RU2287035C1 - Cellulose production process - Google Patents
Cellulose production process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287035C1 RU2287035C1 RU2005106558/12A RU2005106558A RU2287035C1 RU 2287035 C1 RU2287035 C1 RU 2287035C1 RU 2005106558/12 A RU2005106558/12 A RU 2005106558/12A RU 2005106558 A RU2005106558 A RU 2005106558A RU 2287035 C1 RU2287035 C1 RU 2287035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- opa
- anthraquinone
- cellulose
- production
- catalyst
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения целлюлозы и может быть использовано при ее получении путем варки щелочным, нейтральным, нейтрально-сульфитным способами.The invention relates to a technology for the production of cellulose and can be used in its production by cooking with alkaline, neutral, neutral sulfite methods.
Одним из наиболее эффективных катализаторов получения волокнистого полуфабриката является антрахинон, который добавляют непосредственно в варочный котел (US 4012280, кл. D 21 C 3/02, 1977).One of the most effective catalysts for the preparation of fibrous semi-finished product is anthraquinone, which is added directly to the digester (US 4012280, CL D 21 C 3/02, 1977).
Его применение позволяет сократить продолжительность варки, селективно удалить лигнин, увеличить выход конечного продукта. Однако его применение ограничено высокой стоимостью антрахинона и относительно большим расходом.Its use can reduce the cooking time, selectively remove lignin, increase the yield of the final product. However, its use is limited by the high cost of anthraquinone and relatively high consumption.
Наиболее близким аналогом является способ получения целлюлозы путем варки целлюлозосодержащего сырья с добавлением в качестве катализатора отхода производства антрахинона (ОПА), полученного каталитическим парофазным окислением антрацена (RU 2221096, кл. D 21 C 3/02, оп. 2004]. Этот продукт наряду с антрахиноном содержит примеси, в числе которых фталевый ангидрид, фенантрен, антрацен и др. Вследствие того что продукт практически является отходом производства, он при относительной дешевизне и доступности в процессах делигнификации характеризуется большим расходом при недостаточной эффективности.The closest analogue is the method of producing cellulose by cooking cellulose-containing raw materials with the addition of anthraquinone (OPA) as a catalyst obtained by catalytic vapor-phase oxidation of anthracene (RU 2221096, class D 21 C 3/02, op. 2004]. Anthraquinone contains impurities, including phthalic anhydride, phenanthrene, anthracene, etc. Due to the fact that the product is practically a waste product, it is characterized by relatively low cost and availability in the delignification process. high consumption with insufficient efficiency.
Техническим результатом является улучшение показателей варочного процесса целлюлозосодержащего растительного сырья с использованием в качестве катализатора делигнификации ОПА.The technical result is to improve the cooking process of cellulose-containing vegetable raw materials using OPA delignification as a catalyst.
Данный технический результат достигается тем, что в способе получения целлюлозы путем варки целлюлозосодержащего сырья с добавлением в качестве катализатора отхода производства антрахинона, получаемого каталитическим парофазным окислением антрацена, согласно изобретению отход производства антрахинона обрабатывают в ультразвуковом поле предпочтительно в смеси с белым щелоком при массовом соотношении белый щелок : отход производства антрахинона 1-5:1 или черным щелоком при массовом соотношении черный щелок : отход производства антрахинона 1-4:1. Обработку в ультразвуковом поле проводят в течение 3-10 мин.This technical result is achieved by the fact that in the method of producing cellulose by cooking cellulose-containing raw materials with the addition of anthraquinone production waste catalyst obtained by catalytic vapor-phase oxidation of anthracene as a catalyst, according to the invention, the waste production of anthraquinone is processed in an ultrasonic field, preferably in a mixture with white liquor at a mass ratio of white liquor : anthraquinone production waste 1-5: 1 or black liquor at a mass ratio of black liquor: anthra production waste Inon 1-4: 1. Processing in an ultrasonic field is carried out for 3-10 minutes
Белым щелоком называют щелочной варочный раствор, который содержит активную щелочь (40-90 г/л) в виде гидрооксида, сульфида, карбоната, тиосульфата, сульфата натрия [Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы, т.2, М.: Лесная пром-сть, 1990 г.].White liquor is called alkaline cooking solution, which contains active alkali (40-90 g / l) in the form of hydroxide, sulfide, carbonate, thiosulfate, sodium sulfate [Nepenin Yu.N. Cellulose technology, vol. 2, M .: Forest industry, 1990].
Черный щелок образуется при взаимодействии компонентов древесины с белым щелоком и является побочным продуктом щелочной варки. Черный щелок представляет собой смесь органических (2/3) и неорганических (1/3) веществ. Органические вещества состоят из продуктов деструкции лигнина, углеводов, продуктов разрушения углеводов, натриевых солей смоляных и жирных кислот, сульфатного мыла. Сульфатное мыло содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ). Неорганические вещества состоят из едкого натра, солей натрия (карбонатов, сульфатов, тиосульфатов) [Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы, т. 2, М.: Лесная пром-сть, 1990 г.].Black liquor is formed by the interaction of wood components with white liquor and is a by-product of alkaline cooking. Black liquor is a mixture of organic (2/3) and inorganic (1/3) substances. Organic substances consist of lignin degradation products, carbohydrates, carbohydrate breakdown products, sodium salts of tar and fatty acids, sulfate soap. Sulphate soap contains surfactants. Inorganic substances consist of sodium hydroxide, sodium salts (carbonates, sulfates, thiosulfates) [Nepenin Yu.N. Cellulose technology, vol. 2, M .: Forest industry, 1990].
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Щелочные варки сосновой щепы проводили в автоклаве при следующих условиях: расход активной щелочи к абсолютно сухой древесине 12-22% (в единицах Na2O), гидромодуль 4-4,5, максимальная температура варки 170-175°С, продолжительность достижения максимальной температуры 60-120 мин, продолжительность варки 150-180 мин. ОПА использовали в виде дисперсии, полученной при ультразвуковой обработке (У3-обработке) (ультразвуковой излучатель УЗДН, акустическая мощность 0,6 кВт, частота 22 кГц) в течение 1÷20 мин, при массовом соотношении "белый" щелок : ОПА от 10÷1 до 1÷2 и "черный" щелок : ОПА 1÷5:1.The alkaline cooking of pine chips was carried out in an autoclave under the following conditions: consumption of active alkali to absolutely dry wood 12-22% (in units of Na 2 O), hydromodule 4-4.5, maximum cooking temperature 170-175 ° C, duration of reaching maximum temperature 60-120 minutes, cooking time 150-180 minutes. OPA was used in the form of a dispersion obtained by ultrasonic treatment (U3 processing) (ultrasonic ultrasonic transducer, ultrasonic power, acoustic power 0.6 kW, frequency 22 kHz) for 1 ÷ 20 min, with a mass ratio of "white" liquor: OPA from 10 ÷ 1 to 1 ÷ 2 and black liquor: OPA 1 ÷ 5: 1.
Выход технической целлюлозы и определение содержания непровара рассчитывают в процентах от загруженной абсолютно сухой древесины. Степень делигнификации и содержание остаточного лигнина определяют по стандартной методике [СТ СЭВ 6600-89, ИСО 302-81].The yield of technical pulp and the determination of the lack of penetration are calculated as a percentage of the load of absolutely dry wood. The degree of delignification and the content of residual lignin is determined according to the standard method [ST SEV 6600-89, ISO 302-81].
Результаты всех варок представлены в таблице.The results of all brews are presented in the table.
Пример 1-3.Example 1-3.
Натронные варки сосновой щепы проводили в автоклаве при следующих условиях: расход активной щелочи к абсолютно сухой древесине 16% (в единицах Na2O), гидромодуль 4, максимальная температура варки 170°С, продолжительность достижения максимальной температуры 90 мин, продолжительность варки 180 мин. В качестве катализатора использовали АХ (квалификации ч.д.а.) (пример 1) и ОПА (пример 2) в виде порошка. Расход катализатора от 0,05 до 1% к абсолютно сухой древесине (пример 3).Sodium pulping of pine wood chips was carried out in an autoclave under the following conditions: consumption of active alkali to absolutely dry wood 16% (in units of Na 2 O), hydromodule 4, maximum cooking temperature 170 ° C, duration of reaching maximum temperature 90 minutes, cooking duration 180 minutes. The catalyst used was AX (qualification of analytical grade) (example 1) and OPA (example 2) in the form of a powder. The consumption of the catalyst from 0.05 to 1% to absolutely dry wood (example 3).
Пример 4-9.Example 4-9.
Натронные варки сосновой щепы проводили при условиях, аналогичных примеру 2 в условиях варьирования соотношения белый щелок - ОПА. Катализатор ОПА использовали в виде дисперсии, полученной при У3-обработке при массовом соотношении белый щелок : ОПА от 10:1 до 1:2. Расход катализатора ОПА 0,1% к абсолютно сухой древесине. Примеры 4, 5, 6, 8 соответствуют У3-обработке ОПА при массовом соотношение белый щелок : ОПА 10, 5, 3, 1:1 соответственно. Пример 7 соответствует УЗ-обработке ОПА в воде при массовом соотношении вода : ОПА 3:1. Пример 9 соответствует УЗ-обработке ОПА при массовом соотношение белый щелок : ОПА 1:2.Sodium boiling of pine chips was carried out under conditions similar to example 2 under conditions of varying the ratio of white liquor - OPA. The OPA catalyst was used in the form of a dispersion obtained by the U3 treatment with a white liquor: OPA weight ratio of 10: 1 to 1: 2. The consumption of catalyst OPA 0.1% to absolutely dry wood. Examples 4, 5, 6, 8 correspond to the U3 treatment of OPA with a mass ratio of white liquor: OPA of 10, 5, 3, 1: 1, respectively. Example 7 corresponds to the ultrasonic treatment of OPA in water with a mass ratio of water: OPA 3: 1. Example 9 corresponds to the ultrasonic treatment of OPA with a mass ratio of white liquor: OPA 1: 2.
Пример 10-14.Example 10-14
Натронные варки сосновой щепы проводили при условиях, аналогичных примеру 6. Продолжительность ультразвуковой обработки варьировали в пределе от 1 до 20 мин. Примеры 10, 11, 12, 13, 14 соответствуют У3-обработке ОПА при массовом соотношение белый щелок : ОПА 3:1 продолжительностью 1, 3, 5, 10, 20 мин соответственно.Sodium boiling of pine chips was carried out under conditions similar to example 6. The duration of ultrasonic treatment varied in the range from 1 to 20 minutes. Examples 10, 11, 12, 13, 14 correspond to the U3 treatment of OPA with a mass ratio of white liquor: OPA 3: 1 lasting 1, 3, 5, 10, 20 min, respectively.
Пример 15-22.Example 15-22.
Натронные варки сосновой щепы проводили при условиях, аналогичных примерам 4-9. В качестве дисперсионной среды при УЗ-обработке использовали черный щелок при массовом соотношении черный щелок : ОПА 1÷5:1. (Примеры 15-19). Расход катализатора ОПА к абсолютно сухой древесине снижен до 0,05%. Продолжительность УЗ-обработки 3-10 мин (примеры 20-22) выбрана с учетом влияния катализатора ОПА, диспергируемого в белом щелоке, на качественные показатели целлюлозы.Sodium boiling of pine chips was carried out under conditions similar to examples 4-9. As the dispersion medium during ultrasonic treatment, black liquor was used at a mass ratio of black liquor: OPA 1 ÷ 5: 1. (Examples 15-19). The consumption of OPA catalyst for absolutely dry wood is reduced to 0.05%. The duration of ultrasonic treatment of 3-10 min (examples 20-22) is selected taking into account the influence of the catalyst OPA dispersible in white liquor on the quality indicators of cellulose.
Из представленных в таблице данных видно, что УЗ-обработка ОПА в растворах щелоков позволяют повысить выход целлюлозы, сократить содержание остаточного лигнина и непровара. По нашему мнению, это может быть связано с удалением из дисперсионной среды в процессе УЗ-обработки газов (О2, CO2), отрицательно влияющих на каталитическую активность при одновременном увеличении поверхности. Поставленная задача достигается условиями, способствующими эффективному диспергированию и удалению растворенных газов и продолжительностью УЗ-обработки в течение 3-10 мин (примеры 10-14, 20-22).From the data presented in the table it can be seen that ultrasonic treatment of OPA in liquor solutions can increase the yield of cellulose, reduce the content of residual lignin and lack of penetration. In our opinion, this may be due to the removal of gases (O 2 , CO 2 ) from the dispersion medium during ultrasonic treatment that adversely affect the catalytic activity while increasing the surface. The problem is achieved by conditions conducive to the effective dispersion and removal of dissolved gases and the duration of ultrasonic treatment for 3-10 minutes (examples 10-14, 20-22).
УЗ-обработка ОПА в течение 1 мин недостаточна, т.к. не позволяет улучшить качественные показатели целлюлозы (пример 10).Ultrasonic treatment of OPA for 1 min is insufficient, because does not allow to improve the quality indicators of cellulose (example 10).
При увеличении времени УЗ-обработки ОПА до 20 мин (пример 14) качество получаемой целлюлозы существенно не улучшается.When increasing the time of ultrasonic treatment of OPA to 20 min (Example 14), the quality of the resulting pulp does not significantly improve.
Поставленная задача для заявленного случая достигается условиями УЗ-обработки при диспергировании в белом щелоке ОПА при соотношении белый щелок : ОПА 1÷5:1 соответственно (примеры 5, 6, 8).The task for the claimed case is achieved by ultrasonic treatment by dispersing in a white liquor OPA with a ratio of white liquor: OPA 1 ÷ 5: 1, respectively (examples 5, 6, 8).
При изменении соотношения белого щелока и ОПА до 10÷1 (пример 4) или 1÷2 (пример 9) происходит снижение эффективности ОПА как катализатора, что выражается в уменьшении выхода и качества готового продукта. Это связано с тем, что УЗ-обработка при низкой или высокой концентрации диспергируемой фазы в дисперсионной среде не является достаточно эффективной.When the ratio of white liquor and OPA is changed to 10 ÷ 1 (example 4) or 1 ÷ 2 (example 9), the efficiency of the OPA as a catalyst decreases, which is reflected in a decrease in the yield and quality of the finished product. This is due to the fact that ultrasonic treatment at a low or high concentration of the dispersible phase in a dispersion medium is not sufficiently effective.
Использование в качестве дисперсионной среды воды вместо белого щелока (пример 7) не позволяет увеличить активность катализатора. Щелочной раствор, основной компонент белого щелока, обладает большим сродством поверхности, нежели вода, что приводит к лучшей гидрофилизации поверхности ОПА при обработке.The use of water as a dispersion medium instead of white liquor (example 7) does not allow to increase the activity of the catalyst. Alkaline solution, the main component of white liquor, has a greater surface affinity than water, which leads to better hydrophilization of the surface of the OPA during processing.
Поставленная задача достигается условиями УЗ-обработки ОПА в черном щелоке при соотношении черный щелок : ОПА 4-2:1 (примеры 15-19). Очевидно, это обусловлено тем, что черный щелок в отличие от белого щелока наряду с остаточной щелочностью содержит ПАВ и углеводы. ПАВ способствуют процессу диспергирования. Углеводы способствуют восстановлению АХ, содержащегося в ОПА при УЗ-обработке, в водорастворимую форму антрагидрохинон. Отсутствие в дисперсии О2 препятствует окислению антрагидрохинона, который взаимодействует с лигнином древесины и способствует его удалению (пример 16-18).The task is achieved by the conditions of ultrasonic treatment of OPA in black liquor with a black liquor: OPA ratio of 4-2: 1 (examples 15-19). Obviously, this is due to the fact that black liquor, in contrast to white liquor, along with residual alkalinity contains surfactants and carbohydrates. Surfactants contribute to the dispersion process. Carbohydrates contribute to the restoration of the AH contained in the OPA during ultrasound treatment, in the water-soluble form of anthrahydroquinone. The absence of O 2 in the dispersion prevents the oxidation of anthrahydroquinone, which interacts with wood lignin and promotes its removal (Example 16-18).
Повышение соотношения черный щелок : ОПА 5÷1 снижает эффективность действия (пример 15) вследствие избыточного соотношения компонентов черного щелока по отношению к диспергируемой фазе.The increase in the ratio of black liquor: OPA 5 ÷ 1 reduces the effectiveness of the action (example 15) due to the excessive ratio of the components of the black liquor in relation to the dispersible phase.
Изменение соотношения до 1:1 ухудшает эффективность действия ОПА из-за недостаточного количества ПАВ и углеводов по отношению к диспергируемому веществу (пример 19).Changing the ratio to 1: 1 worsens the effectiveness of the OPA due to the insufficient amount of surfactants and carbohydrates in relation to the dispersible substance (example 19).
Таким образом, комплексная обработка ОПА, включающая в себя обработку в УЗ-поле в смеси с белым или черным щелоком, применяемого в качестве катализатора при щелочной делигнификации древесины, позволяет за счет повышения каталитической активности, снизить расход ОПА при одновременном существенном улучшении качества получаемого продукта, повысить экономичность и экологичность процесса производства целлюлозы.Thus, the complex treatment of OPA, which includes processing in an ultrasonic field in a mixture with white or black liquor, used as a catalyst for alkaline delignification of wood, allows increasing the catalytic activity to reduce the consumption of OPA while significantly improving the quality of the resulting product, increase the efficiency and environmental friendliness of the pulp production process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005106558/12A RU2287035C1 (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Cellulose production process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005106558/12A RU2287035C1 (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Cellulose production process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2287035C1 true RU2287035C1 (en) | 2006-11-10 |
Family
ID=37500814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005106558/12A RU2287035C1 (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Cellulose production process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2287035C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2683179C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing cellulose |
| RU2683181C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing cellulose |
| RU2731174C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing high-processed pulp |
| RU2731957C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-09-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing cellulose |
-
2005
- 2005-03-09 RU RU2005106558/12A patent/RU2287035C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2683179C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing cellulose |
| RU2683181C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing cellulose |
| RU2731174C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing high-processed pulp |
| RU2731957C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-09-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method of producing cellulose |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7186316B1 (en) | Method for preparing pulp from cornstalk | |
| KR100547492B1 (en) | The production method of pulps and its paper products from bamboo | |
| RU2534067C2 (en) | Method of obtaining cellulose from lignocellulose-containing biomass | |
| CN106638085B (en) | A kind of hygienic, cultural, medicinal paper paper pulp manufacturing method | |
| KR20140068095A (en) | Pulping processes | |
| EP3126567B1 (en) | A continuous process for production of cellulose pulp from grass-like plant feedstock | |
| SE525872C2 (en) | Method of producing mechanical pulp with reduced energy consumption | |
| KR20140068099A (en) | Pulp composition | |
| US4106979A (en) | Preparation of paper pulps from dicotyledonous plants | |
| RU2287035C1 (en) | Cellulose production process | |
| US8012308B2 (en) | Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk cellulose | |
| JP2003147690A (en) | Method for producing non-wood mechanical pulp having high whiteness | |
| RU2813172C1 (en) | Fibrous semi-finished product from sunflower husks and a method of its production (options) | |
| JP7579603B2 (en) | Processing method of wet and dry wood pulp paper | |
| US3013934A (en) | High yield pulp from hardwoods | |
| RU2829865C1 (en) | Method of producing cellulose | |
| JP4192594B2 (en) | Method for producing high whiteness mechanical pulp | |
| JPH0345149B2 (en) | ||
| RU2287036C1 (en) | Method of preparing cellulose-containing material | |
| SU1172966A1 (en) | Method of producing sulphate pulp | |
| RU2249636C2 (en) | Method of preparing pulp from corn stems | |
| RU2106447C1 (en) | Method for producing mechanical wood pulp | |
| AU2015238642B2 (en) | Method for producing bleached wood fibre material | |
| JP2001040591A (en) | Production of pulp for paper making use | |
| SU777123A1 (en) | Method of producing bleached cellulose sulphite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140310 |