×
20.01.2013
216.012.1ce2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002472888
Дата охранного документа
20.01.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы различного назначения, например для получения вискозной целлюлозы, для производства бумаги и картона. Способ осуществляется с использованием трех котлов периодического действия, последовательно связанных между собой по жидким фазам, и двух ступеней экстракции - водой и затем черным щелоком, при этом водный экстракт выводят из котлов путем его вытеснения черным щелоком, а черный щелок выводят путем его вытеснения варочным раствором. Длительность полного заполнения котла жидкой фазой и, соответственно, равная ей длительность полной замены в котле одной жидкой фазы вытеснением ее другой фазой, равны определяемой экспериментально длительности эффективной экстракции. Изобретение позволяет повысить механические показатели целлюлозы, снизить число Каппа, а также сократить длительность экстракции при повышении концентрации арабиногалактана в водном экстракте. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы различного назначения, например для получения вискозной целлюлозы, для производства бумаги и картона.

Известно, что при варке целлюлозы из щепы лиственницы с удаленными из нее в максимально возможной степени арабиногалактаном и флавоноидами качество волокнистого полуфабриката по ряду показателей заметно повышается, а процесс варки облегчается. Важно также, что арабиногалактан и флавоноиды являются ценными природными продуктами и поэтому их извлечение из щепы водной экстракцией с последующим выделением из экстракта в виде товарной продукции следует считать актуальной задачей.

Оптимальным решением общей задачи является получение из древесины лиственницы как целлюлозы высшего качества, так и определенной технологически и экономически обоснованной доли арабиногалактана и флавоноидов, а также удаление экстракцией из древесины в одном и том же процессе еще какой-то части этих веществ, но без их выделения, требующего неоправданно высоких затрат.

Известен способ переработки древесины лиственницы, включающий ее измельчение, экстракцию материала водой одновременно с ударно-акустическим воздействием в течение 0,5-1,0 мин, отделение экстракта, его упаривание и осаждение арабиногалактана в органическом растворителе (пат. RU 2273646, МПК С08В 37/00, опубл. 10.04.2006 г.). Однако способ не предусматривает получение из древесного остатка волокнистых полуфабрикатов.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы в котле периодического действия, включающий ступень водной экстракции щепы, отделение от нее экстракта, подачу в щепу раствора варочных химикатов, последующую варку (а.с. 1595977, МПК D21C 3/02, D21C 1/02, опубл. 30.09.1990 г.).

Отрицательной чертой способа являются низкая концентрация арабиногалактана в экстракте, недостаточно высокие механические показатели целлюлозы. В описании способа на основании результатов одного из примеров его выполнения авторы указывают о возможности получения по этому способу целлюлозы, пригодной для производства из нее вискозной целлюлозы. Однако следует отметить, что в целлюлозе по примерам число Каппа недостаточно низкое для этой цели.

Новыми положительными результатами от применения предлагаемого способа являются повышение механических показателей целлюлозы, повышение содержания в ней α-целлюлозы, снижения числа Каппа, а также сокращение длительности экстракции при повышении концентрации арабиногалактана в водном экстракте.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы в котле периодического действия, включающем загрузку котла щепой и заполнение жидкой фазой, ступень водной экстракции щепы с заданной ее длительностью, выведение экстракта из котла, подачу в котел варочного раствора, последующую варку, согласно изобретению экстракцию щепы проводят в две ступени в трех последовательно связанных между собой по жидким фазам котлах, в качестве экстрагента на второй ступени экстракции используют черный щелок, при этом водный экстракт выводят из котлов путем его вытеснения черным щелоком, а черный щелок выводят путем его вытеснения варочным раствором. Длительность заполнения котла жидкой фазой и, соответственно, равная ей длительность замены в котле одной жидкой фазы вытеснением другой фазой, равны длительности эффективной экстракции. В качестве черного щелока используют щелок непосредственно после варки или разбавленный щелок, например, от промывки целлюлозы с добавлением белого щелока. Экстракт водной ступени направляют на утилизацию. Экстракт второй ступени направляют в систему регенерации варочных химикатов.

Способ осуществляют следующим образом. Сначала в лабораторных условиях проводят экстракцию щепы, подлежащей переработке в системе из 3-х котлов, с известным содержанием в ней арабиногалактана, водой при 90°С с измерением содержания арабиногалактана в экстракте и определением его зависимости от длительности экстракции. По этим данным определяют длительность эффективной экстракции. Экстракцию считают эффективной до того момента, после которого при увеличении ее длительности вдвое дополнительное количество экстрагированного арабиногалактана не превышает 10% его содержания в экстракте в этот момент. Это первая контрольная точка τ1.

В таких же условиях проводят экстракцию водой второй порции щепы до первой контрольной точки, затем водный экстракт сливают и экстракцию этой порции продолжают черным щелоком с измерением содержания добавляемых при экстракции веществ. По зависимости этого параметра от длительности экстракции определяют вторую контрольную точку τ2, соответствующую пределу эффективной экстракции черным щелоком.

Большее из этих двух контрольных значений длительности экстракции считают оптимальной, или эффективной, длительностью экстракции для обеих ее ступеней в 3-котловой системе в промышленных условиях (τэф). За это время степень извлечения из щепы арабиногалактана в результате 2-х ступеней экстракции должна быть достаточно высокой.

В промышленных условиях три варочных котла периодического действия объединяют трубопроводами с соответствующим набором запорной арматуры в систему связанных между собой последовательно по жидким фазам котлов. Котлы в равной мере загружают щепой в количестве, обеспечивающим заданное значение гидромодуля при варке.

Для обеспечения возможности работы системы котлов в оптимальном и автоматически управляемом режиме эффективной экстракции на обеих ее ступенях необходимо, чтобы длительность заполнения первого котла жидкой фазой и, соответственно, равная ей длительность замены в котлах одной жидкой фазы вытеснением другой фазой были равны длительности эффективной экстракции, то есть τопт.

Вообще говоря, длительность заполнения первого котла или замены одной жидкой фазы другой (отметим ее символом τ3) может быть и больше, и меньше длительности эффективной экстракции. Необходимо лишь, чтобы при любой скорости заполнения котла или котлов нижний слой щепы в первом котле подвергся экстракции, например, водной, в течение времени, не меньшем эффективной длительности τэф (это τ1 или τ2) еще до выхода этого же экстрагента из третьего котла. При τ3эф, то есть при более высокой скорости, чем при τ3эф, движения жидких фаз в котлах, увеличиваются объемы экстрактов в одном цикле экстракция-варка и, соответственно, снижается концентрация растворенных веществ в водном экстракте, предназначенном для переработки. При τ3эф, то есть при медленном движении жидких фаз в котлах, увеличивается относительная доля водного экстракта, загрязняемая черным щелоком при вытеснении им из котлов, начиная с первого котла, водного экстракта. Загрязненную часть водного экстракта переработать с целью получения арабиногалактана сложно, ее следует направить либо в канализацию, либо использовать в других целях.

В выбранных условиях при τ3эф в первый котел подают воду с температурой 90°С. При его заполнении до заданного уровня нижний слой щепы в котле подвергся экстракции в течение τэф. Подачу воды прекращают и в этот котел подают черный щелок, который вытесняет водный экстракт во второй котел. При заполнении первого котла черным щелоком вся щепа в нем подверглась экстракции водой в течение τэф, а нижний слой подвергся экстракции черным щелоком также в течение τэф. Подачу черного щелока прекращают и подают в первый котел варочный раствор, который вытесняет черный щелок во второй котел, а этот экстрагент, в свою очередь, вытесняет из второго котла в третий водный экстракт. При заполнении варочным раствором первого котла, черным щелоком - второго котла, водным экстрагентом - третьего котла, щепа в первом котле прошла экстракционную обработку в 2 ступени, во втором котле - обработку только водным экстрагентом. При заполнении варочным раствором всех трех котлов щепа в них прошла полную экстракционную обработку в две ступени, то есть водным экстрагентом и черным щелоком.

В течение всего процесса температура в котлах поддерживается на уровне 90°С.

Водный экстракт и черный щелок выводятся раздельными потоками. Водный экстракт направляют на переработку, второй экстракт - в систему регенерации черного щелока.

Поскольку растворимость арабиногалактана в воде очень высока, наличие его в экстрагентах на обеих ступенях экстракции не влияет на скорость его выщелачивания из щепы. Соответственно, при одинаковых условиях варки целлюлозу получают во всех трех котлах с одинаковыми характеристиками.

При необходимости более глубокого удаления арабиногалактана из щепы можно увеличить длительность только второй ступени экстракции, то есть экстракцией черным щелоком, например, вдвое, заполняя им при том же значении τ3 два котла и уже затем подавать в первый котел варочный раствор.

Следующий пример иллюстрирует эффективность предлагаемого способа.

Навеску щепы, предназначенной для варки в системе из трех котлов, подвергают двухступенчатой экстракции с использованием лабораторной установки. Температура экстрагентов 90°С, гидромодуль при экстракции 4:1, содержание арабиногалактана в абсолютно сухой щепе 9,8%. На первой ступени экстракцию проводят в течение 60 минут. Рассчитывают зависимость содержания арабиногалактана в экстракте от длительности экстракции и определяют длительность эффективной экстракции (τ1) для этой ступени. По результатам трех одинаковых испытаний τ1=28 мин. За это время в раствор экстрагировалось 42,4% арабиногалактана от его исходного содержания.

Далее водный экстракт сливают, щепу заливают черным щелоком с известным содержанием в нем сухих веществ. Экстракцию проводят с измерением количеств добавляемых в экстракт веществ в течение 60 минут и определяют длительность эффективной экстракции (τ2) для второй ступени обработки щепы. Она оказалась равной 24 мин. За это время из щепы было удалено еще 43,2% арабиногалактана в расчете на его исходное содержание. Остаточное его содержание в щепе - 1,4%.

Эту щепу подвергают варке с варьированием ее условий с целью определения их влияния на выход целлюлозы, содержания в ней лигнина (число Каппа) и α-целлюлозы. Эти данные приведены в таблице 1 для 7 вариантов варки.

В качестве оптимальной длительности процесса экстракции (τэф) в промышленном процессе выбирают τ1=28 мин.

Котлы загружают щепой из расчета, чтобы значение гидромодуля было равным 4:1.

В первый котел подают воду с температурой 90°С со скоростью, обеспечивающей его заполнение за 28 минут. После истечения этого времени подачу воды прекращают и в первый котел с такой же скоростью подают черный щелок. При заполнении 1-го котла черным щелоком его подачу прекращают и в 1-й котел подают варочный раствор. При заполнении этим раствором 1-го котла 2-й котел заполнен черным щелоком, вытесненным из первого котла варочным раствором, 3-й котел заполнен водным экстрактом, вытесненным из 2-го котла черным щелоком. Температура в котлах на всех этапах поддерживают на уровне 90°С.

Подачу варочного раствора продолжают до полного заполнения всех трех котлов, при этом сначала отбирают водный экстракт и затем черный щелок. Водный экстракт направляют на переработку, второй - в систему регенерации варочных химикатов.

При заполнении котлов варочным раствором начинают варку целлюлозы по заданному режиму: подъем температуры с 90°С до 140°С - 40 минут, выдержка при 140°С - 40 минут, подъем до 170°С - 40 минут, продолжительность варки при 170°С - 90 минут. Расход белого щелока, в расчете на абсолютно сухую древесину (а.с.д.), 22,0%.

В таблице 2 приводятся характеристики целлюлозы, полученной в примере промышленного использования способа. Показатели механической прочности полученных из целлюлозы отливок измеряют при помоле 60°ШР и массе отливок 75 г/м2. Для сравнения приводятся показатели, взятые из описания способа по прототипу.

На основании приведенных в таблицах 1 и 2 характеристик следует заключить, что из такой целлюлозы можно производить бумагу высшего качества, а также использовать ее в качестве материала для получения вискозной целлюлозы.

Таблица 1
Влияние условий варки полученной в лабораторных условиях щепы на характеристики целлюлозы.
Параметры варки Характеристики целлюлозы
t, °С Время, мин Расход белого щелока, % к а.с.д. Выход целлюлозы, % к а.с.д. Число Каппа, ед. Содержание α-целлюлозы, % по массе целлюлозы
170 130 19,0 34,3 23,5 94,26
170 160 19,0 33,0 21,4 94,30
170 100 22,0 33,5 21,0 94,05
170 130 22,0 32,2 17,4 94,05
170 70 25,0 33,1 16,1 94,72
170 70 25,0 33,0 19,4 95,21
170 100 25,0 32,2 15,3 94,51

Таблица 2
Характеристики целлюлозы, сваренной в промышленных условиях по примеру.
Показатели Новый способ По прототипу
Выход целлюлозы, % 33,5 34,3
Число Каппа 21,0 27,0
Содержание α-целлюлозы, % 94,3 94,5
Разрывная длина, м 10200 9100
Число двойных перегибов 5680 5450
Сопротивление продавливанию, кПа 630 550
Сопротивление раздиранию, мН 270 210

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 53.
10.01.2013
№216.012.17b0

Способ обработки отработанных регенерационных растворов соли натрий-катионитовых фильтров

Изобретение относится к технологии переработки отработанных растворов от регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки. Способ включает добавление в регенерационный раствор, содержащий соли жесткости (MgCl, CaCl), мелкодисперсного сорбента в виде фибрилированных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471556
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1913

Способ получения окрашенной бумаги

Настоящее изобретение относится к способу получения окрашенной бумаги, включающему приготовление водной дисперсии целлюлозных волокон и раствора натурального красителя - продукта экстракции древесины лиственницы, содержащего 65-75 мас.% кверцетина и 25-35 мас.% веществ лигноуглеводного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471911
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce1

Способ комплексной переработки древесины лиственницы

Изобретение относится к технологиям переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов по бисульфитному способу варки и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской. Способ включает использование трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472887
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce3

Способ экстракции щепы лиственницы

Способ относится к технологиям комплексной переработки древесины лиственницы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности для получения высококачественной целлюлозы и ценных природных веществ - арабиногалактана и флавоноидов. Способ включает использование трех котлов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472889
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce4

Способ получения фибриллированных целлюлозных волокон

Изобретение относится к технологиям получения фибриллированных целлюлозных волокон путем измельчения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажном производстве, а также в различных отраслях промышленности в процессах извлечения из воды ионов металлов с применением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472890
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce6

Способ получения бактерицидной бумаги

Изобретение относится к области производства специальных видов бумаги и может найти применение в целлюлозно-бумажной и медицинской отраслях промышленности. Способ включает приготовление дисперсии бактерицидного препарата, состоящего из фибриллированных целлюлозных волокон с иммобилизованными на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472892
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.21ab

Способ получения композиционного бактерицидного препарата

Изобретение относится к технологиям получения композиционных бактерицидных препаратов, обладающих бактерицидной и фунгицидной активностью. Способ включает приготовление дисперсии частиц субстрата, растворов солей бактерицидных металлов из ряда, содержащего серебро и цинк, смешение дисперсии и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474121
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23ae

Устройство для комплексной переработки щепы древесины лиственницы

Изобретение относится к аппаратурному оснащению процессов переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской. Устройство состоит из трех стационарных котлов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474636
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.2748

Способ экстракции щепы лиственницы

Способ относится к технологиям переработки древесины лиственницы и может быть использован в производстве целлюлозы для получения бумаги и картона, а также целлюлозы для химической переработки. Способ экстракции щепы лиственницы с использованием котла периодического действия для варки сульфатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475576
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e27

Способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы как вискозной, так и для бумаги и картона. Способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы включает две ступени экстракции щепы с использованием на первой ступени в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477346
Дата охранного документа: 10.03.2013
Показаны записи 1-10 из 53.
10.01.2013
№216.012.17b0

Способ обработки отработанных регенерационных растворов соли натрий-катионитовых фильтров

Изобретение относится к технологии переработки отработанных растворов от регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки. Способ включает добавление в регенерационный раствор, содержащий соли жесткости (MgCl, CaCl), мелкодисперсного сорбента в виде фибрилированных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471556
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1913

Способ получения окрашенной бумаги

Настоящее изобретение относится к способу получения окрашенной бумаги, включающему приготовление водной дисперсии целлюлозных волокон и раствора натурального красителя - продукта экстракции древесины лиственницы, содержащего 65-75 мас.% кверцетина и 25-35 мас.% веществ лигноуглеводного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471911
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce1

Способ комплексной переработки древесины лиственницы

Изобретение относится к технологиям переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов по бисульфитному способу варки и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской. Способ включает использование трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472887
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce3

Способ экстракции щепы лиственницы

Способ относится к технологиям комплексной переработки древесины лиственницы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности для получения высококачественной целлюлозы и ценных природных веществ - арабиногалактана и флавоноидов. Способ включает использование трех котлов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472889
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce4

Способ получения фибриллированных целлюлозных волокон

Изобретение относится к технологиям получения фибриллированных целлюлозных волокон путем измельчения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажном производстве, а также в различных отраслях промышленности в процессах извлечения из воды ионов металлов с применением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472890
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ce6

Способ получения бактерицидной бумаги

Изобретение относится к области производства специальных видов бумаги и может найти применение в целлюлозно-бумажной и медицинской отраслях промышленности. Способ включает приготовление дисперсии бактерицидного препарата, состоящего из фибриллированных целлюлозных волокон с иммобилизованными на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472892
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.21ab

Способ получения композиционного бактерицидного препарата

Изобретение относится к технологиям получения композиционных бактерицидных препаратов, обладающих бактерицидной и фунгицидной активностью. Способ включает приготовление дисперсии частиц субстрата, растворов солей бактерицидных металлов из ряда, содержащего серебро и цинк, смешение дисперсии и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474121
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23ae

Устройство для комплексной переработки щепы древесины лиственницы

Изобретение относится к аппаратурному оснащению процессов переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской. Устройство состоит из трех стационарных котлов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474636
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.2748

Способ экстракции щепы лиственницы

Способ относится к технологиям переработки древесины лиственницы и может быть использован в производстве целлюлозы для получения бумаги и картона, а также целлюлозы для химической переработки. Способ экстракции щепы лиственницы с использованием котла периодического действия для варки сульфатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475576
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e27

Способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве целлюлозы как вискозной, так и для бумаги и картона. Способ получения сульфатной целлюлозы из древесины лиственницы включает две ступени экстракции щепы с использованием на первой ступени в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477346
Дата охранного документа: 10.03.2013
+ добавить свой РИД