RU2735263C1 - Method of producing bleached hempen cellulose - Google Patents
Method of producing bleached hempen cellulose Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735263C1 RU2735263C1 RU2020113805A RU2020113805A RU2735263C1 RU 2735263 C1 RU2735263 C1 RU 2735263C1 RU 2020113805 A RU2020113805 A RU 2020113805A RU 2020113805 A RU2020113805 A RU 2020113805A RU 2735263 C1 RU2735263 C1 RU 2735263C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- sodium
- temperature
- hydrogen peroxide
- minutes
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/1026—Other features in bleaching processes
- D21C9/1042—Use of chelating agents
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
- D21C9/163—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds with peroxides
Abstract
Description
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для производства целлюлозы из целлюлозосодержащего однолетнего растительного сырья, предназначенной для изготовления бумаги различного назначения, картона, химической переработки.The invention relates to the pulp and paper industry and can be used for the production of cellulose from cellulose-containing annual plant raw materials, intended for the manufacture of paper for various purposes, cardboard, chemical processing.
Качество целлюлозы во многом определяет технологические, физико-механические и другие свойства изготавливаемой продукции, такой как бумаги для банкнот, авиапочты, ультратонкой бумаги и др., которые зависят от величины молекулярной массы (средней степени полимеризации) целлюлозного материала. Бумагу различного назначения производят в основном из древесины и хлопка, но в связи со снижением площади лесов в мире, а также с отсутствием лесных массивов и хлопка во многих регионах актуальной остается проблема поиска альтернативных источников сырья.The quality of cellulose largely determines the technological, physical, mechanical and other properties of manufactured products, such as paper for banknotes, airmail, ultrathin paper, etc., which depend on the molecular weight (average degree of polymerization) of the cellulosic material. Paper for various purposes is produced mainly from wood and cotton, but due to the decrease in the world's forest area, as well as the lack of forests and cotton in many regions, the problem of finding alternative sources of raw materials remains urgent.
Одним из таких альтернативных источников сырья является конопля, как исключительно высокорентабельный природный источник целлюлозы: содержание целлюлозы в конопле в 5-7 раз больше, чем в древесине и в отличие от волокнистой древесной целлюлозы волокно конопли имеет достаточно высокую прочность.One of these alternative sources of raw materials is hemp, as an extremely highly profitable natural source of cellulose: the content of cellulose in hemp is 5-7 times higher than in wood, and unlike fibrous wood cellulose, hemp fiber has a fairly high strength.
Одним из важных показателей качества целлюлозы является ее молекулярная масса (средняя степень полимеризации). Это связано с тем, что в процессе выделения целлюлозы из исходного волокна с содержанием лигнина не более 13% в щелочной среде параллельно с разрушением лигнина и углеводных примесей происходит деструкция макромолекулы целлюлозы. Известно, что молекулярная неоднородность целлюлозы за счет наличия фракций с низкой степенью полимеризации снижает механические (прочностные) свойства материалов на ее основе. Высокое содержание лигнина придает целлюлозе темно-серый оттенок, что в зависимости от назначения продукции из целлюлозы может потребовать дополнительных операций по ее отбеливанию. Получение целлюлозы с высоким значением молекулярной массы и более низким содержанием лигнина из конопляного сырья является актуальной задачей.One of the important indicators of the quality of cellulose is its molecular weight (average degree of polymerization). This is due to the fact that in the process of separating cellulose from the original fiber with a lignin content of no more than 13% in an alkaline medium, in parallel with the destruction of lignin and carbohydrate impurities, the destruction of the cellulose macromolecule occurs. It is known that the molecular heterogeneity of cellulose due to the presence of fractions with a low degree of polymerization reduces the mechanical (strength) properties of materials based on it. The high lignin content gives the cellulose a dark gray tint, which, depending on the purpose of the cellulose product, may require additional bleaching operations. Obtaining cellulose with a high molecular weight and a lower lignin content from hemp raw materials is an urgent task.
Известен способ получения целлюлозы из стеблей технической конопли. Сырье из конопли подвергают щелочной варке при 125-145°С добавлением в качестве комплексона антрохинона в количестве не более 0,1% от массы сырья. Полученную целлюлозу отбеливают кислородом и/или озоном (RU 23630055, D21C 3/02, опубл. 19.08.2008).A known method of producing cellulose from the stems of industrial hemp. Raw materials from hemp are subjected to alkaline cooking at 125-145 ° C by adding anthroquinone as a chelator in an amount of not more than 0.1% by weight of raw materials. The resulting cellulose is bleached with oxygen and / or ozone (RU 23630055, D21C 3/02, publ. 19.08.2008).
Полученная целлюлоза по известному способу характеризуется относительно большим содержанием лигнина, что указывает на низкую эффективность технологии.The resulting cellulose by the known method is characterized by a relatively high content of lignin, which indicates the low efficiency of the technology.
Известен также способ получения целлюлозы из технической конопли, включающий сушку сырья, его размол и классификацию полученных частиц, варку с использованием щелочной варочной жидкости концентрацией не более 18% мас. гидроокиси натрия в варочном котле при высокой температуре, отделение полученной целлюлозы от варочной жидкости (CORREIA, F., D.N. ROY and K. GOEL, Chemistry and Delignification Kinetics of Canadian Indastrial Hemp (Cannabis sativa L.)// J. Wood Chem. Technol. 2001. - 21(2). - 97-111).There is also known a method of obtaining cellulose from technical hemp, including drying the raw material, grinding it and classifying the particles obtained, cooking using an alkaline cooking liquid with a concentration of not more than 18% wt. sodium hydroxide in a digester at high temperature, separation of the resulting cellulose from the cooking liquid (CORREIA, F., DN ROY and K. GOEL, Chemistry and Delignification Kinetics of Canadian Indastrial Hemp (Cannabis sativa L.) // J. Wood Chem. Technol 2001.21 (2) 97-111).
Недостатком данного способа является выбор технологического режима, согласно которому полученная целлюлоза характеризуется пониженными значениями молекулярной массы за счет деструкции окисленных макромолекул целлюлозных фрагментов из-за высокой концентрации щелочи и температуры.The disadvantage of this method is the choice of the technological regime, according to which the resulting cellulose is characterized by low values of molecular weight due to the destruction of oxidized macromolecules of cellulose fragments due to the high concentration of alkali and temperature.
Известен также способ получения целлюлозы, включающий очистку целлюлозосодержащего волокна, варку в щелочном растворе, содержащем поверхностно-активное вещество, отбелку в растворе перекиси водорода, кислование, промежуточные промывки и сушку (RU 2507331, D21C 5/00, опубл. 20.02.2014). В качестве целлюлозосодержащего волокна используют пеньковое волокно, которое после очистки дополнительно подвергают кислованию в растворе, содержащем 1,0-1,5 мас % серной кислоты, а очистку осуществляют содовой варкой, при этом варку в щелочном растворе ведут с добавлением сульфида натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: гидроокись натрия 5-6, сульфид натрия 0,75-1,8, поверхностно-активное вещество 0,05-0,1; причем очистку, кислование и варку в щелочном растворе ведут при температуре 100-125°С и обрабатывают от 60 до 120 мин.There is also known a method of producing cellulose, including cleaning cellulose-containing fiber, cooking in an alkaline solution containing a surfactant, bleaching in a solution of hydrogen peroxide, acidification, intermediate washing and drying (RU 2507331, D21C 5/00, publ. 20.02.2014). As a cellulose-containing fiber, hemp fiber is used, which, after cleaning, is additionally subjected to acidification in a solution containing 1.0-1.5 wt% sulfuric acid, and cleaning is carried out with soda cooking, while cooking in an alkaline solution is carried out with the addition of sodium sulfide at the following ratio components, wt. %: sodium hydroxide 5-6, sodium sulfide 0.75-1.8, surfactant 0.05-0.1; moreover, cleaning, acidification and cooking in an alkaline solution are carried out at a temperature of 100-125 ° C and treated for 60 to 120 minutes.
Недостатками известного способа является жесткий технологический режим (высокие значения концентрации щелочного варочного раствора, температуры процесса и наличие операций кислования), приводящий к уменьшению выхода и снижению молекулярной массы получаемой целлюлозы за счет кислотного гидролиза целлюлозы и окислительной деструкции высокомолекулярных фракций в ходе щелочной варки при высоких концентрациях щелочи.The disadvantages of the known method is a severe technological regime (high values of the concentration of alkaline cooking liquor, process temperature and the presence of acidification operations), leading to a decrease in the yield and a decrease in the molecular weight of the resulting cellulose due to acid hydrolysis of cellulose and oxidative destruction of high-molecular fractions during alkaline cooking at high concentrations alkalis.
Наиболее близким аналогом является способ получения лубяной беленой целлюлозы из пуховой фракции, полученной при котонизации лубяных волокон (RU 2578586, D21C 5/00, опубл. 27.03.2016). Способ включает следующие стадии:The closest analogue is a method for producing bleached bast cellulose from the down fraction obtained by cottonizing bast fibers (RU 2578586, D21C 5/00, publ. 03/27/2016). The method includes the following stages:
- очистку (предгидролиз) лубяного волокна при температуре 95-110°С в щелочном растворе, содержащем 10-20 г/л (1-2% мас.) гидроокиси натрия и 2-5 г/л (0,2-0,5%мас.) поверхностно-активного вещества - синтанола в течение 40-60 мин,- cleaning (pre-hydrolysis) of bast fiber at a temperature of 95-110 ° C in an alkaline solution containing 10-20 g / l (1-2% wt.) sodium hydroxide and 2-5 g / l (0.2-0.5 % wt.) surfactant - synthanol for 40-60 minutes,
- кислование в растворе серной кислоты концентрации 3-8 г/л (0,3-0,8 мас. %) при 100-120°С в течение 30-50 мин,- acidification in a solution of sulfuric acid with a concentration of 3-8 g / l (0.3-0.8 wt%) at 100-120 ° C for 30-50 minutes,
- щелочную варку (делигнификацию органических материалов) в растворе, содержащем 15-30 г/л (1,5-3,0% мас.) гидроокиси натрия и 3,5-7,0 г/л (0,35-0,7% мас.) стабилизатора при 95-120°С в течение 120-180 мин,- alkaline cooking (delignification of organic materials) in a solution containing 15-30 g / l (1.5-3.0% wt.) sodium hydroxide and 3.5-7.0 g / l (0.35-0, 7% wt.) Stabilizer at 95-120 ° C for 120-180 min,
- отбелку в растворе, содержащем перекись водорода 2-4 г/л (0,2-0,4% мас.), гидроксида натрия 1-9 г/л (0,1-0,9% мас.) при 100-110°С в течение 90-150 мин,- bleaching in a solution containing hydrogen peroxide 2-4 g / l (0.2-0.4% wt.), sodium hydroxide 1-9 g / l (0.1-0.9% wt.) at 100- 110 ° С for 90-150 min,
- промежуточные промывки и сушку.- intermediate rinsing and drying.
Причем отбелку осуществляют непосредственно после щелочной варки, не используя операции промывок волокна, а в качестве стабилизатора используют сульфид натрия или сульфит натрия.Moreover, bleaching is carried out immediately after alkaline cooking, without using the operation of washing the fiber, and sodium sulfide or sodium sulfite is used as a stabilizer.
Недостатком известного способа является низкая молекулярная масса (средняя степень полимеризации) получаемой целлюлозы, высокое содержание лигнина из-за наличия операции кислования, а также жестких режимных условий процесса очистки (предгидролиза) и отбелки волокна,The disadvantage of this method is the low molecular weight (medium degree of polymerization) of the resulting cellulose, the high content of lignin due to the acidification operation, as well as the severe operating conditions of the cleaning (prehydrolysis) and fiber bleaching process,
Технической проблемой является создание эффективного способа получения беленой целлюлозы из конопляного волокна, обеспечивающего увеличение молекулярной массы и снижение содержания лигнина в целевом продукте, пригодной для производства бумаги различного назначения, картона и для химической переработки.A technical problem is the creation of an effective method for producing bleached cellulose from hemp fiber, providing an increase in the molecular weight and a decrease in the lignin content in the target product, suitable for the production of paper for various purposes, cardboard and for chemical processing.
Техническая проблема решается способом получения беленой конопляной целлюлозы, включающим предгидролиз конопляного волокна, делигнификацию в щелочной среде, отбелку в щелочном растворе перекиси водорода с концентрацией щелочи 0,15-0,17% мас., промежуточные промывки, отжим и сушку, в котором предгидролиз сырья ведут при температуре 85-95°С в растворе, содержащем 0,5-2,0% мас. гидроокиси натрия, 0,2-0,3% мас. синтанола и 0,3% мас. тиосульфата натрия, в течение 60 мин, делигнификацию ведут при температуре 125-140°С в растворе, содержащем 1,5-3,0% мас. гидроокиси натрия, 0,25-0,5% мас. сульфида натрия, 0,6-1,0% мас. тиосульфата натрия и 0,05-0,06% мас. синтанола, в течение 90-130 мин, а отбелку ведут при температуре 85-95°С в щелочном растворе перекиси водорода, дополнительно содержащем 0,3-0,5% мас. метасиликата натрия, 0,02-0.05% мас. триэтаноламина и 0,05-0,1% мас. трилона Б, при концентрации перекиси водорода 0,5-0,6% мас., в течение не менее 90 мин.The technical problem is solved by a method for producing bleached hemp cellulose, including pre-hydrolysis of hemp fiber, delignification in an alkaline medium, bleaching in an alkaline solution of hydrogen peroxide with an alkali concentration of 0.15-0.17% wt., Intermediate washing, pressing and drying, in which pre-hydrolysis of raw materials lead at a temperature of 85-95 ° C in a solution containing 0.5-2.0% wt. sodium hydroxide, 0.2-0.3% wt. synthanol and 0.3% wt. sodium thiosulfate, for 60 minutes, delignification is carried out at a temperature of 125-140 ° C in a solution containing 1.5-3.0% wt. sodium hydroxide, 0.25-0.5% wt. sodium sulfide, 0.6-1.0% wt. sodium thiosulfate and 0.05-0.06% wt. synthanol, for 90-130 minutes, and the bleaching is carried out at a temperature of 85-95 ° C in an alkaline solution of hydrogen peroxide, additionally containing 0.3-0.5% wt. sodium metasilicate, 0.02-0.05% wt. triethanolamine and 0.05-0.1% wt. Trilon B, at a hydrogen peroxide concentration of 0.5-0.6% wt., for at least 90 minutes.
Техническим результатом является увеличение молекулярной массы получаемой целлюлозы в среднем в 2 раза и уменьшение содержания лигнина в среднем на 30% по сравнению с прототипом. Также по сравнению с прототипом увеличивается выход целевого продукта, при этом получаемая целлюлоза характеризуется удовлетворительными показателями по содержанию α-целлюлозы, золы и белизне. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает снижение энергозатрат на проведение процесса за счет сокращения технологических операций, снижения температурно-временных параметров процесса.The technical result is an increase in the molecular weight of the resulting cellulose by an average of 2 times and a decrease in the lignin content by an average of 30% compared to the prototype. Also, compared with the prototype, the yield of the target product increases, while the resulting cellulose is characterized by satisfactory performance in terms of the content of α-cellulose, ash and whiteness. In addition, the proposed method provides a reduction in energy consumption for the process by reducing technological operations, reducing the temperature and time parameters of the process.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.
В предлагаемом способе на стадии предгидролиза в щелочной раствор дополнительно вводят селективный восстановитель - тиосульфата натрия. В присутствии тиосульфата натрия процесс деструкции лигнинсодержащих веществ проходит селективно, минуя реакцию поликонденсации лигнинсодержащих фрагментов, что позволяет снизить содержание лигнина более чем в 2 раза в сравнении с содержанием лигнина в исходном сырье и снизить температуру предгидролиза до 85-95°С (в прототипе 95-110°С). Тиосульфат натрия предотвращает интенсивную деструкцию целлюлозного волокна, что в сочетании с более низкой температурой процесса обеспечивает сохранение молекулярной массы целлюлозы.In the proposed method, at the stage of prehydrolysis, a selective reducing agent, sodium thiosulfate, is additionally introduced into the alkaline solution. In the presence of sodium thiosulfate, the process of destruction of lignin-containing substances proceeds selectively, bypassing the polycondensation reaction of lignin-containing fragments, which makes it possible to reduce the lignin content by more than 2 times in comparison with the lignin content in the feedstock and reduce the prehydrolysis temperature to 85-95 ° C (in the prototype, 95- 110 ° C). Sodium thiosulfate prevents intense degradation of cellulose fiber, which, in combination with a lower process temperature, ensures the preservation of the molecular weight of cellulose.
В процессе делигнификации добавление в щелочной раствор тиосульфата натрия и поверхностно-активного вещества синтанола также способствует сохранению высокомолекулярных фракций целлюлозы и снижению содержания лигнина. Синтанол, разрыхляя структуру волокна, усиливает его пропитку щелочным раствором и обеспечивает избирательное взаимодействие тиосульфата с лигнинсодержащими соединениями, предотвращая развитие процесса поликонденсации фрагментов лигнина при высоких температурах. При этом происходит высокая полнота разрушения соединений, образованных между лигнином и углеводами и лучший провар волокна с сохранением высокой степени обессмоливания. Присутствие селективного восстановителя тиосульфата натрия предотвращает развитие окислительной деструкции высокомолекулярных фракций целлюлозы.In the process of delignification, the addition of sodium thiosulfate and the surfactant synthanol to the alkaline solution also contributes to the preservation of high molecular weight fractions of cellulose and a decrease in the lignin content. Synthanol, loosening the fiber structure, enhances its impregnation with an alkaline solution and ensures selective interaction of thiosulfate with lignin-containing compounds, preventing the development of the process of polycondensation of lignin fragments at high temperatures. At the same time, there is a high degree of destruction of the compounds formed between lignin and carbohydrates and a better penetration of the fiber while maintaining a high degree of resinification. The presence of the selective reducing agent sodium thiosulfate prevents the development of oxidative degradation of high molecular weight cellulose fractions.
На стадии отбелки в щелочной раствор перекиси водорода дополнительно вводят триэтаноламин, метасиликат натрия и хелатообразующий агент трилон Б. Триэтаноламин способствует разрыхлению структуры волокна (набуханию) целлюлозы и диффузионной доступности внутренней поверхности целлюлозных волокон, обеспечивая протекание эффективного окисления лигнинсодержащих веществ при более низкой температуре 85-95°С (в прототипе 100-110°С) и при последующих промывках удалению их из волокна. Метасиликат натрия, образуя водорастворимые комплексы с тяжелыми металлами, предотвращает их накопление в целлюлозном волокне за счет удаления образованных комплексов в процессе дальнейших промывок (снижается зольность). Кроме того триэтаноламин, как восстановитель, совместно с хелатообразующим агентом трилоном Б предотвращает реакцию окислительной деструкции высокомолекулярных фракций целлюлозы, что в сочетании с более низкой температурой процесса позволяет сохранить высококомолекулярные фракции беленой целлюлозы.At the bleaching stage, triethanolamine, sodium metasilicate and the chelating agent Trilon B are additionally introduced into the alkaline solution of hydrogen peroxide. Triethanolamine promotes loosening of the fiber structure (swelling) of cellulose and diffusion accessibility of the inner surface of cellulose fibers, ensuring efficient oxidation of lignin-containing substances at a lower temperature of 85-95 ° C (in the prototype 100-110 ° C) and during subsequent washes to remove them from the fiber. Sodium metasilicate, forming water-soluble complexes with heavy metals, prevents their accumulation in the cellulose fiber by removing the formed complexes in the course of further washing (ash content decreases). In addition, triethanolamine, as a reducing agent, together with the chelating agent Trilon B, prevents the reaction of oxidative destruction of high molecular weight fractions of cellulose, which, in combination with a lower process temperature, makes it possible to preserve high molecular weight fractions of bleached cellulose.
При промежуточных и окончательных промывках удаляются водорастворимые низкомолекулярные продукты, образующиеся в процессе окислительной деструкции гемицеллюлозы, пектиновых веществ и лигнинсодержащих соединений, включая низкомолекулярные фракции целлюлозы. В результате молекулярная масса (средняя степень полимеризации) получаемой целлюлозы возрастает, снижается содержание лигнина, увеличивается выход целевого продукта, при этом целлюлоза характеризуется удовлетворительными показателями по содержанию *а-целлюлозы, золы и белизне.During intermediate and final washes, water-soluble low-molecular-weight products formed during the oxidative destruction of hemicellulose, pectin substances and lignin-containing compounds, including low molecular weight cellulose fractions, are removed. As a result, the molecular weight (average degree of polymerization) of the resulting cellulose increases, the lignin content decreases, the yield of the target product increases, while the cellulose is characterized by satisfactory parameters in terms of the content of * a-cellulose, ash and whiteness.
Предлагаемый способ позволяет исключить стадию кислования, которая приводит к существенному снижению молекулярной массы целлюлозы за счет кислотного гидролиза [Валишина З.Т. Моделирование процесса гидролиза целлюлозы/З.Т. Валишина, А.В. Косточко //Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №11. - С. 132-13].The proposed method eliminates the stage of acidification, which leads to a significant decrease in the molecular weight of cellulose due to acid hydrolysis [Valishina Z.T. Modeling the process of cellulose hydrolysis / Z.T. Valishina, A.V. Kostochko // Bulletin of Kazan Technological University. - 2010. - No. 11. - S. 132-13].
Изменение заявленных режимных условий и концентраций химических реагентов не приводит к достижению технического результата изобретения.Changing the stated operating conditions and concentrations of chemical reagents does not lead to the achievement of the technical result of the invention.
Характеристика исходного сырья и используемых химических реагентов.Characteristics of raw materials and chemicals used.
1. Сырье - волокно конопли:1. Raw material - hemp fiber:
- Пенька короткая сорт 1 и сорт 2 ГОСТ 9993-74 Технические условия с содержанием костры не более 13%, разрывной нагрузкой волокна - не менее 200 кгс, длиной волокна не менее 20 мм;- Hemp short grade 1 and grade 2 GOST 9993-74 Specifications with a fire content not more than 13%, fiber breaking load - not less than 200 kgf, fiber length not less than 20 mm;
- Пенька трепаная сорт 1 и сорт 2 ГОСТ 10379-76 Технические условия;- Scutched hemp, grade 1 and grade 2 GOST 10379-76 Specifications;
2. Натр едкий технический, марки РД - ГОСТ 2263-79;2. Technical sodium hydroxide, grade RD - GOST 2263-79;
3. Поверхностно-активное вещество синтанол АЛМ-10 - ТУ2483-003-71150986-2012;3. Surfactant synthanol ALM-10 - TU2483-003-71150986-2012;
4. Водорода перекись техническая - ГОСТ 177-88;4. Hydrogen peroxide technical - GOST 177-88;
5. Сульфид натрия - ГОСТ 596-89;5. Sodium sulfide - GOST 596-89;
6. Натрий серноватистокислый (натрия тиосульфат) 5-водный - ГОСТ 27068-86;6. Sodium sulfate (sodium thiosulfate) 5-water - GOST 27068-86;
7. Натрий кремнекислый мета 9 водный (метасиликат натрия) - ТУ 6-09-5337-87;7. Sodium silicate meta 9 aqueous (sodium metasilicate) - TU 6-09-5337-87;
8. Триэтаноламин марки А - ТУ 2423-168-0020203335-2007;8. Triethanolamine grade A - TU 2423-168-0020203335-2007;
9. Трилон Б - динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 2-х водная-ГОСТ 10652-73.9. Trilon B - disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid 2-water-GOST 10652-73.
Примеры конкретного осуществления способа.Examples of specific implementation of the method.
Пример 1.Example 1.
В лабораторный реактор загружали 250 г очищенного от механических примесей волокна, измельченного до размеров 8-10 мм и заливали раствором, содержащим гидроокись натрия - 1,5% мас., синтанол - 0,3%мас. и тиосульфат натрия - 0,3% мас., нагревали до температуры 90°С и выдерживали при этой температуре в течение 60 мин (гидромодуль процесса 1:15). По окончании предгидролиза и отделения отработанного раствора конопляный продукт двукратно промывали в емкости умягченной водой в течение 25 мин при 85-90°С и в течение 20 мин при 35-40°С.A laboratory reactor was loaded with 250 g of fiber purified from mechanical impurities, crushed to a size of 8-10 mm and poured with a solution containing sodium hydroxide - 1.5% wt., Syntanol - 0.3% wt. and sodium thiosulfate - 0.3% wt., was heated to a temperature of 90 ° C and kept at this temperature for 60 min (hydromodule of the process 1:15). Upon completion of prehydrolysis and separation of the spent solution, the hemp product was washed twice in a container with softened water for 25 minutes at 85-90 ° C and for 20 minutes at 35-40 ° C.
Далее промытую и отжатую массу помещали в лабораторный автоклав емкостью 5 л и заливали раствором, содержащим гидроокись натрия - 1,5% мас., сульфид натрия - 0,4% мас., синтанол - 0,06% мас., и тиосульфат натрия - 0,6% мае, нагревали до температуры 125°С и выдерживали при этой температуре 130 минут. Затем небеленую конопляную полуцеллюлозу отделяли от отработанного щелочного раствора, промывали двукратно в емкости объемом 5 л умягченной водой в течение 25 мин при 85-90°С и в течение 15-20 мин при 35-40°С.Next, the washed and squeezed mass was placed in a laboratory autoclave with a capacity of 5 liters and filled with a solution containing sodium hydroxide - 1.5% wt., Sodium sulfide - 0.4% wt., Synthanol - 0.06% wt., And sodium thiosulfate - 0.6% by weight, heated to a temperature of 125 ° C and kept at this temperature for 130 minutes. Then unbleached hemp hemp cellulose was separated from the spent alkaline solution, washed twice in a 5-liter container with softened water for 25 minutes at 85-90 ° C and for 15-20 minutes at 35-40 ° C.
После отжима от избытка воды полученную целлюлозную массу загружали в емкость отбелки и заливали раствором, содержащим 0,15% мас. гидроокиси натрия, 0,5% мас. пероксида водорода, 0,05% мас. триэтаноламина, 0,4% мас. метасиликата натрия и 0,05% мас. трилона Б, и нагревали до температуры 90°С, время обработки составило 100 минут. Гидромодуль процесса отбелки 1:15. По окончании процесса отбелки целлюлозу отделяли от отработанного раствора, промывали умягченной водой в емкости на 5 л сначала в течение 25 мин при 85-90°С, затем в течение 20 мин при 35-40°С, далее промывали холодной водой при 18-22°С (гидравлический модуль на операциях промывок 1:10). Влажную целлюлозу отжимали до влажности не менее 45%. Сушку полученной целлюлозы производили при комнатной температуре, далее сушили при температуре 55-60°С до остаточной влажности не более 7%. Выход конопляной беленой целлюлозы составил 68,7%.After wringing out excess water, the resulting pulp was loaded into a bleaching vessel and filled with a solution containing 0.15% wt. sodium hydroxide, 0.5% wt. hydrogen peroxide, 0.05% wt. triethanolamine, 0.4% wt. sodium metasilicate and 0.05% wt. trilon B, and heated to a temperature of 90 ° C, the processing time was 100 minutes. Bleaching hydronic module 1:15. At the end of the bleaching process, the cellulose was separated from the spent solution, washed with softened water in a 5 liter container, first for 25 minutes at 85-90 ° C, then for 20 minutes at 35-40 ° C, then washed with cold water at 18-22 ° С (hydraulic module at washing operations 1:10). The wet cellulose was pressed to a moisture content of at least 45%. The resulting cellulose was dried at room temperature, then dried at a temperature of 55-60 ° C to a residual moisture content of no more than 7%. The yield of bleached hemp pulp was 68.7%.
Примеры 2-4 аналогичны примеру 1, режимные условия приведены в таблице 1.Examples 2-4 are similar to example 1, operating conditions are shown in table 1.
Пример 5 (по способу-прототипу).Example 5 (according to the prototype method).
В связи с отсутствием в описании прототипа необходимых показателей качества получаемой целлюлозы (степень полимеризации, содержание лигнина) и для корректного сравнения результатов дополнительно был получен образец целлюлозы по способу-прототипу. Стадию кислования после предгидролиза волокна проводили в 0,8% мас. растворе серной кислоты при температуре 100°С в течение 50 мин. Режимные условия на стадиях предгидролиза, делигнификации и отбелки приведены в таблице 1.Due to the absence in the description of the prototype of the necessary quality indicators of the obtained cellulose (degree of polymerization, lignin content) and for a correct comparison of the results, a cellulose sample was additionally obtained according to the prototype method. The acidification stage after fiber prehydrolysis was carried out in 0.8% wt. sulfuric acid solution at a temperature of 100 ° C for 50 minutes. Operating conditions at the stages of prehydrolysis, delignification and bleaching are shown in Table 1.
У полученных образцов беленой конопляной целлюлозы определяли следующие показатели:For the obtained samples of bleached hemp cellulose, the following parameters were determined:
- массовую долю альфа-целлюлозы по ГОСТ 595- 794- mass fraction of alpha cellulose according to GOST 595-794
- содержание лигнина по ГОСТ 11960-79- lignin content according to GOST 11960-79
- содержание золы по ГОСТ 18461-93;- ash content according to GOST 18461-93;
- степень полимеризации (характеристической вязкости) по ГОСТ 25438-82;- degree of polymerization (intrinsic viscosity) according to GOST 25438-82;
- белизну по ГОСТ 595-79.- whiteness according to GOST 595-79.
Полученные результаты приведены в таблице 2.The results are shown in Table 2.
Анализ экспериментальных данных, приведенных в таблице 2, показывает, что по сравнению с прототипом использование предлагаемого способа приводит к увеличению молекулярной массы получаемой целлюлозы почти в 2 раза, к существенному снижению содержания лигнина (в среднем на 30%) и повышению выхода целевого продукта. При этом полученная целлюлоза характеризуется удовлетворительными для дальнейшей переработки показателями содержания α-целлюлозы, золы и белизны.Analysis of the experimental data shown in Table 2 shows that, compared with the prototype, the use of the proposed method leads to an increase in the molecular weight of the resulting cellulose by almost 2 times, to a significant decrease in the lignin content (on average by 30%) and an increase in the yield of the target product. At the same time, the obtained cellulose is characterized by values of α-cellulose, ash and brightness that are satisfactory for further processing.
Таким образом, предлагаемый способ в отличие от прототипа обеспечивает получение беленой конопляной целлюлозы с высокой молекулярной массой (средней степенью полимеризации), более низким содержанием лигнина с хорошим выходом и содержанием при удовлетворительных показателях по содержанию α-целлюлозы, золы и белизне. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает снижение энергозатрат на проведение процесса за счет сокращения технологических операций и снижения температурно-временных параметров процесса. Полученная целлюлоза, может быть использована для производства бумаги различного назначения, картона, а также для химической переработки.Thus, the proposed method, in contrast to the prototype, provides for the production of bleached hemp cellulose with a high molecular weight (medium degree of polymerization), a lower lignin content with a good yield and a content with satisfactory parameters for the content of α-cellulose, ash and whiteness. In addition, the proposed method provides a reduction in energy consumption for the process by reducing technological operations and reducing the temperature and time parameters of the process. The resulting cellulose can be used for the production of paper for various purposes, cardboard, as well as for chemical processing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113805A RU2735263C1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Method of producing bleached hempen cellulose |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113805A RU2735263C1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Method of producing bleached hempen cellulose |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735263C1 true RU2735263C1 (en) | 2020-10-29 |
Family
ID=73398412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113805A RU2735263C1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Method of producing bleached hempen cellulose |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735263C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115584653A (en) * | 2022-12-12 | 2023-01-10 | 河南禾力能源有限公司 | Method for extracting alpha-cellulose by furfural residues |
CN115637601A (en) * | 2022-10-10 | 2023-01-24 | 浙江理工大学 | Method for green extraction of high-purity cellulose nanofibers from shaddock peels |
RU2802641C1 (en) * | 2022-09-26 | 2023-08-30 | Сергей Алексеевич Баскаков | Method for producing bleached powder and fibrous cellulose from plants of umbrella family, baster crops and waste of their processing (embodiments) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6258207B1 (en) * | 1998-04-17 | 2001-07-10 | Alberta Research Council Inc. | Alkaline peroxide mechanical pulping of non-woody species |
RU2304649C2 (en) * | 2005-08-24 | 2007-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институ по нефтепромысловой химии" ОАО "НИИнефтепромхим" | Cellulose manufacturing process |
WO2011154599A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-15 | Kemira Oyj | Process for producing microcellulose |
RU2574958C1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Твин Технолоджи Компани" | Method of producing cellulose |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020113805A patent/RU2735263C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6258207B1 (en) * | 1998-04-17 | 2001-07-10 | Alberta Research Council Inc. | Alkaline peroxide mechanical pulping of non-woody species |
RU2304649C2 (en) * | 2005-08-24 | 2007-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институ по нефтепромысловой химии" ОАО "НИИнефтепромхим" | Cellulose manufacturing process |
WO2011154599A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-15 | Kemira Oyj | Process for producing microcellulose |
RU2574958C1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Твин Технолоджи Компани" | Method of producing cellulose |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802641C1 (en) * | 2022-09-26 | 2023-08-30 | Сергей Алексеевич Баскаков | Method for producing bleached powder and fibrous cellulose from plants of umbrella family, baster crops and waste of their processing (embodiments) |
CN115637601A (en) * | 2022-10-10 | 2023-01-24 | 浙江理工大学 | Method for green extraction of high-purity cellulose nanofibers from shaddock peels |
CN115637601B (en) * | 2022-10-10 | 2023-09-29 | 浙江理工大学 | Method for green extraction of high-purity cellulose nanofiber from shaddock ped |
RU2804999C1 (en) * | 2022-11-30 | 2023-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕДАЛ" | Method for producing microcrystalline cellulose from industrial hemp trust |
CN115584653A (en) * | 2022-12-12 | 2023-01-10 | 河南禾力能源有限公司 | Method for extracting alpha-cellulose by furfural residues |
CN115584653B (en) * | 2022-12-12 | 2023-03-10 | 河南禾力能源有限公司 | Method for extracting alpha-cellulose by furfural residues |
RU2803626C1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-09-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) | Process for producing microcrystalline cellulose |
RU2811694C1 (en) * | 2023-03-21 | 2024-01-16 | Александр Николаевич Прусов | Method for producing fibrous cellulose from hemp |
RU2807323C1 (en) * | 2023-06-08 | 2023-11-14 | Артём Валерьевич Наследников | Method for producing bleached cellulose from bast fibres |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2874901C (en) | New process and dissolving pulp manufactured by the process | |
FI66925C (en) | FOERFARANDE FOER BEHANDLING AV VEDFLIS | |
FI129086B (en) | Method of producing dissolving pulp | |
Brännvall | The limits of delignification in kraft cooking | |
RU2735263C1 (en) | Method of producing bleached hempen cellulose | |
US20170314197A1 (en) | Process for the production of a treated pulp, treated pulp, and textile fibres produced from the treated pulp | |
US5004523A (en) | Delignification of lignocellulosic materials with monoperoxysulfuric acid | |
CA2066316C (en) | Process for making bleached high yield paper pulp | |
US2878118A (en) | Purified cellulose fiber and process for producing same | |
Llano et al. | Modelling and optimization of the last two stages of an environmentally-compatible TCF bleaching sequence | |
US20110073264A1 (en) | Kraft-Pulping of Hot Water Extracted Woodchips | |
FI125891B (en) | A process for treating cellulose and alkaline solutions obtained from cellulose treatment | |
US7384502B2 (en) | Process for impregnating, refining, and bleaching wood chips having low bleachability to prepare mechanical pulps having high brightness | |
US1838326A (en) | Refined wood pulp of low pentosan content | |
US2065395A (en) | Fractured wood fiber product | |
US5433825A (en) | Method for pulping wood chips separate alkali and peroxymonosulfate treatments | |
US2061616A (en) | Production of cellulose | |
EP3216917A2 (en) | Cellulose production method | |
RU2590882C1 (en) | Method of producing cellulose | |
US1809286A (en) | Pulp of high whiteness and strength and process of producing same | |
CN111902578A (en) | Novel dissolving wood pulp and methods of making and using the same | |
Dymnikova et al. | Oxidative degradation of lignin-containing flax Impurities | |
JP2003522844A (en) | Pulping method | |
JPH09273092A (en) | Pretreatment in forming pulp from oil palm stalk | |
Santiago et al. | Eucalyptus globulus kraft process modifications: Effect on pulping and bleaching performance and papermaking properties of bleached pulps |