RU2490384C1 - Способ получения целлюлозы - Google Patents
Способ получения целлюлозы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490384C1 RU2490384C1 RU2012111292/12A RU2012111292A RU2490384C1 RU 2490384 C1 RU2490384 C1 RU 2490384C1 RU 2012111292/12 A RU2012111292/12 A RU 2012111292/12A RU 2012111292 A RU2012111292 A RU 2012111292A RU 2490384 C1 RU2490384 C1 RU 2490384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooking
- target product
- content
- cellulose
- weight
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы из древесного сырья. Способ получения целлюлозы заключается в варке древесной щепы при температуре 90-98°C, интенсивном перемешивании и атмосферном давлении 740-760 мм рт.ст. в смеси, содержащей 3,9-5,6% мас. пероксида водорода, 25,2-26,7% мас. уксусной кислоты в присутствии 2,0% от массы щепы сернокислотного катализатора, при продолжительности варки 2,5-3,5 ч и гидромодуле 5-10 с последующим выделением целевого продукта. Обеспечивается упрощение способа получения целлюлозы, повышение выхода целевого продукта, улучшение качественных характеристик целевого продукта за счет повышения содержания в нем холоцеллюлозы и снижения остаточного лигнина. 1 табл., 11 пр.
Description
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы из древесного сырья.
Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем предварительной обработки древесной щепы смесью 90%-ной уксусной кислоты и концентрированной серной кислоты при 95°С и последующей варки обработанной щепы смесью 90% уксусной кислоты и 30% перекиси водорода в присутствии катализатора - серной кислоты, при температуре 70-100°C в течение 2,0-2,5 ч [SU 821614, опубл. 15.04.81].
Недостатками данного способа являются: многостадийность процесса получения целлюлозы и низкий выход целевого продукта (45-60% мас.), а также использование концентрированной уксусной кислоты (90% мас.).
Известен способ получения целлюлозного полуфабриката из древесины лиственных пород путем варки щепы в автоклаве в смеси концентрированной уксусной кислоты и пероксида водорода, взятого в количестве 1,75-10% от массы щепы, при температуре 80-130°C, гидромодуле 1:1 в течение 2,0-4,0 ч. После варки уксусную кислоту отдувают водяным паром, проводят щелочную экстракцию 4%-ным раствором NaOH при температуре 120-150°C в течение 1,0-1,5 ч при гидромодуле 1:4 и промывают водой [RU 2019609, опубл. 15.09.1994].
Недостатком данного способа является его технологическая сложность, а именно: использование специфичного автоклавного оборудования, варка щепы при повышенных температурах 105-130°C, дополнительная стадия отдувки водяным паром концентрированной уксусной кислоты, последующая щелочная экстракция щепы при температуре 150°C, суммарная продолжительность процесса 4-5 ч. Качественные показатели целлюлозного полуфабриката (выход продукта, содержание в нем целлюлозы и лигнина) не указаны.
Наиболее близким по технологической сущности и назначению к предлагаемому способу является способ получения целлюлозного полуфабриката путем варки древесной щепы в смеси из 37%-ного раствора пероксида водорода, 30%-ного раствора уксусной кислоты и сернокислотного катализатора в количестве 1,5-2,5% от массы абсолютно сухой древесины. Гидромодуль процесса составлял 10, температура варьировалась от 120 до 150°C, продолжительность 2-5 ч. Варку осуществляли под давлением в автоклаве из нержавеющей стали [RU 2150538, опубл. 10.06.2000].
Недостатком данного способа является его технологическая сложность: использование специального автоклавного оборудования, высокая температура процесса, низкий выход (38,8-54,0% мас.), а также невысокое качество целевого продукта (содержание в нем целлюлозы 75,7-86,6% мас.).
Задачей настоящего изобретения является упрощение способа, повышение выхода целевого продукта и улучшение его качественных характеристик.
Технический результат изобретения:
- упрощение способа за счет проведения процесса при атмосферном давлении и при пониженной температуре;
- повышение выхода целевого продукта;
- улучшение качественных характеристик целевого продукта за счет повышения содержания в нем холоцеллюлозы и снижения содержания остаточного лигнина.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе получения целлюлозы путем варки древесной щепы в смеси, содержащей 3,9-5,6% мас. пероксида водорода, 25,2-26,7% мас. уксусной кислоты в присутствии сернокислотного катализатора 2,0% от массы щепы, при продолжительности варки 2,5-3,5 ч и гидромодуле 5-10, согласно изобретению, варку древесной щепы проводят при интенсивном перемешивании сырья и смеси реагентов при температуре 90-98°C, атмосферном давлении 740-760 мм рт.ст.
Сравнительный анализ признаков прототипа и предлагаемого изобретения показал, что общими признаками являются:
- состав варочной смеси (3,9-5,6% мас. пероксида водорода, 25,2-26,7% мас. уксусной кислоты и 2,0% от массы щепы сернокислотного катализатора);
- продолжительность варки - 2,5-3,5 ч
- гидромодуль процесса 5-10.
В отличие от прототипа в предлагаемом изобретении не используют автоклав, а варку щепы осуществляют при атмосферном давлении и интенсивном перемешивании при пониженной температуре - 90-98°C.
Сочетание мягких условий варки, а именно пониженной температуры, обычного атмосферного давления, интенсивного перемешивания и варочного раствора низкой концентрации (3,9-5,6% мае. пероксида водорода, 25,2-26,7% мас. уксусной кислоты) дало неожиданные результаты. В предлагаемом способе удалось уменьшить образование побочных веществ и удалить растворимый деполимеризованный низкомолекулярный лигнин, предотвратив его конденсацию при повышенных температурах и образование так называемого «псевдолигнина». В результате повысился выход целевого продукта с 47 до 66,8% мас. и улучшились его качественные характеристики. Так, повышено количество холоцеллюлозы до 95,7% мас. и снижено содержание остаточного лигнина до 0-0,9% мас.
Предлагаемый способ подтверждается конкретными примерами.
Пример 1. 10 г абсолютно сухой щепы осины с размером частиц 5-10 мм помещают в двугорлую колбу и заливают смесью, содержащей 26,7% мас. уксусной кислоты, 3,9% мас. пероксида водорода и 2% H2SO4 от массы абсолютно сухой древесины. Гидромодуль процесса составляет 5. Колбу устанавливают в термостат, подсоединяют к обратному холодильнику и вертикальной мешалке с интенсивным перемешиванием (25 оборотов/с), и осуществляют варку при 98°C в течение 3,5 ч. Полученный целевой продукт отделяют от варочного щелока, промывают теплой дистиллированной водой в вакуумном фильтре до нейтральной среды и сушат при температуре 103°C до постоянного веса. Выход целевого продукта составляет 66,8% мас., содержание холоцеллюлозы в продукте 89,0% мас., гемицеллюлоз - 3,8% мас., лигнина - 6,8% мас. (см.табл.). В полученном целевом продукте остается повышенное содержание лигнина и встречаются фрагменты «непровара».
Примеры 2. Варку щепы проводят при таком же перемешивании, той же температуре, продолжительности и составе реакционной смеси, что и в примере 1. Отличие в гидромодуле процесса - 7,5. Как следует из данных, представленных в таблице 1, наблюдается небольшое снижение выхода целевого продукта (до 59,0% мас.), но при этом существенно увеличивается содержание холоцеллюлозы (до 95,7% мас.), а остаточный лигнин в продукте обнаруживается в небольшом количестве (0,9% мас.).
Пример 3. Варку щепы осины выполняют так же, как и в примере 1, но при гидромодуле 10. В результате получен целевой продукт с выходом 59,0% мас., содержание холоцеллюлозы в продукте 93,5% мас., гемицеллюлоз - 5,3% мас., лигнина - 0,5% мас. (см.табл.).
Примеры 4-6. Варку щепы осины выполняют аналогично примерам 1-3, но реакционная смесь содержит 25,2% мас. уксусной кислоты, 5,6% мас. пероксида водорода и H2SO4 2% от массы абсолютно сухой древесины. Гидромодуль процесса составляет 5, 7.5 и 10. Выход целевого продукта составляет 59,2-60,7% мас., содержание холоцеллюлозы в продукте варьируется в пределах 91,7-94,2% мас., гемицеллюлоз - 5,9-4,2% мас., лигнина - 0,2-1,3% мас. (см. табл.). При гидромодулях 7,5 и 10 получен целевой продукт, практически не содержащий остаточного лигнина.
Как следует из представленных примеров, высокий выход целевого продукта, высокое содержания в нем холоцеллюлозы при низком содержании остаточного лигнина наблюдается в условиях варки по примерам 2, 3 и 5, 6 (см. табл.). Поскольку расход пероксида водорода существенно влияет на стоимость целлюлозы, целесообразно использовать минимальную концентрацию пероксида в реакционном растворе. При условиях варки, приведенных в примере 2, можно получить из древесины осины качественный целевой продукт с высоким выходом, высоким содержанием холоцеллюлозы и низким содержанием лигнина (<1% мас.) при концентрации пероксида водорода около 4% мас.
Пример 7. Варку проводят при таком же перемешивании, гидромодуле, такой же температуре и составе реакционной смеси, что и в примере 2, но продолжительность процесса сокращена до 2,5 ч. В результате получен целевой продукт с выходом 64,0% мас., содержание холоцеллюлозы в нем 89,6% мас., гемицеллюлоз - 6,9% мас., лигнина - 3,2% мас. (см. табл.). Присутствие «непровара» в целлюлозном продукте свидетельствует о недостаточной продолжительности процесса варки.
Пример 8. Варку проводят при таком же перемешивании, гидромодуле, такой же продолжительности и составе реакционной смеси, что и в примере 2, но температура процесса снижена до 90°C. В результате получен целевой продукт с выходом 62,2% мас., содержание холоцеллюлозы в нем 89,2% мас., гемицеллюлоз - 8,7% мас., лигнина - 1,8% мас. (см. табл.).
Пример 9. Варку проводят при таком же тидромодуле, такой же температуре, продолжительности и составе реакционной смеси, что и в примере 2, но без перемешивания. В результате при высоком выходе целевого продукта - 65,7% мас., остается повышенным в нем содержание лигнина - 6,3% мас. и гемицеллюлоз - 10,4% мас.
Пример 10. Варку проводят при таком же гидромодуле, такой же продолжительности и составе реакционной смеси, что и в примере 2, но применяют слабое перемешивание (7 оборотов/с). В результате сохраняется высокий выход продукта - 63,8% мас., но остается повышенным в нем содержание лигнина - 4,7% мас., а содержание холоцеллюлозы составляет 87,5% мас.
Пример 11. Варку щепы осины выполняют так же, как и в примере 2, но применяют средней интенсивности (14 оборотов/с) перемешивание реакционной смеси и щепы. В результате получен приемлемого качества целевой продукт с выходом 63,3% мас., содержанием холоцеллюлозы в нем 92,1% мас., гемицеллюлоз - 4,6% мас., лигнина - 2,5% мас.
Таким образом, предложен простой и удобный способ получения целлюлозы с высоким выходом и улучшенными качественными характеристиками. В предлагаемом изобретении, по сравнению с прототипом, повышен выход целевого продукта с 47,0% мас. до 66,8% мае., а также снижено содержание остаточного лигнина до 0-0,9% мас.
Таблица | |||||||
Влияние условий варки древесины осины при атмосферном давлении на выход целлюлозного продукта и содержание в нем основных компонентов (T=98°C, продолжительность 3,5 ч, катализатор H2SO4 2% от массы а.с.д., интенсивность перемешивания 25 оборотов/с) | |||||||
№ примеров | Концентрация реагентов вреакционной смеси, % мас. | ГМ | Выход целлюлозного продукта, % от массы а.с.д. | Содержание в продукте, % от массы целлюлозного продукта | |||
Н2О2 | CH3COOH | холоцеллюлоза | гемицеллюлозы | лигнин | |||
1 | 3,9 | 26,7 | 5 | 66,8 | 89,0 | 3,8 | 6,8 |
2 | 3,9 | 26,7 | 7,5 | 59,0 | 95,7 | 3,5 | 0,9 |
3 | 3,9 | 26,7 | 10 | 59,0 | 93,5 | 5,3 | 0,5 |
4 | 5,6 | 25,2 | 5 | 60,7 | 94,2 | 4,2 | 1,3 |
5 | 5,6 | 25,2 | 7,5 | 59,2 | 93,8 | 5,8 | 0,2 |
6 | 5,6 | 25,2 | 10 | 59,2 | 91,7 | 5,9 | 0 |
7*1 | 3,9 | 26,7 | 7,5 | 64,0 | 89,6 | 6,9 | 3,2 |
8*2 | 3,9 | 26,7 | 7,5 | 62,2 | 89,2 | 8,7 | 1,8 |
9*3 | 3,9 | 26,7 | 7,5 | 65,7 | 82,8 | 10,4 | 6,3 |
10*4 | 3,9 | 26,7 | 7,5 | 63,8 | 87,5 | 7,5 | 4,7 |
11*5 | 3,9 | 26,7 | 7,5 | 63,3 | 92,1 | 4,6 | 2,5 |
ГМ - гидромодуль | |||||||
*1 продолжительность 2,5 ч | |||||||
*2 температура 90°C | |||||||
*3 без перемешивания | |||||||
*4 интенсивность перемешивания 7 оборотов/с | |||||||
*5 интенсивность перемешивания 14 оборотов/с | |||||||
а.с.д. - абсолютно сухая древесина |
Claims (1)
- Способ получения целлюлозы путем варки древесной щепы в смеси, содержащей 3,9-5,6 мас.% пероксида водорода, 25,2-26,7 мас.% уксусной кислоты в присутствии 2,0% от массы щепы сернокислотного катализатора, при продолжительности варки 2,5-3,5 ч и гидромодуле 5-10 с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что варку древесной щепы проводят при интенсивном перемешивании при температуре 90-98°C и атмосферном давлении 740-760 мм рт.ст.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111292/12A RU2490384C1 (ru) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Способ получения целлюлозы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111292/12A RU2490384C1 (ru) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Способ получения целлюлозы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2490384C1 true RU2490384C1 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012111292/12A RU2490384C1 (ru) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Способ получения целлюлозы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490384C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103790058A (zh) * | 2014-02-19 | 2014-05-14 | 张帆 | 一种造纸用预浸剂以及一种清洁低碳造纸制浆工艺 |
RU2547689C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Способ получения целлюлозы |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3553076A (en) * | 1968-01-22 | 1971-01-05 | Weyerhaeuser Co | Non-catalytic process for the production of cellulose from lignocellulosic materials using acetic acid |
RU2042004C1 (ru) * | 1992-12-25 | 1995-08-20 | Красноярская государственная технологическая академия | Способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаг |
RU2140475C1 (ru) * | 1994-09-21 | 1999-10-27 | Хоффман Инвайронментал Системз, Инк. | Способ и устройство для непрерывного получения целлюлозной массы |
RU2150538C1 (ru) * | 1999-09-03 | 2000-06-10 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Способ получения целлюлозного полуфабриката |
-
2012
- 2012-03-23 RU RU2012111292/12A patent/RU2490384C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3553076A (en) * | 1968-01-22 | 1971-01-05 | Weyerhaeuser Co | Non-catalytic process for the production of cellulose from lignocellulosic materials using acetic acid |
RU2042004C1 (ru) * | 1992-12-25 | 1995-08-20 | Красноярская государственная технологическая академия | Способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаг |
RU2140475C1 (ru) * | 1994-09-21 | 1999-10-27 | Хоффман Инвайронментал Системз, Инк. | Способ и устройство для непрерывного получения целлюлозной массы |
RU2150538C1 (ru) * | 1999-09-03 | 2000-06-10 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Способ получения целлюлозного полуфабриката |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547689C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Способ получения целлюлозы |
CN103790058A (zh) * | 2014-02-19 | 2014-05-14 | 张帆 | 一种造纸用预浸剂以及一种清洁低碳造纸制浆工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hussin et al. | Investigation on the structure and antioxidant properties of modified lignin obtained by different combinative processes of oil palm fronds (OPF) biomass | |
Luo et al. | High efficiency and clean separation of eucalyptus components by glycolic acid pretreatment | |
BR112013015190A2 (pt) | método de tratamento de uma biomassa para dissolver a lignina na mesma, lignina purificada, processo de preparação de glicose a partir de uma biomassa de lignocelulose e glicose | |
Moniz et al. | Membrane separation and characterisation of lignin and its derived products obtained by a mild ethanol organosolv treatment of rice straw | |
US20230212618A1 (en) | Method and an apparatus for increasing concentration of soluble carbohydrate containing fraction, a soluble carbohydrate containing fraction, a solid fraction and their use | |
EP2489780A1 (en) | Integrated process for the selective fractionation and separation of lignocellulose in its main components | |
Tolesa et al. | Treatment of coffee husk with ammonium-based ionic liquids: lignin extraction, degradation, and characterization | |
EP3445754B1 (en) | Lignin recovery and furfural production from biomass prehydrolysate streams | |
Guo et al. | Efficient separation of functional xylooligosaccharide, cellulose and lignin from poplar via thermal acetic acid/sodium acetate hydrolysis and subsequent kraft pulping | |
EP3252083B1 (en) | Method for producing xylan-containing material | |
Cheng et al. | A high-solid DES pretreatment using never-dried biomass as the starting material: towards high-quality lignin fractionation | |
RU2490384C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
Borrega et al. | Hot water treatment of hardwood kraft pulp produces high-purity cellulose and polymeric xylan | |
Hundt et al. | The AlkaPolP process: Fractionation of various lignocelluloses and continuous pulping within an integrated biorefinery concept | |
Bergrath et al. | Beyond yield optimization: the impact of organosolv process parameters on lignin structure | |
Zhang et al. | Direct fractionation of wood chips by deep eutectic solvent facilitated pulping technology and application for enzyme hydrolysis | |
JP2017505300A5 (ru) | ||
TW200846459A (en) | Additives for increasing the separation yield of tall oil soap from black liquors | |
Phaiboonsilpa et al. | Effect of acetic acid addition on chemical conversion of woods as treated by semi-flow hot-compressed water | |
US10745335B2 (en) | Continuous process for the ozonolysis of lignin to yield aromatic monomers | |
RU2346055C2 (ru) | Способ получения глюкозы из целлюлозосодержащих отходов | |
RU2547689C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
Levdansky et al. | Study of organosolv lignins by methods of FTIR and NMR spectroscopy | |
RU2590882C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
RU2620551C1 (ru) | Способ комплексной переработки древесины березы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170324 |