способ получения целлюлозы

Формула изобретения

Способ получения целлюлозы, включающий очистку целлюлозосодержащего волокна, варку в щелочном растворе, содержащем поверхностно-активное вещество, отбелку в растворе перекиси водорода, кислование, промежуточные промывки и сушку, отличающийся тем, что в качестве целлюлозосодержащего волокна используют пеньку длиной 5-40 мм и после очистки волокно дополнительно подвергают кислованию в растворе, содержащем 10-15 г/л серной кислоты, а очистку осуществляют содовой варкой, при этом варку в щелочном растворе ведут с добавлением сульфида натрия при следующем соотношении компонентов, г/л: гидроокись натрия 50-60, сульфид натрия 7,5-18,0, поверхностно-активное вещество 0,5-1,0; причем очистку, дополнительное кислование и варку в щелочном растворе ведут при температуре 100-125°C и обрабатывают от 60 до 120 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозной промышленности и может быть использовано для производства целлюлозы различного назначения из целлюлозосодержащего сырья.

Известен способ получения целлюлозы для химической переработки путем предварительного гидролиза растительного сырья водным раствором гидролизирующего реагента Na2SC>3 с последующей сульфатной варкой.

(См. SU № 1509464, D21С 3/08, публ. 1989.)

Однако, полученная известным способом целлюлоза обладает невысокой степенью делигнификации и низким содержанием -целлюдозы.

Известен способ получения целлюлозы из целлюлозосодержащего материала, включающий очистку, варку в щелочном растворе, промывку, отбелку раствором, содержащем гипохлорит натрия, отжим и сушку.

(См. RU № 2978163, D04Н 1/02, публ. 1997.)

Недостатком известного способа является использование для отбелки экологически вредного хлорсодержащего компонента.

Известен способ получения целлюлозы из травянистого сырья, из стеблей технической конопли.

Сырье из конопли подвергают варке с добавлением антрохинона. Полученную целлюлозу отбеливают кислородом и/или озоном. Щелочную варочную жидкость обрабатывают с помощью полупроницаемых мембран обратного или прямого осмоса. Регенерированную арочную жидкость возвращают на стадии варки в варочном котле, при этом температуру варки поддерживают в интервале 125-145°C.

(См. RU № 23630055, D21С 3/02, публ. 19.08.2008.)

Известный способ позволяет улучшить экономические и экологические показатели процесса, однако по физико-химическим показателям полученная целлюлоза не соответствует высоким норм качества, так белизна составляет всего 42-52%, а белизна качественной целлюлозы равна не менее 85-88%.

Наиболее близким аналогом является способ получения целлюлозы, включающий одновременное рыхление и очистку, путем замочки измельченного целлюлозосодержащего материала, короткого льняного волокна, в растворе гидроокиси натрия (NaOH) с использованием гидроциклона типа ГЦ-70; ГЦ-100. Такая очистка способствует отделению костры от массы волокна. Варку ведут в щелочном растворе, содержащем, поверхностно-активное вещество (ПАВ) в течение 1,5-3 часа при гидромодуле 1:(5-20) с последующей промывкой, отбелкой в растворе перекиси водорода в течение 1-2 часа, при гидромодуле 1:(5-20), кисловкой в раствором кислоты, промывкой, отжимом и сушкой.

(См. RU № 2304647, D21С 5/00, публ.2007.)

Однако известный способ не обеспечивает получение целлюлозы с высокими физико-химическими показателями.

Задачей настоящего изобретения является создание способа высоко облагороженной целлюлозы различного назначения, обладающей комплексом физико-химических показателей.

Технический результат заявленного способа заключается в расширении сырьевой базы для производства целлюлозы, а именно в использовании исходного сырья, пеньки длинной 5-40 мм, при высоком качестве конечного продукта.

Данный технический результат достигается способом получения целлюлозы, включающим очистку целлюлозосодержащего волокна, варку в щелочном растворе, содержащим поверхностно-активное вещество, отбелку в растворе перекиси водорода, кислование, промежуточные промывки и сушку, и по изобретению, в качестве целлюлозосодержащего волокна используют пеньку длиной 5-40 мм и после очистки волокно дополнительно подвергают кислованию в растворе, содержащем 10-15 г/л серной кислоты, а очистку осуществляют содовой варкой, при этом варку в щелочном растворе ведут с добавлением сульфида натрия, при следующем соотношении компонентов, г/л: гидроокиси натрия 50-60, сульфид натрия 7,5-18,0, поверхностно-активное вещество 0,5-1,0, причем очистку, дополнительное кислование и варку в щелочном растворе ведут при температуре 100-125°C и обрабатывают от 60 до 120 минут.

Современной потребностью является необходимость создания специальных технологий на основе отечественного сырья для получения конечного продукта высокого качества. В предлагаемом способе в качестве сырья для получения целлюлозы используют отечественное сырье, а именно в качестве целлюлозосодержащего волокна используют пеньку длинной 5-40 мм (ГОСТ 9973-74 "Пенька короткая Технические условия" и ГОСТ 10379-76 "Пенька трепаная Технические условия").

Пенька является волокном конопли, а коноплю в основном возделывают для получения волокна. Взошедшая конопля растет быстро и дружно, сорную траву она быстро одолевает, заглушая ее в своей тени. Высота стебля конопли достигает 5-ти метров. Конопля не нуждается в заботливом уходе, она не очень требовательна к агротехнике, как лен и хлопок. Сбор зеленой массы конопли превосходит лен до 10 раз. Севооборот ее составляет один год и что характерно, она оставляет после себя почву в хорошем состоянии, а лен не должен возвращаться на тоже место, раньше пяти, семи лет. Лен после себя оставляет истощенную «выболтонное» поле.

Использование исходного отечественного сырья - пеньки выгодно и оправдано, расширяет сырьевую базу для производства целлюлозы.

Спрос на пеньку на отечественном и мировом рынках с каждым годом возрастает, несмотря на развитие производства искусственных и синтетических волокон. Основными потребителями пеньки и изделий из нее в России является текстильная промышленность, рыбная промышленность, морской и речной флот, нефтяная промышленность, а целлюлозу из пеньки никогда не производили.

В предлагаемом способе используют очищенную от механических примесей пеньку длинной 5-40 мм.

По изобретению очистку пеньки от жировосковых веществ, остатков грязи, земли, осуществляют содовой варкой в растворе, содержащем кальцинированную соду и поверхностно-активное вещество. После чего волокно дополнительно подвергают кислованию в растворе содержащем 10-15 г/л серной кислоты при 100-120°C и обрабатывают 60-90 минут.

Варку в щелочном растворе, содержащем ПАВ ведут с добавлением сульфида натрия при следующем соотношении компонентов, г/л: гидроокись натрия 50-60, сульфид натрия 7,5-18,0, поверхностно-активное вещество 0,5-1,0 и при температуре 100-120°C и обрабатывают 100-120 минут.

Изменение заявленных признаков не приводит к достижению технического результата изобретения.

Получение целлюлозы из пеньки осуществляют на аппарате типа АКД.

Представляем технологический режим получения целлюлозы из пеньки длиной 5-40 мм.

Пеньку загружают в аппарат типа АКД в количестве 600 кг и подвергают очистке путем содовой варки в растворе, содержащем 15-20 г/л кальцинированной соды и ПАВ (синтанол) 3-5 г/л. Обработку ведут при 110-120°C 60-90 минут. Начальный модуль составляет 1:(5-20). Отработанный раствор реагентов сливают, а волокнистую массу промывают водой в две стадии горячей водой при 100-120°C 15-40 минут. Промытое волокно дополнительно подвергают кислованию в растворе, содержащем 10-15 г/л серной кислоты при 100-120°C и обрабатывают 60-90 минут. Варку в щелочном растворе, содержащем ПАВ (синтанол) ведут с добавлением сульфида натрия, при следующем соотношении компонентов, г/л: NaOH 50-60, сульфид натрия 7,5-18,0, ПАВ (синтанол) 0,5-1,0 при 100-120°C и обрабатывают 100-120 минут с последующей промывкой в две стадии умягченной водой, горячей при 100-120°C в течение 15-20 минут, затем теплой при 50-60°C в течение 15-20 минут. Отбелку осуществляют в щелочном растворе перекиси водорода, при следующем соотношении компонентов, г/л: перекись водорода по активному кислороду 3,5-5,0, NaOH 1,0-1,5, при 95-105°C в течение 270-360 минут. После проводят промывку горячей водой при 90-95°C 15-20 минут и при 45-55°C также 15-20 минут и кислуют, раствором содержащим 3,0-3,5 г/л уксусной кислоте при 10-25°C в течение 25-35 минут с последующей промывкой умягченной теплой водой при 45-55°C в течение 15-20 минут с последующем удалением избыточной влаги до 70-120% и заключительной сушкой при 40-60°C до влажности 6-8%.

Сущность изобретения поясняется конкретными примерами (1-3), приведенными в таблице 1, в таблице 2 даны физико-химические показатели целлюлозы из пеньки, полученной предлагаемым способом.

Как показывают данные таблиц 1 и 2, полученная целлюлоза обладает высокими качественными характеристиками, высокими физико-химическими показателями, которые являются определяющими свойствами высокооблагороженой целлюлозы для различного ее использования.

Так, массовая доля -целлюлозы по примерам 1-3 составляет не менее 98%; массовая доля золы составляет 0,1-0,07%; белизна не менее 90%; динамическая вязкость 102-950 мПа·с; смачиваемость не менее 150 г.

Целлюлоза из пеньки предназначена для получения ацетилкарбоксиметил-целлюлозы, нитроцеллюлозы, памперсов, медицинской ваты, и других медицинских изделий.

Предлагаемая технология производства целлюлозы из пеньки, позволяет получать высокооблагороженную, высококачественную целлюлозу, физико-химические показатели которой сравнимы с целлюлозой из хлопка, из которого получают продукт высокого качества, но данное сырье является импортным.

Таблица 1
№ п/п	Технологические параметры способа	№ примера
		1	2	3
1	Очистка пеньки содовой варкой, раствором
	содержащем, г/л:	15,0	17,5	20,0
	- кальценированная сода	3	4	5
	- ПАВ (синтанол)	120	110	100
	Температура, °C	75	90	60
	Время обработки, мин
2	Кислование в растворе содержащем, г/л:
	- серная кислота	10	15	15
	Температура, °C	120	110	100
	Время обработки, мин	75	90	60
3	Варка в щелочном растворе, содержащем, г/л:
	- гидроокись натрия	50	55	60
	- сульфид натрия	7,5	13	18
	- ПАВ (синтанол)	0,5	0,75	1,0
	Температура, °c	120	110	100
	Время обработки, мин	120	110	100
4	Отбелка в растворе, содержащем, г/л:
	- перекись водорода по активному кислороду	3,5	4,0	5,0
	- гидроокись натрия	1,5	1,0	1,0
	Температура, °C	95	100	105
	Время обработки, мин	360	300	270
5	Кислование в растворе, содержащем, г/л:
	- уксусную кислоту	3,50	3,25	3,00
	Температура, °C	10	15	25
	Время обработки, мин	35	30	25
6	Сушка
	Температура, °C	60	50	40

Таблица 2
№ п/п	Наименование показателей	№ примера
		прототип	1	2	3
1	Массовая доля -целлюлозы, %	95,5-97	98,7	98,3	98,0
2	Смачиваемость, г	-	150	156	162
3	Массовая доля золы, %	0,1-0,3	0,1	0,08	0,07
4	Белизна, %	70-75	90	94	92
5	Динамическая вязкость, мПа·с	16-270	950	415	102
6	Выход целлюлозы, %	61-78	55	52,1	49