Спосіб отримання волокнистих напівфабрикатів

Реферат: UA 97531 U UA 97531 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до целюлозно-паперової промисловості і може бути використана для отримання волокнистих напівфабрикатів (ВНФ) із недеревної рослинної сировини, які можуть бути використані для виробництва паперу і картону. Відомі сульфатний і сульфітний способи отримання целюлози. Суть сульфатного варіння полягає в просоченні трісок деревини варильним розчином (NaOH і Na 2S) з подальшим варінням сировини за температури 170-175 °C. Суть сульфітного способу полягає в варінні рослинної сировини під дією сульфітної кислоти за температури 130-145 °C [1]. Недоліками даних способів варіння є використання сірковмісних сполук, які забруднюють довкілля і характеризуються складними схемами регенерації хімікатів. Також відомі способи отримання ВНФ з використанням як варильного розчину сульфатного лугу та ізобутилового спирту в співвідношенні, відповідно, від 30:70 до 70:30 об. % [2] або варильного розчину, який містить ізобутиловий спирт та водний розчин гідроксиду натрію у співвідношенні від 30:70 до 70:30 об. % [3]. Недоліком цих способів є проведення варіння за високих температур, що призводить до енергетичних затрат. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є спосіб отримання целюлозного напівфабрикату варінням деревної стружки з попереднім просочуванням водним розчином гідроксиду калію або натрію з концентрацією 80-180 г/л в од. Na2O з вмістом гідразину 20-25 % від абсолютно сухої сировини (а. с. с.) за температури 2040 °C протягом 6-24 годин. Після просочування відбирають частину розчину та додають ізобутиловий спирт [4]. Варіння ведуть за кінцевої температури 120-150 °C протягом 1-4 годин. Вихід целюлозного напівфабрикату за даним способом становить 47-64 % від а. с. с. Недоліками даного способу є використання дефіцитної деревної сировини, наявність додаткової технологічної стадії просочування сировини, що суттєво збільшує тривалість та енергоємність процесу. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу отримання волокнистого напівфабрикату, шляхом використання недеревної рослинної сировини, зокрема, стебел зернових і технічних культур, та виключенням із технологічного процесу стадій просочування сировини і регенерації хімікатів з одночасним підвищення виходу напівфабрикату, а також зменшення витрат гідразину і тривалості варіння. Поставлена задача вирішується тим, що в способі, який заявляється, отримання ВНФ здійснюють варінням січки стебел зернових і технічних культур. Компоненти варильного розчину вводяться в автоклав одночасно, після чого проводять варіння соломи протягом 60-150 хвилин. Витрати КОН становлять 5-15 % від а. с. с. гідразину - від 5 до 20 % від а. с. с, співвідношення ізобутиловий спирт: вода від 20:80 до 70:30, гідромодуль варіння 6:1. Згідно з корисною моделлю, новим є те, що заявлений спосіб отримання волокнистого напівфабрикату проводять за температури 130-160 °C, без попереднього просочування сировини, що суттєво прискорює процес, та зменшення витрати речовин гідразину і лугу. Відпрацьований луг розділяється на два шари: верхній, який містить органічний розчинник, повертається без регенерації на повторне варіння, а нижній шар, якій містить лігнін, мінеральні речовини, геміцелюлози рослинної сировини, а також калійні і азотні сполуки, які використовують як мінеральне добриво. Корисна модель ілюструється наступними прикладами. Приклади 1-4 В автоклав об'ємом 0,12 л завантажують 10 г повітряно-сухої сировини у вигляді січки пшеничної соломи розміром 2-5 мм та заливають варильним розчином, що містить гідроксид калію з витратою 8-12 % від маси абсолютно-сухої соломи і гідразину 10-15 % від а. с. с. Після цього автоклави занурюють у наперед нагріту до кінцевої температури гліцеринову баню за температури 140-160 °C протягом 60-150 хвилин. Після закінчення процесу варіння визначають вихід волокнистого напівфабрикату, в якому визначають вміст лігніну, пентозанів та золи. Параметри процесу варіння та показники якості напівцелюлози наведені в таблиці. Приклад 5 (прототип) Для порівняння було взято спосіб отримання ВНФ з деревної тріски сосни з попереднім просочуванням сировини у водному розчині гідроксиду калію та гідразину, з подальшим введенням ізобутилового спирту. Варіння проводять в автоклаві, в який завантажують 30 г повітряно-сухої деревини сосни, заливають 150 мл розчину гідроксиду калію з концентрацією 140 г/л в од. Na2O, з вмістом гідразину 30 г/л. Автоклав закривають кришкою і витримують при кімнатній температурі протягом 18 годин. Після просочування, з автоклаву зливають 100 мл відпрацьованого просочуваного розчину, заливають 75 мл, автоклав поміщають в гліцеринову баню, доводять температуру до 145 °C і витримують автоклав протягом 3 годин. Вихід целюлози 52,5 %, а вміст залишкового лігніну 6,4 %. 1 UA 97531 U Таблиця Умови варіння і показники якості Температура варіння, °C Витрати КОН, % від а. с. с. Витрати гідразину, % від а. с. с. Тривалість варіння, хв. Вихід ВНФ, % від а. с. с. Вміст залишкового лігніну, % від а. с. с. Вміст золи, % від а. с. с. Вміст пентозанів, % від а. с. с. 5 10 15 20 Спосіб, що пропонується 1 2 3 4 140 140 140 160 8 10 12 10 15 15 15 15 150 60 150 90 51,7 56,0 49,7 51,1 3,46 1,75 2,17 1,48 1,91 1,1 1,77 2,29 2,08 2,24 2,05 4,05 Прототип 5 145 68 15 180 52,5 6,4 Із даних таблиці видно, що використання як сировини стебел недеревної рослинної сировини, зокрема пшеничної соломи, варильного розчину з меншим вмістом гідразину і виключення стадії просочування дозволяє отримувати волокнистий напівфабрикат з показниками якості, які задовольняють підприємства целюлозно-паперової промисловості для виробництва різних видів паперу і картону. Джерела інформації: 1. Примаков С.П., Барбаш В.А., Черьопкіна Р.І. Виробництво сульфатної целюлози і вибілювання целюлози. Навч. посіб. - К.: ЕКМО, 2011 - 290 с. 2. Авт. свід. № 1817500 Российской Федерации, MПK 7 D21C 3/02, D21C 3/2G. Варочная жидкость для получения целлюлозы / Пазухина Г.А., Большаков Н.Н.; Заявитель: Ленинградская лесотехническая академия им. С.М. Кирова. - № 4922914/12, заявл. 29.03.1991, опубликован 10.06.2000. 3. Авт. свід. № 1817499 Российской Федерации, МПК D21C 1/00 (2006.01). Варочная жидкость для получения целлюлозы / Пазухина Г.А., Большаков Н.Н.; Заявитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова" - № 4878275/12; заявл. 29.10.1990; опубл. 10.06.2000. 4. Пат. 2513387 Российской Федерации, MПК D21C 1/00 (2006.01). Способ получения целлюлозного полуфабриката / Пазухина Г.А., Давляшин К.С.; Заявитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова. - № 2012118830/12; заявл. 05.05.2012; опубл. 20.04.2014 Бюл. № 11. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 1. Спосіб отримання волокнистих напівфабрикатів, що включає варіння сировини, який відрізняється тим, що варіння ведуть за температури 130-160 °C з використанням варильного розчину, який містить гідразин від 5 до 20 % від а. с. с., а відпрацьований луг розділяють на два шари: верхній шар повертають без регенерації на повторне варіння, а нижній шар використовують як мінеральне добриво. 2. Спосіб отримання волокнистих напівфабрикатів за п. 1, який відрізняється тим, що як сировину використовують січку соломи злакових та технічних культур. 3. Спосіб отримання волокнистих напівфабрикатів за п. 1, 2, який відрізняється тим, що варіння сировини проводять протягом 60-150 хвилин з витратами гідроксиду калію 5-15 % від а. с. с., ізобутилового спирту та води у співвідношенні від 20:80 до 70:30 об. %. Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2