Технология щелочной варки целлюлозы с применением синтезированных антрахинонсодержащих катализаторов

12

14

16

18

-

АХО_УЗ

-

АХО_УЗ

-

АХО_УЗ

-

АХО_УЗ

Выход технической целлюлозы, %

48,2

50,2

47,6

49,8

46,3

48,6

45,2

47,2

Массовая доля, % от исходного

4,9

5,0

4,8

4,9

4,8

4,8

4,8

4,7

Разрывная длина, м

6300

7200

6200

7000

5500

6800

5300

6300

Сопротивление

- продавливанию, КПа

150

160

135

160

140

160

140

160

- раздиранию, мН

780

760

780

980

790

990

800

990

Из табл. 11 видно, что применение АХО_УЗ позволяет увеличить разрывную длину на 12…15 %, сопротивление продавливанию - на 5…13 %, сопротивление раздиранию - на 20…25 %.

Таким образом, предварительное удаление диоксида кремния щелочным раствором в присутствии АХО_УЗ приводит к увеличению выхода технической целлюлозы за счет сохранения гемицеллюлозных фракций, снижению содержания массовой доли лигнина, а применение АХО_УЗ при натронной варке соломы хлебных злаков способствует повышению выхода технической целлюлозы при равной массовой доле лигнина, улучшению прочностных показателей.

Основные выводы

1. Разработаны способы синтеза АХК методом жидкофазного окисления антраценсодержащих отходов коксохимического производства переработки каменного угля с использованием в качестве окислителей пероксида водорода, озона, композиции пероксида водорода и азотной кислоты, отходов эктролитических производств. По мере увеличения каталитической активности в условия щелочной делигнификации АХК располагаются в следующем порядке: АХК-70 > АХК-95 > АХК-90 > АХК-5.

2. Показана целесообразность использования спектрофотометрического метода для оценки каталитической активности технического антрахинона с учетом механизма его действия в условиях гомогенно-гетерогенного катализа.

3. Разработаны способы повышения каталитической активности технических антрахинонов с помощью УЗ обработки и механического размола в среде «белого» или «черного» щелока, обеспечивающие улучшение седиментационных и реологических характеристик дисперсий, а также способы подготовки, хранения и подачи катализатора в варочную систему апробированные в промышленных условиях. Установлено, что обработка в УЗ поле более эффективна по сравнению с механическим размолом.

4. Дополнены представления о механизме щелочной делигнификации с применением антрахинона с учетом топохимических особенностей растительного сырья, фазовых состояний катализатора, гомогенно-гетерогенного характера и кинетических закономерностей каталитического процесса. С учетом полученных результатов научно-обосновано повышение каталитической активности технических антрахинонов.

5. Установлено, что применение АХК и активированных в УЗ поле технических антрахинонов при щелочных варках древесины и недревесного растительного сырья, в зависимости от выбранных условий, увеличивает выход целлюлозы на 1,2…4,5 %, повышает прочностные характеристики технической целлюлозы, снижает расход катализатора в два раза, химикатов на варку в 1,2…1,3 раза, позволяет уменьшить сульфидность варочного раствора и перейти на натронный способ. Внедрение разработанных технологий обеспечит ресурсо-, энергосберегающий и экологически надежный способ производства целлюлозы и будет способствовать импортозамещению катализаторов делигнификации на основе антрахинона.

6. Промышленная апробация и технико-экономическое обоснование разработанных технологий применения АХК и АХО_УЗ в условиях ООО «Новолялинский ЦБК» обеспечивает получение экономического эффекта от 18 000 до 22 000 тыс. руб. в год (в ценах 2006 г.). При переходе на сульфатно-антрахинонный способ с пониженной сульфидностью (на 10 %) платежи за выброс серосодержащих соединений в атмосферу сокращаются на 10 млн. рублей в год, а предотвращенный экологический ущерб на - 150 млн. рублей в год.

антрахинон уголь катализатор варочный

Основные положения диссертации изложены в публикациях

1. Меньшиков С.Ю., Вураско А.В., Петров Л.А., Волков В.Л. Жидкофазное окисление антрацена пероксидом водорода в уксусной кислоте в присутствии оксидных ванадиевых соединений меди // Тез. докл. IV Всерос. конф. по химии орг. пероксидов. - Нижний Новгород.?1990. - С. 98.

2. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Петров Л.А., Соболев В.С. Получение антрахинонсодержащего катализатора делигнификации древесины // Мат. Всесоюз. конференции по химии хинонов и хиноидных соединений. ? Красноярск ?1991. - С. 169.

3. А.с. 1657225 СССР. Способ получения катализатора для делигнификации древесины / Соболев B.C., Агеев А.Я., Меньшиков С.Ю., Петров Л.А., Вураско А.В., Черкасов И.Х., Теслер А.Г., Волков В.Л. Заявл. 31.07.89; Опубл. 22.02.91. Бюл. изобр. № 23.

4. А.с. 1693149 СССР. Способ получения целлюлозы / Соболев B.C., Агеев А.Я., Меньшиков С.Ю., Петров Л.А., Вураско А.В., Черкасов И.Х., Теслер А.Г., Волков В.Л. Заявл. 31.07.89; Опубл. 22.07.91. Бюл. изобр. № 43.

5. Меньшиков С.Ю., Петров Л.А., Вураско А.В., Волков В.Л., Новоселова А.А. Жидкофазное окисление антрацена пероксидом водорода в присутствии оксидных ванадиевых бронз // Нефтехимия. ? Т. 32, № 2. - 1992. ? С.162 - 164.

6. Меньшиков С.Ю., Вураско А.В., Петров Л.А., Молочников Л.С., Новоселова А.А., Скрябина З.Э., Салоутин В.И. Жидкофазное окисление антрацена пероксидом водорода в присутствии гетерогенизированного ацетилацетоната ванадила // Изв. акад. наук. Сер. хим. - 1992. - № 4. - С. 800 ? 804.

7. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Волков В.Л., Петров Л.А., Андрейков Е.И. Получение антрахинона каталитическим жидкофазным окислением антрацена: Регион. 6-е совещание по хим. реактивам.? Уфа-Баку ?1993. - С. 135.

8. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Агеев А.Я., Петров Л.А., Скобелева В.Д., Беляева Г.Ф., Кокшаров В.Г., Андрейков Е.И. Каталитическая делигнификация древесины // Лесной журнал.? 1994. ? № 3. ? С. 94 ? 99.

9. Кокшаров В.Г., Беляева Г.Ф., Скобелева В.Д., Андрейков Е.И., Меньшиков С.Ю., Вураско А.В., Петров Л.А., Агеев А.Я. Получение антрахинона жидкофазным окисление химических продуктов коксования // Кокс и химия. - 1995. - № 12. - С. 28 ? 29.

10. Меньшиков С.Ю., Вураско А.В., Харчук В.Г., Петров Л.А. Экологически чистая утилизация хромсодержащих отходов гальванических производств путем использования их в качестве окислителя при производстве 2-метилнафтохинона и антрахинона в условиях АО «Хромпик»: Междунар. выставка «Уралэкология - 96». ? Екатеринбург. ? 1996. - С. 90?91.

11. Вураско А.В., Мозырева Е.А., Агеев А.Я., Харчук В.Г., Меньшиков С.Ю., Петров Л.А. Использование ПАВ для ввода антрахинонсодержащих катализаторов в варочный процесс // Лесной журнал. - 1996. - № 1?2. - С. 35 ? 38.

12. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Агеев А.Я., Петров Л.А., Харчук В.Г. Введение антрахинона в варочный процесс // Целлюлоза, бумага, картон. - 1996. - № 3?4. ? С. 24.

13. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Агеев А.Я., Кокшаров В.Г. Получение и использование антрахинонсодержащих катализаторов в производстве сульфатной целлюлозы. Мат. науч.-техн. конф. «Техноген-97».? Екатеринбург. ? 1997. ? С. 56 - 57.

14. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Додина Н.Е., Виноградова В.Н. Получение антрахинона с использованием хромсодержащих отходов и применение его в качестве катализатора делигнификации древесины // Экологические проблемы промышленных регионов: Тез. докл. научно-техн. конф. - Екатеринбург. ? 1999. - С. 168.

15. Меньшиков С.Ю., Меньшиков С.Ю., Петров Л.А., Молочников Л.С. Химическая модификация хлорметилированного полистирола хелатами переходных металлов с бисацетилацетонэтилендиамином // Органическая химия. - 1999. ? Т. 35. ? Вып. 8. ? С. 1223 ? 1225.

16. Вураско А.В., Антоненкова С.Г., Агеев А.Я., Меньшиков С.Ю., Петров Л.А. Применение дисперсии антрахинона для натронных варок соломы хлебных злаков / Лесной журнал. - 2000. ? № 1?2. ? С. 106 ? 110.

17. Вураско А.В., Меньшиков С.Ю., Агеев А.Я. Исследование реологических свойств дисперсной системы щелок ? ПАВ ? антрахинон // Сб. научн. тр. Урал. гос. лесотехн. акад. ? Екатеринбург. ?2000. - С. 138 ? 143.

18. Вураско А.В., Жвирблите А.К., Агеев А.Я., Меньшиков С.Ю., Сухинина Н.В. Исследование эффективности действия антрахинона при натронной варке древесины березы. 1. Влияние антрахинона на лигноуглеводный комплекс // Лесной журнал. - 2002. - № 6. - С. 92 ? 97.

19. Вураско А.В. Каталитическая натронная варка с ингибированием растворения гемицеллюлоз. // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Мат. Всерос. конф. ? Барнаул: АГУ. ? 2002. - С. 296 ? 299.

20. Меньшиков С.Ю., Вураско А.В., Низумутдинова А.Е. Получение антрахинона и антрахинонсодержащих продуктов для использования в качестве катализаторов делигнификации древесины // Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: Междунар. научно-техн. конф. ? Екатеринбург: УГЛТУ. ? 2003. - С. 232 ? 234.

21. Вураско А.В., Агеев А.Я., Ефименко К.В. Исследование эффективности действия антрахинона при натронной варке древесины березы. 2. Влияние антрахинона на физико-механические свойства целлюлозы // Лесной журнал. - 2004. - № 2. - С. 39 ? 42.

22. Вураско А.В., Дрикер Б.Н. Влияние редуцирующей способности антрахинона на процессы каталитической делигнификации // РAP FOR 2004: Сб. инф. собщ. VIII Междунар. научно-техн. конф. ? С. - Петербург. - С. 43 ? 45.

23. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Головкин М.А. Оценка каталитической активности антрахинона // Новые достижения в химии и хим. технологии растительного сырья: Мат. II Всерос. конф. ? Барнаул: АГУ. ? 2005. - С. 111 ? 115.

24. Вураско А.В., Дрикер Б.Н. Влияние редуцирующей способности антрахинона на процессы каталитической варки древесины // Целлюлоза, бумага, картон. - 2005. - № 1. ? С. 59.

25. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Головкин М.А. Влияние физико-химических свойств антрахинона на его каталитическую активность // Химия растительного сырья. ? 2005. ? № 4. ? С. 29 ? 33.

26. Вураско А.В., Дрикер Б.Н. Влияние редуцирующих свойств антрахинона на процессы каталитической делигнификации древесины // Лесной журнал. - 2005. ? № 3. ? С. 118 ? 124.

27. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Головкин М.А., Галимова А.Р. Снижение техногенной нагрузки при комплексном подходе к переработке полимеров растительного происхождения в условиях Уральского региона // Безопасность ? основа устойчивого развития регионов и мегаполисов: Докл. Междунар. науч.-техн. конгр. по безопасности. ? М. ? 2005. - С. 278 ? 281.

28. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Головкин М.А. Совершенствование технологии получения волокнистого полуфабриката каталитическим методом. IX Междунар. Науч.-техн. конф. PAP-FOR, 2006. «Актуальные проблемы и перспективы развития российской целлюлозно-бумажной промышленности». ? С.-Петербург. ?20-21 ноября 2006. ? С. 15?16.

29. Вураско А.В., Романова Ю.В. Исследование эффективности действия антрахинона при натронной варке смешанных пород древесины // Лесной журнал. - 2006. - № 1. - С. 78 ? 82.

30. Вураско А.В., Романова Ю.В. Свойства целлюлозных волокон при совместной варке хвойных и лиственных пород // Лесной журнал. - 2006. - № 1. - С. 70 ? 77.

31. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Головкин М.А. Влияние ультразвуковой обработки на каталитическую активность антрахинона // Целлюлоза, бумага, картон. ? 2006. ? № 4. - С. 68.

32. Вураско А.В., Агеев А.Я. Исследование реологических свойств дисперсной системы щелок-ПАВ-антрахинон // Лесной журнал. ? 2006. ? № 5. ? С. 100 ? 106.

33. Вураско А.В. Повышение каталитической активности антрахинона / Целлюлоза, бумага, картон. - 2006. ? Пилот. научн. вып. Ноябрь. - С. 4 ? 6.

34. Вураско А.В. Применение антрахинона в целлюлозно-бумажной промышленности. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т. ? 2006. - 272 с.

35. Вураско А.В., Романова Ю.В. Антрахинон - вчера, сегодня, завтра // Лесной журнал. ? 2006. ? № 6. ? С. 109 ? 113.

36. Пат. 2270445 РФ. Способ определения редуцирующей способности антрахинона. МПК D 21С3/02 / Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Романова Ю.В. Заявл. 26.08.04; Опубл. 20.02.06. Бюл. изобр. № 5.

37. Пат. 2257437 РФ. Способ получения целлюлозосодержащего материала. МПК D 21С3/02 / Вураско А.В., Дрикер Б. Н. Заявл. 29.09.04; Опубл. 27.07.05. Бюл. изобр. № 21.

38. Пат. 2287035 РФ. Способ получения катализатора делигнификации. МПК D 21С3/02 / Вураско А.В., Дрикер Б.Н. Заявл. 01.09.05. Опубл. 27.04.07. Бюл. изобр. № 12.

39. Решение о выдаче пат. РФ по заявке № 2005106558/12(008002). Способ получения целлюлозы. МПК D 21С3/02 / Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Головкин М.А. Заявл. 09.03.05.

40. Решение о выдаче пат. РФ по заявке № 2005106559/12(008003). Способ получения целлюлозосодержащего материала. МПК D 21С3/02 / Вураско А.В., Агеев А.Я. Заявл. 09.03.05.

41. Решение о выдаче пат. РФ по заявке № 2006110417/12(011336) Способ получения целлюлозы. МПК D 21С3/02 / Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Земнухова Л.А., Мозырева Е.А., Галимова А.Р. Заявл. 31.03.06.

42. Вураско А.В. К вопросу о механизме действия антрахинона в условиях щелочной делигнификации. // Химия растительного сырья. - 2007. - № 4. - С. 5 - 9.

43. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Кирилова Е.В. Экологические аспекты применения антрахинона при производстве целлюлозы щелочными способами // Целлюлоза. Бумага. Картон. - 2007. - № 12. - С. 14 - 17.

Размещено на Allbest.ru

...