RU2513387C2 - Production of cellulosed semi-finished product - Google Patents
Production of cellulosed semi-finished product Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513387C2 RU2513387C2 RU2012118830/12A RU2012118830A RU2513387C2 RU 2513387 C2 RU2513387 C2 RU 2513387C2 RU 2012118830/12 A RU2012118830/12 A RU 2012118830/12A RU 2012118830 A RU2012118830 A RU 2012118830A RU 2513387 C2 RU2513387 C2 RU 2513387C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooking
- temperature
- cellulose
- hydrazine
- production
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства целлюлозы из растительного сырья, в частности к способам получения целлюлозного полуфабриката с применением щелочей и спиртов, предназначенного для изготовления бумаги и картона различного назначения, и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности.The invention relates to the field of production of cellulose from plant materials, in particular to methods for producing a cellulosic semi-finished product using alkalis and alcohols for the manufacture of paper and paperboard for various purposes, and may find application in the pulp and paper industry.
Известен способ получения целлюлозы из целлюлозосодержащего материала варкой смесью этанол-щелочь при повышенных температурах и давлении (Marton R., Crenzow S. Ethanol alkaline pulping. TAPPI Journal, 1981, 65, №6, р.103-106). Процесс делигнификации по этому способу происходит более быстро и эффективно, чем по натронному способу, и сравним с сульфатной варкой. Получаемая по этому способу целлюлоза имеет более высокий по сравнению с натронной варкой выход, но более низкие показатели механической прочности, особенно разрывной длины.A known method of producing cellulose from a cellulose-containing material by cooking with ethanol-alkali mixture at elevated temperatures and pressure (Marton R., Crenzow S. Ethanol alkaline pulping. TAPPI Journal, 1981, 65, No. 6, pp. 103-106). The delignification process by this method occurs more quickly and efficiently than by the soda method, and is comparable to sulfate cooking. The cellulose obtained by this method has a higher yield than sodar cooking, but lower mechanical strength, especially tensile length.
Известен также варочный раствор для получения целлюлозы, который состоит из гидроксида натрия, метанола, гидразина и воды (Кирюшина М.Ф., Зарубин М.Я., Опарин В.Н., Троицкий В.В., Чиркин Г.С. АС SU 1060729 А,15.12.83, БИ №46). С помощью этого раствора можно получить целлюлозу более высокого выхода с меньшим содержанием лигнина по сравнению с варкой в растворе, содержащем гидроксид натрия, метанол и воду. Однако применение чрезвычайно ядовитого и летучего реагента - метанола - в составе варочного раствора потребует повышенных мер по технике безопасности, а для достижения дополнительного ускорения процесса делигнификации и повышения выхода целлюлозы необходим высокий расход гидразина на варку.Also known is a cooking solution for producing cellulose, which consists of sodium hydroxide, methanol, hydrazine and water (Kiryushina M.F., Zarubin M.Ya., Oparin V.N., Troitsky V.V., Chirkin G.S. AS SU 1060729 A, 12.15.83, BI No. 46). Using this solution, cellulose of higher yield with a lower lignin content can be obtained compared to cooking in a solution containing sodium hydroxide, methanol and water. However, the use of an extremely toxic and volatile reagent - methanol - in the composition of the cooking solution will require increased safety measures, and to achieve additional acceleration of the delignification process and increase the yield of cellulose, a high consumption of hydrazine for cooking is required.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ получения целлюлозы варкой древесной щепы водным раствором, содержащим гидроксид натрия, гидразин и этиловый спирт при содержании последнего в растворе 30…50 об.% (Пазухина Г.А., Дао Ши Шань. Авт. Свид. СССР №1542983 15.02.90 БИ №6). Щепу древесины сосны загружают в автоклав, заливают водный раствор, содержащий заданное количество этилового спирта, гидразин и гидроксид натрия, расход последних равен соответственно 15 и 17% от массы древесной щепы. Температуру поднимают до 170°С за 2 ч и проводят варку при этой температуре в течение 55 и 75 мин. Выход целлюлозы по данному способу составляет 52…54%.The closest in technical essence and purpose to the present invention is a method for producing cellulose by cooking wood chips with an aqueous solution containing sodium hydroxide, hydrazine and ethyl alcohol with a content of the latter in a solution of 30 ... 50 vol.% (Pazukhina G.A., Dao Shi Shan. Auth. USSR Certificate No. 1542983 02/15/90 BI No. 6). Pine wood chips are loaded into an autoclave, an aqueous solution containing a predetermined amount of ethyl alcohol, hydrazine and sodium hydroxide is poured, the consumption of the latter is 15 and 17% of the weight of wood chips, respectively. The temperature was raised to 170 ° C in 2 hours and cooking was carried out at this temperature for 55 and 75 minutes. The cellulose yield of this method is 52 ... 54%.
Недостатками указанного способа являются высокие энергетические затраты на процесс варки и регенерацию этилового спирта (ректификацию), высокий расход гидразина и щелочи и низкий выход разделяющегося на волокна целлюлозного полуфабриката.The disadvantages of this method are the high energy costs of the cooking process and the regeneration of ethyl alcohol (distillation), high consumption of hydrazine and alkali and low yield of cellulose prefabricated fiber.
Новыми положительными результатами предлагаемого способа являются снижение энергетических затрат на процесс варки и регенерацию спирта, уменьшение расхода гидразина и щелочи, расширение диапазона выходов целевого продукта в сторону его увеличения.New positive results of the proposed method are reducing energy costs for the cooking process and the regeneration of alcohol, reducing the consumption of hydrazine and alkali, expanding the range of yields of the target product in the direction of its increase.
Указанные результаты достигаются тем, что в предлагаемом способе древесную щепу пропитывают водным раствором гидроксида натрия или гидроксида калия, содержащим гидразин, сливают оставшийся после пропитки раствор, частично заменяют его на изобутиловый спирт и проводят варку. Согласно изобретению в качестве пропиточного раствора используют водный раствор гидроксида натрия или гидроксида калия концентрацией 80…180 г/л в ед. Na2O, содержащий гидразин в количестве 20…25% к массе сухой древесины. Щепу выдерживают в пропиточном растворе при естественной пропитке при температуре 20…40°С в течение 6…24 ч, а при принудительной пропитке - 30…60 мин. По окончании пропитки и отбора жидкой фазы добавляют изобутанол в количестве до 40% от объема отобранной жидкой фазы, температуру массы быстро повышают до 120…150°С и проводят варку на этой температуре в течение 1…4 ч в зависимости от желаемой степени делигнификации целлюлозы. Отобранный после пропитки раствор используют повторно. Изобутиловый спирт ограниченно смешивается с водой, не растворяет гидразин и щелочи, расход его практически отсутствует, так как он легко отслаивается от водных растворов и используется повторно. Повышение выхода целлюлозного полуфабриката происходит как за счет смещения точки разделения древесной щепы на волокна в сторону высокого содержания лигнина, так и в результате лучшей сохранности углеводных компонентов.These results are achieved by the fact that in the proposed method, the wood chips are impregnated with an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide containing hydrazine, the solution remaining after impregnation is drained, partially replaced with isobutyl alcohol and cooking is carried out. According to the invention, an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide with a concentration of 80 ... 180 g / l in units is used as an impregnating solution. Na 2 O containing hydrazine in an amount of 20 ... 25% by weight of dry wood. The chips are kept in an impregnating solution with natural impregnation at a temperature of 20 ... 40 ° C for 6 ... 24 hours, and with forced impregnation - 30 ... 60 minutes At the end of the impregnation and selection of the liquid phase, isobutanol is added in an amount up to 40% of the volume of the selected liquid phase, the mass temperature is quickly increased to 120 ... 150 ° C and cooking is carried out at this temperature for 1 ... 4 hours depending on the desired degree of cellulose delignification. The solution selected after the impregnation is reused. Isobutyl alcohol is limitedly mixed with water, does not dissolve hydrazine and alkali, its consumption is practically absent, since it easily exfoliates from aqueous solutions and is reused. The increase in the yield of cellulose prefabricated occurs both due to a shift in the separation point of wood chips into fibers towards a high lignin content, and as a result of better preservation of carbohydrate components.
Испытание предлагаемого способа на примере переработки щепы древесины сосны и березы проводили в лабораторных условиях с использованием автоклавов, обогреваемых в глицериновой бане с высокой скоростью подъема температуры. Во всех примерах осуществления способа берут по 30 г воздушно сухой щепы, загружают в автоклав объемом 400 мл, заливают 150 мл водного раствора гидроксида натрия или гидроксида калия заданной концентрации с содержанием гидразина 30 г/л, автоклав закрывают и выдерживают при комнатной температуре в течение 18 ч. По окончании пропитки из автоклава отбирают 100 мл пропиточного раствора и добавляют 75 мл изобутилового спирта. Автоклав герметично закрывают, помещают в глицериновую баню, нагревают до конечной температуры в течение 30 мин. Варку на конечной температуре ведут в течение 1…4 ч. В примерах меняют следующие параметры: вид щелочи и ее концентрацию в пропиточном растворе, конечную температуру и продолжительность варки на конечной температуре.Testing of the proposed method on the example of processing wood chips of pine and birch was carried out in laboratory conditions using autoclaves heated in a glycerin bath with a high temperature rise rate. In all examples of the method, 30 g of air-dried wood chips are taken, loaded into a 400 ml autoclave, 150 ml of an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide of a given concentration with a hydrazine content of 30 g / l are poured, the autoclave is closed and kept at room temperature for 18 h. At the end of the impregnation, 100 ml of the impregnation solution are taken from the autoclave and 75 ml of isobutyl alcohol is added. The autoclave is hermetically sealed, placed in a glycerin bath, heated to a final temperature for 30 minutes. Cooking at the final temperature is carried out for 1 ... 4 hours. In the examples, the following parameters are changed: the type of alkali and its concentration in the impregnating solution, the final temperature and the cooking time at the final temperature.
Измеряют выход продукта и содержание в нем лигнина и показатели механической прочности.The product yield and lignin content and mechanical strength are measured.
Пример 1. В автоклав загружают 30 г воздушно сухой древесины сосны, заливают 150 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 140 г/л в ед. Na2O, содержащего гидразин в количестве 30 г/л, автоклав закрывают крышкой и выдерживают при комнатной температуре в течение 18 ч. По окончании пропитки автоклав вскрывают, сливают 100 мл отработанного пропиточного раствора, заливают 75 мл изобутилового спирта, автоклав герметично закрывают, помещают в быстро нагреваемую глицериновую баню, в течение 30 мин температуру поднимают до 140°С и проводят варку на этой температуре в течение 2 ч. Выход целлюлозы 60,2%, содержание лигнина 12,8%.Example 1. In an autoclave, load 30 g of air-dried pine wood, pour 150 ml of a solution of potassium hydroxide with a concentration of 140 g / l in units Na 2 O containing hydrazine in an amount of 30 g / l, the autoclave is closed with a lid and kept at room temperature for 18 hours. At the end of the impregnation, the autoclave is opened, poured out 100 ml of the spent impregnating solution, pour 75 ml of isobutyl alcohol, the autoclave is sealed, placed, placed in a rapidly heated glycerin bath, over 30 minutes the temperature is raised to 140 ° C and cooking is carried out at this temperature for 2 hours. The cellulose yield is 60.2%, the lignin content is 12.8%.
Пример 2. Варку проводят так же, как в примере 1, но увеличивают конечную температуру до 145°С и выдерживают автоклав при этой температуре в течение 3 ч. Выход целлюлозы 52,5%, содержание лигнина 6,4%.Example 2. Cooking is carried out in the same way as in example 1, but the final temperature is increased to 145 ° C and the autoclave is kept at this temperature for 3 hours. Cellulose yield 52.5%, lignin content 6.4%.
Пример 3. Варку проводят так же, как в примере 2, заменяя используемый на пропитку раствор гидраксида калия на гидроксид натрия равной концентрации. Выход целлюлозы 52,0%, содержание лигнина 6,9%.Example 3. Cooking is carried out in the same way as in example 2, replacing the potassium hydroxide solution used for impregnation with sodium hydroxide of equal concentration. The cellulose yield of 52.0%, the lignin content of 6.9%.
Пример 4. Для варки используют древесину березы. Варку проводят так же, как в примере 1, с той лишь разницей, что для пропитки применяют раствор гидроксида калия с концентрацией 110 г/л в ед Na2O, а варку на температуре 140°С продолжают 2 ч. Выход целлюлозы 49,0%, содержание лигнина 3,5%.Example 4. For cooking using birch wood. Cooking is carried out as in example 1, with the only difference being that a potassium hydroxide solution with a concentration of 110 g / l in units of Na 2 O is used for impregnation, and cooking at a temperature of 140 ° C is continued for 2 hours. Cellulose yield 49.0 %, lignin content of 3.5%.
Пример 5. Варку проводят так же, как в примере 4, понижая только температуру варки до 130°С и увеличивая продолжительность варки на этой температуре до 3 ч. Выход целлюлозы 49,3, содержание лигнина 4,2%.Example 5. Cooking is carried out in the same way as in example 4, lowering only the cooking temperature to 130 ° C and increasing the cooking time at this temperature to 3 hours. Cellulose yield 49.3, lignin content 4.2%.
Пример 6. Варку проводят в тех же условиях, как в примере 5, но понижают концентрацию раствора гидроксида калия до 80 г/л в ед. Na2O и увеличивают время варки на конечной температуре до 4 ч. Выход целлюлозы 53,8%, содержание лигнина 6,4%.Example 6. Cooking is carried out under the same conditions as in example 5, but the concentration of the potassium hydroxide solution is reduced to 80 g / l in units. Na 2 O and increase the cooking time at the final temperature up to 4 hours. Cellulose yield 53.8%, lignin content 6.4%.
Пример 7 (по прототипу). 30 г щепы древесины сосны загружают в автоклав, заливают 134 мл водного раствора, содержащего 40 об.% этилового спирта и гидроксид натрия и гидразин, расход которых равен соответственно 17 и 15% от массы древесной щепы. Температуру поднимают до 170°С за 2 ч и проводят варку при этой температуре 75 мин. Выход целлюлозы 52,2%, содержание лигнина 6,2%.Example 7 (prototype). 30 g of pine wood chips are loaded into an autoclave, and 134 ml of an aqueous solution containing 40 vol.% Ethyl alcohol and sodium hydroxide and hydrazine are poured, the consumption of which is respectively 17 and 15% by weight of wood chips. The temperature was raised to 170 ° C in 2 hours and cooking was carried out at this temperature for 75 minutes. The cellulose yield of 52.2%, the lignin content of 6.2%.
Полученные данные по эффективности процесса сведены в таблицу.The obtained data on the efficiency of the process are summarized in table.
Предлагаемый способ позволяет уменьшить температуру варки, понизить расход гидразина и щелочи, расширить диапазон выходов целлюлозы в сторону повышения, повторно использовать изобутиловый спирт без ректификации.The proposed method allows to reduce the cooking temperature, lower the consumption of hydrazine and alkali, to expand the range of pulp yields upward, to reuse isobutyl alcohol without distillation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118830/12A RU2513387C2 (en) | 2012-05-05 | 2012-05-05 | Production of cellulosed semi-finished product |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118830/12A RU2513387C2 (en) | 2012-05-05 | 2012-05-05 | Production of cellulosed semi-finished product |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012118830A RU2012118830A (en) | 2013-12-20 |
RU2513387C2 true RU2513387C2 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=49784339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012118830/12A RU2513387C2 (en) | 2012-05-05 | 2012-05-05 | Production of cellulosed semi-finished product |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513387C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU672259A1 (en) * | 1977-10-04 | 1979-07-05 | Центральный научно-исследовательский институт бумаги | Cellulose pulp obtaining method |
SU1542983A1 (en) * | 1987-08-17 | 1990-02-15 | Le Lesotekh Akad | Method of producing pulp |
US5500084A (en) * | 1994-09-21 | 1996-03-19 | Hoffman Environmental Systems, Inc. | Method and apparatus for pulping cellulosic material using a vessel with an impergnation zone and an attrition zone |
SU1817499A1 (en) * | 1990-10-29 | 2000-06-10 | Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова | COOKING LIQUID TO RECEIVE PULP |
-
2012
- 2012-05-05 RU RU2012118830/12A patent/RU2513387C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU672259A1 (en) * | 1977-10-04 | 1979-07-05 | Центральный научно-исследовательский институт бумаги | Cellulose pulp obtaining method |
SU1542983A1 (en) * | 1987-08-17 | 1990-02-15 | Le Lesotekh Akad | Method of producing pulp |
SU1817499A1 (en) * | 1990-10-29 | 2000-06-10 | Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова | COOKING LIQUID TO RECEIVE PULP |
US5500084A (en) * | 1994-09-21 | 1996-03-19 | Hoffman Environmental Systems, Inc. | Method and apparatus for pulping cellulosic material using a vessel with an impergnation zone and an attrition zone |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012118830A (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI127582B (en) | Method for extracting lignin | |
RU2401350C2 (en) | Method for production of chemical-mechanical wood mass | |
SE462222B (en) | CHEMISTRY MECHANICAL PROCEDURE, WHEREFOOD PITCH IS EXPOSED BEFORE A CHEMICAL 2-STEP TREATMENT BEFORE DEFIBRATION | |
FI83794C (en) | Process for Preparation of Chemical Mechanical or Semi-Chemical Fiber Masks in a Two-Phase Impregnation Process | |
Gao et al. | Effects of beating on tobacco stalk mechanical pulp | |
US8012308B2 (en) | Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk cellulose | |
US2716058A (en) | Deresination of wood pulp | |
RU2513387C2 (en) | Production of cellulosed semi-finished product | |
US20230133654A1 (en) | Method for making moisture-resistant paper | |
RU2703250C2 (en) | Cellulose product with alpha-cellulose content of 98,5 % and higher and industrial method for production thereof | |
US2022664A (en) | Manufacture of cellulose from lignocellulose materials | |
CN114855496B (en) | Bamboo fluff pulp preparation process and product thereof | |
KR20230118241A (en) | Bleaching method for thermomechanical pulp | |
US3262839A (en) | Neutral to weakly alkaline sulfite process for the extraction of cellulose from cellulosic material | |
CN109457542B (en) | Camellia oleifera fruit shell packaging paper and preparation method thereof | |
KR20180083251A (en) | Cellulose production method | |
CN107075799B (en) | The preparation method of cellulose | |
RU2794460C1 (en) | Method for cold refining of cellulose | |
Tengrang et al. | Research and development of bio-plates from durian husk | |
Fernandes et al. | Papermaking potential of wood and pre-hydrolyzed bark of Eucalyptus globulus | |
Gao et al. | Camellia oleifera shell as a potential agricultural by-product for paper production | |
RU2574958C1 (en) | Method of producing cellulose | |
UNAL | Impact of pulp chemical composition and fiber morphology on hygroexpansion and strength properties of kraftliner | |
SU829749A1 (en) | Cellulose pulp production method | |
JP2022093319A (en) | Dissolving pulp sheet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150506 |