×
29.03.2019
219.016.ee21

Способ получения целлюлозы

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении целлюлозы из недревесного однолетнего растительного сырья. Способ получения целлюлозы включает дробление и очистку целлюлозосодержащего материала, варку в щелочном растворе, термомеханохимическую активацию целлюлозосодержащего материала, промывку, отбелку, промывку и сушку. Термомеханохимическую активацию проводят вне емкости варки непрерывно в возвратном потоке. Использование способа позволяет сократить время процесса за счет уменьшения времени щелочной варки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, 1 табл., 5 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении целлюлозы из недревесного однолетнего растительного сырья.

Известен способ получения целлюлозы, включающий механическую обработку целлюлозосодержащего материала (ЦСМ) путем одновременного его рыхления и очистки, варку в щелочном растворе при температуре 130-140°C под давлением 3-4 атм. в течение 180-210 мин, промывку, отбелку в кислом растворе гипохлоритом натрия, отжим, рыхление и сушку (патент RU 2078163, кл. D04H 1/02, оп. 27.04.1997).

Недостатками способа являются проведение процесса щелочной варки в жестких условиях и использование для отбелки канцерогенного гипохлорита натрия.

Известен способ получения целлюлозы путем одновременного рыхления и очистки ЦСМ, измельчения, замочки в растворе NaOH и очистки, щелочной варки в течение 1,5-3 часов при гидромодуле 1:(5-20), содержащем дополнительно ПАВ, промывки, отбелки в растворе H2O2, промывки, отжима и сушки (патент RU 2304647, кл. D21C 5/00, D21C 1/06, D21C 3/02, D01C 1/02, оп 20.08.2007).

Недостатками известного способа является невозможность получения целлюлозы из ЦСМ с высокой степенью закостренности и большим содержанием лигнина в полупродукте.

Известны способы активации ферментативного гидролиза ЦСМ и выделения лигнина и других спутников целлюлозы с помощью ультразвуковой обработки (УЗО). Обработка проводится в ультразвуковых ваннах в течение от 5 минут до нескольких часов (см., например, Донцов А.Г. Влияние ультразвуковой кавитации на реакционную способность лигноцеллюлозных субстратов при биоконверсии растительной биомассы / А.Г. Донцов, А.П. Карманов, Л.С. Кочева и др. / Бутлеровские сообщения 2014, Т. 39, №9. - с 52-57).

Недостатком является длительность процесса и его периодичность. Такой способ применим только для ЦСМ с высоким содержанием целлюлозы.

Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является способ получения целлюлозы из льняного сырья, включающий рыхление и очистку ЦСМ, дополнительную промывку и резку, замочку (варку) измельченного сырья в щелочном растворе в течение 15-60 минут, термомеханохимическую активацию (ТМХА) подготовленной пульпы в течение 15-30 минут, промывку, отбелку, промывку, отжим и сушку. При необходимости после ТМХА добавляется стадия дозревания (дополнительной варки) в течение 30-60 минут (RU кл. 2343241, D21C 5/00, D21C 1/06, D21C 9/12, D21B 1/16, D01C 1/02, оп. 10.01.2009).

Недостатком способа является длительность операции замочки (варки) ЦСМ.

Технической проблемой является уменьшение времени щелочной варки ЦСМ при одновременном сохранении качества получаемой целлюлозы.

Техническая проблема решается способом, включающим дробление и очистку целлюлозосодержащего материала (ЦСМ), варку в щелочном растворе, термомеханохимическую активацию (ТМХА) целлюлозосодержащего материала, промывку, отбелку, промывку и сушку, при этом щелочную варку целлюлозосодержащего материала совмещают с термомеханохимической активацией, которую осуществляют вне емкости варки непрерывно в возвратном потоке с использованием различных устройств.

В качестве устройства ТМХА используют вальцовую плющилку или ножевая, или молотковую или дисковую дробилку, а также аппарат ультразвуковой обработки и аппарат с непрерывно вращающимися под действием электромагнитного поля ферромагнитными частицами.

Объем раствора ЦСМ, перемещаемого из емкости варки, за время операции щелочной варки может превышать объем материала, находящегося в емкости варки.

Термомеханохимическая активация может быть выполнена с использованием одного или нескольких устройств, установленных последовательно.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение времени щелочной варки ЦСМ при сохранении качества получаемой целлюлозы.

Операция варки состоит из нескольких стадий: диффузии варочного раствора к поверхности ЦСМ, проникновении внутрь, реакции гидролиза и диффузии продуктов реакции в раствор. В процессе варки важнейшим химическим процессом является гидролиз макромолекул лигнина, которое приводит к его выделению и переходу в растворимую форму. Под воздействием активных реагентов и температуры связанный лигнин расщепляется и накапливается в варочном растворе.

Скорость реакции может быть увеличена с помощью активации ЦСМ, в результате которой происходит разупорядочение и разрушение клеточного строения ЦСМ. Это может достигаться воздействием, связанным со сжатием, деформацией и дезинтеграцией сечки ЦСМ в варочном растворе, многими известными приемами, например, с помощью устройств механической обработки: вальцовой плющилки, в дробилках ножевых, молотковых и дисковых, а также с использованием ультразвукового воздействия (УЗ) или силового воздействия в потоке анизотропных ферромагнитных тел.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе ТМХА проводят непосредственно в процессе варки в обогреваемом наружном контуре непрерывно в возвратном потоке. При этом ЦСМ после активации опять подается в варочную емкость с щелочным раствором. В этом случае быстрее происходит диффузия раствора в ЦСМ и извлечение из него лигнина и других спутников. За счет этого можно добиться сокращения времени варки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены: на Фиг. 1 - общая схема установки для получения целлюлозы заявляемым способом, где 1 - емкость для варки, 2 - перемешивающее устройство, 3 - масса-насос, 4 - трубопровод, 5 - ультразвуковое устройство или устройство с непрерывно вращающимися под действием электромагнитного поля ферромагнитными частицами, 6 - приемный бункер устройства механической обработки, 7 - устройство механической обработки, 8 - выгружной бункер устройства механической обработки; на Фиг. 2 - схема устройства непрерывно вращающихся под действием электромагнитного поля ферромагнитных тел, где 9 - немагнитная цилиндрическая труба, встроенная в наружный контур, 10 - корпус с катушками электромагнитного поля, 11 - блок управления скоростью вращения, 12 - ферромагнитные частицы, непрерывно вращающиеся под действием электромагнитного поля; на Фиг. 3 - схема устройства ультразвуковой обработки, где 13 - корпуса, 14 - ультразвуковой генератор, 15 - блок управления.

В качестве сырья возможно использовать любой ЦСМ из однолетних растений не зависимо от его природы (лен, конопля, рапс, люцерна, амарант, солома пшеницы, ржи и др.).

Процесс по формуле изобретения осуществляют следующим образом.

Предварительно подготовленную сечку однолетнего растительного сырья, измельченную до 10-15 мм, загружают в емкость 1 со щелочным раствором, где ее разогревают при перемешивании. Варку ЦСМ проводят в растворе щелочи с концентрацией 0,7 масс. % с гидромодулем 1:15, с добавлением перекиси водорода с концентрацией 0,25 масс. % и ПАВ с концентрацией 0,1 масс. %. Температура варочного раствора 100°С, время варки не более 60 минут.

Для увеличения интенсивности процесса варочный раствор подвергают ТМХА, прокачивая его масса-насосом 3 из варочной емкости 1 по наружному обогреваемому контуру 4 в ультразвуковое устройство или устройство с непрерывно вращающимися под действием электромагнитного поля ферромагнитными частицами 5, а затем в приемный бункер 6 устройства механической обработки 7 и возвращают его через выгружной бункер 8 в емкость варки 1. Объем раствора, проходящего через наружный контур, регулируется производительностью масса-насоса 3.

По окончании процесса варки выполняют стандартные операции дезинтеграции целлюлозного полуфабриката до необходимых размеров, промывки, отбелки, промывки и сушки.

Все вышесказанное подтверждается следующими примерами, в которых в качестве ЦСМ использовали коноплю и люцерну.

Пример 1.

Подготовленную сечку однолетнего растительного сырья загружают в емкость со щелочным раствором, где полученную массу разогревают до 100°C при перемешивании. Через 10 мин после начала щелочной варки раствор ЦСМ начинают перекачивать масса-насосом AE.H-ZD (производительность 3,4 м3/ч) по обогреваемому наружному контуру (диаметр трубопровода 25 мм) в котором установлено проточное ультразвуковое устройство «Молот» (производительность до 3 м3/ч, мощность 5,5 кВт/ч), после чего раствор подается в приемный бункер молотковой дробилки МПС-150 (производительность 4000 кг/ч, мощность 2,2 кВт/ч), где происходит термомеханохимическая активация. И через выгружной бункер снова попадает в емкость варки. Перекачиваемый объем в течение времени операции варки равен объему емкости варки. Общее время варки 35 минут.

Затем выполняют стандартные операции дезинтеграции целлюлозного полуфабриката до необходимых размеров, промывку, отбелку, промывку и сушку. Показатели полученной целлюлозы представлены в таблице (опыты 1, 2).

Пример 2 (аналогичен примеру 1).

Варочный раствор при движении по наружному контуру подвергается ультразвуковому воздействию в двух последовательно установленных аппаратах и механическому воздействию в одной молотковой дробилке. Показатели полученной целлюлозы представлены в таблице (опыт 3).

Пример 3 (аналогичен примеру 1).

Объем варочного раствора, перекачиваемого по наружному контуру за время операции варки в два раза больше объема емкости варки. Показатели полученной целлюлозы представлены в таблице (опыт 4).

Пример 4 (аналогичен примеру 1).

Варочный раствор во время операции варки при перекачке по наружному контуру проходит через механическое воздействие на дисковой мельнице РМ 300 (производительность 4000 кг/ч, мощность 20 кВт/ч) и устройстве силового воздействия непрерывно вращающимися под действием электромагнитного поля ферромагнитными телами диаметром 2 мм. и длиной 15 мм. (диаметр внутренней полости устройства 70 мм., длина 100 мм.). Скорость вращения электромагнитного поля 3000 об/мин. Показатели полученной целлюлозы представлены в таблице (опыт 5, 6).

Пример 5 (аналогичен примеру 4).

Объем варочного раствора, перекаченного по наружному контуру в два раза больше объема емкости варки. Показатели полученной целлюлозы представлены в таблице (опыт 7).

Анализ табличных данных показывает, что предложенный способ позволяет получить целлюлозу из соломы однолетнего растительного сырья при меньшем времени варки ЦСМ, но при этом сохранить качество, соответствующее прототипу. Это достигается тем, что операцию варки совмещают с термомеханохимической активацией, которая осуществляется непосредственно во время щелочной варки ЦСМ непрерывно при перекачивании варочного раствора по наружному контуру емкости варки, в котором установлено ультразвуковое устройство или устройство с непрерывно вращающимися под действием электромагнитного поля ферромагнитными частицами и устройство механической обработки. Показатели α-целлюлозы остаются на уровне прототипа при значительном уменьшении общего времени процесса варки. При этом данный метод позволяет получать целлюлозу из обедненного сырья. Сочетания того или иного воздействия, количество этих воздействий, порядка их осуществления не меняют общую картину полученного результата.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить целлюлозу из недревесного однолетнего растительного сырья с показателями качества сравнимыми с прототипом, но при значительном уменьшении времени щелочной варки, а, следовательно, и всего процесса в целом.


Способ получения целлюлозы
Способ получения целлюлозы
Способ получения целлюлозы
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 82 items.
25.08.2017
№217.015.a328

Водометный движитель

Изобретение относится к устройствам для перемещения плавающих объектов по воде и под водой. Водометный движитель содержит водометную трубу и движитель. Водометная труба выполнена из соосно соединенных друг с другом обтекателя, цилиндра, конусного переходника и сопла с нагнетательным клапаном....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607151
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a360

Колонна концентрирования кислот

Изобретение относится к аппаратам, применяемым для концентрирования растворов кислот, и может быть использовано в различных областях химической промышленности, в частности в производстве и переработке неорганических кислот, удобрений. Колонна концентрирования кислот включает составной корпус из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607208
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a493

Способ получения термофосфата

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения термофосфата включает смешение измельченного фосфатного сырья с натрийсодержащим соединением, обжиг смеси при температуре 900-1000°C и охлаждение спека, причем в качестве натрийсодержащего соединения используют отходы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607349
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b8e4

Барабанная сушилка

Изобретение относится к сушильной технике, а именно к конвективным сушилкам с вращающимся барабаном, и может быть использовано для сушки дисперсных, например, зерненных материалов в сельском хозяйстве, пищевой и химической промышленностях. Барабанная сушилка включает барабан в виде полого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615308
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.b9ed

Способ получения высокодисперсной алюмоциркониевой оксидной системы

Изобретение относится к способу получения высокодисперсной алюмоциркониевой оксидной системы. Способ включает анодное растворение металлического алюминия в растворе хлорида натрия с концентрацией 29±0,5 г/л в коаксиальном электролизере с отличающимися на два и более порядка площадями электродов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615513
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.b9fa

Полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полипропилена и может быть использовано в производстве изделий медицинского назначения. Композиция содержит полипропилен с показателем текучести расплава 25-35 г/10 мин, дивинилстирольный термоэластопласт с показателем текучести расплава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615514
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.ba08

Способ предварительной активации прессованных хлебопекарных дрожжей

Изобретение относится к производству хлебобулочных изделий. Способ предварительной активации прессованных хлебопекарных дрожжей включает приготовление питательной среды путем смешивания муки, воды и добавки, внесением в питательную среду измельченных прессованных хлебопекарных дрожжей с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615480
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.ba0e

Способ получения нефти с пониженной вязкостью и температурой застывания

Изобретение описывает способ получения нефти с пониженной эффективной вязкостью и температурой застывания путем введения в высоковязкую нефть депрессорной присадки на основе полимера в растворителе, при этом в качестве полимера используют каучук бутадиеновый СКДН, в качестве растворителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615510
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.ba3a

Многослойная пленка для упаковки сыра

Изобретение относится к химической промышленности и касается многослойной полимерной пленки для упаковки сыра. Пленка изготовлена путем соэкструзии и вытянута по двум осям способом тройного раздува. Пленка содержит первый наружный слой, считая снаружи внутрь, и второй защитный наружный слой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615525
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.baa1

Подрельсовая прокладка

Изобретение относится к конструкции железнодорожного пути, а именно к упругим элементам рельсового скрепления, устанавливаемого между подрельсовой подкладкой и железобетонной шпалой. Подрельсовая прокладка из многослойного упругого материала включает слои резины прямоугольной формы с кордом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615606
Дата охранного документа: 05.04.2017
Showing 11-20 of 28 items.
19.09.2018
№218.016.888b

Способ приготовления бетонной смеси

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления бетонной смеси и строительных растворов, бетонов и конструкций и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве. Способ приготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667180
Дата охранного документа: 17.09.2018
19.09.2018
№218.016.88ab

Способ приготовления бетонной смеси

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления бетонной смеси и строительных растворов, бетонов и конструкций, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве. Способ заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667179
Дата охранного документа: 17.09.2018
25.09.2018
№218.016.8ac4

Способ активации извести

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве строительных растворов и изделий, например кирпича, силикатного бетона. Способ активации извести включает предварительную обработку извести вихревым слоем анизотропных ферромагнитных тел в немагнитной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667746
Дата охранного документа: 24.09.2018
25.09.2018
№218.016.8b2a

Способ активации гипса

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве строительных изделий, например панелей, облицовочных плит. Способ активации гипса включает предварительную обработку гипса вихревым слоем анизотропных ферромагнитных тел в немагнитной емкости, расположенной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667756
Дата охранного документа: 24.09.2018
11.10.2018
№218.016.9033

Способ непрерывного получения битумной эмульсии и реактор для его осуществления

Изобретение относится к способу непрерывного получения битумной эмульсии и к реактору для его осуществления. Предлагаемый способ включает смешение битума, воды и комплексного стабилизатора эмульсии до получения устойчивой эмульсии в реакторе, выполненном в виде цилиндрической немагнитной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669100
Дата охранного документа: 08.10.2018
16.01.2019
№219.016.afd2

Способ получения целлюлозы

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении целлюлозы из недревесного однолетнего растительного сырья. Способ получения целлюлозы включает дробление и очистку целлюлозосодержащего материала, варку в щелочном растворе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677063
Дата охранного документа: 15.01.2019
16.01.2019
№219.016.affb

Способ оценки качества измельчения нитратов целлюлозы

Изобретение относится к технологии производства нитратов целлюлозы (НЦ), а именно к оценке качества промышленного измельчения пироксилинов на различных измельчительных аппаратах. Способ включает приготовление в двух измерительных цилиндрах водной суспензии измельченного продукта, перемешивание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677209
Дата охранного документа: 15.01.2019
26.01.2019
№219.016.b460

Боеприпас в корпусе

Изобретение относится к боеприпасам для артиллерийских орудий. Боеприпас в корпусе, выполненном с возможностью размещения в казенной части артиллерийского орудия, содержит два снаряда, расположенные в корпусе один впереди другого, пороховые метательные заряды переднего и заднего снарядов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678216
Дата охранного документа: 24.01.2019
29.03.2019
№219.016.ee01

Способ получения целлюлозы

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении целлюлозы из недревесного однолетнего растительного сырья. Способ получения целлюлозы включает дробление и очистку целлюлозосодержащего материала, варку в щелочном растворе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683181
Дата охранного документа: 26.03.2019
19.04.2019
№219.017.327d

Биологически разрушаемая термопластичная композиция

Изобретение относится к получению биологически разрушаемой термопластичной композиции, используемой для производства различных тароупаковочных изделий. Биологически разрушаемая термопластическая композиция содержит диацетат целлюлозы с содержанием ацетатных групп 56,4%, в количестве 25 мас.ч.,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002404205
Дата охранного документа: 20.11.2010
+ добавить свой РИД