NO152342B - Fremgangsmaate til delignifisering av lignocellulosemateriale med alkalisk vaeske i naervaer av et additiv - Google Patents
Fremgangsmaate til delignifisering av lignocellulosemateriale med alkalisk vaeske i naervaer av et additiv Download PDFInfo
- Publication number
- NO152342B NO152342B NO774266A NO774266A NO152342B NO 152342 B NO152342 B NO 152342B NO 774266 A NO774266 A NO 774266A NO 774266 A NO774266 A NO 774266A NO 152342 B NO152342 B NO 152342B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- liquid
- digestion
- lignocellulosic material
- additive
- treatment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 53
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 49
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 17
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims description 11
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims description 28
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 24
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 15
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 37
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 14
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 10
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical class C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 239000002585 base Substances 0.000 description 8
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 7
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 7
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N para-benzoquinone Natural products O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 3
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 3
- 150000004053 quinones Chemical class 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 2
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000009002 Picea mariana Species 0.000 description 2
- 235000017997 Picea mariana var. mariana Nutrition 0.000 description 2
- 235000018000 Picea mariana var. semiprostrata Nutrition 0.000 description 2
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052977 alkali metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- AWKYKXCWTDDILL-UHFFFAOYSA-N 1,4,4a,5,8,8a,9a,10a-octahydroanthracene-9,10-dione Chemical compound O=C1C2CC=CCC2C(=O)C2C1CC=CC2 AWKYKXCWTDDILL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJJWOSAXNHWBPR-HUBLWGQQSA-N 5-[(3as,4s,6ar)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]-n-(6-hydrazinyl-6-oxohexyl)pentanamide Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)NCCCCCC(=O)NN)SC[C@@H]21 IJJWOSAXNHWBPR-HUBLWGQQSA-N 0.000 description 1
- JAJIPIAHCFBEPI-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1-sulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)O JAJIPIAHCFBEPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMNWSHJJPDXKCH-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 MMNWSHJJPDXKCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YYVYAPXYZVYDHN-UHFFFAOYSA-N 9,10-phenanthroquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(=O)C3=CC=CC=C3C2=C1 YYVYAPXYZVYDHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000283070 Abies balsamea Species 0.000 description 1
- 235000007173 Abies balsamea Nutrition 0.000 description 1
- 235000004710 Abies lasiocarpa Nutrition 0.000 description 1
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 1
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000218978 Populus deltoides Species 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- 244000305267 Quercus macrolepis Species 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- RJGDLRCDCYRQOQ-UHFFFAOYSA-N anthrone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3CC2=C1 RJGDLRCDCYRQOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002791 naphthoquinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- DPLVEEXVKBWGHE-UHFFFAOYSA-N potassium sulfide Chemical compound [S-2].[K+].[K+] DPLVEEXVKBWGHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- -1 quinone compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 210000004291 uterus Anatomy 0.000 description 1
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
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/003—Pulping cellulose-containing materials with organic compounds
Landscapes
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte
til delignifisering av lignocellulosemateriale, så som tre,
halm, bagasse, etc.
Behandlingen av lignocellulosematerialer for fremstilling av cellulose egnet til fremstilling av papirprodukter, omfatter fjerning av lignin og andre ikke-cellulose-bestanddeler, så som gummistoffer. Reagenser som angriper lignin uten å på-virke cellulosebestanddelen i vesentlig grad, foretrekkes for dette formål. Ved sulfat- eller kraft-prosessen kokes lignocellulosematerialet med en blanding av natriumhydroksyd og natriumsulfid. Ved sodaprosessen utføres kokingen med natriumhydroksyd alene. I kanadisk patent nr. 895.756 er det beskrevet en to-trinns soda-oksygen-kokeprosess omfattende oppslutning med natriumhydroksyd i et første trinn, fulgt av fibrering av produktet fra natriumhydroksydoppslutningen, og en oppslutning med natriumhydroksyd i nærvær av oksygenoverskudd i et annet trinn. Denne prosess gir masse i et utbytte som er sammenlignbart med utbyttet i en konvensjonell kraftprosess. Disse prosesser er effektive når det gjelder fjerning av lignin fra lignocellulosemateriale så som tre, men cellulosebestanddelen i materialet angripes også til en viss grad, hvilket resulterer i utbytte-senkning og produktnedbrytning.
Det er en alvorlig ulempe ved kraftprosessen at den gir flyktige merkaptaner og hydrogensulfid som forurenser luften. Sodaprosessen utgjør en forbedring i denne henseende; sodaprosessen er imidlertid uegnet for oppslutning av nåletre på.
grunn av lang koketid og lavt utbytte. Selv når det gjelder hårdved, er utbyttet ofte lavere enn det som oppnås med kraft-
prosessen. En publikasjon fra den senere tid (B. Bach og G. Fiehn, Zellstoff Papier 21, nr. 1,3-7, januar 1972) og et innholdsmessig beslektet DDR-patent nr. 98.549 beskriver bruk av antrakinon-2-monosulfonsyre (AMS) som et middel til å forbedre utbyttet ved bruk av sodaprosessen. Senere (US-patent nr. 3.888.727) ble dette additiv anvendt i det første trinn i en soda-oksygen-prosess, under oppnåelse av utbytter bedre enn ved en konvensjonell kraftprosess; massen hadde styrkeegenskaper som ved en kraftprosess. Men soda-AMS-kokeprosessen eliminerer ikke lukt-problemet, da svovel fra additivet omdannes til sulfid i gjen-vinningssystemene for kokekjemikalier, og herav dannes merkaptaner eller hydrogensulfid under den neste kokesyklus. De økonomiske fordeler som skyldes høyere utbytte, oppheves i stor grad av den relativt høye pris på AMS. Andre svovelfrie derivater ble ut-prøvet av Bach og Fiehn (se ovenfor) og ble funnet å være vesentlig mindre effektive enn AMS.
I US-patentsøknad nr. 718.980 fra 1976 foreslås., som additiv istedenfor AMS i en alkalisk kokevæske, en svovelfri kinonforbindelse som f.eks. naftokinon, antrakinon, antron, fenantrenkinon og alkyl-, alkoksy- og amino-derivater av nevnte kinoner. Sammenlignet med AMS oppviser disse kinon-additiver de meget store fordeler at de ikke bidrar til forurensning, og at de for en gitt konsentrasjon og under samme kokebetingelser, er mer effektive.
Det ble nå funnet at lignocellulosemateriale kan delignifiseres med høyt utbytte ved hjelp av en fremgangsmåte omfattende en oppslutning med en alkalisk kokevæske i nærvær av ett eller flere av de diketo-antracener som er angitt i krav 1. Forbindelsene i denne gruppe, som ikke er kinoner,
har overraskende vist seg å gi oppslutningsresultater som er minst like gode som de man oppnår med kinonene i henhold til ovennevnte patentsøknad, samtidig som de har den vesentlige fordel at de kan fremstilles mer bekvemt og med lavere kostnader. Oppslutningen med alkalisk kokevæske kan eventuelt følges av en oppslutning i alkalisk medium med oksygen eller en oksygenholdig gass under trykk i et annet trinn. Den nye fremgangsmåte gir en masse i høyere utbytte ved en øket delignifiseringshastighet sammenlignet med lignende prosesser uten additiv. Videre er de diketo-antracen-additiver som foreslås i henhold til foreliggende
oppfinnelse, fri for svovel og har derfor den betydelige fordel sammenlignet med den antrakinon-monosulfonsyre som foreslås i DDR-patent nr. 98.549, at de ikke produserer miljøforurensende svovelforbindelser. Videre blir de konsentrasjoner av diketo-antracen-additiver som er påkrevet, anvendt i økonomisk fordel-aktige mengder, som ofte er mindre enn hva som kreves med de kjente kinon-additiver.
Oppfinnelsen tar således hovedsakelig sikte på å tilveiebringe en oppslutningsprosess som gir et høyt utbytte av cellulose-masse. Et annet formål er å tilveiebringe en oppslutningsprosess som har høy delignifiseringshastighet, hvorved energiforbruket senkes og produktiviteten økes. Et ytterligere formål er å tilveiebringe en oppslutningsprosess som oppviser et lavt forurensningspotensial. Et ytterligere formål er å tilveiebringe en oppslutningsprosess i hvilken det anvendes additiver som lar seg fremstille mer bekvemt og billigere enn AMS og kinon-additivene.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter de følgende trinn: (1) lignocellulosemateriale behandles i en lukket reaksjonsbeholder med en alkalisk kokevæske inneholdende 0,001-1,0 vekt%, basert på lignocellulosematerialet, av ett eller flere av de diketo-antracen-forbindelser som er angitt i krav 1, idet behandlingen utføres ved en temperatur på ca. 170°C, det vil si 150-200°C, i 170-270 minutter, og (2) kokevæsken fortrenges fra lignocellulosematerialet med vann eller alkalisk væske som er inert overfor lignocellulosematerialet, hvorved delignifisert lignocellulosemateriale erholdes.
Det delignifiserte lignocellulosemateriale som fremstilles i de to ovennevnte trinn, kan anvendes uteri ytterligere behandling, eller det kan underkastes konvensjonelle bleketrinn.
Om det ønskes kan det delignifiserte lignocellulosemateriale underkastes de følgende ytterligere behandlingstrinn: (3) det delignifiserte lignocellulosemateriale behandles i en vandig suspensjon ved en konsistens på 2-40 vekt% i 0,5-60 minutter ved 20-90°C med 2-20 vekt% av en alkalimetallbase, og (4) det alkaliske materiale behandles i vandig medium ved en konsistens på 3,0-40 vekt% med oksygen eller en oksygenholdig gass i 0,5-120 minutter ved en temperatur på 80-150 C og et oksygen-partialtrykk på 1,4-14 kg/cm 2.
Når lignocellulosematerialet er tre, blir det først omdannet til flisform. Dette trinn er ikke nødvendig når lignocellulosematerialet er i fiberform.
Lignocellulosematerialet kan raffineres mellom trinn
(1) og (2) eller mellom trinn (2) og (3). Raffineringen kan ut-føres ved hjelp av kjent utstyr, så som en enkeltskive- eller dobbeltskive-raffinør.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes til delignifisering av nåletre- såvel som løvtre-materiale. Med nåletre menes arter så som furu, gran og balsamgran. Med løvtre menes arter så som bjørk, asp, "eastern cotton-wood", lønn, bøk og eik. Når det gjelder løvtre med høy densitet, så som bjørk, foretrekker man å anvende lengere tid for oppnåelse av maksimal koketemperatur i det første trinn. Den samlede koketid er imidlertid likevel sterkt nedsatt sammenlignet med koketiden ved de konvensjonelle, prosesser hvor det anvendes en alkalisk væske uten additiver. Når det gjelder løvtre med høy densitet, foretrekker man også at alkalibasen som tilsettes i det valgfrie tredje.trinn, isåfall tilsettes mens massen har lav konsistens,
••<r~
f.eks. 2-6%.
Av ovennevnte grunner er den alkaliske kokevæske som er best egnet til bruk i det første trinn av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, sodavæske. Andre konvensjonelle alkaliske koke-væsker kan imidlertid anvendes, eksempelvis kraft- eller polysulfid-væske, i hvilket tilfelle miljømessige virkninger fremdeles gjør seg gjeldende, men på grunn av additivene som anvendes ifølge oppfinnelsen, fremskyndes oppslutningsvirkningen og utbyttet økes.
Sodavæsken inneholder 8-20 vekt% alkalimetallbase,
uttrykt som prosent effektivt alkali, basert på vekten av lignocellulosematerialet og inneholder normalt også alkalimetallkarbonat. Oppslutning med denne væske i nærvær av diketo-antracen-additivene
i henhold til oppfinnelsen resulterer i visse tilfeller i at koketiden nedsettes med en faktor på 4.
Kraft- eller sulfat-væsken inneholder 8-15 vekt% alkalimetallbase, uttrykt som % effektivt alkali (TAPPI T-1203 S-61) og 5-40 vekt% alkalimetallsulfid, uttrykt som % sulfiditet (TAPPI T-1203 OS-61), basert på lignocellulosematerialet. Denne oppslutningsvæske vil normalt inneholde alkalimetallsulfat og alkalimetallkarbonat. Oppslutningsvæsken kan inneholde et over-skudd av svovel, dvs. polysulfider. Tilstedeværelsen av polysulfider resulterer i forbedret utbytte, og en mengde på 1,0-5,0%, fortrinnsvis 2,0% (uttrykt som svovel og basert på vekten av lignocellulosemateriale) i væsken er derfor en klar fordel.
Effektivt alkali er summen av alt alkalihydroksyd i oppløsning uttrykt som Na^ O innbefattende det som dannes ved hydrolyse av alkalisulfidet, også uttrykt som Na20.
Sulfiditet er den samlede mengde sulfid, uttrykt som Na20, beregnet som det samlede prosentvise innhold av titrerbart alkali, innbefattende det som dannes ved hydrolyse av sulfidet, også uttrykt som ^£0.
Da det første behandlingstrinn i prosessen utføres i en lukket reaksjonsbeholder ved en temperatur i området 150-200°C
i nærvær av vann, vil reaksjonen foregå ved overatmosfærisk trykk.
Etter behandlingen med kokevæske i det første trinn vil det resulterende utbytte av masse være ca. 40-70 vekt%, basert på lignocellulosematerialet. Materialets kappa-tall vil etter det første trinn ligge i området 10-150 for nåletre og i området 5-100 for løvtre.
Det delvis delignifiserte materiale som erholdes fra det første behandlingstrinn, uttas fra oppslutningsbeholderen og brukt væske fortrenges med friskt vann eller eventuelt med en vandig væske som er inert overfor lignocellulosematerialet, så som brukt væske fra alkali-oksygen-behandlingstrinnet eller i bakyann fra et senere trinn i papirfremstillingsprosessen.
Om det ønskes kan det delignifiserte lignocellulosemateriale deretter underkastes en alkali-oksygen-behandling.
Til materialet tilsettes alkalimetallbase. Alkalimetallbasen
kan anvendes i form av oppslutningsvæske som anvendt i det første trinn i prosessen. Denne væske kan derfor, avhengig av om det er en sodavæske eller en kraftvæske, inneholde karbonat eller sulfid, sulfat og karbonat i tillegg til alkalimetallbase. Når opp-slutnings væsken er en kraftvæske, kan det være fordelaktig å oksydere væsken ved tilførsel av en oksygenholdig gass før den tilsettes til det delignifiserte lignocellulosemateriale. Fortrinnsvis tilsettes også 0,1-1,0 vekt%, beregnet på massen, av et magnesiumsalt, så som magnesiumklorid eller magnesiumsulfat, beregnet som magnesium-ion. Magnesiumsaltet kan tilsettes direkte som sådant, eller som et kompleks dannet med den brukte væske fra alkali-oksygen-behandlingstrinnet.
Det alkalibehandlede materiale blir så innmatet i en oksygenbehandlingsbeholder. Materialet behandles der med oksygen .eller en oksygenholdig gåss under et oksygen-partialtrykk på' 1,4-14. kg/cm_2.- . Produktet- fra-oksygenbehandlingen skilles-fra-den . brukte væske pg:_. vaskes, med vann. Det vil ha et restinnhold. av. lignin på 1-6%, fortrinnsvis . L,5-4,5%, beregnet på vekten av det., - opprinnelige lignocellulosemateriale, tilsvarende et utbytte på 80-98 vekt% av den masse som tilføres oksygenbehandlingstrinnet.
Den alkalimetallbase som anvendes som reagens ved den foreliggende fremgangsmåte, kan være natriumhydroksyd, kalium-hydroksyd, natriumkarbonat eller kaliumkarbonat. Alkalimetall-sulfidet kan være natriumsulfid eller kaliumsulfid.
Det materiale som erholdes fra trinn (2) kan blekes ved hvilken som helst konvensjonell blekeprosess. En konvensjonell sekvens omfattende klorering, alkalisk ekstraksjon, klordioksydbehandling, alkalisk ekstraksjon, klordioksydbehandling (C-E-D-E-D) vil, når den anvendes på det materiale som erholdes fra trinn (2), gi et produkt med en lyshet på ca. 85-90 enheter (Elrepho). Det materiale som erholdes fra trinn (4), kan blekes ved sekvensen klorering, alkalisk ekstraksjon, klordioksydbehandling (C-E-D) eller hvilken som helst annen konvensjonell sekvens. Sekvensén C-E-D vil, når den anvendes på det materiale som erholdes fra
trinn (4), gi et produkt med en lyshet på ca. 85-90 enheter (Elrepho).
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den fordel at additivene er effektive i konsentrasjoner som er økonomisk gunstige, og at relativt små mengder oppslutningskjemikalier er påkrevet. Sammenlignet med de konvensjonelle oppslutnings-prosesser i hvilke det ikke anvendes additiver, gir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en masse i høyere utbytte ved en øket delignifiseringshastighet, og det blir således mulig å senke kostnadene for råmaterialer, senke energiforbruket og øke produktiviteten. En annen fordel ved fremgangsmåten er at den resulterer i nedsatt miljøforurensning sammenlignet med fremgangsmåten ifølge DDR-patent nr. 98.549. Denne sistnevnte fordel er av betydning bare hvis sodaoppslutning anvendes, i motsetning til kraft- eller polysulfid-oppslutning.
En ytterligere fordel med den ...foreliggende fremgangsmåte jevnført med den prosess som er beskrevet i ovennevnte DDR-patent, er at de i det foreliggende beskrevne additiver og spesielt alkyl-derivatene, ;er mer effektive enn AMS av en gitt konsentrasjon og under sammenlignbare oppslutningsbetingelser.
De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen.
I eksemplene ble bestemmelsen av kappa-tallet og viskositeten utført etter de følgende metoder.
Kappa-tall TAPPI method T-236 M-60
Viskositet TAPPI method T-230 SU-66
I alle de følgende eksempler ble oppslutningen utført
i trykkbeholdere, som var av rustfritt stål, av en av de følgende to typer: (1) et sett av tre slike beholdere, hver inneholdende en roterbar horisontal kurv, og (2) en innretning bestående av åtte slike beholdere (nedenfor betegnet mikrooppslutningsinnretningen) hvor hver beholder er horisontalt roterbar. Store prøver av flis
på 300, 600 eller 2400 g (ovnstørket vekt) ble oppsluttet i en av de tre beholderne av førstnevnte type, mens små prøver på 75 g ble oppsluttet, åtte prøver om gangen, i den andre beholder-typen, dvs. i mikrooppslutningsinnretningen. Flisen ble tørket til ca. 90% konsistens, oppdelt i passende porsjoner under hensyntagen til antallet og størrelsen av de oppslutningsforsøk som skulle utføres, og lagret ved 4°C. Nøyaktige mengder av flis av nøyaktig kjent konsistens ble utveiet og behandlet i vann i 24 timer før oppslutningen. Den således behandlede flis ble plassert i trykkbeholderen og eventuelt forbehandlet med damp i 10 minutter. Kokevæske og fortynningsvann ble så tilsatt i de
mengder som var påkrevet for oppnåelse av det ønskede effektive alkali og oppnåelse av et væske/tre-forhold på 4:1. Indirekte
elektrisk oppvarmnihg ble anvendt i begge beholdertyper. I tilfellet åv mikrooppslutningsinnretningen ble det anvendt vann under trykk' som varmeoverføringsmedium. Oppvarmningen ble regulert
..slik at. temperaturen ble hevet lineært _til et forhåndsbestemt ~:småkrs^imum'i løpet av .et. gitt tidsrom, og slik at denne maksimal-temper at ur^b^ ^2°c"TnntiT
■•'•<*kokingen var _ferdig.." - . i'"**-'. -
Etter kokingen ble trykkeC*nprmalisert, og . mas sen., skammen...
med den brukte kokevæske, ble overført til en blander, f.eks.
en Cowles-oppløser, fortynnet til 2% konsistens og omrørt i 5 minutter for simulering av den blåsing av masse som finner sted 1 en industriell koker. Massen ble så vasket to ganger ved for-tynning med vann til 2% konsistens, og filtrert og presset til
2 5% konsistens. Massen ble derefter oppsmuldret i en Hobart-
blander og veiet, og prøver ble tatt for bestemmelse av utbytte, kappa-tall og viskositet.
Eksempel 1
7 prøver av flis fra en rekke forskjellige tresorter ble underkastet oppslutningsbehandling under anvendelse av sodakokevæske inneholdende diketo-antracener som additiver i henhold til oppfinnelsen, eller sodakokevæske uten additiv. Kokingen med kokevæsken ble utført under anvendelse av den oppslutningsapparatur og fremgangsmåte som nettopp er beskrevet ovenfor. Data ved-
rørende de 7 oppslutningsforsøk er angitt i tabell I, og de erholdte resultater er angitt i tabell II.
Eksempel 2 ■- <*• 17 prøver av svartgran-flis ble underkastet oppslutningsbehandling under anvendelse av sodakokevæske inneholdende diketo-antracener som additiver i henhold til oppfinnelsen. Prøver 1 - 9 av disse 17 prøver ble også underkastet oppslutningsbehandling under anvendelse av sodakokevæske uten additiv. Kokingen med kokevæsken ble utført under anvendelse av den samme oppslutningsapparatur og fremgangsmåte som i eksempel 1.
Data vedrørende de 17 oppslutningsforsøk er angitt i tabell III, og resultatene er angitt i tabell IV.
Eksempel 3
9 prøver av forskjellige tresorter ble underkastet oppslutningsbehandling under anvendelse av kraftkokevæske inneholdende diketo-antracener som additiver i henhold til oppfinnelsen, eller kraftkokevæske uten additiv. Kokingen ble utført under anvendelse av den samme oppslutningsapparatur og fremgangsmåte som i eksempel 1. I forsøk 1-5 og 7-9 ble væsken oppvarmet til en maksimumstemperatur på 170°C i løpet av 90 minutter og ble holdt ved denne temperatur i 80 minutter.
I forsøk 6 ble væsken oppvarmet til en maksimumstemperatur på 165°C i løpet av 120 minutter og ble holdt ved denne temperatur i 150 minutter. I samtlige forsøk var sulfiditeten 25%. De resultater som erholdtes i de 9 forsøk, er angitt i tabell V.
Eksempel 4
8 prøver av flis av forskjellige tresorter ble underkastet oppslutningsbehandling under anvendelse av polysulfid-kokevæske inneholdende diketo-antracener som additiver i henhold til oppfinnelsen, eller polysulfidkokevæske uten additiv. Kokingen ble utført under anvendelse av den samme oppslutningsapparatur og fremgangsmåte som i eksempel 1. I alle forsøkene var polysulfidvæsken en vanlig kraftvæske med en sulfiditet på 25%, hvor svovel var tilsatt i en mengde på 2 vekt% basert på trematerialet.
I forsøk 1-7 var den effektive alkalinitet 14%, og væsken ble oppvarmet til en maksimumstemperatur på 170°C i løpet av 90 minutter og ble holdt ved denne temperatur i 80 minutter. Væsken i forsøk 8 inneholdt 15,5% effektivt alkali, ble oppvarmet til en maksimumstemperatur på 165°C i løpet av 120 minutter og ble holdt ved denne temperatur i 150 minutter. De resultater som erholdtes i de åtte forsøk, er angitt i tabell VI.
Eksempel 5
6 prøver av svartgranflis (B.S.) ble underkastet oppslutningsbehandling under anvendelse av den samme oppslutningsapparatur og fremgangsmåte som i eksempel 1. Soda-, kraft- og polysulfid-kokevæske ble anvendt i henholdsvis forsøk 1, 3 og 5 uten additiv og også i henholdsvis forsøk 2, 4 og 6, men med 1,4,4a,5,8,8a,9a,10a-oktahydro-9,10-diketo-antracen som additiv. Data og resultater vedrørende disse 6 forsøk er angitt i tabell
VII.
Materialet i de seks forsøk ble deretter underkastet alkali-oksygen-behandling. Ved denne behandling ble massen ved en konsistens på 35 vekt% behandlet med natriumhydroksyd. Deretter ble den alkaliske masse ved en konsistens på 26 vekt% behandlet i en trykkbeholder med oksygen ved et trykk på ca. 6,35 kg/cm<2>. I de seks forsøk ble Mg<++> tilsatt til natrium-hydroksydet i en mengde på 0,2% av massen. Data og resultater vedrørende oksygenoppsiutningstrinnet er angitt i tabell VIII.
I de seks forsøk ble massene raffinert før målingen av kappa-tallet og den videre behandling. Raffineringen ble utført ved én passasje gjennom en laboratorieraffinator av Sprout-Waldron-typen ved en klaring på ca. 0,13 mm.
Claims (4)
1. Fremgangsmåte til delignifisering av lignocellulosemateriale ved at dette i en lukket reaktor behandles med en alkalisk kokevæske ved forhøyet trykk og en temperatur på ca. 170°C i nærvær av et additiv, hvoretter kokevæsken fortrenges fra det behandlede lignocellulosemateriale ved hjelp av vann eller alkalisk kokevæske som er inert overfor lignocellulosematerialet, karakterisert ved at man for å øke utbyttet av det ønskede produkt og for å intensivere prosessen, som additiv anvender et diketoantracen valgt fra
1,4 74a,9a-tetrahydro-9,1O-diketoantracen, 2-etyl-1,4,4a,9a-tetra-hydro-9,1O-diketoantracen, 2,3-dimetyl-1,4,4a,9a-tetrahydro-9,1O-diketoantracen, 1,3-dimetyl-1,4,4a,9a-tetrahydro-9,1O-diketoantracen, 1,4,4a,5,8,8a,9a,1Oa-oktahydro-9,1O-diketoantracen og 2,3,6,7-tetramety1-1,4,4a,5,8,8a,9a,1Oa-oktahydro-9,1O-diketo-antracen, anvendt i en mengde på 0,001 - 1 vektprosent, basert på lignocellulosematerialet, og at behandlingen av materialet utføres i 170 - 270 min.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at det som alkalisk kokevæske anvendes en sodavæske.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at det som alkalisk kokevæske anvendes en sulfatvæske.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at det anvendes en sulfatvæske som inneholder polysulfid i en mengde på 2 vektprosent av lignocellulosematerialet, beregnet som elementært svovel.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/750,448 US4036681A (en) | 1976-12-14 | 1976-12-14 | Delignification of lignocellulosic material with an alkaline pulping liquor containing a Diels Alder adduct of benzoquinone or naphthoquinone |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO774266L NO774266L (no) | 1978-06-15 |
| NO152342B true NO152342B (no) | 1985-06-03 |
| NO152342C NO152342C (no) | 1988-04-06 |
Family
ID=25017917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO774266A NO152342C (no) | 1976-12-14 | 1977-12-12 | Fremgangsmaate til delignifisering av lignocellulosemateriale med alkalisk vaeske i naervaer av et additiv. |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4036681A (no) |
| JP (1) | JPS5374104A (no) |
| AU (1) | AU507893B2 (no) |
| BR (1) | BR7708251A (no) |
| CA (1) | CA1096112A (no) |
| DE (1) | DE2755768A1 (no) |
| ES (1) | ES465039A1 (no) |
| FI (1) | FI69128C (no) |
| FR (1) | FR2374466A1 (no) |
| NO (1) | NO152342C (no) |
| NZ (1) | NZ185750A (no) |
| SE (1) | SE434857B (no) |
| SU (1) | SU890985A3 (no) |
| ZA (1) | ZA776987B (no) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5374101A (en) * | 1976-12-10 | 1978-07-01 | Honshu Paper Co Ltd | Pulp making method |
| US4181565A (en) * | 1976-12-10 | 1980-01-01 | Honshu Seishi Kabushiki Kaisha | Process for cooking lignocellulosic material in the presence of hydroxyanthracenes and derivatives thereof |
| US4216054A (en) * | 1977-09-26 | 1980-08-05 | Weyerhaeuser Company | Low-consistency ozone delignification |
| JPS6059356B2 (ja) * | 1977-12-05 | 1985-12-24 | 川崎化成工業株式会社 | パルプの製造方法 |
| JPS54106601A (en) * | 1978-02-10 | 1979-08-21 | Oji Paper Co | Alkali sulfide pulping method |
| FR2435457A1 (fr) * | 1978-06-29 | 1980-04-04 | Ugine Kuhlmann | Hexahydro-1,2,3,4,4a, 9a anthracene-dione-9,10, sa preparation et son application a la delignification des materiaux lignocellulosiques |
| US4405784A (en) * | 1981-06-29 | 1983-09-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of making triethylenediamine |
| RU2479619C2 (ru) * | 2009-11-17 | 2013-04-20 | Феликс Фердинандович Аухадеев | Пульсационное устройство для делигнификации целлюлозосодержащего растительного сырья и способ его работы |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1890040A (en) * | 1928-05-07 | 1932-12-06 | Gen Aniline Works Inc | Production of anthraquinone and derivatives thereof |
| JPS5143403A (en) * | 1974-10-09 | 1976-04-14 | Honshu Paper Co Ltd | Arukariparupuno seizohoho |
| JPS51112903A (en) * | 1975-03-26 | 1976-10-05 | Honshu Paper Co Ltd | Process for digesting lignocellulose material with sulphites |
| FI51833C (no) * | 1975-03-18 | 1978-01-24 | Ahlstroem Oy | |
| CA1073161A (en) * | 1975-09-05 | 1980-03-11 | Canadian Industries Limited | Delignification process |
| JPS5374101A (en) * | 1976-12-10 | 1978-07-01 | Honshu Paper Co Ltd | Pulp making method |
-
1976
- 1976-12-14 US US05/750,448 patent/US4036681A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-11-18 CA CA291,210A patent/CA1096112A/en not_active Expired
- 1977-11-22 NZ NZ185750A patent/NZ185750A/xx unknown
- 1977-11-23 ZA ZA00776987A patent/ZA776987B/xx unknown
- 1977-11-23 AU AU30868/77A patent/AU507893B2/en not_active Expired
- 1977-12-07 JP JP14620577A patent/JPS5374104A/ja active Granted
- 1977-12-12 BR BR7708251A patent/BR7708251A/pt unknown
- 1977-12-12 NO NO774266A patent/NO152342C/no unknown
- 1977-12-13 FI FI773773A patent/FI69128C/fi not_active IP Right Cessation
- 1977-12-13 SE SE7714131A patent/SE434857B/sv not_active IP Right Cessation
- 1977-12-14 DE DE19772755768 patent/DE2755768A1/de not_active Withdrawn
- 1977-12-14 ES ES465039A patent/ES465039A1/es not_active Expired
- 1977-12-14 SU SU772553800A patent/SU890985A3/ru active
- 1977-12-14 FR FR7737737A patent/FR2374466A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES465039A1 (es) | 1978-12-01 |
| CA1096112A (en) | 1981-02-24 |
| US4036681A (en) | 1977-07-19 |
| FI773773A (fi) | 1978-06-15 |
| NZ185750A (en) | 1980-08-26 |
| JPS5374104A (en) | 1978-07-01 |
| AU3086877A (en) | 1979-05-31 |
| NO152342C (no) | 1988-04-06 |
| SE434857B (sv) | 1984-08-20 |
| BR7708251A (pt) | 1978-09-05 |
| ZA776987B (en) | 1978-09-27 |
| SE7714131L (sv) | 1978-06-15 |
| SU890985A3 (ru) | 1981-12-15 |
| FI69128C (fi) | 1985-12-10 |
| JPS5345404B2 (no) | 1978-12-06 |
| NO774266L (no) | 1978-06-15 |
| FI69128B (fi) | 1985-08-30 |
| DE2755768A1 (de) | 1978-06-15 |
| AU507893B2 (en) | 1980-02-28 |
| FR2374466B1 (no) | 1982-07-09 |
| FR2374466A1 (fr) | 1978-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4012280A (en) | Delignification of lignocellulosic material with an alkaline liquor in the presence of a cyclic keto compound | |
| CA1226705A (en) | Chemithermomechanical pulping process employing separate alkali and sulfite treatments | |
| US3888727A (en) | Treatment of lignocellulosic material in an alkaline pulping liquor containing anthraquinone sulphonic acid followed by oxygen delignification | |
| US3691008A (en) | Two-stage soda-oxygen pulping | |
| NO152342B (no) | Fremgangsmaate til delignifisering av lignocellulosemateriale med alkalisk vaeske i naervaer av et additiv | |
| US5183535A (en) | Process for preparing kraft pulp using black liquor pretreatment reaction | |
| JP2900091B2 (ja) | クラフトパルプの製造方法 | |
| CA1080914A (en) | Pulping of hardwood with sodium sulfide and sodium hydroxide while generating hydrogen sulfide in situ in the initial pulping stages | |
| US1848661A (en) | of berlin | |
| US1880043A (en) | Production of high grade chemical pulps | |
| US3520773A (en) | Alkaline pulping processes with chemical pretreatment | |
| US1787953A (en) | Processing of raw cellulosic materials | |
| US1880042A (en) | Acid process of fiber liberation | |
| US3923591A (en) | Prehydrolysis and digestion of fibrous lignocellulosic material | |
| US20050155730A1 (en) | Method for the production of high yield chemical pulp from softwood | |
| US2947657A (en) | Extraction of cellulose from vegetable matter | |
| US2906659A (en) | High yields bisulphite pulping process | |
| US1880044A (en) | Process of alkaline fiber liberation | |
| NO774234L (no) | Delignifisering med sodakokevaeske inneholdende et diels alder-addukt av naftokinon og en nitro-aromatisk forbindelse | |
| US3832278A (en) | Prehydrolysis and digestion of bagasse fibers | |
| CA1216105A (en) | Pulping process | |
| CA1094264A (en) | Delignification of lignocellulosic material with a soda liquor containing a cyclic keto compound and a nitro aromatic compound | |
| US1867593A (en) | Process of chemical fiber liberation | |
| US1792510A (en) | Kraft-simulating pulp and process of producing same | |
| SU1491920A1 (ru) | Способ получени сульфатной целлюлозы |