×
12.01.2017
217.015.60d5

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к переработке отходов древесины, в частности к способу получения целлюлозы, которая может быть использована в целлюлозно-бумажной и химико-фармацевтической областях промышленности как сорбент и фильтрационный материал в технике, а также как сырье для получения биотоплив. Варку щепы березы проводят в растворе, содержащем 15,0% масс. муравьиной кислоты, 1,0-3,0% масс. пероксида водорода в присутствии катализатора - диоксида титана в количестве 1,0% от массы абсолютно сухой древесины, при непрерывном перемешивании, гидромодуле 6, температуре 80-90°С в течение 2 часов с последующей отбелкой раствором, содержащим 2,0-4,0% масс. гидроксида натрия и 1,0-2,0% масс. пероксида водорода, гидромодуле 8 при температуре 90°С, в течение 1-2 ч. и выделением целевого продукта. Техническим результатом изобретения является повышение экономичности способа, улучшение экологичности процесса и повышение выхода целлюлозного продукта с высоким содержанием целлюлозы за счет использования нетоксичного твердого катализатора - диоксида титана. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к переработке древесных отходов, в частности к способу получения целлюлозного продукта, который может быть использован в целлюлозо-бумажной и химико-фармацевтической отраслях промышленности как сорбент и фильтрационный материал, а также как сырье для получения биотоплив.

Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем предварительной обработки древесной щепы смесью 80%-ной муравьиной кислоты и концентрированной серной кислоты при 95°С и последующей варки обработанной щепы в смеси 80% масс. муравьиной кислоты и 30% масс. пероксида водорода в присутствии катализатора - концентрированной серной кислоты, при температуре 90°С в течение 2 ч [SU 821614, опубл. 15.04.1981].

Недостатками данного способа являются: использование концентрированной муравьиной кислоты (80% масс.) и коррозийно-активной концентрированной серной кислоты.

Известен способ получения целлюлозного продукта, где в качестве растворителя, использовали водную муравьиную кислоту концентрацией 60-99% масс. Продолжительность варки, в зависимости от вида используемого целлюлозосодержащего материала, от 30 до 120 минут. Вводимое заданное количество пероксида водорода составляло 1-3% масс. в пересчете на общую массу целлюлозосодержащего материала и растворителя. Соотношение между жидкостью и исходным материалом изменялось в диапазоне от 20:1 до 25:1. Для повышения степени белизны и одновременно снижения числа Каппа дополнительно подавали в растворитель воздух, кислород, озон или же смесь из этих газов [RU 2139965, опубл. 20.10.1999].

Недостатком данного способа является его технологическая сложность: необходимость специального автоклавного оборудования и использование значительного количества варочных реагентов.

Известен способ одноступенчатого получения волокнистой массы из лигноцеллюлозного сырья с высокой степенью белизны, включающий варку березовой стружки в 82% масс. муравьиной кислоте при температуре 120°С в течение 116 мин, промывку 82% масс. муравьиной кислотой с добавлением 0,5% масс. пероксида водорода и отбелку пероксидом водорода (4,3% масс.) в щелочной среде при температуре 105-115°С и давлении 4,5 бар в течение 60-90 мин [US 6156156, опубл. 05.12.2000].

Способ технологически сложен, требуется наличие автоклава и повышенной температуры процесса. К недостаткам способа следует также отнести использование концентрированной муравьиной кислоты.

Известен способ получения целлюлозного полуфабриката путем варки древесных опилок в смеси, состоящей из уксусной кислоты, пероксида водорода, воды и катализатора диоксида титана. Смесь подвергали УФ-активации в течение 5-20 мин. Гидромодуль процесса 7,5-15, температура 110-140°С, продолжительность 2-3 ч. Варку осуществляли под давлением в автоклаве из нержавеющей стали [RU 2217536, опубл. 27.11.2003].

Недостатками данного способа являются: использование специального автоклавного оборудования, высокая температура процесса, затраты на предварительную УФ-активацию.

Наиболее близким по технологической сущности и назначению к предлагаемому способу является способ получения целлюлозного продукта, описанный в патенте ЕР 0250422, опубл. 13.06.1990. Березовую стружку измельчали в волокна в варочном растворе, содержащем 90% масс. муравьиную кислоту и пероксид водорода с концентрацией 10-50% масс. при температуре 70-100°С в течение 1-5 часов. Соотношение раствор: древесина составляло 4:1-8:1. Для разделения волокон пульпу интенсивно перемешивали в блендере в течение 3 сек. Щелочную обработку (отбелку) волокнистого продукта проводили раствором гидроксида натрия концентрацией 5-8% масс. с добавлением пероксида водорода в количестве 3-16,3% масс. при температуре 80°С в течение 1-3,5 ч. Выход целлюлозы составил 43,2-43,9% масс. Качественные характеристики целлюлозного продукта не представлены.

Недостатками этого способа являются: применение концентрированных растворов муравьиной кислоты, использование значительного количества пероксида водорода и невысокий выход целевого продукта - целлюлозы (43,2-43,9% масс.).

Задача настоящего изобретения состоит в повышении экономичности и экологичности способа при сохранении высокого выхода и качества целевого продукта.

Технический результат изобретения:

- повышение экономичности способа за счет снижения продолжительности процесса и расхода реагентов;

- улучшение экологичности процесса за счет снижения концентрации агрессивных реагентов: муравьиной кислоты, пероксида водорода и гидроксида натрия;

- повышение выхода целлюлозного продукта за счет использования нетоксичного твердого катализатора - диоксида титана;

- улучшение качества получаемого целевого продукта (высокое содержание целлюлозы при низком содержании лигнина).

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе получения целлюлозы путем варки щепы березы в растворе, содержащем муравьиную кислоту и пероксид водорода, при гидромодуле 6, температуре 80-90°С в течение 2 часов и отбелки целлюлозного полуфабриката пероксидом водорода в щелочной среде с гидромодулем 8 при нагревании в течение 1-2 часов с последующим выделением целевого продукта, согласно изобретению на стадии варки древесины используют катализатор диоксид титана в количестве 1,0% от массы абсолютно сухой древесины при интенсивном перемешивании в растворе, содержащем 15,0% масс. муравьиной кислоты и 1,0-3,0% масс. пероксида водорода, а отбелку осуществляют при интенсивном перемешивании раствором, содержащим 2,0-4,0% масс. гидроксида натрия и 1,0-2,0% масс. пероксида водорода, при температуре 90°С.

Сравнительный анализ признаков прототипа и предлагаемого изобретения показал, что общими признаками являются: проведение варки при температуре 80-90°С (в прототипе - 70-100°С) при атмосферном давлении в течение 2 ч (в прототипе 1-5 ч) и щелочная обработка (отбелка) в течение 1-2 ч (в прототипе 1-3,5 ч), с последующим выделением целлюлозного продукта.

В отличие от прототипа в предлагаемом изобретении используют экологически безопасный и легко отделяемый от продукта катализатор диоксид титана. В отличие от прототипа варочный раствор содержит меньшее количество муравьиной кислоты (15% масс.), в прототипе - 90% масс. и пероксида водорода (1-3% масс.), в прототипе - 10-50% масс. Отличительным признаком также является снижение концентрации, в отбеливающем растворе гидроксида натрия (2-4% масс.), в прототипе - 5-8% масс. и пероксида водорода (1-2% масс.), в прототипе - 3-16,3% масс. Температура на этапе щелочной обработки (отбелки) 90°С (в прототипе 80°С). В предлагаемом изобретении как на этапе варки, так и на этапе отбелки применяется интенсивное перемешивание (500-800 об/мин).

Благодаря использованию твердого катализатора диоксида титана и низким концентрациям муравьиной кислоты, пероксида водорода и гидроксида натрия значительно снижена деструкция углеводов древесины, улучшено качество получаемого целлюлозного продукта за счет повышения содержания в нем целлюлозы (до 94,9% масс.) и снижения содержания лигнина (до 0,5% масс.), улучшена экологическая чистота процесса. Кроме того, применение интенсивного перемешивания позволило сократить продолжительность стадий варки и отбеливания целлюлозного полуфабриката.

Предлагаемый способ подтверждается конкретными примерами.

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 250 мл, снабженный механической мешалкой (800 об/мин), холодильником и термометром заливают реакционный раствор, содержащий 15% масс. муравьиной кислоты и 3% масс. пероксида водорода, затем вносят катализатор диоксид титана в количестве 1,0% от массы абсолютно сухой древесины и перемешивают до образования суспензии, после этого в реактор загружают 10 г воздушно-сухой щепы березы с размером частиц 2-5 мм. Гидромодуль процесса составляет 6. Реактор помещают в жидкостной термостат и проводят варку древесины при температуре 90°С в течение 2 ч. Полученный волокнистый продукт отделяют от варочного раствора декантацией, промывают 2-кратным объемом горячей дистиллированной воды. Промывочный раствор сливают, а к целлюлозному полуфабрикату приливают раствор с гидромодулем 8, содержащий гидроксида натрия 4% масс. и пероксида водорода - 1% масс. для удаления остаточного лигнина. Процесс проводят при температуре 90°С в течение 2 часов при перемешивании реакционного раствора со скоростью 500 об/мин. Полученный целевой продукт отделяют от растворимых продуктов, промывают дистиллированной водой на воронке Бюхнера под вакуумом с использованием водоструйного насоса до нейтральной реакции среды сушат при температуре 103°С до постоянного веса. Выход целевого продукта составляет 52,5% масс., содержание целлюлозы в продукте 94,9% масс., гемицеллюлоз 4,2% масс., лигнина 0,5% масс. (см. таблицу).

Пример 2. Варку проводят в тех же условиях, что и в примере 1, но при содержании пероксида водорода в варочном растворе в количестве 1% масс. гидромодуле 10 и температуре 80°С. На этапе отбелки содержание пероксида водорода 2% масс. а продолжительность процесса 1 ч. Выход целевого продукта составляет 52,2% масс., содержание целлюлозы в продукте 93,7% масс., гемицеллюлоз 5,1% масс., лигнина 0,6% масс.

Пример 3. Варку проводят в тех же условиях, как и в примере 1, но на этапе отбеливания волокнистой массы используют гидроксид натрия с концентрацией 2% масс. и продолжительность процесса 1 час. Выход целевого продукта составляет 55,3% масс., содержание целлюлозы в продукте 91,8% масс., гемицеллюлоз 6,8% масс., лигнина 1,0% масс.

Пример 4. Варку проводят в тех же условиях, как и в примере 3, но на этапе отбеливания волокнистой массы продолжительность процесса 2 часа. Выход целевого продукта составляет 55,4% масс., содержание целлюлозы в продукте 92,3% масс., гемицеллюлоз 6,5% масс., лигнина 0,6% масс.

Таким образом, предложен простой и экологически безопасный способ получения целлюлозы из древесины. В предлагаемом изобретении, по сравнению с прототипом, за счет применения нетоксичного твердого катализатора - диоксида титана - повышается выход и улучшается качество целлюлозного продукта, а также повышается экологическая безопасность процесса его получения и увеличивается срок службы оборудования в результате снижения концентрации коррозийно-активных делигнифицирующих реагентов.

Способ получения целлюлозы путем варки щепы березы в растворе, содержащем муравьиную кислоту и пероксид водорода, при гидромодуле 6, температуре 80-90°C в течение 2 часов и отбелки целлюлозного полуфабриката пероксидом водорода в щелочной среде с гидромодулем 8 при нагревании в течение 1-2 часов с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что на стадии варки древесины используют катализатор диоксид титана в количестве 1,0% от массы абсолютно сухой древесины при интенсивном перемешивании в растворе, содержащем 15,0% масс. муравьиной кислоты и 1,0-3,0% масс. пероксида водорода, а отбелку осуществляют при перемешивании раствором, содержащим 2,0-4,0% масс. гидроксида натрия и 1,0-2,0% масс. пероксида водорода, при температуре 90°C.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 69 items.
20.10.2014
№216.013.0012

Способ формирования водонепроницаемого экрана в трещиноватых обводненных горных массивах с использованием тампонажа

Изобретение относится к горной и горно-химической промышленности, используется для ограждения и охраны трещиноватого горного массива от возможного проникновения за пределы создаваемого экрана жидких растворов. Способ включает бурение параллельных рядов скважин или шпуров, размещение в них...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531410
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.12.2014
№216.013.0f41

Гидравлический сепаратор

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности. Гидравлический сепаратор включает цилиндрический корпус, выполненный в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535322
Дата охранного документа: 10.12.2014
27.01.2015
№216.013.20fd

Способ флотации сульфидных медно-никелевых руд

Изобретение относится к способу флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы, и может быть использовано при коллективной флотации сульфидов из вкрапленных медно-никелевых руд. В способе проводят измельчение и кондиционирование руды в присутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539893
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.2264

Способ разделения кобальта и никеля

Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта и может быть использовано для разделения этих металлов при переработке растворов выщелачивания. Способ разделения кобальта и никеля из сернокислых растворов осуществляют экстракцией кобальта органической фазой, содержащей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540257
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.25e4

Композиция на основе дипропионата бетулина

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, в частности к противоопухолевой композиции. Противоопухолевая композиция производного бетулина с биосовместимым носителем, где в качестве производного бетулина включает дипропионат бетулина, а в качестве биосовместимого носителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541153
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.04.2015
№216.013.3926

Способ получения производных 3-сульфата аллобетулина

Изобретение относится к способу получения производных 3-сульфата аллобетулина. Сульфатирование аллобетулина проводят в N,N-диметилформамиде смесью сульфаминовой кислоты и мочевины при температуре 70-75°C в течение 2-3 часов, а выделение продукта проводят охлаждением реакционной массы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546118
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3c75

Способ получения сульфатированных производных арабиногалактана

Изобретение относится к способам получения сульфатированного арабиногалактана, используемого в химико-фармацевтической промышленности. Способ включает взаимодействие арабиноногалактана с сульфатирующим комплексом сульфаминовая кислота-мочевина в диметилсульфоксиде при непрерывном перемешивании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546965
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3f49

Способ получения целлюлозы

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы из древесного сырья. Способ получения целлюлозы заключается в варке древесной щепы при температуре 98-100°С, интенсивном перемешивании и атмосферном давлении в смеси, содержащей 3,0-5,6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547689
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.05.2015
№216.013.4a09

Способ извлечения иридия (iii) из хлоридных растворов

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к аффинажному производству металлов платиновой группы (МПГ). Способ заключается в переводе хлоридных комплексов иридия (III) в хорошо экстрагируемое трибутилфосфатом комплексное соединение иридия (IV) путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550460
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4d6a

Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд

Изобретение относится к технологии редких и радиоактивных элементов и может быть использовано при переработке железосодержащего и другого фосфатного редкоземельного сырья. Задачами заявляемого изобретения является упрощение способа переработки труднообогатимых железистых руд с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551332
Дата охранного документа: 20.05.2015
Showing 21-30 of 92 items.
27.05.2014
№216.012.c8bf

Композиция на основе диацетата бетулина

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, в частности к композиции производного бетулина с биосовместимым носителем. Композиция, содержащая диацетат бетулина с арабиногалактаном, при определенном соотношении компонентов. Вышеописанная композиция обладает улучшенной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517157
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.06.2014
№216.012.cda9

Способ крепления футеровочных пластин из полимерных материалов к металлической поверхности

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ крепления футеровочных пластин из полимерных материалов к металлической поверхности заключается в том, что устанавливают футеровочные пластины на стальные прутки, приваренные к металлической поверхности. На каждый пруток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518420
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.ce48

Способ получения углеродного адсорбента

Изобретение относится к области получения углеродных сорбентов на основе растительного сырья. Способ получения углеродного адсорбента включает карбонизацию измельченной древесины березы при 300-800°C в инертной среде. После карбонизации осуществляют выдержку карбонизата при конечной температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518579
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.d1b9

Способ получения кремния с использованием субхлорида алюминия

Изобретение относится к области металлургии кремния и может быть использовано для получения поликристаллического кремния для фотогальваники. Способ включает восстановление кремния из паров соединений кремния с хлором или кремния с хлором и водородом при смешении этих паров с парами низших...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519460
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.d213

Способ получения ванилина

Изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической отраслях промышленности. Способ заключается в окислении кислородом воздуха лигнина, полученного ферментативным гидролизом древесины хвойных пород или древесины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519550
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d796

Способ получения топливной присадки 1,1-диэтоксиэтана

Настоящее изобретение относится к способу получения оксигенатной топливной присадки 1,1-диэтоксиэтана к дизельным топливам и бензинам, улучшающей их качество. Способ заключается в конверсии этанола при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора. При этом конверсию этанола...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520968
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d799

Способ получения производных 3,28-дисульфата бетулина

Изобретение относится к способу получения производных 3,28-дисульфата бетулина, обладающего свойством ингибитора комплемента. Сульфатирование бетулина проводят в N,N-диметилформамиде смесью сульфаминовой кислоты и мочевины при температуре 60-70°C в течение 2-3 часов, выделение продукта проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520971
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.07.2014
№216.012.da3f

Способ получения сульфатированных производных арабиногалактана

Изобретение относится к способам получения сульфатированных биополимеров на основе арабиногалактана. Способ предусматривает взаимодействие арабиноногалактана с сульфатирующим комплексом при непрерывном перемешивании и нагревании. В качестве сульфатирующего комплекса используют комплекс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521649
Дата охранного документа: 10.07.2014
27.09.2014
№216.012.f8e0

Способ ускоренной гидротермальной обработки при синтезе мезоструктурированного силикатного материала типа sba-15

Изобретение относится к синтезу силикатного мезопористого мезоструктурированного материала SBA-15. Предложено перед проведением гидротермальной обработки синтезной смеси в раствор ввести фторид аммония. Гидротермальную обработку проводят в статических условиях при 80-100°С в течение 2-48 часов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529549
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8e3

Способ получения битумно-каучукового вяжущего

Изобретение относится к способу получения модифицированных битумных вяжущих, предназначенных для использования в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства. Вяжущее получают путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529552
Дата охранного документа: 27.09.2014
+ добавить свой РИД