RU2312945C1 - Cellulose production process - Google Patents

Cellulose production process Download PDF

Info

Publication number
RU2312945C1
RU2312945C1 RU2006110417/12A RU2006110417A RU2312945C1 RU 2312945 C1 RU2312945 C1 RU 2312945C1 RU 2006110417/12 A RU2006110417/12 A RU 2006110417/12A RU 2006110417 A RU2006110417 A RU 2006110417A RU 2312945 C1 RU2312945 C1 RU 2312945C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cellulose
anthraquinone
raw materials
containing raw
raw material
Prior art date
Application number
RU2006110417/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Нутович Дрикер (RU)
Борис Нутович Дрикер
Людмила Алексеевна Земнухова (RU)
Людмила Алексеевна Земнухова
Алес Валерьевна Вураско (RU)
Алеся Валерьевна Вураско
Елена Анатольевна Мозырева (RU)
Елена Анатольевна Мозырева
Анастаси Рашитовна Галимова (RU)
Анастасия Рашитовна Галимова
Евгени Михайловна Плотникова (RU)
Евгения Михайловна Плотникова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального обучения Уральский государственный лесотехнический университет (ГОУ ВПО УГЛТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального обучения Уральский государственный лесотехнический университет (ГОУ ВПО УГЛТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального обучения Уральский государственный лесотехнический университет (ГОУ ВПО УГЛТУ)
Priority to RU2006110417/12A priority Critical patent/RU2312945C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312945C1 publication Critical patent/RU2312945C1/en

Links

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

FIELD: paper-and-pulp industry.
SUBSTANCE: invention relates to production of fibrous intermediate products from rice straw. The latter is first treated with NaOH solution, 20-60 g/L, in presence of anthraquinone at temperature not lower than 70°C for at least 20 min in order to remove silica. Anthraquinone is added in amount at least 0.01% based on dry weight of cellulose-containing raw material. Resulting pulp is separated from alkali solution and subjected to alkali digestion in NaOH solution ensuring uptake of 8-14% of dry raw material for at least 60 min.
EFFECT: increased yield of desired product, reduced consumption of reagents in digestion operation, and improved quality of product due to retention of hemicellulose complex as well as partial removal of lignin.
2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении волокнистых полуфабрикатов из однолетних растений, в частности из соломы риса.The invention relates to the field of pulp and paper production, can be used to obtain fibrous semi-finished products from annual plants, in particular from rice straw.

Широко известен способ получения целлюлозы из однолетних растений путем щелочной варки в водном растворе едкого натра и сульфида натрия при температуре 150...160°С под давлением в одну стадию [Ю.Н.Непенин. Технология целлюлозы. Т.2. М.: Лесная промышленность, 1990 г.].A widely known method of producing cellulose from annual plants by alkaline cooking in an aqueous solution of sodium hydroxide and sodium sulfide at a temperature of 150 ... 160 ° C under pressure in one stage [Yu.N. Nepenin. Pulp technology. T.2. M .: Forest industry, 1990].

Известен также способ получения целлюлозного материала, согласно которому процесс варки ведут путем щелочной обработки измельченного растительного сырья при повышенной температуре в две стадии при разных рН [Пазухина Г.А. Ступенчатые методы производства целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1990, 216 с.].There is also known a method for producing cellulosic material, according to which the cooking process is carried out by alkaline treatment of crushed plant materials at elevated temperatures in two stages at different pH [G. Pazukhina Stepwise pulp production methods. M .: Forest industry, 1990, 216 p.].

Наиболее близким к предлагаемому является двухстадийный способ получения целлюлозы путем щелочной варки исходного сырья в растворе едкого натра при нагревании с предварительным предгидролизом исходного сырья, при этом предгидролиз ведут разбавленной минеральной кислотой или варкой водой [Ю.Н.Непенин. Технология целлюлозы. Т.2. М.: Лесная промышленность, 1990 г., с.229], при этом в качестве исходного сырья используется тростник, а обработку ведут серной кислотой [Ю.Н.Непенин. Технология целлюлозы. Т.3. М.: Лесная промышленность, 1990 г., с.444].Closest to the proposed is a two-stage method for producing cellulose by alkaline cooking of the feedstock in a sodium hydroxide solution by heating with preliminary prehydrolysis of the feedstock, while the prehydrolysis is carried out with diluted mineral acid or boiling water [Yu.N. Nepenin. Pulp technology. T.2. M .: Forestry industry, 1990, p.229], while reed is used as feedstock, and processing is carried out with sulfuric acid [Yu.N. Nepenin. Pulp technology. T.3. M .: Forest industry, 1990, p.444].

Известные процессы не позволяют перерабатывать целлюлозосодержащее сырье с высоким содержанием минеральных компонентов (SiO2). Это связано с тем, что в процессе варки SiO2 переходит в раствор в виде малорастворимых силикатов по реакции (1), что приводит к существенному снижению выхода и качества продукта (ухудшение удаления лигнина), а также к возникновению силикатных отложений на поверхностях технологического оборудования по реакции (2).Known processes do not allow to process cellulose-containing raw materials with a high content of mineral components (SiO 2 ). This is due to the fact that during cooking SiO 2 passes into the solution in the form of poorly soluble silicates by reaction (1), which leads to a significant decrease in the yield and quality of the product (deterioration of lignin removal), as well as to the appearance of silicate deposits on the surfaces of technological equipment by reaction (2).

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Кроме того, при реализации известного способа происходит удаление гемицеллюлоз, а попутное уменьшение силикатной зольности обусловлено разрушением покрывной ткани. Это приводит к тому, что получаемая целлюлоза пригодна только для химобработки.In addition, when implementing the known method, hemicelluloses are removed, and the associated decrease in silicate ash is due to the destruction of the covering tissue. This leads to the fact that the resulting cellulose is suitable only for chemical processing.

Задачей изобретения является улучшение качества получаемого целлюлозного материала при одновременном повышении выхода целевого продукта.The objective of the invention is to improve the quality of the resulting cellulosic material while increasing the yield of the target product.

Поставленная задача решается тем, что процесс получения целлюлозы ведут путем щелочной варки целлюлозосодержащего сырья при повышенной температуре, при этом в качестве целлюлозосодержащего сырья используют рисовую солому, предварительно подвергнутую обескремниванию путем обработки раствором NaOH концентрации 20-60 г/л при температуре не менее 70°С и продолжительности не менее 20 мин в присутствии антрахинона, с последующим отделением целлюлозосодержащего сырья от щелочного раствора. Антрахинон вводят в количестве не менее 0,01% от массы а.с. целлюлозосодержащего сырья.The problem is solved in that the process of producing cellulose is carried out by alkaline cooking of cellulose-containing raw materials at elevated temperatures, while rice straw, previously subjected to desalination by treatment with a NaOH solution of a concentration of 20-60 g / l at a temperature of at least 70 ° C, is used as a cellulose-containing raw material. and a duration of at least 20 minutes in the presence of anthraquinone, followed by separation of the cellulose-containing feed from the alkaline solution. Anthraquinone is administered in an amount of at least 0.01% by weight of A. with. cellulose-containing raw materials.

Щелочную варку целлюлозосодержащего сырья ведут известным способом в растворе NaOH при расходе 8-14% от а.с. целлюлозосодержащего сырья в течение не менее 60 мин.The alkaline cooking of cellulose-containing raw materials is carried out in a known manner in a NaOH solution at a rate of 8-14% of a.a. cellulose-containing raw materials for at least 60 minutes

Заявляемый способ позволяет повысить выход целевого продукта, снизить расход химикатов на варку за счет удаления кремнийсодержащих соединений на стадии щелочной обработки растительного сырья. Заявляемый прием обработки целлюлозосодержащего сырья обеспечивает обескремнивание только лишь посредством протекания процесса экстракции, но не разрушения оболочек и гемицеллюлоз. Реализуемый механизм обработки исходного сырья позволяет улучшить качество целевого продукта за счет сохранения гемицеллюлозного комплекса, а также частичного удаления лигнина.The inventive method allows to increase the yield of the target product, to reduce the consumption of chemicals for cooking by removing silicon-containing compounds at the stage of alkaline processing of plant materials. The inventive method of processing cellulose-containing raw materials provides desiliconization only through the process of extraction, but not the destruction of the membranes and hemicelluloses. The implemented processing mechanism of the feedstock allows to improve the quality of the target product by preserving the hemicellulose complex, as well as partial removal of lignin.

Заявленный способ иллюстрируется примерами.The claimed method is illustrated by examples.

Удаление кремнийсодержащих соединений из исходного сырья без катализатораRemoval of silicon-containing compounds from feedstock without catalyst

Рисовую солому (содержание SiO2 11,5%) обрабатывали щелочью концентрацией 10...60 г/л при 50...100°С в течение 20...120 мин, гидромодуль 10:1 (примеры 1-24).Rice straw (SiO 2 content of 11.5%) was treated with alkali with a concentration of 10 ... 60 g / l at 50 ... 100 ° C for 20 ... 120 minutes, a water module of 10: 1 (examples 1-24).

Содержание SiO2 в сырье после обработки определяли по стандартной методике гравиметрическим методом по ГОСТ 9428. Реактивы: кремний (IV) оксид. Полученные результаты представлены в табл.1.The content of SiO 2 in the raw material after processing was determined according to the standard method by the gravimetric method according to GOST 9428. Reagents: silicon (IV) oxide. The results are presented in table 1.

Из данных, представленных в таблице 1, видно, что существенными условиями, при которых происходит удаление диоксида кремния из рисовой соломы (более 90%), являются содержание щелочи 20...60 г/л, температура не менее 70°С, продолжительность не менее 20 мин (пример 13, 14, 16, 17, 19, 21, 23, 24).From the data presented in table 1, it can be seen that the essential conditions under which the removal of silicon dioxide from rice straw (more than 90%) is an alkali content of 20 ... 60 g / l, a temperature of at least 70 ° C, a duration of less than 20 min (example 13, 14, 16, 17, 19, 21, 23, 24).

Специалистам широко известно, что при щелочной обработке растительного сырья значительной деструкции подвергаются гемицеллюлозы, разрушение которых приводит к значительному снижению выхода технической целлюлозы [Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. Т.2. М.: Лесная промышленность, 1990 г.]. Если в качестве растительного сырья используют рисовую солому, содержащую до 35% гемицеллюлоз, то процент потерь при их деструкции может достигать более половины их содержания. Для снижения потерь гемицеллюлоз от их деструкции в процессе щелочной обработки в процесс введен катализатор - антрахинон. Для установленных оптимальных режимов удаления диоксида кремния (пример 13, 14, 16, 17, 19, 21, 23, 24) проведены щелочные обработки в присутствии антрахинона.It is widely known to specialists that during alkaline treatment of plant materials, hemicelluloses undergo significant destruction, the destruction of which leads to a significant decrease in the yield of technical cellulose [Nepenin Yu.N. Pulp technology. T.2. M .: Forest industry, 1990]. If rice straw containing up to 35% hemicelluloses is used as plant material, the percentage of losses during their destruction can reach more than half of their content. To reduce the loss of hemicelluloses from their destruction during alkaline treatment, an anthraquinone catalyst was introduced into the process. For the established optimal modes of removal of silicon dioxide (example 13, 14, 16, 17, 19, 21, 23, 24), alkaline treatments were performed in the presence of anthraquinone.

Таблица 1 Table 1 Влияние условий обработки на содержание SiO2 в рисовой соломеThe influence of processing conditions on the content of SiO 2 in rice straw № примераExample No. Концентрация NaOH, г/лThe concentration of NaOH, g / l Продолжительность, минDuration min Температура, °СTemperature ° C Извлечение SiO2 из сырья, %The extraction of SiO 2 from raw materials,% 1.one. 1010 20twenty 50fifty 20twenty 2.2. 20twenty 3535 3.3. 4040 4040 4.four. 6060 50fifty 5.5. 1010 20twenty 7070 3535 6.6. 20twenty 4040 7.7. 4040 4545 8.8. 6060 7575 9.9. 1010 20twenty 9090 4040 10.10. 20twenty 4545 11.eleven. 4040 5858 12.12. 6060 8585 13.13. 4040 100one hundred 9595 14.fourteen. 6060 9898 15.fifteen. 20twenty 30thirty 7070 8585 16.16. 4040 9595 17.17. 6060 9898 18.eighteen. 20twenty 6060 9090 8585 19.19. 4040 >99> 99 20.twenty. 20twenty 6060 100one hundred 8585 21.21. 4040 >99> 99 22.22. 20twenty 120120 9090 8585 23.23. 4040 >99> 99 24.24. 6060 >99> 99

Удаление кремнийсодержащих соединений из исходного сырья при оптимальных условиях (удаление более 95%) в присутствии антрахинонаRemoval of silicon-containing compounds from feedstock under optimal conditions (removal of more than 95%) in the presence of anthraquinone

Рисовую солому (содержание SiO2 11,5%, лигнина 22,3% от а.с. сырья, гемицеллюлоз 20,0% от а.с. сырья) обрабатывали щелочью 40 г/л при 90°С в течение 60 мин (пример 19) в присутствии 0,005...0,1% антрахинона к а.с. сырью и гидромодуле 10:1.Rice straw (SiO 2 content of 11.5%, lignin 22.3% by weight of raw material, hemicellulose 20.0% by weight of raw material) was treated with 40 g / l alkali at 90 ° C for 60 min ( example 19) in the presence of 0.005 ... 0.1% anthraquinone to A. with. raw materials and a hydraulic module 10: 1.

Содержание SiO2 в сырье и после обработки определяли по стандартной методике гравиметрическим методом по ГОСТ 9428. Реактивы: кремний (IV) оксид. Содержание гемицеллюлоз по ГОСТ 9002, лигнина ГОСТ 10070.The content of SiO 2 in the feedstock and after processing was determined according to the standard method by the gravimetric method according to GOST 9428. Reagents: silicon (IV) oxide. The content of hemicelluloses according to GOST 9002, lignin GOST 10070.

Полученные результаты представлены в табл.2.The results are presented in table.2.

Таблица 2table 2 Влияние расхода антрахинона на результаты предварительной обработки рисовой соломы (извлечение SiO2 более 99%)The effect of anthraquinone consumption on the results of pre-treatment of rice straw (SiO 2 recovery of more than 99%) № примераExample No. Расход антрахинона, % к а.с. сырьюThe consumption of anthraquinone,% to A.S. raw materials Содержание компонентов в обработанном сырье, % от а.с. сырьяThe content of components in the processed raw materials,% of A. with. raw materials ГемицеллюлозыHemicellulose Остаточный лигнинResidual lignin 25.25. -- 5,05,0 15,215,2 26.26. 0,0050.005 6,56.5 10,410,4 27.27. 0,010.01 17,617.6 6,56.5 28.28. 0,050.05 18,218.2 6,06.0 29.29. 0,100.10 18,518.5 6,06.0

Из данных, представленных в таблице 2, видно, что существенными условиями, при которых происходит меньшее разрушение гемицеллюлоз при одновременном селективном удалении диоксида кремния из рисовой соломы, является расход антрахинона не менее 0,01% от массы а.с. сырья (пример 27-29). Так, если в исходном сырье доля гемицеллюлоз, растворимых в водном растворе гидрооксида натрия (5%), составляет 20%, после стадии обескремнивания их содержание снижается в 4 раза (пример 25), то при использовании на стадии обескремнивания антрахинона позволяет практически полностью сохранить их содержание (примеры 27-29).From the data presented in table 2, it can be seen that the essential conditions under which there is less destruction of hemicelluloses with simultaneous selective removal of silicon dioxide from rice straw, is the consumption of anthraquinone at least 0.01% by weight of A. with. raw materials (example 27-29). So, if in the feedstock the proportion of hemicelluloses soluble in an aqueous solution of sodium hydroxide (5%) is 20%, after the stage of desiliconization their content decreases by 4 times (Example 25), then when using anthraquinone at the stage of desiliconization, it almost completely preserves them content (examples 27-29).

Для установления оптимальных условий, соответствующих удалению более 99% SiO2 и лучшему сохранению гемицеллюлоз, проведены варки целлюлозы. Диоксид кремния удаляют при концентрации 40 г/л, расходе АХ 0,05% от массы а.с. сырья, температуре 90°С и продолжительности 60 мин.To establish optimal conditions corresponding to the removal of more than 99% SiO 2 and better preservation of hemicelluloses, cellulose was cooked. Silicon dioxide is removed at a concentration of 40 g / l, the flow rate of 0.05% by weight of A. with. raw materials, temperature 90 ° C and a duration of 60 minutes

Варка обескремненного сырьяCooking Sintered Material

После стадии предварительной обработки обескремненное сырье отделяют от щелочного раствора и используют в процессе варки в растворе NaOH при расходе 8...14% к а.с. сырью, температуре 160°, гидромодуле 10:1. Результаты варки представлены в табл.3.After the pretreatment stage, the siliceous raw material is separated from the alkaline solution and used in the cooking process in a NaOH solution at a rate of 8 ... 14% by as raw materials, temperature 160 °, hydraulic module 10: 1. The cooking results are presented in table.3.

Таблица 3Table 3 Влияние условий варки на качество получаемой целлюлозы из рисовой соломыThe influence of cooking conditions on the quality of the obtained rice straw pulp No. Расход активной щелочи, % к а.с. сырьюThe consumption of active alkali,% to A.S. raw materials Предварительная обработкаPreliminary processing Выход целлюлозы, %The yield of cellulose,% Остаточный лигнин, %Residual lignin,% 30.thirty. 1212 нетno 39,1*39.1 * 5,35.3 31.31. 88 естьthere is 49,249.2 5,25.2 32.32. 1010 естьthere is 45,645.6 2,52,5 33.33. 1212 естьthere is 44,644.6 2,22.2 34.34. 14fourteen естьthere is 43,543.5 1,71.7 * выход технической целлюлозы без зольного остатка* yield of technical pulp without ash residue

Как видно из представленных данных (табл. 3), предварительное удаление из исходного сырья диоксида кремния щелочным раствором в присутствии АХ приводит к увеличению выхода целлюлозы за счет сохраненных гемицеллюлоз, одновременно при этом происходит значительное снижение содержания остаточного лигнина (примеры 30, 33), кроме того, реализация заявленного способа позволит снизить расход активной щелочи при варке (примеры 31-34).As can be seen from the presented data (table. 3), preliminary removal of silicon dioxide from the feedstock with an alkaline solution in the presence of AX leads to an increase in the yield of cellulose due to stored hemicelluloses, while at the same time there is a significant decrease in the content of residual lignin (examples 30, 33), except Moreover, the implementation of the inventive method will reduce the consumption of active alkali during cooking (examples 31-34).

Использование заявляемого способа в целлюлозно-бумажной промышленности позволит расширить сырьевую базу с получением высококачественной целлюлозы, пригодной для изготовления бумаги.Using the proposed method in the pulp and paper industry will expand the raw material base to produce high-quality pulp suitable for the manufacture of paper.

Claims (2)

1. Способ получения целлюлозы путем химической обработки целлюлозосодержащего сырья с последующей его щелочной варкой при нагревании, отличающийся тем, что в качестве целлюлозосодержащего сырья используют рисовую солому, предварительно подвергнутую обескремниванию путем обработки раствором NaOH концентрации 20-60 г/л при температуре не менее 70°С и продолжительности не менее 20 мин, в присутствии антрахинона с последующим отделением целлюлозосодержащего сырья от щелочного раствора.1. The method of producing cellulose by chemical treatment of cellulose-containing raw materials with its subsequent alkaline cooking when heated, characterized in that rice pulp is used as cellulose-containing raw materials, previously subjected to desalination by treatment with a concentration of 20-60 g / l NaOH solution at a temperature of at least 70 ° C and a duration of at least 20 minutes, in the presence of anthraquinone, followed by separation of the cellulose-containing raw material from the alkaline solution. 2. Способ по п.1. отличающийся тем, что антрахинон вводят в количестве не менее 0,01% от массы абсолютно сухого целлюлозосодержащего сырья.2. The method according to claim 1. characterized in that anthraquinone is administered in an amount of not less than 0.01% by weight of absolutely dry cellulose-containing raw materials.
RU2006110417/12A 2006-03-31 2006-03-31 Cellulose production process RU2312945C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110417/12A RU2312945C1 (en) 2006-03-31 2006-03-31 Cellulose production process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110417/12A RU2312945C1 (en) 2006-03-31 2006-03-31 Cellulose production process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312945C1 true RU2312945C1 (en) 2007-12-20

Family

ID=38917223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006110417/12A RU2312945C1 (en) 2006-03-31 2006-03-31 Cellulose production process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312945C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808821C1 (en) * 2023-06-27 2023-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Русагро-Саратов" Method of producing cellulose from sunflower husks

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕПЕНИН Ю.Н. Технология целлюлозы, т.3, Москва, Лесная промышленность, 1990, с.444. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808821C1 (en) * 2023-06-27 2023-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Русагро-Саратов" Method of producing cellulose from sunflower husks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2008148348A (en) METHOD FOR PRODUCING SOLUBLE CELLULOSE, VISCOSE FIBERS AND LIOCELLA FIBER
JP2002541355A (en) Method for separating biomass containing lignocellulose
CN109653012B (en) Method for preparing dissolving pulp by using straws or energy plants
NO338462B1 (en) Process for making wood pulp and using the same
JP6723943B2 (en) Method for producing xylan-containing material
CA3018446C (en) Method of producing hemicellulose extracts
CA2066316C (en) Process for making bleached high yield paper pulp
JP6197717B2 (en) Method for producing dissolving pulp
JP2019007128A (en) Dissolution pulp
RU2012139480A (en) METHOD FOR PRELIMINARY PROCESSING FOR PRODUCING WATER-SOLUBLE SUGARS FROM LIGNO CELLULAR MATERIAL
RU2312945C1 (en) Cellulose production process
TW201302278A (en) Method for purifying lignin
CN111851106A (en) Preparation method of industrial hemp stalk paper pulp and application of industrial hemp stalk paper pulp in paper preparation
JP2018204158A (en) Production method of dissolved pulp from lignocellulose-based raw material
RU2590882C1 (en) Method of producing cellulose
RU2312946C1 (en) Cellulose production process
CN108603208A (en) For the method and apparatus of enzyme hydrolysis, liquid component and solid constituent
KR20180083251A (en) Cellulose production method
RU2346055C2 (en) Method of obtaining glucose from cellulose-containing waste
CN107151277B (en) Method for pre-extracting hemicellulose in straws and pre-treating silicon
RU2547689C1 (en) Method of cellulose obtaining
JP6947476B2 (en) Methods and equipment for cleaning crude lignin, soluble carbohydrate-containing fractions, solid fractions and their use
RU2360055C2 (en) Method for cellulose production from technical hemp
RU2321696C1 (en) Cellulose manufacturing process
RU2574958C1 (en) Method of producing cellulose

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130401