54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Изобретение относитс к производс ву волокнистых материалов и может быть использовано в целлюлозно-бумаж ной промышленности при получении целлюлозы, преимущественно дл .химической переработки. Известен способ получени целлюлозы путем пропитки целлюлозосодержащего сырь под давлением раствором азотной кислоты с последующей варкой и щелочной экстракцией, по которому сырье после пропитки вьщер живают во влажном состо нии в течение 3-6 ч l. Недостатком способа вл етс его взрывоопасность. Из опытов известно что при нагревании смеси азотной кислоты с большой Массой целлюлозосодержащего сырь в замкнутом объеме при повышенных давлении и температуре выше 50°С) возможно вьщеление такого.количества тепла и газ которое может привести к взрыву. Кр ме того, процесс получени целлюлоз слишком длителен (более 8 ч ), а пол ченна целлюлоза имеет повышенную с пень полимеризации. Нечестен способ азотнокислой вар ки целлюлозы, по которому исходное сырье пропитывают раствором азотно кислоты при циклическом прессовании в гидравлическом прессе до давлени 30 МПа и вьщерживают в этом растворе в течение одного часа с последующей варкой и щелочной экстракцией 2j. известному способу присущи следующие недостатки: высокое.давление прессовани сырь приводит к разрушению волокнистой структуры целлюлозы, что снижает ее механические показатели; длительна выдержка деструктированного при прессовании сырь в растворе азотной кислоты приводит к загр знению азотной кислоты продуктами деструкции древесины и снижению выхода целевого продукта; непровар достигает 8%; длительность процесса варки превышает 4,5 ч. цель изобретени - сокращение длительности процесса и расхода азотной кислоты при сохранении показателей качества целевого продукта. поставленна цель достигаетс тем, что в способе азотнокислой варки путем пропитки исходного сырь раствором азотной кислоты в услови х циклического прессовани с последующей варкой и щелочной экстракцией варку также ведут в услови х циклического прессовани , при этом прессование на стади х-пропитки и варки осуществл ют под давлением 1-10 МПа, пр чем в каждом прессовании давление по вышают в течение 0,2-1 мин и вьщерживают при конечном давлении 0,5-1 1,5 мин i Причем при пропитке сырь произво д т 4-6-кратное циклическое прессова ние под давлением 5,0-10,0 МПа, а пр варке - 2-4 кратное прессование под давлением 3,0-6,0 МПа в начальных ци . лах с постепенным снижением давлени до 1,0-2,0 МПа в конечных циклах. По ле сн ти давлени повторение цикла наступает через 1-7 мин. Пропитанное раствором азотной кислоты целлюлозосодёржащее сырье после удалени избытка кислоты выдерживают при атмосферном давлении в течение 30-60 мин. Ведение пропитки при циклическом прессовании целлюлозосодержащего сырь (древесной щепы под давлением 5-10 МПа сокращает врем пропитки. При указанном давлении материал не деструктируетс , а только упруго деформируетс / при этом в нем по вл ют с всевозможные трещины, надломы и другие механические повреждени , через которые в период между циклами нагружени раствор азотной кислоты проникает вглубь материала. Длительность отдельных стадий нагружени , частота повторени отдельных циклов и величины предельных давлений имеют рещакнцее значение дл быстрой и равномерной пропитки целлюлоз осодержащих материалов. Общее врем пропитки по такому способу сок ращаетс до 45-60 мин. При проведении варовного процесса в услови х циклического прессованио обеспечиваетс быстрый вывод про дуктов реакции как с поверхности, так и из внутренних областей целлюло зосодержащегосырь , а также приток свежего раствора к древесным клеткам Ввиду того, что при пропитке материал уже подвергалс механическим деформаци м , а по ходу варочного процесса материал становилс более плас тичным, предельное давление прессовани должно постепенно снижатьс , чтобы не повредить волокнистую струк туру сырь . Варочный процесс при этом сокрёвдаетс до 20-30 мин вместо 1,5«-2 ч при варке известными спосо6aMk . Пропитка сырь при циклическом прессовании уменьшает также расход азотной кислоты на пропитку, ибо втора ее стади - выдержка-осуществл етс не в растворе азотной кислоты, а во влажном состо нии после удалени избытка раствора. При этом процесс пропитки сырь осуществл етс таким количеством раствора , который находитс в сырье. Это количество раствора обеспечивает вар ку целлюлозосодержащего сырь в парогазовой фазе. Вследствие этого не потребуетс регенераци пропиточного раствора в процессе производства. Способ осуществл етс следующим образом. Технологическую щепу предварительно пропаривают острым паром 10-20 мин, затем многократно прессуют при 50°Св присутствии 10-15%-ного раствора азотной кислоты в соответствии с циклограммой пропитки. Обработанную массу после удалени избытка раствора азотной кислоты выдерживают 45-60 МИН при комнатной температуре, а затем многократно преосуют при 95-98 0 в соответствии с циклограммой варки. После промывки проваренной щепы ее подвергают щелочной экстракции 2%-ным раствором каустической соды. При производстве целлюлозы не дл химической переработки щелочную экстракцию ведут раствором соды или гидроокиси кальци . Циклическое прессование щепы может быть осуществлено как в обычных прессах с перфорированными цилиндрами и порщн ми, так и в шнек-прессах с пер менным шагом. П р и м е р 1. 500 г.березовюй щепы пропаривают острым паром в течении 15 мин. Проваренную щепу помещают в цилиндр, заливают 1 л 14%-ного раствора азотной кислоты при и подвергают прессованию. Дно поршн имеет отверсти дл свободного протекани раствора при прессовании. Циклограмма прессоЕа1;,1 включает нагружение до 8,0 МПа в течение 30 с вьщержку при этом давлений в течение 1 мин, затем сн тие давлени путем подъема поршн и выдержки в этом состо нии 1 мин, после чего цикл повтор етс . После 5-ти циклов прессовани избыток раствора азотной кислоты удал ют , а щепу вьюерживают 45 мин. Далее производ т варку щепы при температуре не выше 98 С. Дл этого цилиндр со щепой нагревают до 70-75 0, дальнейшее повышение температуры щепы происходит sa счет экзотермической реак- . ции нитровани ... Одновременно щепу подвергают циклическому прессованию, ;причем- в отличие от прессовани при. пропитке провод т только 3 цикла прессовани под давлением 7 ,0, 5,0, 3,0 МПа соответственно дл каждого цикла. Врем Прессовани составл ет 0,5 мин, вьщержка - 1 мин, цикл повтор ют через 7 мин. После этого щепу выгружают из цилиндра, промывают и подвергают щелочной экстракции 2%-ным раствором гидроокиси натри при 90-95с в. течение 1 ч. Полученную целлюлозу промывают, сортируют и определ ют ее выход и количество. П р и м е р 2. 500 г еловой щепы пропаривают в течение 20 мнн острым
паром, затем помещают в цилиндр и заливают 1,5 л 17%-ного раствора азотной кислоты при . Пропитку и варку рсуществл ют, как.гв примере 1. Затем щепу промывают, экстрагируют щелочью, полученную целлюлозу отмыХарактеристика полученной целлюлозы Вид сырь Осина Береза Выход целлюлозы, % 48,6 39,1 Непровар, % Данные от- 8,3 сутствуют Расход азотной кислоДанные от- 00 ты, кг/т целлюлозы сутствуют Содержание об -целлюлозы ,%93,1 85,4 Общее врем процесса 8ч 23 мин 4ч 5 получени целлюлозы Примерз. Из 500 г березовой щепы получают целлюлозу, как в примере 1. Однако целлюлозосодержащее сырье подвергают 15-кратному ци лическому нагружению с повторением циклов через 20 с в стадии пропитки и 5-кратному прессованию с тем же ин тервалом в стсщии варки. Выход целлю лозы составл ет 29,9%, непровар 25 ,2%. Прим, ер4. 500 г тополевой ще пы пропаривают острым паром в течени 15 мин,-затем щепу помещают в цилинд и заливают 1,1 л 14%-ного раствора ют прессованию. Циклограмма прессовани включает нагружение до 5 МПа в течение 20 с, выдержку при этом давлении в течение 30 с, затем следует сн тие давлени и выдержка в этом состо нии 20 с, после чего цикл повтор етс . После 6 циклов избыток раствора азотной кислоты удал ют, а щепу вьщерживают 45 мин. Далее провод т варку щепы, как в примере 1, но только с той разницей что провод т 4 цикла прессовани под давлением 3, 2, 1,5 и 1 МПа соответ ственно дл каждого цикла. Врем прессовани составл ет 20 с, выдерж ка 30 с, цикл повтор ют через 3 мин Варку заканчивают через 25 мин. Пос ле варки следует прЪмежуточна промывка и щелочна экстракци , как в
вают , сГортируют и определ ют выход; расход азотной кислоты и качество целлюлозы.