JP2019173237A - Method for producing aromatic monomer - Google Patents

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豊 塗木
Yutaka Nuriki
豊 塗木
良一 二之宮
Ryoichi Ninomiya
良一 二之宮
志穂 辻
Shiho Tsuji
志穂 辻
渡邊 誠幸
Masayuki Watanabe
誠幸 渡邊
宮脇 正一
Shoichi Miyawaki
正一 宮脇
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Abstract

To provide a simple production method of obtaining an aromatic monomer such as vanillin, a vanillic acid, syringaldehyde, a syringic acid, acetovanillon and acetosyringone, which can be used as raw materials of a perfume, a phenol resin, an epoxy resin, a dispersion agent and an adhesive with using wood as a raw material, with high yield.SOLUTION: A method includes a step of cooking wood with soda includes adding 0.001 to 10 mass% of a quinone compound per wood absolute dry weight, adding oxygen after start of cooking, and then adding air to cook the wood with soda to produce an aromatic monomer.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、木材をソーダ蒸解する工程から排出される黒液中のリグニン分解物より、芳香族モノマーを製造するものである。   This invention manufactures an aromatic monomer from the lignin decomposition product in the black liquor discharged | emitted from the process of digesting wood with soda.

近年、石油の代替としてリグニンを分解して、フェノール樹脂、エポキシ樹脂の原料となる芳香族モノマーを製造することが検討されている。リグニンは木材中に多量に存在するが、抽出するためには酸、アルカリ、あるいは有機溶媒を使用する化学処理、粉砕等の機械的処理が必要である。例えば、サルファイト蒸解法では、酸性亜硫酸塩と亜硫酸の混液を加えて、130〜145℃で蒸煮し木材中のリグニンをリグニンスルホン酸塩として溶出し(例えば、特許文献1)、クラフト蒸解法では、苛性ソーダ(NaOH)と硫化ソーダ(NaS)を主成分とする薬品を加えて、150〜160℃程度で蒸解して、クラフトリグニンとして溶出する。しかしながら、これらの方法にて得られるリグニンは化学的に変性されており、分子内に硫黄元素を含むため、樹脂用途としては好ましくない。そこで、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液を加えてリグニンを溶出することが検討されている(特許文献2)。 In recent years, it has been studied to decompose lignin as an alternative to petroleum to produce an aromatic monomer as a raw material for phenol resin and epoxy resin. Lignin is present in a large amount in wood, but in order to extract it, chemical treatment using acid, alkali, or organic solvent, mechanical treatment such as pulverization is necessary. For example, in the sulfite cooking method, a mixed solution of acidic sulfite and sulfite is added and steamed at 130 to 145 ° C. to elute lignin in the wood as lignin sulfonate (for example, Patent Document 1). Add chemicals mainly composed of caustic soda (NaOH) and sodium sulfide (Na 2 S), digest at about 150 to 160 ° C. and elute as kraft lignin. However, since lignin obtained by these methods is chemically modified and contains sulfur element in the molecule, it is not preferable for resin applications. Therefore, it has been studied to elute lignin by adding an alkaline aqueous solution such as caustic soda (Patent Document 2).

また、抽出されたリグニンを効率よく分離することも重要である。例えば、クラフト蒸解法等で得られる黒液を酸性化してリグニンを沈殿させて脱水し、リグニン濾過ケーキを洗浄してリグニンを得ることが開示されている(特許文献3)。   It is also important to efficiently separate the extracted lignin. For example, it is disclosed that black liquor obtained by a kraft cooking method or the like is acidified to precipitate lignin and dehydrate, and the lignin filter cake is washed to obtain lignin (Patent Document 3).

特開2001−89986号公報JP 2001-89986 A 特開2014−208803号公報JP 2014-208803 A 特表2008−513549号公報Special table 2008-513549 gazette

しかしながら、上記の方法で得られるリグニンは分子量が高く、芳香族モノマーを得るためにはさらに分解処理を行う必要があり、工程が増加するためコストの面で不利であった。   However, the lignin obtained by the above method has a high molecular weight, and it is necessary to perform a further decomposition treatment in order to obtain an aromatic monomer.

本発明の課題は、木材から芳香族モノマーを高収率で、かつ簡便な製造方法により得ることである。   An object of the present invention is to obtain an aromatic monomer from wood by a simple production method with a high yield.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねたところ、木材をソーダ蒸解する工程において、蒸解開始後に酸素を添加し、その後蒸解終了まで空気を添加してソーダ蒸解を行うことにより、芳香族モノマーを効率的に製造できることを見出した。本発明の主な構成は以下の通りである。
(1) 木材をソーダ蒸解する工程において、キノン化合物を木材絶乾重量当たり0.001〜10質量%添加し、かつ蒸解開始後に酸素を添加し、その後に空気を添加してソーダ蒸解する工程を含む、芳香族モノマーの製造方法。
(2) 酸素を蒸解開始時から10〜240分間添加した後、蒸解終了まで空気を添加する、(1)記載の芳香族モノマーの製造方法。
(3) 液比を5.0以上としてソーダ蒸解する、(1)ないし(2)記載の芳香族モノマーの製造方法。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and in the step of soda cooking of wood, oxygen is added after the start of cooking, and then soda cooking is performed by adding air until the end of cooking. Thus, it was found that an aromatic monomer can be produced efficiently. The main configuration of the present invention is as follows.
(1) In the step of cooking wood with soda, adding 0.001 to 10% by mass of the quinone compound per absolute dry weight of wood, adding oxygen after the start of cooking, and then adding air and then soda cooking A method for producing an aromatic monomer.
(2) The method for producing an aromatic monomer according to (1), wherein oxygen is added for 10 to 240 minutes from the start of cooking and then air is added until the end of cooking.
(3) The method for producing an aromatic monomer according to (1) or (2), wherein the soda digestion is performed at a liquid ratio of 5.0 or more.

本発明によれば、木材を原料として、芳香族モノマーを効率的に製造することが可能となる。また、同時に低分子量のリグニン、及びパルプを製造することができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently produce an aromatic monomer using wood as a raw material. At the same time, low molecular weight lignin and pulp can be produced.

本発明は、木材をソーダ蒸解する工程において、キノン化合物を木材絶乾重量当たり0.001〜10質量%添加し、かつ酸素を添加した後に空気を添加してソーダ蒸解する工程を含む、芳香族モノマーの製造方法である。以下に、本発明を具体的に説明する。   The present invention includes a step of adding 0.001 to 10% by mass of a quinone compound per absolute dry weight of wood in the step of cooking wood with soda, and adding oxygen and then adding air and then soda cooking. This is a method for producing a monomer. The present invention will be specifically described below.

ソーダ蒸解工程
原料の木材としては、広葉樹、針葉樹のいずれもが使用できる。具体的には、広葉樹としては、ブナ、シナ、シラカバ、ポプラ、ユーカリ、アカシア、ナラ、イタヤカエデ、センノキ、ニレ、キリ、ホオノキ、ヤナギ、セン、ウバメガシ、コナラ、クヌギ、トチノキ、ケヤキ、ミズメ、ミズキ、アオダモ等が例示される。針葉樹としては、スギ、エゾマツ、カラマツ、クロマツ、トドマツ、ヒメコマツ、イチイ、ネズコ、ハリモミ、イラモミ、イヌマキ、モミ、サワラ、トガサワラ、アスナロ、ヒバ、ツガ、コメツガ、ヒノキ、イチイ、イヌガヤ、トウヒ、イエローシーダー(ベイヒバ)、ロウソンヒノキ(ベイヒ)、ダグラスファー(ベイマツ)、シトカスプルース(ベイトウヒ)、ラジアータマツ、イースタンスプルース、イースタンホワイトパイン、ウェスタンラーチ、ウェスタンファー、ウェスタンヘムロック、タマラック等が例示される。
Either hardwood or coniferous wood can be used as the wood for the soda cooking process . Specifically, the broad-leaved trees include beech, China, birch, poplar, eucalyptus, acacia, oak, itaya maple, senoki, elm, giraffe, honoki, willow, sen, basamushi, konara, kunugi, tochinoki, zelkova, mizume, mizuzuki Aodamo etc. are exemplified. As conifers, cedar, spruce, larch, black pine, todomatsu, himekomatsu, yew, neko, spruce, iramimi, fir, sawara, togasawara, asunaro, hiba, tsuga, kotsutsuga, hinoki, yew, yellowtail, spruce (Beihiba), Lawson Hinoki (Beihi), Douglas fir (Bay pine), Sitka spruce (Beisuhi), Radiata pine, Eastern spruce, Eastern white pine, Western larch, Western fur, Western hemlock, Tamarack and the like.

木材は、蒸解液と共に蒸解釜へ投入され、ソーダ蒸解に供する。また、1ベッセル液相型、1ベッセル気相/液相型、2ベッセル液相/気相型、2ベッセル液相型などの蒸解型式なども特に限定はない。すなわち、本願のアルカリ性水溶液を含浸し、これを保持する工程は、従来の蒸解液の浸透処理を目的とした装置や部位とは別個に設置してもよい。好ましくは、蒸解を終えた未晒パルプは蒸解液を抽出後、ディフュージョンウォッシャーなどの洗浄装置で洗浄する。木材の形態としては、チップ、紛体等、特に限定されない。   The wood is put into the digester along with the cooking liquor and used for soda cooking. Also, there are no particular limitations on cooking types such as 1 vessel liquid phase type, 1 vessel gas phase / liquid phase type, 2 vessel liquid phase / gas phase type, and 2 vessel liquid phase type. That is, the step of impregnating and holding the alkaline aqueous solution of the present application may be installed separately from the conventional apparatus or part for the permeation treatment of the cooking liquid. Preferably, the unbleached pulp that has been cooked is washed with a washing device such as a diffusion washer after extracting the cooking liquor. The form of the wood is not particularly limited, such as a chip or a powder.

ソーダ蒸解工程は、木材チップをソーダ蒸解液とともに耐圧性容器に入れて行うことができるが、容器の形状や大きさは特に制限されない。木材チップと蒸解液の液比(薬液容量/木材チップ固形分重量)は、1.0L/kg以上40L/kg以下とすることができ、1.5L/kg以上35L/kgが好ましく、2.0L/kg以上30L/kg以下がさらに好ましい。液比が1.0L/kg未満ではリグニンの分解が不十分で、得られる芳香族モノマーの収率が低くなる。また、液比が40L/kgを超えても得られる芳香族モノマーの収率の向上は頭打ちとなる。   The soda cooking process can be performed by putting wood chips in a pressure resistant container together with soda cooking liquid, but the shape and size of the container are not particularly limited. The liquid ratio of the wood chip to the cooking liquid (chemical solution volume / wood chip solid content weight) can be 1.0 L / kg or more and 40 L / kg or less, preferably 1.5 L / kg or more and 35 L / kg. More preferably, it is 0 L / kg or more and 30 L / kg or less. When the liquid ratio is less than 1.0 L / kg, lignin is not sufficiently decomposed, and the yield of the obtained aromatic monomer is lowered. Moreover, even if the liquid ratio exceeds 40 L / kg, the improvement in the yield of the aromatic monomer obtained reaches its peak.

また、本発明のソーダ蒸解においては、蒸解開始後に酸素を添加して行うことが必要である。酸素の添加は、流通式の蒸解釜中に酸素を吹き込んで加圧する方法が挙げられ、酸素圧としては0.01〜1MPaが好ましい。酸素は蒸解開始後から10〜240分間添加することが好ましく、20〜180分間添加することがさらに好ましい。また、酸素は分割して添加してもよく、蒸解中に酸素圧が低下しないように適宜分割添加してもよい。   In the soda cooking of the present invention, it is necessary to add oxygen after the start of cooking. The oxygen may be added by a method in which oxygen is blown into a flow-type digester and pressurized, and the oxygen pressure is preferably 0.01 to 1 MPa. Oxygen is preferably added for 10 to 240 minutes after the start of cooking, and more preferably 20 to 180 minutes. Oxygen may be added in portions, or may be added in portions as appropriate so that the oxygen pressure does not decrease during cooking.

さらに、本発明においては酸素を添加した後に空気を蒸解終了まで添加することが必須である。空気圧としては0.01〜1MPaが好ましい。酸素を添加した後に空気を添加することにより芳香族モノマーを効率的に製造することが可能となり、同時にパルプを高収率で製造することが可能となる。   Furthermore, in the present invention, it is essential to add air until the end of cooking after adding oxygen. The air pressure is preferably 0.01 to 1 MPa. By adding air after adding oxygen, an aromatic monomer can be efficiently produced, and at the same time, a pulp can be produced in high yield.

また、本発明のソーダ蒸解においては、キノン化合物を絶乾木材当たり0.001〜10質量%添加する必要があり、0.01〜7質量%添加することが好ましい。キノン化合物の添加量が0.001質量%未満であると黒液中に得られる芳香族モノマーの収率が十分ではない。また、キノン化合物の添加量が10質量%を超えてもさらなる芳香族モノマーの収率の向上は認められない。   Moreover, in the soda cooking of this invention, it is necessary to add 0.001-10 mass% of quinone compounds with respect to an absolutely dry wood, It is preferable to add 0.01-7 mass%. When the addition amount of the quinone compound is less than 0.001% by mass, the yield of the aromatic monomer obtained in the black liquor is not sufficient. Moreover, even if the addition amount of a quinone compound exceeds 10 mass%, the further improvement of the yield of an aromatic monomer is not recognized.

使用されるキノン化合物はいわゆる公知の蒸解助剤としてのキノン化合物、ヒドロキノン化合物又はこれらの前駆体であり、これらから選ばれた少なくとも1種の化合物を使用することができる。これらの化合物としては、例えば、アントラキノン、ジヒドロアントラキノン(例えば、1,4−ジヒドロアントラキノン)、テトラヒドロアントラキノン(例えば、1,4,4a,9a−テトラヒドロアントラキノン、1,2,3,4−テトラヒドロアントラキノン)、メチルアントラキノン(例えば、1−メチルアントラキノン、2−メチルアントラキノン)、メチルジヒドロアントラキノン(例えば、2−メチル−1,4−ジヒドロアントラキノン)、メチルテトラヒドロアントラキノン(例えば、1−メチル−1,4,4a,9a−テトラヒドロアントラキノン、2−メチル−1,4,4a,9a−テトラヒドロアントラキノン)等のキノン化合物であり、アントラヒドロキノン(一般に、9,10−ジヒドロキシアントラセン)、メチルアントラヒドロキノン(例えば、2−メチルアントラヒドロキノン)、ジヒドロアントラヒドロアントラキノン(例えば、1,4−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシアントラセン)又はそのアルカリ金属塩等(例えば、アントラヒドロキノンのジナトリウム塩、1,4−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシアントラセンのジナトリウム塩)等のヒドロキノン化合物であり、アントロン、アントラノール、メチルアントロン、メチルアントラノール等の前駆体が挙げられる。これら前駆体は蒸解条件下ではキノン化合物又はヒドロキノン化合物に変換する可能性を有している。   The quinone compound used is a quinone compound, hydroquinone compound or precursor thereof as a so-called known cooking aid, and at least one compound selected from these can be used. Examples of these compounds include anthraquinone, dihydroanthraquinone (for example, 1,4-dihydroanthraquinone), tetrahydroanthraquinone (for example, 1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinone, 1,2,3,4-tetrahydroanthraquinone). Methyl anthraquinone (eg 1-methyl anthraquinone, 2-methyl anthraquinone), methyl dihydroanthraquinone (eg 2-methyl-1,4-dihydroanthraquinone), methyl tetrahydroanthraquinone (eg 1-methyl-1,4,4a) , 9a-tetrahydroanthraquinone, 2-methyl-1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinone) and the like, anthrahydroquinone (generally 9,10-dihydroxyanthracene), Tyranthrahydroquinone (for example, 2-methylanthrahydroquinone), dihydroanthrahydroanthraquinone (for example, 1,4-dihydro-9,10-dihydroxyanthracene) or an alkali metal salt thereof (for example, disodium salt of anthrahydroquinone, 1 , 4-dihydro-9,10-dihydroxyanthracene disodium salt), and precursors such as anthrone, anthranol, methylanthrone, and methylanthranol. These precursors have the potential to convert to quinone compounds or hydroquinone compounds under cooking conditions.

ソーダ蒸解液は、木材絶乾重量当たりの水酸化ナトリウムの添加率を15〜200質量%とすることが好ましい。水酸化ナトリウムの添加率が15質量%未満であるとリグニンの分解が不十分で芳香族モノマーの収率が低下し、200質量%を超えても芳香族モノマーの収率のさらなる向上は期待できない。   It is preferable that a soda cooking liquid sets the addition rate of sodium hydroxide per wood dry weight to 15-200 mass%. When the addition rate of sodium hydroxide is less than 15% by mass, the decomposition of lignin is insufficient and the yield of the aromatic monomer is lowered. .

ソーダ蒸解は、140〜180℃の温度範囲で行うことが好ましく、150〜170℃がより好ましい。温度が低過ぎると黒液中へのリグニン分解物の溶出が不十分であり、温度が高過ぎると溶出したリグニンが過度に分解し、後工程での回収が困難になる。また、本発明における蒸解時間とは、蒸解温度が最高温度に達してから温度が下降し始めるまでの時間であるが、蒸解時間は、60分以上600分以下が好ましく、120分以上360分以下がさらに好ましい。蒸解時間が60分未満ではリグニン分解物の溶出が不十分であり、600分を超えても溶出するリグニンの量は頭打ちとなる。   It is preferable to perform soda cooking in the temperature range of 140-180 degreeC, and 150-170 degreeC is more preferable. If the temperature is too low, elution of the lignin degradation product into the black liquor is insufficient, and if the temperature is too high, the eluted lignin is excessively decomposed, making it difficult to recover in the subsequent step. The cooking time in the present invention is the time from when the cooking temperature reaches the maximum temperature until the temperature starts to drop, and the cooking time is preferably 60 minutes to 600 minutes, preferably 120 minutes to 360 minutes. Is more preferable. If the cooking time is less than 60 minutes, the lignin degradation product is not sufficiently eluted, and the amount of lignin to be eluted reaches a peak even if it exceeds 600 minutes.

また、本発明におけるソーダ蒸解は、Hファクター(Hf)を指標として、処理温度及び処理時間を設定することができる。Hファクターとは、蒸解過程で反応系に与えられた熱の総量を表す目安であり、下記の式によって表わされる。Hファクターは、チップと水が混ざった時点から蒸解終了時点まで時間積分することで算出する。本発明においては、Hファクターは250〜2500が好ましい。Hファクターが250未満では芳香族モノマーの収率が低下し、2500を超えても芳香族モノマーの収率は頭打ちとなる。   In the soda cooking in the present invention, the processing temperature and processing time can be set using the H factor (Hf) as an index. The H factor is a standard representing the total amount of heat given to the reaction system in the cooking process, and is represented by the following equation. The H factor is calculated by time integration from the time when chips and water are mixed until the end of cooking. In the present invention, the H factor is preferably 250 to 2500. If the H factor is less than 250, the yield of the aromatic monomer is lowered, and if it exceeds 2500, the yield of the aromatic monomer reaches a peak.

Hf=∫exp(43.20−16113/T)dt
[式中、Tはある時点の絶対温度を表す]
得られた黒液中には芳香族モノマーが含有されており、例えば、バニリン、バニリン酸、シリンガアルデヒド、シリンガ酸、アセトバニロン、アセトシリンゴンが得られる。
Hf = ∫exp (43.20-16113 / T) dt
[Wherein T represents an absolute temperature at a certain point]
The obtained black liquor contains an aromatic monomer, and for example, vanillin, vanillic acid, syringaldehyde, syringic acid, acetovanillone, and acetosyringone are obtained.

本発明においては、蒸解後に得られた未漂白(未晒)パルプは、必要に応じて、種々の処理に供することができる。例えば、蒸解後に得られた未漂白パルプに対して、漂白処理を行うことができる。また、得られたパルプは製紙用途に使用することが可能であり、これを原料として糖類を製造することも可能である。   In the present invention, the unbleached (unbleached) pulp obtained after cooking can be subjected to various treatments as necessary. For example, bleaching can be performed on unbleached pulp obtained after cooking. Moreover, the obtained pulp can be used for papermaking, and it is also possible to produce saccharides using this as a raw material.

本発明により黒液中に生成された芳香族モノマーは、沈殿、抽出、蒸留、再結晶、吸着材など公知の方法によって目的とする芳香族モノマーを分離精製することができる。   The aromatic monomer produced in the black liquor according to the present invention can be separated and purified by a known method such as precipitation, extraction, distillation, recrystallization, adsorbent and the like.

蒸留としては、例えば、減圧蒸留、保護ガス雰囲気下の蒸留、又は水蒸気蒸留等が挙げられる。   Examples of the distillation include vacuum distillation, distillation under a protective gas atmosphere, or steam distillation.

また、芳香族モノマーは、抽出によって分離精製することができる。黒液中に形成された芳香族モノマーを分離するために、黒液に有機溶媒を添加して混合する(液体−液体抽出)。有機溶媒としては、水不混和性有機溶媒、例えば、ヘキサン若しくはオクタン等の5〜12の炭素原子を有する炭化水素、ジクロロメタン若しくはクロロホルム等の1〜10の炭素原子を有する塩素化炭化水素、ジエチルエーテル若しくはジイソプロピルエーテル等の2〜10の炭素原子を有する脂肪族エーテル、環状エーテル又はエチルエタノアート等の脂肪族エステル等が挙げられる。あるいは芳香族モノマーを分離するために、有機溶媒以外にも超臨界状態の二酸化炭素を添加して混合する方法が挙げられる。   Aromatic monomers can be separated and purified by extraction. In order to separate the aromatic monomer formed in the black liquor, an organic solvent is added to the black liquor and mixed (liquid-liquid extraction). Examples of the organic solvent include water-immiscible organic solvents, for example, hydrocarbons having 5 to 12 carbon atoms such as hexane or octane, chlorinated hydrocarbons having 1 to 10 carbon atoms such as dichloromethane or chloroform, and diethyl ether. Alternatively, aliphatic ethers having 2 to 10 carbon atoms such as diisopropyl ether, cyclic ethers, aliphatic esters such as ethyl ethanolate, and the like can be given. Or in order to isolate | separate an aromatic monomer, the method of adding and mixing the carbon dioxide of a supercritical state besides an organic solvent is mentioned.

また、黒液中の芳香族モノマーは、塩基性吸着剤、特にアニオン交換体を用いた処理によって、黒液から分離・精製することができる。アニオン交換体に吸着された芳香族モノマーは、酸、好ましくは、有機溶媒又は水性有機溶媒混合物中の鉱酸又は有機酸の希釈溶液で処理することによって、遊離することができる。   In addition, the aromatic monomer in the black liquor can be separated and purified from the black liquor by treatment with a basic adsorbent, particularly an anion exchanger. Aromatic monomers adsorbed on the anion exchanger can be liberated by treatment with an acid, preferably a dilute solution of mineral acid or organic acid in an organic solvent or aqueous organic solvent mixture.

黒液中には、芳香族モノマーの他に溶解したリグニン分解物も含まれているので、例えば、下記の方法にてリグニン分解物を分離することができる。本発明にて、得られるリグニン分解物は分子量が800〜2500程度であり、熱硬化性樹脂、分散剤、接着剤として利用できる。また、さらに低分子化することによりフェノール樹脂原料やエポキシ樹脂原料として利用することができる。   Since the black liquor contains dissolved lignin degradation products in addition to the aromatic monomer, for example, the lignin degradation products can be separated by the following method. In the present invention, the obtained lignin degradation product has a molecular weight of about 800 to 2500, and can be used as a thermosetting resin, a dispersant, and an adhesive. Further, it can be used as a phenol resin raw material or an epoxy resin raw material by further reducing the molecular weight.

黒液に酸及び/又は二酸化炭素を添加して、リグニン分解物を沈殿させる工程
ソーダ蒸解後に得られる黒液に酸及び/又は二酸化炭素を添加して、黒液のpHを1〜9、好ましくは2〜8に調整することにより、黒液中に溶解しているリグニン分解物を沈殿させることが可能となる。この工程は2回以上繰り返して行ってもよい。pH9を超えた場合、リグニン分解物の沈殿物が十分に生成せず、pH1未満ではリグニン分解物が分解してしまい沈殿物の回収率が低下する。使用する酸は無機酸でも有機酸でもよい。無機酸としては、硫酸、亜硫酸、塩酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、炭酸等が挙げられ、硫酸が好ましい。また、二酸化塩素発生装置から排出される残留酸を使用してもよい。有機酸としては、酢酸、乳酸、蓚酸、クエン酸、ギ酸等が挙げられる。なお、黒液はpHを調整する前に、エバポレーターなどを用いて濃縮することができ、固形分は10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。
Step of adding acid and / or carbon dioxide to black liquor and precipitating lignin decomposition product Acid and / or carbon dioxide is added to black liquor obtained after soda cooking, and the pH of black liquor is preferably 1 to 9, preferably By adjusting to 2-8, it becomes possible to precipitate the lignin decomposition product dissolved in the black liquor. This step may be repeated twice or more. When pH 9 is exceeded, precipitates of lignin decomposition products are not sufficiently generated, and when the pH is less than 1, the lignin decomposition products are decomposed and the recovery rate of the precipitates is lowered. The acid used may be an inorganic acid or an organic acid. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, sulfurous acid, hydrochloric acid, nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid, and carbonic acid, and sulfuric acid is preferable. Moreover, you may use the residual acid discharged | emitted from a chlorine dioxide generator. Examples of the organic acid include acetic acid, lactic acid, succinic acid, citric acid, formic acid and the like. The black liquor can be concentrated using an evaporator or the like before adjusting the pH, and the solid content is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less. .

黒液のpHを1〜9に調整する際の温度は室温〜100℃が好ましい。100℃を超えるとリグニンが縮合するので、リグニン分解物の分子量が高くなる。   The temperature for adjusting the pH of the black liquor to 1 to 9 is preferably room temperature to 100 ° C. If the temperature exceeds 100 ° C., lignin condenses, and the molecular weight of the lignin degradation product increases.

また、前述のpHを1〜9に調整する工程に先立って、二酸化炭素を添加してpHを7〜9に調整する工程を設けることが好ましい。処理温度としては、特に限定されないが、80℃程度が好ましい。二酸化炭素を加える方法は特に限定されないが、大気圧下で吹き込む方法、あるいは密閉容器中で二酸化炭素を吹き込んで加圧(0.1〜1MPa)する方法がある。二酸化炭素としては、純粋な二酸化炭素ガスでもよいが、焼却炉、ボイラーなどから排出される燃焼排ガス、石灰焼成工程などから発生する二酸化炭素を含むガスを用いることもできる。   Further, prior to the step of adjusting the pH to 1 to 9, it is preferable to provide a step of adjusting the pH to 7 to 9 by adding carbon dioxide. Although it does not specifically limit as processing temperature, About 80 degreeC is preferable. Although the method of adding carbon dioxide is not particularly limited, there is a method of blowing under atmospheric pressure, or a method of blowing carbon dioxide in a sealed container and pressurizing (0.1 to 1 MPa). As carbon dioxide, pure carbon dioxide gas may be used, but it is also possible to use a gas containing carbon dioxide generated from a combustion exhaust gas discharged from an incinerator, a boiler, or the like, or a lime firing process.

また、必要に応じて凝集剤を添加して、リグニン分解物の沈殿を促進させてもよい。凝集剤としては、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミ、ポリアミン、DADMAC、メラミン酸コロイド、ジンアンジアジド等が挙げられる。   Further, if necessary, a flocculant may be added to promote precipitation of the lignin degradation product. Examples of the aggregating agent include sulfuric acid band, aluminum chloride, polyaluminum chloride, polyamine, DADMAC, melamic acid colloid, ginangiazide and the like.

生成した沈殿物を脱水・洗浄して分取する工程
酸及び/又は二酸化炭素を添加してpHを1〜9に調整する工程にて得られたリグニン分解物の沈殿物は脱水し、水で洗浄する。沈殿物を脱水・洗浄するための装置としては、フィルタープレス、ドラムプレス、遠心脱水装置、吸引濾過装置等を使用することができる。洗浄する際に使用する水のpHは1〜9、温度は室温〜80℃が好ましい。
The step of dehydrating and washing the produced precipitate and separating the precipitate The precipitate of the lignin decomposition product obtained in the step of adjusting the pH to 1 to 9 by adding acid and / or carbon dioxide is dehydrated with water Wash. As an apparatus for dehydrating and washing the precipitate, a filter press, a drum press, a centrifugal dehydration apparatus, a suction filtration apparatus, and the like can be used. The pH of water used for washing is preferably 1 to 9, and the temperature is preferably room temperature to 80 ° C.

また、前述の二酸化炭素を添加してpHを1〜9に調整する工程後においても、沈殿物を同様に脱水・洗浄する。   Further, even after the step of adjusting the pH to 1 to 9 by adding carbon dioxide, the precipitate is similarly dehydrated and washed.

本発明で得られる芳香族モノマーは、香料、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、分散剤、接着剤の原料として利用できる。   The aromatic monomer obtained by this invention can be utilized as a raw material of a fragrance | flavor, a phenol resin, an epoxy resin, a dispersing agent, and an adhesive agent.

以下に実施例にて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の%は特に断らない限り質量%を示す。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition,% in an Example and a comparative example shows the mass% unless there is particular notice.

[実施例1]
10L容の流通式オートクレーブにスギのチップ絶乾量300gを入れ、水酸化ナトリウムを90%(対チップ絶乾重量)、テトラヒドロアントラキノン(1,4−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシアントラセンジナトリウム、川崎化成工業株式会社製、商品名:SAQ)を0.02%(対チップ絶乾重量)、液比15となるように蒸解薬液を添加して、蒸解温度170℃で4時間、Hファクター=4000でソーダ・AQ蒸解を行い、パルプと黒液を得た。この際、蒸解開始から80分間、酸素圧0.1MPa(酸素添加量5L/分、毎分2%(チップ絶乾重量))となるように酸素を添加し、その後空気圧0.1MPa(空気添加量5L/分、毎分2%(チップ絶乾重量))となるように空気を蒸解終了まで添加した。
[Example 1]
A 10-liter flow-through autoclave is charged with 300 g of cedar chip dry weight, 90% sodium hydroxide (vs. chip dry weight), tetrahydroanthraquinone (1,4-dihydro-9,10-dihydroxyanthracene disodium, Kawasaki) Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: SAQ) is 0.02% (vs. dry weight with respect to chips), and the cooking chemical is added so that the liquid ratio is 15. The cooking temperature is 170 ° C. for 4 hours, H factor = 4000. Soda and AQ cooking were performed to obtain pulp and black liquor. At this time, oxygen was added so that the oxygen pressure was 0.1 MPa (oxygen addition amount: 5 L / min, 2% per minute (chip dry weight)) for 80 minutes after the start of cooking, and then the air pressure was 0.1 MPa (air addition) Air was added to the end of cooking so that the amount was 5 L / min, 2% per minute (chip dry weight).

[比較例1]
10L容の流通式オートクレーブにスギのチップ絶乾量300gを入れ、水酸化ナトリウムを90%(対チップ絶乾重量)、テトラヒドロアントラキノン(1,4−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシアントラセンジナトリウム、川崎化成工業株式会社製、商品名:SAQ)を0.02%(対チップ絶乾重量)、液比15となるように蒸解薬液を添加して、蒸解温度170℃で4時間、Hファクター=4000でソーダ・AQ蒸解を行い、パルプと黒液を得た。この際、蒸解開始から終了まで酸素圧0.1MPa(酸素添加量5L/分、毎分2%(チップ絶乾重量))となるように酸素を添加した。
[Comparative Example 1]
A 10-liter flow-through autoclave is charged with 300 g of cedar chip dry weight, 90% sodium hydroxide (vs. chip dry weight), tetrahydroanthraquinone (1,4-dihydro-9,10-dihydroxyanthracene disodium, Kawasaki) Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: SAQ) is 0.02% (vs. dry weight with respect to chips), and the cooking chemical is added so that the liquid ratio is 15. The cooking temperature is 170 ° C. for 4 hours, H factor = 4000. Soda and AQ cooking were performed to obtain pulp and black liquor. At this time, oxygen was added so that the oxygen pressure was 0.1 MPa (oxygen addition amount 5 L / min, 2% per minute (chip dry weight)) from the start to the end of cooking.

[比較例2]
10L容の流通式オートクレーブにスギのチップ絶乾量300gを入れ、水酸化ナトリウムを90%(対チップ絶乾重量)、テトラヒドロアントラキノン(1,4−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシアントラセンジナトリウム、川崎化成工業株式会社製、商品名:SAQ)を0.02%(対チップ絶乾重量)、液比15となるように蒸解薬液を添加して、蒸解温度170℃で4時間、Hファクター=4000でソーダ・AQ蒸解を行い、パルプと黒液を得た。この際、蒸解開始から終了まで、空気圧0.1MPa(空気添加量5L/分、毎分2%(チップ絶乾重量))となるように空気を添加した。
[Comparative Example 2]
A 10-liter flow-through autoclave is charged with 300 g of cedar chip dry weight, 90% sodium hydroxide (vs. chip dry weight), tetrahydroanthraquinone (1,4-dihydro-9,10-dihydroxyanthracene disodium, Kawasaki) Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: SAQ) is 0.02% (vs. dry weight with respect to chips), and the cooking chemical is added so that the liquid ratio is 15. The cooking temperature is 170 ° C. for 4 hours, H factor = 4000. Soda and AQ cooking were performed to obtain pulp and black liquor. At this time, air was added from the start to the end of the cooking so that the air pressure was 0.1 MPa (air addition amount 5 L / min, 2% per minute (chip dry weight)).

[比較例3]
10L容の流通式オートクレーブにスギのチップ絶乾量300gを入れ、水酸化ナトリウムを90%(対チップ絶乾重量)、テトラヒドロアントラキノン(1,4−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシアントラセンジナトリウム、川崎化成工業株式会社製、商品名:SAQ)を0.02%(対チップ絶乾重量)、液比15となるように蒸解薬液を添加して、蒸解温度170℃で4時間、Hファクター=4000でソーダ・AQ蒸解を行い、パルプと黒液を得た。この際、蒸解開始から80分間、空気圧0.1MPa(空気添加量5L/分、 毎分2%(チップ絶乾重量))となるように空気を添加し、その後酸素圧0.1MPa(酸素添加量5L/分、 毎分2%(チップ絶乾重量))となるように酸素を蒸解終了まで添加した。
[Comparative Example 3]
A 10-liter flow-through autoclave is charged with 300 g of cedar chip dry weight, 90% sodium hydroxide (vs. chip dry weight), tetrahydroanthraquinone (1,4-dihydro-9,10-dihydroxyanthracene disodium, Kawasaki) Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: SAQ) is 0.02% (vs. dry weight with respect to chips), and the cooking chemical is added so that the liquid ratio is 15. The cooking temperature is 170 ° C. for 4 hours, H factor = 4000. Soda and AQ cooking were performed to obtain pulp and black liquor. At this time, air is added so that the air pressure is 0.1 MPa (air addition amount 5 L / min, 2% per minute (chip dry weight)) for 80 minutes after the start of cooking, and then the oxygen pressure is 0.1 MPa (oxygen addition) Oxygen was added until the end of cooking so that the amount was 5 L / min and 2% per minute (chip dry weight).

実施例及び比較例で得られた黒液中の芳香族モノマーの収率を下記の方法にて測定した。また、パルプの総収率、精選収率、粕率を下記の方法にて測定した。結果は表1に示した。   The yield of the aromatic monomer in the black liquor obtained in Examples and Comparative Examples was measured by the following method. Moreover, the total yield of the pulp, the selective yield, and the dredging rate were measured by the following methods. The results are shown in Table 1.

<芳香族モノマーの測定>
・分析装置:高速液体クロマトグラフ LcSolution Multi-PDA
・使用カラム:Shim-pack VP-ODS 150mm(長さ)×4.6mm(直径)
・溶離液:0.1%ギ酸:アセトニトリル=9:1の混合溶液
・流速:0.1%ギ酸が0.9ml/min、アセトニトリルが0.1ml/min
・検出:UV検出器(280nm)
標品(バニリン、バニリン酸、4-ヒドロキシベンズアルデヒド、アセトグアイアコン)を用いて各濃度の標準液を作製し、上記条件で測定し得られたピーク面積と濃度から検量線を作製した。次に、溶離液を用いて適宜希釈した黒液を、上記条件で測定した。得られたバニリン、バニリン酸、4-ヒドロキシベンズアルデヒド、アセトグアイアコンに該当するピーク面積と上記検量線から得られた濃度を、黒液中の芳香族モノマー濃度とした。芳香族モノマー濃度と蒸解の際の液比から芳香族モノマー収率を計算した。
<Measurement of aromatic monomer>
・ Analyzer: High-performance liquid chromatograph LcSolution Multi-PDA
-Column used: Shim-pack VP-ODS 150mm (length) x 4.6mm (diameter)
・ Eluent: 0.1% formic acid: acetonitrile = 9: 1 mixed solution ・ Flow rate: 0.1% formic acid is 0.9 ml / min, acetonitrile is 0.1 ml / min
・ Detection: UV detector (280nm)
Standard solutions of various concentrations were prepared using standard products (vanillin, vanillic acid, 4-hydroxybenzaldehyde, acetoguaiacon), and a calibration curve was prepared from the peak areas and concentrations obtained by measurement under the above conditions. Next, the black liquor appropriately diluted with the eluent was measured under the above conditions. The peak area corresponding to the obtained vanillin, vanillic acid, 4-hydroxybenzaldehyde, and acetoguaiacon and the concentration obtained from the calibration curve were defined as the aromatic monomer concentration in the black liquor. Aromatic monomer yield was calculated from aromatic monomer concentration and liquid ratio during cooking.

<総収率>
蒸解前の木材チップの絶乾重量と蒸解後に得られた未漂白パルプの絶乾重量より算出した。
<Total yield>
It was calculated from the absolute dry weight of wood chips before cooking and the absolute dry weight of unbleached pulp obtained after cooking.

<精選収率、粕率の測定>
パルプの精選収率、粕率は8カットのフラットスクリーンを通過したものをパルプ重量(A)と、通過しなかったパルプ重量(B)から次式で計算した。
精選収率=100×A/(A+B)
粕率 =100×B/(A+B)
<Measurement of selection yield and cocoon rate>
The finely selected pulp yield and cocoon rate were calculated from the weight of the pulp that passed through the 8-cut flat screen (A) and the weight of the pulp that did not pass (B) by the following equation.
Selection yield = 100 × A / (A + B)
粕 rate = 100 × B / (A + B)

Figure 2019173237
Figure 2019173237

表1に示されるように、実施例による方法によれば、芳香族モノマーを高収率で製造することが可能で、得られるパルプは粕が少なく精選収率が高かった。   As shown in Table 1, according to the method according to the example, the aromatic monomer can be produced in a high yield, and the obtained pulp has few wrinkles and a high selection yield.

Claims (3)

木材をソーダ蒸解する工程において、キノン化合物を木材絶乾重量当たり0.001〜10質量%添加し、かつ蒸解開始後に酸素を添加し、その後に空気を添加してソーダ蒸解する工程を含む、芳香族モノマーの製造方法。   In the step of cooking soda with wood, a fragrance comprising a step of adding 0.001 to 10% by mass of a quinone compound per absolute dry weight of wood, adding oxygen after the start of cooking, and then adding air and then cooking soda A method for producing a group monomer. 酸素を蒸解開始時から10〜240分間添加した後、蒸解終了まで空気を添加する、請求項1記載の芳香族モノマーの製造方法。   The method for producing an aromatic monomer according to claim 1, wherein oxygen is added for 10 to 240 minutes from the start of cooking and then air is added until the end of cooking. 液比を5.0以上としてソーダ蒸解する、請求項1ないし2記載の芳香族モノマーの製造方法。   The method for producing an aromatic monomer according to claim 1 or 2, wherein soda cooking is performed at a liquid ratio of 5.0 or more.
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