×
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

Показаны записи 1-10 из 82.
27.04.2016
№216.015.2af8

Многослойная рукавная или плоская оболочка или пленка

Изобретение относится к химической технологии полимерных материалов и касается многослойной рукавной или плоской оболочки или пленки для использования в упаковке мясных продуктов, изготовленной путем соэкструзии и вытянутой по двум осям способом тройного раздува, в форме усаживающегося пакета,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582701
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.04.2016
№216.015.2afa

Способ термической переработки органосодержащего сырья и установка для его осуществления

Изобретение относится к области переработки органосодержащего сырья и может быть использовано при переработке отработанных деревянных шпал. Способ включает сушку сырья при температуре 160-200°C в двух последовательно соединенных шнековых транспортерах - в первом транспортере 5 путем передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582698
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.04.2016
№216.015.2afb

Установка для производства древесного угля

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности. Установка содержит вертикальную реторту (1), имеющую зоны сушки (3), пиролиза (6), охлаждения (8), накопления (2), активирования древесного угля (7), изолированные между собой шиберными заслонками (35, 36, 37, 38, 39). Зоны сушки (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582696
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.08.2016
№216.015.4d0e

Стопорящееся резьбовое соединение

Изобретение относится к крепежным изделиям, исключающим самопроизвольное отвинчивание гайки, и может быть использовано в механизмах, испытывающих вибрационные, ударные нагрузки и тепловое воздействие. Изобретение предназначено для использования в силовых и энергетических машинах и установках...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595589
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4ed8

Способ получения сорбента для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

Изобретение относится к способам получения сорбентов из растительного сырья. Способ получения сорбента включает обработку предварительно высушенного и измельченного листового опада низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда при давлении в разрядной камере 26,6 МПа, при силе тока на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595654
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.50a3

Способ получения водного экстракта свинушки тонкой

Изобретение относится к фармацевтической, пищевой и косметической промышленности и касается получения водного экстракта свинушки тонкой. Измельченную свинушку заливают водой при соотношении свинушка : вода, равном 1:30, и подвергают обработке сверхвысокими частотами при мощности обработки 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595833
Дата охранного документа: 27.08.2016
10.08.2016
№216.015.534e

Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа для слоистого материала, связующее и слоистый материал на основе связующего и армирующей волокнистой основы

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, которые могут быть использованы для изготовления изделий конструкционного назначения в авиационной, автомобильной, бытовой и других областях техники. Способ получения связующего на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594014
Дата охранного документа: 10.08.2016
13.01.2017
№217.015.80ed

Способ получения сульфатонитрата аммония

Изобретение относится к технологии минеральных удобрений. Способ получения сульфатонитрата аммония включает разбавление отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы азотной кислотой до получения массового соотношения серной и азотной кислот 0,75÷1,45 в пересчете на 100%-ные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602097
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.83ba

Хирургическая шовная нить

Изобретение относится к области медицины, а именно к хирургической шовной нити, состоящей из основы в виде монофиламентной нити из полипропилена с покрытием из поливинилиденфторида в количестве от 5 до 50 % от массы основы. Изобретение обеспечивает увеличение прочности, снижение фрикционных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601409
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8945

Стопорящееся резьбовое соединение

Изобретение относится к крепежным изделиям и может быть использовано в механизмах, испытывающих вибрационные, ударные нагрузки и тепловое воздействие. Изобретение преимущественно предназначено для использования в энергетических машинах и установках автомобильной, авиационной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602776
Дата охранного документа: 20.11.2016
Показаны записи 1-10 из 28.
10.07.2013
№216.012.5403

Сферический пироксилиновый порох для 5,6 мм спортивно-винтовочного патрона кольцевого воспламенения

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Сферический порох для 5,6 мм спортивно-охотничьего патрона кольцевого воспламенения включает в качестве исходного сырья пироксилин с содержанием оксида азота 213,0-214,5 мл NO/г, октоген, дифениламин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487110
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.09.2013
№216.012.67ac

Способ получения коллоксилинов из пироксилиновых порохов

Изобретение относится к способу получения коллоксилина из пироксилинового пороха. Способ включает замачивание исходного пороха в водном растворе гидроксида натрия, измельчение пороха, обработку пороховой крошки водным раствором гидроксида натрия, экстракцию из пироксилинового пороха...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492187
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.75f9

Заряд для 7,62 мм автоматного патрона

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Заряд предназначен для размещения в капсюлированной гильзе с пулей и выполнен из сферических пороховых элементов, состоящих из нитроцеллюлозы с содержанием оксида азота 213,0-214,5 мл NO/г и 20-30 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495861
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7979

Сферический порох для 7,62 мм автоматного патрона

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия, в частности, для 7,62 мм автоматного патрона. Порох включает нитроцеллюлозу, нитроглицерин, гексоген, дифениламин, централит I, централит II, динитротолуол, графит, этилацетат и влагу. При этом в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496759
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.12.2014
№216.013.1145

Взрывчатый состав для обработки металлов взрывом

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, предназначенным для обработки металлов взрывом, преимущественно для сварки, а также для взрывных работ при добыче камнеблоков. Взрывчатый состав для обработки металлов взрывом содержит в качестве структурно-механичесой основы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535844
Дата охранного документа: 20.12.2014
29.12.2017
№217.015.f8e3

Способ получения сополимеров 3,3-бис(азидометил)оксетана 3-нитратометил-3-метилоксетана

Настоящее изобретение относится к способу получения сополимеров 3,3-бис(азидометил)оксетана с 3-нитратометил-3-метилоксетаном. Описан способ получения сополимеров 3,3-бис(азидометил)оксетана (БАМО) с 3-нитратометил-3-метилоксетаном (НИММО), имеющих характеристическую вязкость от 0,45 до 0,8...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557538
Дата охранного документа: 22.12.2017
29.12.2017
№217.015.fa41

Способ получения сополимеров 3,3-бис(нитратометил)оксетана и 3-азидометил-3-метилоксетана

Настоящее изобретение относится к способу получения сополимеров 3,3-бис(нитратометил)оксетана с 3-азидометил-3-метилоксетаном. Описан способ получения сополимеров 3,3-бис(нитратометил)оксетана (БНМО) с 3-азидометил-3-метилоксетаном (AMMO), имеющих характеристическую вязкость от 0,25 до 1,13...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557539
Дата охранного документа: 25.12.2017
29.12.2017
№217.015.fa42

Способ получения сополимеров 3,3-бис(нитратометил)оксетана и 3-нитратометил-3-метилоксетана

Настоящее изобретение относится к способу получения сополимеров 3,3-бис(нитратометил)оксетана с 3-нитратометил-3-метилоксетаном. Описан способ получения сополимеров 3,3-бис(нитратометил)оксетана (БНМО) с 3-нитратометил-3-метилоксетаном (НИММО), имеющих характеристическую вязкость от 0,45 до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557540
Дата охранного документа: 25.12.2017
21.07.2018
№218.016.737b

Способ непрерывного получения пластификаторов поливинилхлорида и аппарат для его осуществления

Изобретение относится к получению сложных эфиров дикарбоновых кислот с алифатическими спиртами, которые применяются в качестве пластификаторов поливинилхлорида при изготовлении пеноплена, линолеума, обувных и листовых пластикатов, искусственных кож и др. Процесс этерификации ведут в два этапа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661872
Дата охранного документа: 20.07.2018
01.09.2018
№218.016.81be

Способ непрерывной растворной полимеризации каучуков и устройство для его осуществления

Настоящее изобретение относится к способу непрерывной растворной полимеризации каучуков, включающий подачу газожидкостной смеси, содержащей мономер или мономеры, растворитель, водород и отдельно приготовленный каталитический комплекс в первый и последующие реакторы при перемешивании реакционной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665468
Дата охранного документа: 30.08.2018
+ добавить свой РИД