RU2773160C1 - Способ получения целлюлозы - Google Patents
Способ получения целлюлозы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773160C1 RU2773160C1 RU2021106441A RU2021106441A RU2773160C1 RU 2773160 C1 RU2773160 C1 RU 2773160C1 RU 2021106441 A RU2021106441 A RU 2021106441A RU 2021106441 A RU2021106441 A RU 2021106441A RU 2773160 C1 RU2773160 C1 RU 2773160C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- raw materials
- cobalt
- salt
- mol
- Prior art date
Links
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 26
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims abstract description 13
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N Cobalt(II) nitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L Copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L Cobalt(II) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- XCGBFXNVKPHVEQ-UHFFFAOYSA-N cobalt;2,3-dihydroxybutanedioic acid;ethane-1,2-diamine Chemical compound [Co].NCCN.NCCN.NCCN.OC(=O)C(O)C(O)C(O)=O XCGBFXNVKPHVEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims description 13
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N Peroxymonosulfuric acid Chemical compound OOS(O)(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 229920003124 powdered cellulose Polymers 0.000 abstract description 2
- 235000019814 powdered cellulose Nutrition 0.000 abstract description 2
- 125000000864 peroxy group Chemical group O(O*)* 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 7
- 240000000218 Cannabis sativa Species 0.000 description 6
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 6
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 6
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 6
- 235000012765 hemp Nutrition 0.000 description 6
- 235000012766 marijuana Nutrition 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L Molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L Tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N Sodium sulfide Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- JPWJUWBXBXDIKJ-UHFFFAOYSA-N [Co++].[Co++].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O Chemical compound [Co++].[Co++].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JPWJUWBXBXDIKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEMHQNXVHVAHDN-UHFFFAOYSA-J [Cu+2].[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O VEMHQNXVHVAHDN-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical class [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для получения целлюлозы из растительного сырья для химической переработки, продуктов на основе целлюлозы, в том числе порошковой целлюлозы. Способ получения целлюлозы включает варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 85°С в присутствии многокомпонентного катализатора: водорастворимой соли меди, водорастворимой соли кобальта и пероксомоносерной кислоты при концентрации компонентов в растворе 0,02-0,04:0,02-0,04:0,03-0,06 моль/л, соответственно. При этом варку растительного сырья осуществляют в течение 2-3 часов, в качестве соли кобальта используют нитрат кобальта или сульфат кобальта, а в качестве соли меди используют сульфат меди. Изобретение позволяет увеличить выход целлюлозы на 4-8%, уменьшить время технологического процесса до 2 часов. В процессе получения целлюлозы используют более доступные и дешевые металлсодержащие компоненты многокомпонентного катализатора. 1 табл.
Description
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для получения целлюлозы из растительного сырья для химической переработки, продуктов на основе целлюлозы, в том числе порошковой целлюлозы.
Известен способ получения высокооблагороженной древесной целлюлозы, включающий водный или кислотный предгидролиз, сульфатную варку, отбелку, щелочное облагораживание и сушку, см. Технология целлюлозы в 3 томах, Т.2 Непенин Ю.Н. Производство сульфатной целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1990. – С. 229.
Недостатком данного способа является использование сульфида натрия для делигнификации древесины при сульфатной варке, что приводит к образованию в сточных водах токсичных веществ (серосодержащих и фенольных соединений) и создает неблагоприятную санитарно-гигиеническую обстановку. Кроме того, данный способ получения целлюлозы многостадиен, что увеличивает продолжительность ее получения.
Известен способ получения целлюлозы из древесного сырья, включающий варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 30-160°С в присутствии катализатора в среде органических кислот, в качестве катализатора используют вольфрамовую кислоту или ее соль или молибденовую кислоту или ее соль в количестве 0,1-10,0% от массы сырья в течение 0,2-4 часа, см. SU Авторское свидетельство №699064, МПК D21C 3/02, 1979.
Недостатками известного способа являются пониженная интенсивность варочного процесса и повышенный расход пероксида водорода и катализатора. Компоненты катализатора, используемые в способе, достаточно редки, их стоимость высокая, а в процессе получения целлюлозы они безвозвратно теряются, это накладывается на стоимость выпускаемой продукции.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения целлюлозы, включающий варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 85°С в присутствии многокомпонентного катализатора с концентрацией в растворе 0,1 моль/л в течение 3,5 часа, в котором в качестве многокомпонентного катализатора используют смесь вольфрамовой кислоты или ее соли, молибденовой кислоты или ее соли и серной кислоты при следующих соотношениях компонентов в смеси соответственно 20-40:20-40:30-60%, см. RU Патент №2206654, МПК D21C 3/04 (2000.01), 2003.
Недостатками известного способа является недостаточный выход целевого продукта, длительность технологического процесса, а также использование таких редких и дорогих компонентов, как вольфрамовая кислота или ее соль, молибденовая кислота или ее соль.
Технической проблемой является увеличение выхода целевого продукта, уменьшение времени технологического процесса, а также замена редкого и дорогого многокомпонентного катализатора на более доступный и дешевый.
Техническая проблема увеличение выхода целевого продукта, уменьшение времени технологического процесса, замена дорогого многокомпонентного катализатора на более доступный и дешевый решается способом получения целлюлозы, включающим варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 85°С в присутствии многокомпонентного катализатора: водорастворимой соли меди, водорастворимой соли кобальта, и пероксомоносерной кислоты при концентрации компонентов в растворе 0,02-0,04:0,02-0,04:0,03-0,06 моль/л, соответственно, при этом варку растительного сырья осуществляют в течение 2-3 часов, в качестве соли кобальта используют нитрат кобальта или сульфат кобальта, а в качестве соли меди используют сульфат меди.
Решение технической задачи позволяет увеличить выход целлюлозы на 4-8%, уменьшить время технологического процесса до 2 часов, снизить расход на многокомпонентный катализатор за счет использования более доступных и дешевых металлсодержащих компонентов, при этом качественные показатели полученной целлюлозы остаются практически неизменными.
Способ осуществляют следующим образом.
Измельченные волокна растительного сырья подвергают варке с раствором пероксида водорода в присутствии многокомпонентного катализатора, включающего водорастворимую соль меди - сульфат меди, водорастворимую соль кобальта - нитрат или сульфат кобальта и пероксомоносерную кислоту при концентрации компонентов в растворе 0,02-0,04:0,02-0,04:0,03-0,06 моль/л, соответственно. Компоненты катализатора - сульфат меди и нитрат или сульфат кобальта, в виде водных растворов смешивают и выдерживают несколько минут для образования гомогенного раствора, после чего добавляют третий компонент - пероксомоносерную кислоту. Полученный водный раствор многокомпонентного катализатора подают в пероксид водорода. Время варки измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 85°С в присутствии многокомпонентного катализатора составляет 2-3 часа. После окончания варки твердый остаток растительного сырья промывают водой и сушат.
Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения:
Пример 1 по прототипу
Вместо древесных опилок используют растительное сырье - коноплю.
В стеклянный стакан вместимостью 250 см3 помещают 10 г предварительно измельченного волокна конопли, приливают 50 г раствора, содержащего 13% пероксида водорода и многокомпонентный катализатор, включающий 0,03 моль/л вольфрамовой кислоты, 0,03 моль/л молибденовой кислоты, 0,04 моль/л серной кислоты. Варку растительного сырья – конопли - проводят при температуре 85°С в течение 3,5 часов.
Пример 2. По заявляемому способу. В качестве растительного сырья используют коноплю.
В стеклянный стакан вместимостью 250 см3 помещают 10 г предварительно измельченного волокна растительного сырья - конопли, приливают 50 г раствора, содержащего 13% пероксида водорода и многокомпонентный катализатор, включающий 0,03 моль/л сульфата меди, 0,03 моль/л нитрата кобальта, 0,04 моль/л пероксомоносерной кислоты. Варку растительного сырья - конопли проводят при температуре 85°С в течение 3 часов.
Пример 3 аналогичен примеру 2, отличием является то, что варку проводят в течение 2 часов.
Пример 4 аналогичен примеру 2, отличием является то, что многокомпонентный катализатор включает 0,03 моль/л сульфата меди, 0,03 моль/л сульфата кобальта, 0,04 моль/л пероксомоносерной кислоты.
Пример 5 аналогичен примеру 4, отличием является то, что варку проводят в течение 2 часов.
Пример 6 аналогичен примеру 2, отличием является то, что многокомпонентный катализатор включает 0,02 моль/л сульфата меди, 0,04 моль/л нитрата кобальта, 0,04 моль/л пероксомоносерной кислоты.
Пример 7 аналогичен примеру 2, отличием является то, что многокомпонентный катализатор включает 0,04 моль/л сульфата меди, 0,02 моль/л нитрата кобальта, 0,04 моль/л пероксомоносерной кислоты.
Пример 8 аналогичен примеру 2, отличием является то, что многокомпонентный катализатор включает 0,02 моль/л сульфата меди, 0,02 моль/л нитрата кобальта, 0,06 моль/л пероксомоносерной кислоты.
Пример 9 аналогичен примеру 2, отличием является то, что многокомпонентный катализатор включает 0,03 моль/л сульфата меди, 0,04 моль/л нитрата кобальта, 0,03 моль/л пероксомоносерной кислоты.
Пример 10 аналогичен примеру 2, отличием является то, что в качестве однолетнего растительного сырья берут - лен.
Долю израсходованного пероксида водорода анализируют по ГОСТ 177-88;
Выход целлюлозы определяют по следующей формуле:
Выход целлюлозы=(mц / mв)* 100%,
где mц - масса полученной целлюлозы;
mв - масса исходного измельченного растительного волокна;
Содержание альфа-целлюлозы анализируют по ГОСТ 595-79;
Содержание лигнина анализируют по ГОСТ 11960-79.
Режимные условия осуществления способа получения целлюлозы, мольное содержание компонентов в катализаторе, доля израсходованного пероксида, выход целлюлозы, массовое содержание альфа-целлюлозы, массовое содержание лигнина приведены в Таблице 1.
Как видно из примеров конкретного выполнения, заявленный способ по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: выход целлюлозы увеличивается на 4-8%, время технологического процесса уменьшается до 2 часов, в процессе получения целлюлозы используют более доступные и дешевые металлсодержащие компоненты многокомпонентного катализатора, при этом качественные показатели полученной целлюлозы остаются практически неизменными.
Claims (1)
- Способ получения целлюлозы, включающий варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 85°С в присутствии многокомпонентного катализатора: водорастворимой соли меди, водорастворимой соли кобальта и пероксомоносерной кислоты при концентрации компонентов в растворе 0,02-0,04:0,02-0,04:0,03-0,06 моль/л, соответственно, при этом варку растительного сырья осуществляют в течение 2-3 часов, в качестве соли кобальта используют нитрат кобальта или сульфат кобальта, а в качестве соли меди используют сульфат меди.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773160C1 true RU2773160C1 (ru) | 2022-05-31 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU699064A1 (ru) * | 1977-04-08 | 1979-11-25 | Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова | Способ окислительной делигнификации растительного сырь |
| RU2206654C1 (ru) * | 2002-02-04 | 2003-06-20 | Сибирский государственный технологический университет | Способ получения целлюлозы |
| US7520958B2 (en) * | 2005-05-24 | 2009-04-21 | International Paper Company | Modified kraft fibers |
| US20130284387A1 (en) * | 2010-11-16 | 2013-10-31 | Oji Holdings Corporation | Cellulose Fiber Assembly and Method for Preparing the Same, Fibrillated Cellulose Fibers and Method for Preparing the Same, and Cellulose Fiber Composite |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU699064A1 (ru) * | 1977-04-08 | 1979-11-25 | Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова | Способ окислительной делигнификации растительного сырь |
| RU2206654C1 (ru) * | 2002-02-04 | 2003-06-20 | Сибирский государственный технологический университет | Способ получения целлюлозы |
| US7520958B2 (en) * | 2005-05-24 | 2009-04-21 | International Paper Company | Modified kraft fibers |
| US20130284387A1 (en) * | 2010-11-16 | 2013-10-31 | Oji Holdings Corporation | Cellulose Fiber Assembly and Method for Preparing the Same, Fibrillated Cellulose Fibers and Method for Preparing the Same, and Cellulose Fiber Composite |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102033640B1 (ko) | 셀룰로오스 나노 파이버 | |
| EP2844796B1 (de) | Verfahren zur herstellung von zellstoff mit niedrigem ligningehalt aus lignocellulosischem material | |
| WO2011154847A2 (en) | Methods for manufacturing paper fibers and bioethanol from lignocellulosic biomass | |
| JPS6011159B2 (ja) | セルロ−スパルプを６５乃至９５％の範囲の収率で製造する方法 | |
| FI127582B (en) | Procedure for extracting lignin | |
| WO2012070072A2 (en) | A process for obtaining alpha-cellulose | |
| RU2773160C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| Arce et al. | Use of green solvents as pre-treatment of dissolving pulp to decrease CS 2 consumption from viscose production | |
| Liu et al. | Effect of hot-water extraction of woodchips on the kraft pulping of eucalyptus woodchips | |
| RU2767004C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| JP6290244B2 (ja) | セルロース蒸解プロセスにおける亜ジチオン酸ナトリウムの使用 | |
| RU2566503C1 (ru) | Способ нитрозирования сульфатного лигнина | |
| RU2620551C1 (ru) | Способ комплексной переработки древесины березы | |
| RU2474635C1 (ru) | Способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката | |
| RU2312946C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| KR100750330B1 (ko) | 옥수숫대 기계펄프의 제조방법 | |
| RU2731957C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| SU1035110A1 (ru) | Способ получени целлюлозы | |
| JP2017043869A (ja) | 製紙用添加剤 | |
| JPS606199B2 (ja) | バイオマス酵素処理用前処理法 | |
| Arce Gutiérrez et al. | Use of green solvents as pre-treatment of dissolving pulp to decrease CS2 consumption from viscose production | |
| RU2584664C2 (ru) | Способ получения полуцеллюлозы с использованием смеси гидроксида натрия и карбоната натрия для производства тарного картона | |
| RU2547689C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| RU2321696C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| SU1693149A1 (ru) | Способ получени целлюлозы |