RU2423570C1 - Method to produce cellulose from straw - Google Patents
Method to produce cellulose from straw Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423570C1 RU2423570C1 RU2010129321/12A RU2010129321A RU2423570C1 RU 2423570 C1 RU2423570 C1 RU 2423570C1 RU 2010129321/12 A RU2010129321/12 A RU 2010129321/12A RU 2010129321 A RU2010129321 A RU 2010129321A RU 2423570 C1 RU2423570 C1 RU 2423570C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- temperature
- solution
- straw
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства целлюлозы из растительных материалов, в частности рисовой соломы, и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности.The invention relates to the production of cellulose from plant materials, in particular rice straw, and may find application in the pulp and paper industry.
Известен способ окислительно-органосольвентной варки целлюлозы из рисовой соломы и шелухи (Вураско А.В. и др., Ж-л Целлюлоза. Бумага. Картон. 2007, №1, стр.16-19). По этому способу можно получать лишь техническую целлюлозу.A known method of oxidative-organosolvent cooking of cellulose from rice straw and husks (Vurasko A.V. et al., J. Cellulose. Paper. Cardboard. 2007, No. 1, pp. 16-19). By this method, only technical pulp can be produced.
Известен также способ получения целлюлозы путем варки рисовой соломы и/или шелухи смесью ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии катализатора при нагревании, причем солому и/или шелуху предварительно подвергают химической обработке раствором NaOH с концентрацией 20-60 г/л при температуре не менее 70°C в течение не менее 20 мин и затем промывают водой до нейтральной реакции (RU 2312946, МПК D21С 1/06, D21С 3/04 от 31.03.2006 г.). Недостатками способа являются сложность его исполнения, расход дорогих химикатов, необходимость использовать комбинированные методы очистки сточных вод процесса.There is also a known method of producing cellulose by cooking rice straw and / or husk with a mixture of glacial acetic acid and hydrogen peroxide in the presence of a catalyst when heated, and the straw and / or husk is preliminarily chemically treated with a NaOH solution with a concentration of 20-60 g / l at a temperature of at least 70 ° C for at least 20 minutes and then washed with water until neutral (RU 2312946, IPC D21C 1/06,
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ варки сечки рисовой соломы путем ее обработки в две ступени (Справочник бумажника (технолога) т.1. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1955 г., стр.586-588). На первой ступени сечку пропитывают в реакторе сульфатным щелоком при температуре 20-80°C при отношении массы щелока к массе сечки 7:1. Концентрация активной щелочи в щелоке 25 г/л. Пропитанную массу выдерживают в зависимости от температуры щелока в течение 8-1,5 часов. В этот период протекает процесс мацерации, т.е. разъединение клеток в растительных тканях в результате растворения межклеточного вещества. Далее пропиточный раствор отделяют от массы. Массу после полного стекания жидкой фазы загружают в варочный котел, в котором при температуре 160-175°C в течение 15-40 мин она подвергается варке с растворением лигнинных компонентов и гемицеллюлоз и разволокнением материала соломы. Выход целлюлозы по способу от 47,4 до 50,2% при значениях перманганатной жесткости от 51,2 до 63,7 ед. Щелок, полученный при стекании из массы по окончании первой ступени процесса, вновь используют с добавкой свежего белого щелока для пропитки соломенной сечки.The closest in technical essence and purpose to the proposed invention is a method of cooking a section of rice straw by processing it in two steps (Handbook of a wallet (technologist) vol. 1. M.-L .: Goslesbumizdat, 1955, pp. 566-588) . In the first stage, the cross-section is impregnated in the reactor with sulfate liquor at a temperature of 20-80 ° C with a ratio of the mass of liquor to the mass of cross-section 7: 1. The concentration of active alkali in liquor is 25 g / l. The impregnated mass is maintained depending on the temperature of the liquor for 8-1.5 hours. During this period, the process of maceration, i.e. the separation of cells in plant tissues as a result of dissolution of the intercellular substance. Next, the impregnating solution is separated from the mass. The mass after complete draining of the liquid phase is loaded into a digester, in which at a temperature of 160-175 ° C for 15-40 minutes it is cooked with dissolution of lignin components and hemicelluloses and razvolnenie straw material. The cellulose yield according to the method is from 47.4 to 50.2% with permanganate stiffness values from 51.2 to 63.7 units. The liquor obtained by draining from the mass at the end of the first stage of the process is again used with the addition of fresh white liquor to impregnate the straw section.
Длительность оборота варочного котла с учетом времени на разогрев массы до 160-175°C, варку, сброс давления, выгрузку массы составляет 3 ч 45 мин.The duration of the rotation of the digester taking into account the time for heating the mass to 160-175 ° C, cooking, pressure relief, unloading the mass is 3 hours 45 minutes.
Недостатком указанного способа являются высокий расход тепловой энергии, необходимость использования сложных систем герметизации высокотемпературного варочного реактора, большая длительность процесса получения целлюлозы.The disadvantage of this method is the high consumption of thermal energy, the need to use complex sealing systems for a high-temperature cooking reactor, the long duration of the process of producing cellulose.
Новыми положительными результатами использования предлагаемого способа являются снижение энергетических затрат, металлоемкости оборудования, исключение необходимости использования сложной защитной оснастки варочного реактора, сокращение длительности процесса, обеспечение возможности получать целлюлозный материал в более широком диапазоне его выхода.The new positive results of using the proposed method are reducing energy costs, metal consumption of equipment, eliminating the need to use complex protective equipment of the digester, reducing the duration of the process, making it possible to obtain cellulosic material in a wider range of its output.
Указанные результаты достигаются тем, что в способе получения целлюлозы из соломы, включающем пропитку в реакторе и мацерацию соломенной сечки водным раствором, содержащим гидроксид натрия при его температуре 30-80°C и соотношении массы раствора к массе сухой сечки 7:1, выдержку пропитанной сечки в указанном диапазоне температуры в течение заданного времени, отбор всей стекающей жидкой фазы, нагрев массы, ее варку в варочном котле, согласно изобретению в качестве пропиточного раствора используют раствор гидроксида натрия с концентрацией 20-30 г/л в ед. Na2O, пропитанную сечку выдерживают при заданной температуре 30 мин, в массу после отбора стекающей жидкой фазы добавляют воду в количестве 35% от объема стекшей фазы, температуру массы повышают до 96°C и варку при этой температуре проводят в течение 2 час 30 мин.These results are achieved by the fact that in the method of producing cellulose from straw, which includes impregnation in a reactor and maceration of a straw section with an aqueous solution containing sodium hydroxide at a temperature of 30-80 ° C and a ratio of the mass of the solution to the mass of dry section is 7: 1, the exposure of the impregnated section in the specified temperature range for a predetermined time, the selection of the entire flowing liquid phase, heating the mass, cooking it in a digester, according to the invention, a solution of sodium hydroxide with a concentration of 20- is used as an impregnating solution 30 g / l in units Na 2 O, the impregnated cross-section is kept at a given temperature for 30 minutes, water is added to the mass after selection of the falling liquid phase in an amount of 35% of the volume of the glass phase, the mass temperature is increased to 96 ° C and cooking at this temperature is carried out for 2 hours 30 minutes .
Способ осуществляют с использованием установки, схема которой показана на чертеже, на котором 1 - бак для свежего раствора NaOH; 2 - бак для оборотного раствора NaOH после мацерации; 3 - бак для смешанного (рабочего) раствора NaOH; 4 - бак для подогрева смешанного раствора NaOH; 5 - расходный бак подогретого смешанного раствора NaOH; 6 - бункер для сечки соломы; 7 - шнековый смеситель-транспортер с регулируемой скоростью подачи массы; 8 - мацератор; 9 - сетка для стекания; 10 - воронка; 11 - насос для перекачивания оборотного раствора; 12 - массный шнековый насос; 13 - варочный котел. На схеме соотношение масштабов элементов установки не соблюдено.The method is carried out using the installation, the scheme of which is shown in the drawing, in which 1 is a tank for a fresh solution of NaOH; 2 - tank for a circulating solution of NaOH after maceration; 3 - tank for a mixed (working) NaOH solution; 4 - tank for heating a mixed solution of NaOH; 5 - a supply tank of a heated mixed solution of NaOH; 6 - a hopper for chopping straw; 7 - auger mixer conveyor with an adjustable mass feed rate; 8 - macerator; 9 - mesh for draining; 10 - funnel; 11 - pump for pumping a circulating solution; 12 - mass screw pump; 13 - a cooking boiler. In the diagram, the ratio of the scale of the installation elements is not observed.
Готовят раствор NaOH заданной концентрации и заливают его в бак 1, сечку соломы подают в бункер 6. При запуске установки раствор NaOH из бака 1 через бак 3 подают в бак 4 подогрева раствора, из которого он с заданной температурой поступает в расходный бак 5. Сечку из бункера 6 и раствор из бака 5 подают в шнековый смеситель-транспортер 7, в котором сечка смешивается с раствором и пропитывается им. Смесь подают в мацератор 8, в котором ее выдерживает в течение 30 мин. Необходимую температуру смеси в мацераторе поддерживают подачей в него пара. После истечения 30 мин смесь быстро нагревают до 96°C и перепускают с помощью массного шнекового насоса 12 в варочный котел 13. При перепуске масса проходит над сеткой 9, через которую в воронку 10 стекает избыточный раствор NaOH. В массу перед варочным котлом подают нагретую до 95°C воду в количестве 33-35 об.% от объема стекшего раствора. В варочном котле массу выдерживают 2 часа 30 минут. Температуру на заданном уровне поддерживают подачей в котел пара. Готовую целлюлозную массу выводят из варочного котла и направляют на промывку и дальнейшую переработку.A NaOH solution of the given concentration is prepared and poured into the tank 1, the straw cross-section is fed into the
Стекший через сетку 9 раствор NaOH перекачивают насосом 11 в бак 2 для оборотного раствора NaOH, затем его смешивают в баке 3 со свежим раствором NaOH, смесь направляют на подогрев, затем в расходный бак 5, смешивают с сечкой, т.е. стекший раствор используется повторно.The NaOH solution that has flowed through the
Для получения целлюлозы по описанной технологии в установившемся непрерывном режиме скорость подачи пропитанной сечки шнековым смесителем-транспортером 7 в мацератор 8 подбирают таковой, чтобы длительность прохождения массы через мацератор составляла, например, 30 мин. Такую же скорость перекачки массы подбирают для массного шнекового насоса 12, подающего массу в варочный котел 13, при этом объем котла подбирают таким, чтобы длительность прохождения массы через него, то есть длительность варки, составляла, например, 2 часа 30 минут.To obtain cellulose according to the described technology in a steady-state continuous mode, the feed rate of the impregnated section with a screw mixer-
Испытания предлагаемого способа на примере переработки рисовой соломы, проводились в лабораторных условиях с использованием колбы, снабженной обратным холодильником, термостата с высокой скоростью подъема температуры. Во всех примерах осуществления способа берут по 50 г воздушно сухой сечки рисовой соломы, загружают в коническую колбу Эрленмейера объемом 500 мл, снабженную обратным холодильником, заливают 340 мл раствора NaOH заданной концентрации и нагретого до нужной температуры, колбу помещают в термостат, нагретый до температуры раствора NaOH в каждом конкретном примере, и выдерживают 30 мин. В этот период протекают процессы пропитки и мацерации сечки. По окончании этой обработки из колбы отбирают 225 мл пропиточного раствора. Это весь объем свободно стекающей жидкой фазы. Добавляют в колбу 80 мл нагретой до 95°C воды, помещают ее в нагретый термостат и быстро содержимое колбы нагревают до 96°C. Варку при этой температуре ведут в течение 2 час 30 мин. В примерах меняют следующие параметры: температуру смеси сечки и раствора в стадии пропитки и мацерации сырья, концентрацию раствора для пропитки и мацерации в ед. Na2O. Измеряют выход продукта, степень провара в перманганатных единицах, содержание золы.Tests of the proposed method on the example of rice straw processing were carried out in laboratory conditions using a flask equipped with a reflux condenser and a thermostat with a high rate of temperature rise. In all examples of the method, 50 g of air-dried cross-section of rice straw is taken, loaded into a 500 ml Erlenmeyer conical flask equipped with a reflux condenser, 340 ml of a NaOH solution of a given concentration and heated to the desired temperature are poured, the flask is placed in a thermostat, heated to the solution temperature NaOH in each specific example, and incubated for 30 minutes During this period, the processes of impregnation and maceration of the cross-section proceed. At the end of this treatment, 225 ml of the impregnation solution are taken from the flask. This is the entire volume of the free-flowing liquid phase. Add 80 ml of water heated to 95 ° C to the flask, place it in a heated thermostat and quickly the contents of the flask are heated to 96 ° C. Cooking at this temperature is carried out for 2 hours 30 minutes. In the examples, the following parameters are changed: the temperature of the mixture of cross-section and the solution in the stage of impregnation and maceration of raw materials, the concentration of the solution for impregnation and maceration in units Na 2 O. Measure the yield of product, the degree of penetration in permanganate units, the ash content.
Эти сведение приведены в Таблице 1.These details are shown in Table 1.
Характеристики раствора NaOH и целлюлозы из рисовой соломыTable 1
Characteristics of NaOH and Rice Straw Cellulose
В двухступенчатых способах с высокотемпературной варкой выход целлюлозы (включая непровар) не превышает 51,3% (см. приведенную ссылку на прототип, стр.588). В технологии по предлагаемому способу температура массы на всех стадиях переработки сырья не превышает 96°C и, соответственно, при давлении, практически равному атмосферному, нет необходимости герметизации узлов установки. Это дает возможность использовать облегченные конструкции аппаратов.In two-stage methods with high-temperature cooking, the pulp yield (including lack of fusion) does not exceed 51.3% (see the link to the prototype, page 588). In the technology of the proposed method, the temperature of the mass at all stages of the processing of raw materials does not exceed 96 ° C and, accordingly, at a pressure almost equal to atmospheric, there is no need to seal the units of the installation. This makes it possible to use lightweight apparatus designs.
Таким образом, в способе достигаются все поставленные цели.Thus, in the method all the goals are achieved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010129321/12A RU2423570C1 (en) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | Method to produce cellulose from straw |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010129321/12A RU2423570C1 (en) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | Method to produce cellulose from straw |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2423570C1 true RU2423570C1 (en) | 2011-07-10 |
Family
ID=44740370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010129321/12A RU2423570C1 (en) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | Method to produce cellulose from straw |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2423570C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657611C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Biocompatible nanomaterial for the laser restoration of the integrity of the dissected biological tissues |
RU2809473C1 (en) * | 2022-11-16 | 2023-12-12 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт бумаги" (ОАО "ЦНИИБ") | Method for producing fibrous semi-finished product from plant raw materials |
-
2010
- 2010-07-16 RU RU2010129321/12A patent/RU2423570C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник бумажника (технолога), т.1. - М.-Л.: Гослесбумиздат, 1955, с.586-588. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657611C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Biocompatible nanomaterial for the laser restoration of the integrity of the dissected biological tissues |
RU2809473C1 (en) * | 2022-11-16 | 2023-12-12 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт бумаги" (ОАО "ЦНИИБ") | Method for producing fibrous semi-finished product from plant raw materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104179055B (en) | Grass fiber bio-separation compound formulation | |
CN103726377B (en) | A kind of free pulping method of low polymerization degree bamboo pulp | |
EP3126567B1 (en) | A continuous process for production of cellulose pulp from grass-like plant feedstock | |
CN100395403C (en) | Oxygen delignify treating method for grass group unbleached chemical pulp | |
Nam et al. | Efficiency of ionic liquids in the dissolution of rice husk | |
CN104594090A (en) | Water-free explosion pulping process | |
CN104818623A (en) | Flax short fiber pre-treatment method | |
WO2013004909A1 (en) | Method of removing hemicelluloses from pulp | |
CN107227646A (en) | The preparation method and paper for daily use of paper for daily use | |
RU2423570C1 (en) | Method to produce cellulose from straw | |
CN102587185A (en) | Method for cleaning and bleaching eucalyptus dissolving pulp | |
CN104928958A (en) | Method of producing corrugated paper with straw | |
JP2019007128A (en) | Dissolution pulp | |
WO2014101867A1 (en) | Ultrahigh-viscosity refined cotton production technology and dry conveyance apparatus for cotton pulp of refined cotton | |
AU2010202496A1 (en) | Method and system for high alpha dissolving pulp production | |
CN101880981A (en) | Method for making pulp | |
CN106988136B (en) | One kind is dry to cut cotton fiber biological enzyme pulping process | |
CN101899795A (en) | Method for improving utilization ratio of chemi-mechanical pulp bleaching filtrate | |
CN105502794B (en) | A kind of pH adjusting methods of anaerobic fermented liquid | |
CN102677507A (en) | Cooking process for carrying out composite modification on natural color bamboo paper pulp and cotton paper pulp to form dissolving pulp | |
CN102677529B (en) | Posttreatment process of cotton, wood and bamboo compound pulp | |
CN102691228B (en) | Post-processing process of cotton-wood composite pulp | |
CN103498375B (en) | Method for pulping by broussonetia papyrifera white-bark | |
CN108330723A (en) | A method of extracting cellulose using the false indigo of salt-soda soil plantation | |
CN103266517B (en) | Technology for pulping broussonetia papyrifera white barks by using phosphoric acid pretreatment and magnesiumsulfite process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120717 |