RU2413045C1 - Method of producing cellulose intermediate product - Google Patents
Method of producing cellulose intermediate product Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title abstract description 30
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title abstract description 30
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 title abstract 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010803 wood ash Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
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%.
Claims (1)
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)
| 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 |
-
2009
- 2009-11-17 RU RU2009142068/21A patent/RU2413045C1/en active
Patent Citations (2)
| 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)
| 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 |