[go: up one dir, main page]

RU2413045C1 - Method of producing cellulose intermediate product - Google Patents

Method of producing cellulose intermediate product Download PDF

Info

Publication number
RU2413045C1
RU2413045C1 RU2009142068/21A RU2009142068A RU2413045C1 RU 2413045 C1 RU2413045 C1 RU 2413045C1 RU 2009142068/21 A RU2009142068/21 A RU 2009142068/21A RU 2009142068 A RU2009142068 A RU 2009142068A RU 2413045 C1 RU2413045 C1 RU 2413045C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ozone
cellulose
wood
content
prefabricated
Prior art date
Application number
RU2009142068/21A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Надежда Алексеевна Мамлеева (RU)
Надежда Алексеевна Мамлеева
Станислав Артурович Аутлов (RU)
Станислав Артурович Аутлов
Наталья Григорьевна Базарнова (RU)
Наталья Григорьевна Базарнова
Валерий Васильевич Лунин (RU)
Валерий Васильевич Лунин
Original Assignee
Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова filed Critical Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Priority to RU2009142068/21A priority Critical patent/RU2413045C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2413045C1 publication Critical patent/RU2413045C1/en

Links

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: water suspension of crushed aspen wood is put into a flow reactor and ozonised. Ozonation is carried out with concentration of ozone in the ozone-oxygen mixture equal to 90 mg/l, gas flow rate equal to 2-4 l/h and temperature of 20C and hydromodulus between 0.1:1.0 and 1.6:1.0. ^ EFFECT: high quality of the cellulose intermediate product, low consumption of reagents, high ecological cleanness of the process. ^ 5 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области химической переработки древесины и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозного полуфабриката. Полученный таким образом полуфабрикат может быть использован как адсорбент для поглощения паров воды и других соединений, а также в качестве основы для синтеза химически модифицированных углеводных и лигноуглеводных материалов.The invention relates to the field of chemical processing of wood and can be used in the pulp and paper industry to obtain a pulp prefabricated. The semi-finished product thus obtained can be used as an adsorbent for the absorption of water vapor and other compounds, and also as a basis for the synthesis of chemically modified carbohydrate and ligno-carbohydrate materials.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что измельченная лиственная древесина подвергается озонированию при температуре 20°C. Способ позволяет получить целлюлозный полуфабрикат с высоким содержанием целлюлозы и низким содержанием лигнина.The essence of the claimed invention lies in the fact that the crushed hardwood is ozonized at a temperature of 20 ° C. The method allows to obtain cellulose prefabricated with a high content of cellulose and a low content of lignin.

Для получения целлюлозного полуфабриката из лиственных пород древесины традиционно используют варочные процессы. Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем варки древесной щепы смесью 90%-ной уксусной кислоты и 30%-ной перекиси водорода в присутствии катализатора - серной кислоты [SU 821614, 15.04.81]. Недостатком данного способа являются низкий выход целевого продукта, его двухстадийность, значительный расход перекиси водорода и сернокислотного катализатора.To obtain cellulose prefabricated from hardwood, cooking processes are traditionally used. A known method of producing cellulose prefabricated by cooking wood chips with a mixture of 90% acetic acid and 30% hydrogen peroxide in the presence of a sulfuric acid catalyst [SU 821614, 04.15.81]. The disadvantage of this method is the low yield of the target product, its two-stage, significant consumption of hydrogen peroxide and sulfuric acid catalyst.

Наиболее близким к заявленному изобретению является одностадийный способ получения целлюлозного полуфабриката путем варки измельченной древесины осины в смеси 37% перекиси водорода и 30% уксусной кислоты, взятых в мольном отношении 0,3-0,5 при гидромодуле 10:1 и температуре 120-140°C в течение 2-5 часов в присутствии серной кислоты в количестве 1,5-2,5% от массы абсолютно сухой древесины [RU 2150538, 10.06.2000]. Недостатком данного способа является применение сернокислотного катализатора, поскольку он способствует деструкции углеводов древесины, что снижает содержание целлюлозы в целлюлозном полуфабрикате. Недостатком данного способа является также значительный расход реагентов (перекиси водорода и уксусной кислоты) и сернокислотного катализатора, что приводит к загрязнению сточных вод.Closest to the claimed invention is a one-stage method for producing a cellulose prefabricated by cooking chopped aspen wood in a mixture of 37% hydrogen peroxide and 30% acetic acid, taken in a molar ratio of 0.3-0.5 at a hydraulic unit of 10: 1 and a temperature of 120-140 ° C for 2-5 hours in the presence of sulfuric acid in an amount of 1.5-2.5% by weight of absolutely dry wood [RU 2150538, 10.06.2000]. The disadvantage of this method is the use of sulfuric acid catalyst, since it contributes to the destruction of wood carbohydrates, which reduces the cellulose content in the cellulose prefabricated. The disadvantage of this method is the significant consumption of reagents (hydrogen peroxide and acetic acid) and sulfuric acid catalyst, which leads to pollution of wastewater.

Известны патенты, касающиеся использования озона в качестве экологически чистого реагента в процессе отбелки лигноцеллюлозных материалов [US Patent 5164043, 17.11.1992]. В ряде стран озон используется в производстве бумаги в качестве одного из делигнифицирующих агентов на стадии отбелки целлюлозной массы [J.Rounsaville, R.G.Rice. Ozone Science & Engineering 18, 549 (1997)].Patents are known regarding the use of ozone as an environmentally friendly reagent in the process of bleaching lignocellulosic materials [US Patent 5164043, 11/17/1992]. In a number of countries, ozone is used in the manufacture of paper as one of the delignifying agents in the pulp bleaching stage [J. Rounsaville, R. G. Rice. Ozone Science & Engineering 18, 549 (1997)].

Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в создании экологически чистой технологии, позволяющей получать с высоким выходом целлюлозный полуфабрикат, характеризующийся высоким содержанием целлюлозы, низким содержанием в нем лигнина, а также позволяющий снизить удельный расход реагентов при его получении.The problem solved by the claimed invention is to create an environmentally friendly technology that allows to obtain in high yield cellulose semi-finished product, characterized by a high content of cellulose, a low content of lignin, and also allows to reduce the specific consumption of reagents when it is received.

Поставленная задача решается путем озонирования древесины осины, находящейся в водной суспензии. Озонирование водной суспензии измельченной древесины осины проводят в проточном реакторе при концентрации озона в озоно-кислородной смеси 90 мг/л, скорости потока газа 2-4 л/час и температуре 20°C при гидромодуле от 0,1:1,0 до 1,6:1,0.The problem is solved by ozonation of aspen wood, located in an aqueous suspension. Ozonation of an aqueous suspension of chopped aspen wood is carried out in a flow reactor at an ozone concentration of 90 mg / l in an ozone-oxygen mixture, a gas flow rate of 2-4 l / h and a temperature of 20 ° C with a hydraulic module from 0.1: 1.0 to 1, 6: 1.0.

Существенным отличительным признаком заявленного технического решения является использование в качестве реагента озона. Озон является сильным окислителем, единственным продуктом превращения которого является кислород; озон характеризуется высокой реакционной способностью по отношению к ароматическим соединениям, что способствует селективному окислению лигнина древесины. Проведение процесса при различном гидромодуле позволяет его оптимизировать с точки зрения качества целлюлозного полуфабриката и удельного расхода реагента - озона и растворителя - воды. Использование на выходе из реактора каталитического патрона разложения озона [RU 2077946, 27.04.97] позволяет избежать выбросов непрореагировавшего озона в атмосферу и повысить экологическую безопасность проводимого процесса.An essential distinguishing feature of the claimed technical solution is the use of ozone as a reagent. Ozone is a strong oxidizing agent, the only conversion product of which is oxygen; ozone is characterized by high reactivity with respect to aromatic compounds, which contributes to the selective oxidation of wood lignin. Carrying out the process with a different hydraulic module allows it to be optimized in terms of the quality of the cellulosic semi-finished product and the specific consumption of the reagent - ozone and solvent - water. The use of a catalytic ozone decomposition cartridge at the outlet of the reactor [RU 2077946, 04/27/97] avoids the release of unreacted ozone into the atmosphere and improves the environmental safety of the process.

Сущность предлагаемого способа получения целлюлозного полуфабриката иллюстрируется следующими примерами.The essence of the proposed method for producing cellulose prefabricated is illustrated by the following examples.

Пример 1 (Таблица 1). К 1 г абсолютно сухой измельченной древесины осины (размер частиц 0,315-0,63 мм) добавляют 0,1 г воды, помещают эту суспензию в проточный реактор и пропускают озоно-кислородную смесь с концентрацией озона 90 мг/л. Скорость потока газа 4 л/ч, температура 20°C. Озонирование проводят до тех пор, пока не прекратится поглощение озона. Выход целлюлозного полуфабриката - 82%, содержание целлюлозы - 60%, содержание остаточного лигнина - 21,3%.Example 1 (table 1). 0.1 g of water is added to 1 g of absolutely dry chopped aspen wood (particle size 0.315-0.63 mm), this suspension is placed in a flow reactor and an ozone-oxygen mixture with an ozone concentration of 90 mg / l is passed. Gas flow rate 4 l / h, temperature 20 ° C. Ozonation is carried out until the absorption of ozone has stopped. The yield of cellulose prefabricated is 82%, the cellulose content is 60%, the residual lignin content is 21.3%.

Пример 2. Озонирование проводят при тех же условиях, что и в примере 1, но при гидромодуле 0,3:1,0. Выход целлюлозного полуфабриката - 62%. Содержание целлюлозы в нем - 67%, содержание остаточного лигнина - 4,8%.Example 2. Ozonation is carried out under the same conditions as in example 1, but with a hydraulic module of 0.3: 1.0. The yield of cellulose prefabricated is 62%. The cellulose content in it is 67%, the residual lignin content is 4.8%.

Пример 3. Озонирование проводят при тех же условиях, что и в примерах 1-2, но при гидромодуле 0,6:1,0. Выход целлюлозного полуфабриката - 55%. Содержание целлюлозы в нем - 75%, содержание остаточного лигнина 3,5%.Example 3. Ozonation is carried out under the same conditions as in examples 1-2, but with a hydraulic module of 0.6: 1.0. The yield of cellulose prefabricated is 55%. The cellulose content in it is 75%, the residual lignin content is 3.5%.

Пример 4. Озонирование проводят при тех же условиях, что и в примерах 1-3, но при гидромодуле 1,0:1,0. Выход целлюлозного полуфабриката - 55%. Содержание целлюлозы в нем - 75%, содержание остаточного лигнина 3,1%.Example 4. Ozonation is carried out under the same conditions as in examples 1-3, but with a hydraulic module of 1.0: 1.0. The yield of cellulose prefabricated is 55%. The cellulose content in it is 75%, the residual lignin content is 3.1%.

Пример 5. Озонирование проводят при тех же условиях, что и в примерах 1-3, но при гидромодуле 1,6:1,0. Выход целлюлозного полуфабриката - 50%. Содержание целлюлозы в нем - 78%, содержание остаточного лигнина - 1,7%.Example 5. Ozonation is carried out under the same conditions as in examples 1-3, but with a water ratio of 1.6: 1.0. The yield of cellulose prefabricated is 50%. The cellulose content in it is 78%, the residual lignin content is 1.7%.

Примеры 6, 7 таблицы 2 показывают, что при скорости потока 2 л/ч с увеличением гидромодуля возрастает расход озона; при этом степень делигнификации увеличивается от 15,8% до 81%.Examples 6, 7 of table 2 show that at a flow rate of 2 l / h with increasing hydromodule, ozone consumption increases; while the degree of delignification increases from 15.8% to 81%.

Примеры 8, 9 таблицы 2. При гидромодуле 0,6:1,0-1,0:1,0 расход озона 1,1-1,3 г озона на грамм абсолютно сухой древесины при степени делигнификации 86,2-87,7%.Examples 8, 9 of table 2. With a hydraulic module of 0.6: 1.0-1.0: 1.0, the consumption of ozone is 1.1-1.3 g of ozone per gram of absolutely dry wood with a delignification degree of 86.2-87.7 %

Пример 10 таблицы 2. При гидромодуле 1,6:1,0 - степень делигнификации 93,3%, расход озона 3,0 г озона на грамм древесины.Example 10 of table 2. With a hydraulic module of 1.6: 1.0 - the degree of delignification of 93.3%, ozone consumption of 3.0 g of ozone per gram of wood.

Таким образом, при гидромодуле 0,1:1,0 - самый высокий выход целлюлозного полуфабриката, однако в нем высокое содержание лигнина (21,3%о) и низкое содержание целлюлозы. Увеличение гидромодуля выше значений 1,0:1,0 приводит к снижению выхода целлюлозного полуфабриката из-за частичной деструкции углеводов в древесине, что сопровождается значительным увеличением расхода озона.Thus, with a water module of 0.1: 1.0 - the highest yield of cellulose prefabricated, however, it has a high lignin content (21.3% o) and a low cellulose content. An increase in the hydromodule above 1.0: 1.0 results in a decrease in the yield of the cellulose prefabricated product due to partial destruction of carbohydrates in the wood, which is accompanied by a significant increase in ozone consumption.

Для получения целлюлозного полуфабриката с выходом 55% с высоким содержанием в нем целлюлозы (75%) и умеренным расходом озона озонирование древесины осины целесообразно проводить при гидромодуле 0,6:1,0-1,0:1,0. Степень делигнификации при этом составляет 86,2-87,7%.To obtain a cellulose prefabricated product with a yield of 55% with a high content of cellulose in it (75%) and a moderate consumption of ozone, it is advisable to ozonize the aspen wood with a hydraulic module of 0.6: 1.0-1.0: 1.0. The degree of delignification in this case is 86.2-87.7%.

Таблица 1Table 1 Влияние гидромодуля на выход целлюлозного полуфабрикатаInfluence of the hydraulic module on the output of the cellulose prefabricated Концентрация озона в озоно-кислородной смеси 90 мг/л, скорость потока газа 4 л/час, температура 20°C.The ozone concentration in the ozone-oxygen mixture is 90 mg / l, the gas flow rate is 4 l / h, temperature is 20 ° C. ПримерExample ГидромодульHydraulic module Выход полуфабриката, %**The output of the semi-finished product,% ** Содержание лигнина в полуфабрикате, %*The lignin content in the semi-finished product,% * Содержание целлюлозы в полуфабрикате, %The cellulose content in the semi-finished product,% 1one 0,1:1,00.1: 1.0 8282 21,321.3 6060 22 0,3:1,00.3: 1.0 6262 4,84.8 6767 33 0,6:1,00.6: 1.0 5555 3,53,5 7575 4four 1,0:1,01.0: 1.0 5555 3,13,1 7575 55 1,6:1,01.6: 1.0 50fifty 1,71.7 7878 * от массы абсолютно сухого полуфабриката* by weight of absolutely dry semi-finished product ** от массы асд древесины** by weight of wood ash

Таблица 2.Table 2. Влияние гидромодуля на расход озона и степень делигнификации целлюлозного полуфабрикатаThe influence of the hydraulic module on the ozone consumption and the degree of delignification of the cellulose prefabricated ПримерExample ГидромодульHydraulic module Расход озона г озона/г асдOzone consumption g ozone / g asd Степень делигнификации, %The degree of delignification,% 66 0,1:1,00.1: 1.0 0.10.1 15,815.8 77 0,3:1,00.3: 1.0 0.90.9 81,081.0 88 0,6:1,00.6: 1.0 1.11.1 86,286.2 99 1,0:1,01.0: 1.0 1.31.3 87,787.7 1010 1,6:1,01.6: 1.0 3.03.0 93,393.3 Концентрация озона в озоно-кислородной смеси 90 мг/л, скорость потока газа 2 л/час, температура 20°C.The ozone concentration in the ozone-oxygen mixture is 90 mg / l, the gas flow rate is 2 l / h, temperature is 20 ° C.

Claims (1)

Способ получения целлюлозного полуфабриката путем озонирования измельченной древесины осины в виде водной суспензии, отличающийся тем, что целлюлозный полуфабрикат получают озонированием древесины в проточном реакторе при скорости потока газа 2-4 л/ч, концентрации озона в озоно-кислородной смеси 90 мг/л, гидромодуле от 0,1:1,0 до 1,6:1,0 и температуре 20°С. A method of producing a cellulosic semifinished product by ozonation of chopped aspen wood in the form of an aqueous suspension, characterized in that the cellulosic semifinished product is obtained by ozonizing wood in a flow reactor at a gas flow rate of 2-4 l / h, the concentration of ozone in the ozone-oxygen mixture 90 mg / l, hydromodule from 0.1: 1.0 to 1.6: 1.0 and a temperature of 20 ° C.
RU2009142068/21A 2009-11-17 2009-11-17 Method of producing cellulose intermediate product RU2413045C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142068/21A RU2413045C1 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Method of producing cellulose intermediate product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142068/21A RU2413045C1 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Method of producing cellulose intermediate product

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2413045C1 true RU2413045C1 (en) 2011-02-27

Family

ID=46310624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009142068/21A RU2413045C1 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Method of producing cellulose intermediate product

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2413045C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0045500A1 (en) * 1980-07-31 1982-02-10 Hitachi, Ltd. Method for pretreatment of cellulose materials
US5626297A (en) * 1993-09-21 1997-05-06 Beloit Technologies, Inc. Wood pulp ozone bleaching contactor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0045500A1 (en) * 1980-07-31 1982-02-10 Hitachi, Ltd. Method for pretreatment of cellulose materials
US5626297A (en) * 1993-09-21 1997-05-06 Beloit Technologies, Inc. Wood pulp ozone bleaching contactor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АУТЛОВ С.А. и др. Озонирование древесины осины различной влажности. Химия растительного сырья, 2007, №1, с.25-32. КУЗНЕЦОВ Б.Н. и др. Изучение органосольвентной варки целлюлозы в присутствии различных катализаторов. Химия растительного сырья, 1999, №2, с.85-90. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2130802A1 (en) Method for treatment of black liquor containing no sulfide
EP1308556A1 (en) Lignocellulose product
Zhang et al. Salen copper (II) complex encapsulated in Y zeolite: An effective heterogeneous catalyst for TCF pulp bleaching using peracetic acid
Travaini et al. Ozonolysis
JPH02500990A (en) Method for producing cellulose from lignin-containing raw materials
CN101929089A (en) Wet catalytic oxidation clean pulping process and equipment for implementing same
Mustikaningrum et al. Effect of NaOH concentration in alkaline treatment process for producing nano crystal cellulose-based biosorbent for methylene blue
Baig et al. Novel ozonation technique to delignify wheat straw for biofuel production
Rasid et al. Chemical and structural changes of ozonated empty fruit bunch (EFB) in a ribbon-mixer reactor
RU2413045C1 (en) Method of producing cellulose intermediate product
Sealey et al. Investigation of laccase/N-hydroxybenzotriazole delignification of kraft pulp
CS196408B2 (en) Process for preparing high pure ethylenglycole
CN100485393C (en) Separating and analyzing method for high purity cellulose without pollution
CN113321186B (en) Method for producing chlorine dioxide by reducing sodium chlorate with calcium peroxide in sodium bisulfate solution environment
RU2515319C2 (en) Method of processing biomass into cellulose and solution of low-molecular weight oxidation products (versions)
CN108589368B (en) Method for producing high-purity fiber by using wood pulp
RU2590882C1 (en) Method of producing cellulose
Suess Bleaching.
CA2767903C (en) Method of producing sodium hydroxide from an effluent of fibre pulp production
RU2474635C1 (en) Method of producing cellulose wood pulp
AU651462B2 (en) Bleaching and delignification of pulp
RU2488445C1 (en) Synthesis of multifunctional catalyst for oxidative cracking of organic material and method for liquid-phase low-temperature oxidative cracking of organic material (versions)
RU2092641C1 (en) Method of producing cellulose stock from hardwood
RU2221096C1 (en) Cellulose production process
RU2181807C1 (en) Method of preparing cellulose half-finished product

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140325