RU2092641C1

RU2092641C1 - Method of producing cellulose stock from hardwood

Info

Publication number: RU2092641C1
Authority: RU
Inventors: Марк Аронович Зильберглейт; Инна Васильевна Смолова
Original assignee: Марк Аронович Зильберглейт; Инна Васильевна Смолова
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1997-10-10

Abstract

FIELD: pulp-and- paper industry. SUBSTANCE: wood chip is digested with mixture of concentrated acetic acid and hydrogen peroxide in presence of phosphoric acid catalyst. Hydrogen peroxide consumption is 1.7-3.4% based on chip weight and that of phosphoric acid 0.25-1.0% based on digestion liquid volume. Digestion is carried out at 100-120 C and water duty 1:1 for 1-2 h. Acetic acid is then steam stripped and alkali extraction with 4% NaOH is performed at 150 C and water duty 1:4 for 1 h. EFFECT: enhanced efficiency of process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве бумаг и картонов 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 делигнификации древесины с помощью окислительных средств, заключающийся в том, что варку проводят в варочной жидкости, содержащей органическую кислоту и окислитель перекись водорода [1] Однако значительный расход перекиси водорода по отношению к сырью значительно удорожает стоимость целлюлозного полуфабриката. A known method of delignification of wood using oxidizing agents, namely, that the cooking is carried out in a cooking liquid containing organic acid and an oxidizing agent hydrogen peroxide [1] However, a significant consumption of hydrogen peroxide in relation to raw materials significantly increases the cost of cellulose prefabricated.

Наиболее близким к заявляемому является способ делигнификации древесины лиственных пород смесью уксусной кислоты и перекиси водорода в присутствии каталитических количеств серной кислоты, проводимый при температуре 70-100^oC в течение 2-2,5 ч [2] Недостатком этого способа является высокий расход перекиси водорода (30-43% от массы щепы) и наличие в сточных водах серной кислоты.Closest to the claimed is a method of delignification of hardwood with a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide in the presence of catalytic amounts of sulfuric acid, carried out at a temperature of 70-100 ^o C for 2-2.5 hours [2] The disadvantage of this method is the high consumption of hydrogen peroxide (30-43% by weight of the chips) and the presence of sulfuric acid in wastewater.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ получения целлюлозного полуфабриката из древесины лиственных пород путем варки древесной щепы в смеси уксусной кислоты и перекиси водорода при повышенной температуре, в котором сначала проводят варку смесью концентрированной уксусной кислоты и 1,7-3,4% от массы щепы перекиси водорода с добавлением каталитических количеств фосфорной кислоты (0,25-1,0% от объема варочной жидкости) при температуре 100-120^oC в течение 1-2 ч и гидромодуле 1:1, а затем после отдувки уксусной кислоты водяным паром проводят щелочную экстракцию 4%-ным раствором NaOH при температуре 150^oC в течение 1 ч и 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 they first cook with a mixture of concentrated acetic acid and 1.7-3.4% by weight of the peroxide chip hydrogen with the addition of catalytic amounts of phosphoric acid (0.25-1.0% of the volume of the cooking liquid) at a temperature of 100-120 ^o C for 1-2 hours and a hydraulic module 1: 1, and then after blowing acetic acid with steam carry out alkaline extraction with 4% NaOH solution at a temperature of 150 ^o C for 1 h and a water ratio of 1: 4.

Из литературных источников неизвестно применение фосфорной кислоты в качестве катализатора для делигнификации древесины лиственных пород смесью уксусной кислоты и перекиси водорода с целью повышения степени делигнификации при сохранении прочностных показателей, способ предлагается впервые. From the literature it is not known the use of phosphoric acid as a catalyst for delignification of hardwood with a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide in order to increase the degree of delignification while maintaining strength indicators, the method is proposed for the first time.

Выбранные температуры варки (100-120^oC), расход H₃PO₄ (0,25-1,0%) и время варки (1-2 ч) позволяют при невысоком расходе перекиси водорода (1,7-3,4% от массы щепы) максимально удалить лигнин. Выбранная концентрация NaOH (4%), температура щелочной экстракции (150^oC) и время (1 ч) обеспечивают полное растворение деструктированного на первой стадии лигнина и позволяют сохранить высокие прочностные показатели целевого продукта. Изобретение поясняется примерами.The selected cooking temperature (100-120 ^o C), the flow rate of H ₃ PO ₄ (0.25-1.0%) and cooking time (1-2 h) allow for low consumption of hydrogen peroxide (1.7-3.4% from the mass of wood chips) remove lignin as much as possible. The selected concentration of NaOH (4%), temperature of alkaline extraction (150 ^o C) and time (1 h) ensure complete dissolution of the lignin, which was decomposed in the first stage, and allow maintaining high strength characteristics of the target product. The invention is illustrated by examples.

Пример 1. 10 г воздушно-сухой щепы осины помещают в автоклав и заливают смесью, состоящей из 0,5 мл 30%-ной H₂O₂ (1,7% от массы щепы), 9,5 мл концентрированной уксусной кислоты и 0,05 мл H₃PO₄. Варку проводят при температуре 115^oC в течение 1 ч. Уксусную кислоту отдувают водяным паром, заливают в автоклав 40 мл 4%-ного раствора NaOH и проводят щелочную экстракцию при температуре 150^oC в течение 1 ч. После варки целлюлозу отмывают водой. Выход целлюлозы 50,6% содержание остаточного лигнина 3,01% (степень делигнификации 92,4%). Из полученного целлюлозного полуфабриката изготавливают опытные образцы бумаги и испытывают физико-механические показатели в соответствии с требованиями ГОСТа.Example 1. 10 g of air-dried aspen wood chips are placed in an autoclave and poured with a mixture consisting of 0.5 ml of 30% H ₂ O ₂ (1.7% by weight of wood chips), 9.5 ml of concentrated acetic acid and 0 0.5 ml of H ₃ PO ₄ . Cooking is carried out at a temperature of 115 ^° C. for 1 hour. Acetic acid is blown off with steam, 40 ml of a 4% NaOH solution are poured into an autoclave and alkaline extraction is carried out at a temperature of 150 ^° C. for 1 hour. After cooking, the cellulose is washed with water. The cellulose yield of 50.6%, the residual lignin content of 3.01% (the degree of delignification of 92.4%). Prototypes of paper are made from the obtained cellulose prefabricated product and the physical and mechanical properties are tested in accordance with the requirements of GOST.

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

Пример 7 (прототип). 10 г воздушно-сухой щепы осины помещают в автоклав и обрабатывают 50 мл 90%-ной уксусной кислоты в присутствии 0,25 мл H₂SO₄ при температуре 95^oC 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^oC в течение 1 ч 30 мин.Example 7 (prototype). 10 g of air-dried aspen wood chips are placed in an autoclave and treated with 50 ml of 90% acetic acid in the presence of 0.25 ml of H ₂ SO ₄ at a temperature of 95 ^o C for 45 minutes Then the cooking solution is drained and the chips are boiled in a 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 a temperature of 90 ^o C for 1 h 30 min

Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения целлюлозного полуфабриката имеет следующие преимущества по сравнению с известным способом:
1. На 28,3 39,6% снижается расход перекиси водорода.As can be seen from the table, the proposed method for producing cellulose prefabricated has the following advantages compared to the known method:
1. The consumption of hydrogen peroxide is reduced by 28.3 39.6%.

2. На 3,8 11,5% повышается степень делигнификации. 2. The degree of delignification is increased by 3.8 11.5%.

3. Исключается использование трудноутилизируемого катализатора делигнификации серной кислоты. 3. The use of a hardly utilizable catalyst for the delignification of sulfuric acid is excluded.

4. Физико-механические показатели целлюлозного полуфабриката не уступают показателям целлюлозы по прототипу. 4. Physico-mechanical properties of the pulp semi-finished product are not inferior to the pulp indicators of the prototype.

Claims

A method of obtaining a cellulose prefabricated from hardwood by cooking wood chips in a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide in the presence of an inorganic acid catalyst at an elevated temperature, characterized in that the cooking is carried out in concentrated acetic acid and a flow rate of hydrogen peroxide 1.7 3.4% of mass of chips at a temperature of 100
120 ^o C and a hydromodule 1 1 for 1 2 hours, while phosphoric acid in the amount of 0.25 1.0% of the volume of the cooking liquid is used as a catalyst, and then acetic acid is blown off with steam and alkaline extraction is carried out with 4% NaOH solution at a temperature of 150 ^o C and a water module of 1: 4 for 1 h