RU2011144375A

RU2011144375A - Способ варки целлюлозы для повышения выхода и качества, включающий способы экстракции гемицеллюлозы и обработки лигноцеллюлозных материалов после экстракции гемицеллюлозы

Info

Publication number: RU2011144375A
Application number: RU2011144375/12A
Authority: RU
Inventors: Сунг-Хоон ЙООН; Гарри Т. КАЛЛИНЭН; Гопал А. КРИШНАГОПАЛА
Original assignee: Оберн Юниверсити
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2013-05-10
Also published as: CN102388177A; WO2010115090A1; ECSP11011422A; ZA201107105B; US20120168102A1

Abstract

1. Способ защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочном способе варки целлюлозы, включающий:a) экстракцию органических соединений из лигноцеллюлозных материалов с использованием воды или пара;b) обработку лигноцеллюлозных материалов окислителем и восстановителем или добавкой, причем обработка дополнительно включает вторую экстракцию; иc) направление лигноцеллюлозных материалов на варку целлюлозы сульфатным способом (крафт-способ) в автоклаве.2. Способ по п.1, в котором экстракция дополнительно включает обработку лигноцеллюлозных материалов и воды при температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C.3. Способ по п.2, в котором экстрагированные лигноцеллюлозные материалы вводят с водой во вторую экстракцию вместе с окислителем и восстановителем и обрабатывают при повышенной температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C.4. Способ по п.3, в котором дважды экстрагированные лигноцеллюлозные материалы вводят с водой в автоклав вместе с гидроксидом натрия и сульфидом натрия для получения целлюлозы.5. Способ по п.4, в котором окислитель выбирают из группы, состоящей из полисульфидов, и восстановитель выбирают из группы, состоящей из борогидрида натрия, дитионата натрия и водорода в момент получения.6. Способ защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочных способах варки целлюлозы, включающий:a) экстракцию органических соединений из лигноцеллюлозных материалов с использованием воды или пара;b) обработку лигноцеллюлозных материалов окислителем и восстановителем; иc) направлени

Claims

1. Способ защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочном способе варки целлюлозы, включающий:

a) экстракцию органических соединений из лигноцеллюлозных материалов с использованием воды или пара;

b) обработку лигноцеллюлозных материалов окислителем и восстановителем или добавкой, причем обработка дополнительно включает вторую экстракцию; и

c) направление лигноцеллюлозных материалов на варку целлюлозы сульфатным способом (крафт-способ) в автоклаве.

2. Способ по п.1, в котором экстракция дополнительно включает обработку лигноцеллюлозных материалов и воды при температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C.

3. Способ по п.2, в котором экстрагированные лигноцеллюлозные материалы вводят с водой во вторую экстракцию вместе с окислителем и восстановителем и обрабатывают при повышенной температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C.

4. Способ по п.3, в котором дважды экстрагированные лигноцеллюлозные материалы вводят с водой в автоклав вместе с гидроксидом натрия и сульфидом натрия для получения целлюлозы.

5. Способ по п.4, в котором окислитель выбирают из группы, состоящей из полисульфидов, и восстановитель выбирают из группы, состоящей из борогидрида натрия, дитионата натрия и водорода в момент получения.

6. Способ защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочных способах варки целлюлозы, включающий:

b) обработку лигноцеллюлозных материалов окислителем и восстановителем; и

c) направление лигноцеллюлозных материалов на варку целлюлозы сульфатным способом (крафт-способ) для получения целлюлозы в автоклаве.

7. Способ по п.6, в котором экстракция дополнительно включает обработку лигноцеллюлозных материалов и воды при температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C.

8. Способ по п.7, в котором обработка дополнительно включает введение лигноцеллюлозных материалов и дополнительной воды вместе с окислителем и восстановителем и дополнительную обработку при повышенной температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C.

9. Способ по п.8, в котором обработанные лигноцеллюлозные материалы вводят в автоклав вместе с гидроксидом натрия и сульфидом натрия для получения целлюлозы.

10. Способ по п.9, в котором окислитель выбирают из группы, состоящей из полисульфидов, и восстановитель выбирают из группы, состоящей из борогидрида натрия, дитионата натрия и водорода в момент получения.

11. Способ защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочных способах варки целлюлозы, включающий:

b) пропитку лигноцеллюлозных материалов после экстракции гемицеллюлозы окислителем, в которой окислитель представляет собой содержащий полисульфидные ионы водный раствор;

c) обработку пропитанных лигноцеллюлозных материалов восстановителем; и

d) направление лигноцеллюлозных материалов на варку целлюлозы сульфатным способом (крафт-способ) для получения целлюлозы в автоклаве, что позволяет разделить лигноцеллюлозные материалы на волокна.

12. Способ по п.11, в котором пропитку проводят при температуре ниже 180°C.

13. Способ по п.11, в котором пропитку проводят при pH от 7,0 до 13,0.

14. Способ по п.11, в котором пропитка или обработка дополнительно включает введение добавок для увеличения конечного выхода целлюлозы.

16. Способ по п.14, в котором добавки выбирают из группы, состоящей из антрахинона, производных антрахинона и восстановителей.

17. Способ по п.11, в котором восстановитель выбирают из группы, состоящей из алюмогидрида лития, борогидрида щелочного металла, дитионита (гидросульфита) щелочного металла, амальгамы щелочного металла, диизобутилалюминийгидрида, щавелевой кислоты, муравьиной кислоты, и/или восстановление проводят в присутствии газообразного водорода в содержащем гидроксильные ионы растворе, таком как в сульфатном белом щелоке.

18. Способ по п.11, в котором часть водного экстракта от экстракции рециркулирует обратно для повышения содержания сахара в экстракте.

19. Способ по п.11, в котором обработку проводят при температуре от 80°C до 180°C.

20. Способ по п.11, в котором содержащий полисульфидные ионы раствор выводят с пропитки в резервуар для хранения полисульфида, с целью повторного использования.

21. Способ защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочных способах варки целлюлозы, включающий:

b) обработку лигноцеллюлозных материалов после экстракции гемицеллюлозы первым окислителем в качестве первой предварительной обработки, в которой окислитель представляет собой содержащий полисульфидные ионы водный раствор;

c) обработку лигноцеллюлозных материалов вторым окислителем и восстановителем в качестве второй предварительной обработки; и

d) направление лигноцеллюлозных материалов на варку целлюлозы сульфатным способом (крафт-способ) для получения целлюлозы в автоклаве.

22. Способ по п.21, в котором первую предварительную обработку проводят при температуре ниже 180°C.

23. Способ по п.21, в котором первую предварительную обработку проводят при pH от 7,0 до 13,0.

24. Способ по п.21, в котором первая предварительная обработка или вторая предварительная обработка дополнительно включает введение добавок для увеличения конечного выхода целлюлозы.

25. Способ по п.24, в котором добавки выбирают из группы, состоящей из антрахинона, производных антрахинона и восстановителей.

26. Способ по п.21, в котором восстановитель выбирают из группы, состоящей из алюмогидрида лития, борогидрида щелочного металла, дитионита (гидросульфита) щелочного металла, амальгамы щелочного металла, диизобутилалюминийгидрида, щавелевой кислоты, муравьиной кислоты, и/или восстановление проводят в присутствии газообразного водорода в содержащем гидроксильные ионы растворе, таком как в сульфатном белом щелоке.

27. Способ по п.21, в котором часть водного экстракта от экстракции рециркулирует обратно для повышения содержания сахара в экстракте.

28. Способ по п.21, в котором содержащий полисульфидные ионы раствор выводят с первой предварительной обработки в резервуар для хранения полисульфида для повторного использования.

29. Способ по п.21, в котором первую предварительную обработку проводят при температуре от 80°C до 180°C.

30. Способ по п.21, в котором во второй предварительной обработке лигноцеллюлозные материалы обрабатывают сульфатным белым щелоком, содержащим полисульфид и восстановитель.

31. Способ по п.30, в котором вторую предварительную обработку проводят при температуре ниже 150°C в течение, по меньшей мере, 30 мин.

32. Система для защиты лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы от разложения в щелочных способах варки целлюлозы, причем данная система включает:

a) устройство для экстракции водой, в котором выделяются органические соединения из лигноцеллюлозных материалов;

b) устройство для обработки или пропитки, в котором окислитель и восстановитель добавляют к предварительно экстрагированным лигноцеллюлозным материалам для возмещения экстрагированных органических соединений; и

c) автоклав, в котором лигноцеллюлозные материалы разделяют на волокна для получения целлюлозы.

33. Способ получения целлюлозы, включающий стадии:

a) экстракции гемицеллюлозных материалов из лигноцеллюлозных материалов;

b) обработку лигноцеллюлозных материалов окислителем способом, выбранным из группы, состоящей из способа экстракции, способа пропитки реагентом и первого способа предварительной обработки;

c) обработку лигноцеллюлозных материалов восстановителем способом, выбранным из группы, состоящей из способа экстракции, способа пропитки реагентом, и способа второй предварительной обработки; и затем

d) направление лигноцеллюлозных материалов на варку целлюлозы модифицированным сульфатным способом (крафт-способ) для получения целлюлозы.

34. Способ по п.33, в котором лигноцеллюлозные материалы обрабатывают при температуре, составляющей приблизительно от 120°C до 180°C в процессе экстракции.

35. Способ по п.34, в котором окислитель выбирают из группы, состоящей из полисульфидов.

36. Способ по п.35, в котором восстановитель выбирают из группы, состоящей из алюмогидрида лития, борогидрида щелочного металла, дитионита (гидросульфита) щелочного металла, амальгамы щелочного металла, диизобутилалюминийгидрида, щавелевой кислоты, муравьиной кислоты, и/или восстановление проводят в присутствии газообразного водорода в содержащем гидроксильные ионы растворе, таком как в сульфатном белом щелоке.

37. Способ по п.36, в котором способ включает способ двойной экстракции водой на первой стадии экстракции и окислителем вместе с добавкой на второй стадии экстракции или в первом способе предварительной обработки с последующей варкой целлюлозы модифицированным сульфатным способом с антрахиноном в автоклаве.

38. Способ по п.36, который включает способ одностадийной экстракции с последующей варкой целлюлозы двухстадийным модифицированным сульфатным способом, включающим предварительную обработку окислителем.

39. Способ по п.36, который представляет собой одностадийный способ предварительной обработки окислителем для щелочной варки целлюлозы из лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы с повторным использованием полисульфида.

40. Способ по п.39, который дополнительно включает стадии:

a) пропитки лигноцеллюлозных материалов после экстракции гемицеллюлозы окислителем, в которой окислитель представляет собой содержащий полисульфидные ионы водный раствор, в результате чего альдегидные концевые группы лигноцеллюлозных материалов после экстракции гемицеллюлозы окисляются в карбоксильные группы;

b) обработки пропитанных лигноцеллюлозных материалов восстановителем, в результате чего альдегидные концевые группы лигноцеллюлозных материалов после экстракции гемицеллюлозы восстанавливаются в альдитолы или тиоальдитолы, с последующей непрерывной обработкой лигноцеллюлозных материалов в автоклаве, что позволяет разделить лигноцеллюлозные материалы на волокна без значительных механических усилий.

41. Способ по п.40, дополнительно включает введение дополнительных добавок, выбранных из группы, состоящей из антрахинона, производных антрахинона и восстановителей.

42. Способ по п.41, в котором часть водного экстракта после экстракции рециркулирует обратно в процесс экстракции для повышения содержания сахара в гемицеллюлозных материалах.

43. Способ по п.36, который представляет собой одностадийную двойную предварительную обработку окислителем и восстановителем для щелочной варки целлюлозы из лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы без повторного использования полисульфида.

44. Способ по п.43, который дополнительно включает стадии:

45. Способ по п.44, дополнительно включает введение дополнительных добавок, выбранных из группы, состоящей из антрахинона, производных антрахинона и восстановителей.

46. Способ по п.45, в котором часть водного экстракта после экстракции рециркулирует обратно в процесс экстракции для повышения содержания сахара в гемицеллюлозных материалах.

47. Способ по п.36, который представляет собой двухстадийный способ предварительной обработки окислителем и затем восстановителем для щелочной варки целлюлозы из лигноцеллюлозных материалов после предварительной экстракции гемицеллюлозы с повторным использованием полисульфида.

48. Способ по п.47, который дополнительно включает стадии:

49. Способ по п.48, который дополнительно включает введение дополнительных добавок, выбранных из группы, состоящей из антрахинона, производных антрахинона и восстановителей.

50. Способ по п.49, в котором часть водного экстракта после экстракции рециркулирует обратно в процесс экстракции для повышения содержания сахара в гемицеллюлозных материалах.