RU2019609C1

RU2019609C1 - Process for preparing cellulose semifinished product from wood of deciduous varieties

Info

Publication number: RU2019609C1
Authority: RU
Inventors: Марк Аронович Зильберглейт; Инна Васильевна Смолова; Борис Семенович Симхович
Original assignee: Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: paper making. SUBSTANCE: wood of deciduous varieties is cooled by using a mixture of concentrated acetic acid and hydrogen peroxide (1.75-10% by weight of wood chips) at a temperature of 80-130 C and a liquor ratio of 1: 1 for 2-4 hr, the acetic acid is then blown off with steam and the alkali extraction is carried out with a 4% NaOH solution at a temperature of 120-150 C for 1.0-1.5 hr at a liquor ratio of 1:4. This process makes it possible to reduce the amount of hydrogen peroxide used while preserving qualitative properties of cellulose. EFFECT: improved properties of the cellulose semifinished product. 1 tbl

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве бумаги и картона различного назначения. The invention relates to the pulp and paper industry and can be used in the manufacture of paper and cardboard for various purposes.

Известен способ получения целлюлозного полуфабриката из древесины лиственных пород путем обработки ее смесью органической кислоты (например, уксусной) и перекиси водорода в присутствии 0,1-1,0% H₂SO₄, при температуре 60-100^оС, в течение 35-80 мин (1). К недостаткам данного способа относится очень высокий расход перекиси водорода (67-110% от массы щепы) и наличие трудноутилизируемого катализатора - серной кислоты. Все это приводит к удорожанию волокнистых полуфабрикатов и ухудшению экологической ситуации со сточными водами.A method of producing a semifinished product from cellulosic hardwood by treating it with a mixture of an organic acid (e.g., acetic acid) and hydrogen peroxide in the presence of 0,1-1,0% H ₂ SO ₄ at a temperature ^of 60-100 C for 35- 80 min (1). The disadvantages of this method include the very high consumption of hydrogen peroxide (67-110% by weight of the chips) and the presence of a difficult to utilize catalyst, sulfuric acid. All this leads to a rise in the cost of fibrous semi-finished products and the deterioration of the environmental situation with wastewater.

Наиболее близким к предлагаемому является способ делигнификации древесины лиственных пород смесью уксусной кислоты, перекиси водорода и каталитических количеств серной кислоты, проводимый при температуре 70-100^оС, в течение 2-2,5 ч. Расход перекиси водорода в этом случае составляет 30-43% от массы щепы (2).The closest to the proposed method is the delignification of hardwood with a mixture of acetic acid, hydrogen peroxide and catalytic amounts of sulfuric acid is conducted at a temperature of 70-100 ^{° C,} for 2-2.5 hours. The consumption of hydrogen peroxide is in this case 30-43 % by weight of wood chips (2).

Недостатком этого способа является высокий расход перекиси водорода и ухудшение экологической ситуации из-за наличия серной кислоты в сточных водах. The disadvantage of this method is the high consumption of hydrogen peroxide and environmental degradation due to the presence of sulfuric acid in wastewater.

Для устранения указанных недостатков предложен способ получения целлюлозного полуфабриката из древесины лиственных пород путем варки древесной щепы в смеси уксусной кислоты и перекиси водорода при повышенной температуре, в котором варку сначала проводят смесью концентрированной уксусной кислоты и перекиси водорода (1,75-10% от массы щепы) при температуре 80-130^оС и гидромодуле 1:1 в течение 2-4 ч, а затем, после отдувки уксусной кислоты водяным паром, проводят щелочную экстракцию 4%-ным раствором NaOH при температуре 120-150^оС в течение 1,0-1,5 ч при гидромодуле 1:4.To eliminate these drawbacks, a method for producing cellulose prefabricated from hardwood by cooking wood chips in a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide at an elevated temperature, in which cooking is first carried out with a mixture of concentrated acetic acid and hydrogen peroxide (1.75-10% by weight of wood chips) ) at a temperature of 80-130 ^C and a liquor ratio of 1: 1 for 2-4 hours, and then, after stripping steam acetic acid, alkaline extraction is carried out with 4% NaOH solution at a temperature of 120-150 ^{° C} for 1, 0-1.5 h with gi Dromodule 1: 4.

Известно использование уксусной кислоты с низким модулем для делигнификации древесины (3). Целлюлоза, полученная по данному способу, имеет низкую белизну (34%) и невысокие прочностные показатели. Из литературных источников неизвестно применение концентрированной уксусной кислоты в смеси с перекисью водорода с целью снижения раcхода перекиси водорода при сохранении прочностных показателей и нами предлагается впервые. При уменьшении расхода перекиси водорода ниже 1,75% от массы сырья значительно ухудшается эффект делигнификации, а увеличение расхода перекиси водорода свыше 10% экономически нецелесообразно. Выбранная температура варки (80-130^оС) и время (2-4 ч) позволяют при невысоком расходе перекиси водорода максимально удалить лигнин и сохранить высокие прочностные показатели полученной целлюлозы.It is known to use acetic acid with a low modulus for delignification of wood (3). The cellulose obtained by this method has a low whiteness (34%) and low strength indicators. From the literature it is not known the use of concentrated acetic acid in a mixture with hydrogen peroxide in order to reduce the consumption of hydrogen peroxide while maintaining strength characteristics and we are proposing for the first time. With a decrease in the consumption of hydrogen peroxide below 1.75% by weight of the raw material, the delignification effect is significantly worsened, and an increase in the consumption of hydrogen peroxide over 10% is not economically feasible. The selected cooking temperature (80-130 ° ^C) and time (2-4 hours) allows at low hydrogen peroxide consumption as much as possible to remove lignin and retain high strength properties of the resulting pulp.

Выбранная концентрация NaOH (4% ), температура щелочной экстракции (120-150^оС) и ее время (1,0-1,5 ч) обеспечивают полное растворение деструктированного на первой стадии лигнина.The selected concentration of NaOH (4%), the temperature of alkaline extraction (120-150 ^about C) and its time (1.0-1.5 hours) provide complete dissolution of the lignin that was decomposed in the first stage.

П р и м е р 1. 10 г воздушно-сухой щепы осины помещают в автоклав, куда заливают смесь, состоящую из 3,0 мл 30%-ной H₂O₂ (10% от массы щепы) и 7,0 мл концентрированной уксусной кислоты (суммарный гидромодуль 1:1). Нагревают до температуры 80^оС в течение 4-х ч. Уксусную кислоту отдувают водяным паром, заливают 40 мл 4%-ного раствора NaOH (ГМ 1:4) и проводят щелочную экстракцию при температуре 150^оС в течение 1,5 ч. После варки целлюлозу отмывают водой. Изготавливают опытные образцы бумаги и испытывают физико-механические показатели в соответствии с требованиями ГОСТ.PRI me R 1. 10 g of air-dried aspen wood chips are placed in an autoclave, where a mixture consisting of 3.0 ml of 30% H ₂ O ₂ (10% by weight of wood chips) and 7.0 ml concentrated acetic acid (total hydraulic module 1: 1). Heated to a temperature of 80 ^about C for 4 hours. Acetic acid is blown off with steam, pour 40 ml of a 4% solution of NaOH (GM 1: 4) and carry out alkaline extraction at a temperature of 150 ^about C for 1.5 hours After cooking, the pulp is washed with water. Prototypes of paper are made and physical and mechanical indicators are tested in accordance with the requirements of GOST.

Остальные примеры, выполненные аналогично примеру 1, отмечаются режимами проведения процесса и приведены в таблице. The remaining examples, performed analogously to example 1, are marked by the modes of the process and are shown in the table.

П р и м е р 6 (прототип). 10 г воздушно-сухой щепы осины помещают в автоклав и обрабатывают 50 мл 90%-ной уксусной кислотой в присутствии 0,25 мл концентрированной H₂SO₄ при температуре 95^оС в течение 45 мин. Затем варочный раствор сливают и щепу варят в варочной жидкости состоящей из 14,1 мл 30% -ной перекиси водорода, 35 мл 90%-ной уксусной кислоты в присутствии 0,25 мл H₂SO₄ при температуре 90^оС в течение 1 ч и 30 мин.PRI me R 6 (prototype). 10 g of air-dry Aspen chips were placed in an autoclave and treated with 50 ml of 90% acetic acid in the presence of 0.25 ml of concentrated H ₂ SO ₄ at 95 ^{° C} for 45 min. Then the solution was emptied and the cooking wood chips are cooked in the cooking liquid consisting of 14.1 ml of 30% hydrogen peroxide, 35 ml of 90% acetic acid in the presence of 0.25 ml of H ₂ SO ₄ at ⁹⁰ ° C for 1 hour and 30 minutes

Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения целлюлозного полуфабриката имеет ряд преимуществ по сравнению с известным:
1. В 3-25 раз снижается расход перекиси водорода при делигнификации.As can be seen from the table, the proposed method for producing cellulose prefabricated has several advantages compared with the known:
1. The consumption of hydrogen peroxide during delignification is reduced by 3–25 times.

2. Исключается использование трудноутилизируемого катализатора делигнификации, каким является серная кислота. 2. The use of a hardly utilizable delignification catalyst such as sulfuric acid is excluded.

3. Физико-механические показатели целлюлозного полуфабриката не уступают показателям целлюлозы по прототипу. 3. Physico-mechanical properties of the pulp semi-finished product are not inferior to the pulp indicators of the prototype.

Claims

METHOD FOR PRODUCING CELLULOSE SEMI-FINISHED PRODUCT FROM DECIDUOUS WOOD by cooking wood chips in a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide at elevated temperature, characterized in that the cooking is carried out in concentrated acetic acid and a hydrogen peroxide flow rate of 1.75 - 10% of the mass of wood chips at a temperature of 80 - 130 ^o C and a hydromodule 1: 1 for 2 to 4 hours, and then acetic acid is blown off with steam and alkaline extraction is carried out with a 4% NaOH solution at a temperature of 120 - 150 ^o C and a hydromodule 1: 4 for 1.0 - 1.5 hours