СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Название	СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Разработчик (Авторы)	Бывшев А.В., Пен Р.З., Шапиро И.Л.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2212483
Дата регистрации	10.10.2002
Правообладатель	Сибирский государственный технологический университет
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы из древесины и другого растительного сырья.

Известен способ получения целлюлозы [1] путем обработки древесной щепы при повышенной температуре пероксидом водорода с использованием катализатора - молибдата аммония или вольфрамовой кислоты и последующего удаления отработанных реагентов. Обработку древесной щепы осуществляют в присутствии стабилизаторов пероксида водорода - двуххлористого олова и динатрийфосфата или гидрофосфата натрия, а после удаления отработанных реагентов проводят натронную варку при температуре 160...175^oС и гидромодуле от 1:4 до 1:5.

Недостатком известного способа является низкая активность катализаторов и обусловленная этим необходимость проведения натронной варки при высокой температуре и давлении, следствием чего является повышенный расход тепловой энергии, высокая материалоемкость и стоимость варочных котлов.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения целлюлозы, включающий варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода при температуре 30...160^oС в присутствии катализатора, в качестве которого используют, например, вольфрамовую кислоту или ее соль или молибденовую кислоту или ее соль в количестве 0,1...10,0% от массы сырья (А. с. SU 699064, кл. D 21 С 3/02, опубл. 28.11.79).

Недостатками известного способа являются пониженная интенсивность варочного процесса и повышенный расход пероксида водорода и катализатора, так как каждый из перечисленных катализаторов в отдельности не проявляет наивысшей каталитической активности по отношению к делигнификации, металлы переменной валентности ускоряют побочные реакции разложения пероксида водорода, окисленный лигнин недостаточно хорошо растворяется в кислой среде.

Изобретение решает задачу снижения расхода пероксида водорода и катализатора и улучшения прочностных свойств целлюлозы за счет низкотемпературной щелочной экстракции продуктов окисления субстрата.

Для решения этой задачи измельченное растительное сырье нагревают с водным раствором пероксида водорода в присутствии многокомпонентного катализатора. Лигнин окисляется пероксидом водорода и растворяется при последующей щелочной экстракции при температуре ниже 100^oС и атмосферном давлении.

Технический эффект заключается в снижении расхода пероксида водорода и концентрации многокомпонентного катализатора на стадии окислительной обработки древесины и в снижении температуры и давления на стадии щелочной экстракции окисленного лигнина.

Для достижения указанного технического эффекта в способе получения целлюлозы, включающем варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода в присутствии многокомпонентного катализатора, согласно изобретению в качестве многокомпонентного катализатора используют смесь вольфрамовой кислоты или ее солей, молибденовой кислоты или ее солей и серной кислоты при соотношении мольных долей компонентов в смеси соответственно 0,2-0,4: 0,2-0,4: 0,2-0,6 и по окончании пероксидной варки проводят щелочную экстракцию окисленного лигнина из твердого остатка щелочным раствором при температуре 60...95^oС.

Предложенный способ катализируемой окислительной делигнификации растительного сырья пероксидом водорода отличается от прототипа тем, что в качестве катализатора используют смесь вольфрамовой кислоты или ее солей, молибденовой кислоты или ее солей и серной кислоты при соотношении мольных долей компонентов в смеси соответственно 0,2-0,4:0,2-0,4:0,2-0,6 и по окончании пероксидной варки проводят экстракцию окисленного лигнина из твердого остатка щелочным раствором при температуре 60...95^oС.

При совместном присутствии в варочном растворе молибдатов, вольфраматов и серной кислоты они действуют как один многокомпонентный катализатор. В состав катализатора входят также ионы Н⁺, которые повышают его активность. Вследствие этого при использовании многокомпонентного катализатора проявляется больший эффект окисления лигнина, чем при использовании эквивалентного (эквимолярного) количества каждого из катализаторов в отдельности. Кроме того, серная кислота стабилизирует пероксид водорода, что снижает его потери в побочных реакциях разложения на кислород и воду.

Способ осуществляется следующим образом.

Измельченное растительное сырье подвергают варке с раствором пероксида водорода в присутствии смешанного катализатора - вольфрамовой кислоты или ее солей, молибденовой кислоты или ее солей и серной кислоты при температуре 70. . .95^oС. Твердый остаток промывают водой и обрабатывают раствором щелочи при температуре 60...95^oС для удаления продуктов окисления.

Указанные преимущества заявленного способа делигнификации растительного сырья пероксидом водорода достигают за счет окисления субстрата в присутствии многокомпонентного катализатора и последующего извлечения окисленных веществ раствором гидроксида натрия.

Формула изобретения

Способ получения целлюлозы, включающий варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода в присутствии многокомпонентного катализатора, отличающийся тем, что в качестве многокомпонентного катализатора используют смесь вольфрамовой кислоты или ее солей, молибденовой кислоты или ее солей и серной кислоты при соотношениях мольных долей компонентов в смеси соответственно 0,2-0,4: 0,2-0,4: 0,2-0,6 и по окончании пероксидной варки проводят экстракцию окисленного лигнина из твердого остатка щелочным раствором при температуре 60-95^oС.

Изобретение "СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ" (Бывшев А.В., Пен Р.З., Шапиро И.Л.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога