RU2423570C1 - Method to produce cellulose from straw - Google Patents

Method to produce cellulose from straw Download PDF

Info

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
Application number
RU2010129321/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галина Александровна Пазухина (RU)
Галина Александровна Пазухина
Шохри Руххолах Монсеф (RU)
Шохри Руххолах Монсеф
Original Assignee
Галина Александровна Пазухина
Шохри Руххолах Монсеф
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 Галина Александровна Пазухина, Шохри Руххолах Монсеф filed Critical Галина Александровна Пазухина
Priority to RU2010129321/12A priority Critical patent/RU2423570C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423570C1 publication Critical patent/RU2423570C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

FIELD: textile, paper.
SUBSTANCE: method includes chopped straw impregnation in a reactor and maceration with aqueous solutions of sodium hydroxide with concentration of 20-30 g/l in a unit of Na2O at the temperature of 30-80°C. The method is carried out at the ratio of the solution weight to the dry chopped straw equal to 7:1. The impregnated chopped straw is maintained at the specified temperature for 30 min. The leaking liquid phase is extracted. Heated water is added to the mass, the mass temperature is increased up to 96°C, and boiling is executed at this temperature for 2 hours and 30 min.
EFFECT: higher yield of cellulose, reduced duration of process, its simplification and reduction of power inputs.
1 dwg, 1 tbl

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, D21C 3/04 dated 03/31/2006). The disadvantages of the method are the complexity of its execution, the consumption of expensive chemicals, the need to use combined methods of wastewater treatment process.

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 hopper 6. When the installation is started, the NaOH solution from the tank 1 is fed through the tank 3 to the solution heating tank 4, from which it enters the consumable tank 5. The cross-section from the hopper 6 and the solution from the tank 5 is fed into the screw mixer-conveyor 7, in which the cross-section is mixed with the solution and impregnated with it. The mixture is fed into a macerator 8, in which it is held for 30 minutes. The required temperature of the mixture in the macerator is maintained by supplying steam to it. After 30 minutes, the mixture is quickly heated to 96 ° C and passed with the help of a mass screw pump 12 into the digester 13. During bypass, the mass passes over the net 9 through which excess NaOH solution flows into the funnel 10. The mass in front of the digester is supplied with water heated to 95 ° C in an amount of 33-35 vol.% Of the volume of the glass solution. In a digester, the mass is kept for 2 hours 30 minutes. The temperature at a predetermined level is maintained by supplying steam to the boiler. The finished pulp is removed from the digester and sent for washing and further processing.

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 mesh 9 is pumped by pump 11 into the tank 2 for the NaOH working solution, then it is mixed in the tank 3 with a fresh NaOH solution, the mixture is sent for heating, then into the supply tank 5, mixed with the cross-section, i.e. higher solution is reused.

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-conveyor 7 into the macerator 8 is selected such that the duration of the passage of the mass through the macerator is, for example, 30 minutes. The same speed of mass transfer is selected for the mass screw pump 12, which feeds the mass into the digester 13, while the volume of the boiler is selected so that the duration of the passage of mass through it, i.e. the duration of cooking, is, for example, 2 hours 30 minutes.

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.

Таблица 1
Характеристики раствора NaOH и целлюлозы из рисовой соломы
Table 1
Characteristics of NaOH and Rice Straw Cellulose
№ примеровNo. of examples Концентрация пропиточного раствора, г/л в ед. Na2OThe concentration of the impregnating solution, g / l in units Na 2 O Температура пропиточного раствора, °CThe temperature of the impregnation solution, ° C Выход целлюлозы, % от массы а.с. соломыThe yield of cellulose,% by weight A.S. straw Степень провара, в перманганатных единицахThe degree of penetration, in permanganate units Содержание золы в целлюлозеAsh content in cellulose 1one 2525 30thirty 5858 6767 5,85.8 22 2525 50fifty 5454 6565 4,84.8 33 2525 7070 5252 6262 3,83.8 4four 20twenty 7070 5454 6464 5,05,0 55 30thirty 8080 4949 5757 2,92.9

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)

Способ получения целлюлозы из соломы, включающий пропитку в реакторе и мацерацию соломенной сечки водным раствором, содержащим гидроксид натрия, при его температуре 30-80°С и соотношении массы раствора к массе сухой сечки 7:1, выдержку пропитанной сечки при заданной температуре в течение заданного времени, отбор всей стекающей жидкой фазы, нагрев массы, ее варку в варочном котле, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора используют раствор гидроксида натрия с концентрацией 20-30 г/л в ед. Na2О, пропитанною сечку выдерживают при заданной температуре в течение 30 мин, в массу после отбора стекающей жидкой фазы добавляют нагретую воду, температуру массы повышают до 96°С и варку при этой температуре проводят в течение 2 ч 30 мин. A method of producing cellulose from straw, including 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 7: 1, holding the impregnated section at a given temperature for a given time, the selection of the entire flowing liquid phase, heating the mass, its cooking in a digester, characterized in that a solution of sodium hydroxide with a concentration of 20-30 g / l in units is used as an impregnating solution. Na 2 O, the impregnated cross-section is maintained at a predetermined temperature for 30 minutes, heated water is added to the mass after selection of the flowing liquid phase, the mass temperature is increased to 96 ° C and cooking at this temperature is carried out for 2 hours and 30 minutes.
RU2010129321/12A 2010-07-16 2010-07-16 Method to produce cellulose from straw RU2423570C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник бумажника (технолога), т.1. - М.-Л.: Гослесбумиздат, 1955, с.586-588. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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