mänty- ja koivusulfaattikeittoa, on itsestään selvää, että menetelmä on sovellettavissa myös muihin aikalisiin keittoihin (esim. sooda-antrakinonikeitto) ja raaka-aineisiin, mikäli ensin määritetään vastaavasti edellä mainittu-10 jen ligniinimonomeerien keskinäinen muodostuminen kussakin tapauksessa keiton kokonaissaantoon ja delignifioitumisasteeseen nähden. Koska havuja lehtipuusta muodostuu osittain erilaisia ligniinin hajoamistuotteita, on menetelmä lisäksi sovellettettavissa ns. sekakeittoihin, joissa keittoihin annostellaan sekä havu- että lehtipuuhaketta.
15 Esimerkki 1 Mäntypuusta (Pinus svlvestris) valmistetulle uutevapaalle hakkeelle (seulottu jae 2-4 mm) suoritettiin tietyllä laboratoriokeittimellä normaali sulfaattikeitto (vaikuttava alkali 22 % (NaOH:nä) puusta; sulfiditeetti 30 %) neste/puu-suhteella 4 L/kg. Tällöin keiton lämpötilaa nostettiin 20 tasaisella nopeudella 90 min aikana (20 °C:sta) 175 °C:een ja keittoa jatkettiin maksimilämpötilassa 90 min. Sen kuluessa otettiin tietyin väliajoin (10 min) jätelieminäytteitä ja niistä analysoitiin monomeerisiä ligniinijohdannaisia sisältävän jakeen suhteellinen koostumus.
Kuvassa 1 esitetään valittujen johdannaisten avulla muodostettujen suh-25 teellisten osuussuhteiden riippuvuus aina vastaavalla ajanjaksolla saavutettuun keiton kokonaissaantoon nähden. Lisäksi tulosten yhteydessä on esitetty delignifioitumiseen kulunut aika. Kuten aiemmin mainitussa patenttihakemuksessa (FI 850208) on esitetty, riippuu kokonaissaanto puolestaan klooriluvusta, jonka avulla on laskettavissa kussakin tapauk-30 sessa massan sisältämän ligniinin määrä.
Ottamalla riittävä määrä jätelieminäytteitä (4-6 kpl) kyseisellä keittimellä suoritettavasta vastaavanlaisesta keitosta lämpötilan nostovaiheen I ___ 4 77275 loppupuolella ja välittömästi sen jälkeen pystytään mainittua informaatiota hyväksi käyttäen määrittämään matemaattisesti (tuloksia verrataan jatkuvasti keiton edetessä mallikeittoon) se ajanjakso, jolla tullaan saavuttamaan haluttu delignifioitumisaste. On luonnollisesti myös mahdol-5 lista, että tarkastelun pohjaksi voidaan valita muita monomeerisuhteita. Kaasukromatografista analyysiä varten uutettiin eetterillä mineraali-hapolla hapotetuista (pH laskettiin alle arvon 3) jätelieminävtteistä ligniinitraktio, jonka analysointi suoritettiin aiemmin mainittujen artikkelien mukaan. Kaasukromatografista lämpötilaohjelmaa voidaan kuitenkin 10 nopeuttaa tarvittaessa oleellisesti ilman piikkien erottuvuuden mainittavaa huonontumista. Yhdisteiden identifiointi vahvistettiin lisäksi massaspektrometrisesta ja malliaineita hyväksi käyttäen.
Esimerkki 2
Esimerkin 1 mukaisesti suoritettiin vastaava sulfaattikeitto (vaikuttava 15 alkali 20 % (NaOH:nä) puusta; sulfiditeetti 30 % sekä neste/puu-suhde 4 L/kg) koivupuusta (Betula verrucosa/B. pubescens) valmistetulle uute-vapaalle hakkeelle (seulottu jae 2-4 mm), jolloin keiton lämpötilaa nostettiin tasaisella nopeudella (20 °C:sta) 165 °C:een. Kuvassa 2 on esitetty kyseisessä tapauksessa keiton ohjausta silmällä pitäen tarvit-20 tava valittujen yhdisteiden keskinäisiin pitoisuuksiin perustuvat suhteet. Myös tässä tapauksessa saanto on riippuvainen edellä esitetyn mukaisesti klooriluvusta, jolloin voidaan laskea kussakin tapauksessa massan sisältämän ligniinin määrä. Näytteiden otto- ja valmistus sekä analysoin-tiolosuhteet suoritettiin esimerkin 1 kaltaisesti.

Claims (5)

5 77275
1. Menetelmä puun tai muun selluloosapitoisen materiaalin aikalisien keittoprosessien, erityisesti sulfaatti- ja sooda-antrakinonikeiton, ohjaamiseksi tunnettu siitä, että tietyt ligniinin purkutuotteina syntyvät monomeeriset yhdisteet analysoidaan keiton kuluessa ja niiden suhteellisten pitoisuuksien perusteella määritetään halutun delignifioitumis-asteen saavuttamiseksi tarvittava keittoaika.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että keiton kuluessa ja erityisesti delignifioinnin riittävän varhaisessa vaiheessa otetaan tarpeellinen määrä edustavia jätelieminäytteitä monomeerien analysointiin.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että jäte-liemessä esiintyvät ligniinin purkutuotteina syntyneet monomeeriset yhdisteet erotetaan ja analysoidaan kromatografisella menetelmällä, joka perustuu joko korkeapainenestekromatografiaan tai kaasukromatografiaan.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että jäte-liemessä esiintyvät ligniinimonomeerit analysoidaan sellaisenaan tai trimetyylisilyylijohdannaisinaan kaasukromatografisesti kapillaarikolon-nia hyväksi käyttäen.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kulloinkin meneillä oleva keittpvaihe ja tarvittava lisädelignifioitumisaika määritetään tiettyjen ligniinimonomeerien pitoisuussuhteiden perusteella, jolloin niitä verrataan kullekin keittosovellutukselle erillisesti määritettyihin vastaaviin suhteisiin.
FI870312A 1987-01-23 1987-01-23 Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok. FI77275C (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI870312A FI77275C (fi) 1987-01-23 1987-01-23 Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.
US07/181,825 US4944841A (en) 1987-01-23 1988-04-15 Procedure for controlling alkaline pulping processes
DE3812597A DE3812597A1 (de) 1987-01-23 1988-04-15 Ueberwachungsverfahren fuer alkalische kochverfahren von holz oder anderen cellulosehaltigen materialien
SE8801419A SE458933B (sv) 1987-01-23 1988-04-18 Foerfarande foer oevervakning av en alkalisk massaframstaellningsprocess
JP63095364A JPH01282393A (ja) 1987-01-23 1988-04-18 アルカリ性パルプ化工程の制御方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI870312 1987-01-23
FI870312A FI77275C (fi) 1987-01-23 1987-01-23 Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI870312A0 FI870312A0 (fi) 1987-01-23
FI870312A FI870312A (fi) 1988-07-24
FI77275B FI77275B (fi) 1988-10-31
FI77275C true FI77275C (fi) 1989-02-10

Family

ID=8523827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI870312A FI77275C (fi) 1987-01-23 1987-01-23 Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4944841A (fi)
JP (1) JPH01282393A (fi)
DE (1) DE3812597A1 (fi)
FI (1) FI77275C (fi)
SE (1) SE458933B (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI78130C (fi) * 1987-11-27 1989-06-12 Kajaani Electronics Foerfarande foer bestaemning och kontroll av vedflisblandningarnas proportioner vid alkaliska massakok.

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI71584C (fi) * 1985-01-17 1987-01-19 Kajaani Electronics Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01282393A (ja) 1989-11-14
FI77275B (fi) 1988-10-31
US4944841A (en) 1990-07-31
SE458933B (sv) 1989-05-22
FI870312A0 (fi) 1987-01-23
FI870312A (fi) 1988-07-24
DE3812597A1 (de) 1989-10-26
SE8801419D0 (sv) 1988-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kirk et al. Lignin determination
Lindner et al. Characterization of lignins from organosolv pulping according to the organocell process PART 1. Elemental analysis, nonlignin portions and functional groups
Pakkanen et al. Molecular mass distribution of lignin from the alkaline pulping of hardwood, softwood, and wheat straw
FI77275C (fi) Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.
FI71584C (fi) Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.
FI78130B (fi) Foerfarande foer bestaemning och kontroll av vedflisblandningarnas proportioner vid alkaliska massakok.
Yang et al. Study on the nitric acid pulping, delignification course, and waste-liquid recovery
FI80731C (fi) Foerfarande foer styrning av alkalisk cellulosakok.
FI79359B (fi) Foerfarande foer kontroll av ligninets upploesning vid alkaliska massakok.
Konn et al. Chemical reactions in chemimechanical pulping: material balances of wood components in a CTMP process
Määttänen et al. Determination of phenomena involved in impregnation of softwood chips. Part 2: Alkali uptake, alkali consumption and impregnation yield
US4295929A (en) Process for acid sulfite digestion of wood
Burkhardt Does the kappa number method accurately reflect lignin content in nonwood pulps?
Choi et al. Thioacidolytic analysis of residual lignins isolated from the chemical pulps of spruce (Picea abies) and beech (Fagus sylvatica) wood
Vu et al. Delignification of bamboo (Bambusa procera acher) Part 2. Characterisation of kraft black liquors from different cooking conditions
JPS6128093A (ja) 急速フルフラ−ル分析による亜硫酸塩パルプ化および加水分解プロセスのコントロ−ル方法
Sharma et al. Gas chromatographic analysis of chlorophenolic, resin and fatty acids in effluents from bleaching processes of agricultural residues
Giesel et al. Effect of the log storage of Pinus taeda L. on the quality of kraft pulp.
FI94446B (fi) Menetelmä kemiallisen massan valmistuksessa syntyvän jäteliemen poltto-ominaisuuksien määrittämiseksi
FI92109B (fi) Menetelmä selluloosan valmistuksessa muodostuvan jäteliemen poltto-ominaisuuksien määrittämiseksi
US20240076831A1 (en) Method for producing products based on wood as a raw material
US20240175206A1 (en) Method for producing products based on non-woody biomass as raw material
CA1153852A (en) Process for acid sulfite digestion of wood
Basu et al. Delignification kinetic studies of NSSC pulping and its correlationship with H-factor for pulp scheduling
Mao et al. Continuous on-line determination of the concentrations of dissolved lignin and hydrogen sulfide ions in kraft cooking liquors

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: KAJAANI ELEKTRONIIKKA OY