Способ получения катализатора для делигнификации древесины

 

Изобретение касается каталитическс и химии в частности получения катализатора для делигнификации древесины Цель изо бретения - повышение селективности ката лизатора и упрощение процесса Последний ведут обработкой антраценовой фракции перекисью водорода при их молярном соот ношении 1 (1 6) в среде растворителя (эти лацетата уксусной кислоты или диметилформамида) в присутствии катали затора окисления соединения меди ф лы CuxY205 где 3 1 с последующим отде лением катализатора фильтрованием Пол учаемый оксидат антраценовой фракции при использовании его в процессе делигни фикации древесины при щелочной варке целлюлозы обеспечивает лучшую селектив ность чем известный антрахинон (в 2-3 ра за) Использование неочищенной антраценовой фракции и нетоксичного рас творителя упрощает процесс приготовле ния катализатора 1 з п ф лы 3 табл 00 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В О1 J 37/00 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ггп « ""

5:,. . ;.".;:

З )I;.".« .

1 .к1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738522/04 (22) 31.07.89 (46) 23.06.91. Бюл, hk 23 (71) Уральский лесотехнический институт им,Ленинского комсомола и Отдел тонкого органического синтеза Института химии

Башкирского научного центра Уральского отделения АН СССР (72) В.С.Соболев, А,Я,Агеев, С,IO.Ìåíüøèков,Л.А.Петров, А, В.Вураско, Н.Х,Черкасов, А, Г.Теслер и В.Л. Волков (53) 66.097.3 (088.8) (56) Горелик М,В. Химия антразинонов и их производных. M.: Химия, 1983, с,26 — 28.

Rh-catalysed Oxldatlon of Antracenes to

antragulnones using t - Butylhydropегоxlde.—

Tetrahedron Letter, 1983, V, 24, М 49, р,5499—

5500. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ

Изобретение относится к органической химии, в частности к получению катализатора на основе продукта окисления антрацена, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозы.

Целью изобретения является получение катализатора с повышенной селективностью по отношению к лигнину древесины в процессе щелочной варки целлюлозы и упрощение технологии.

Цель достигается за счет использования в качестве исходного сырья антраценовой фракции, в качестве окислителя перекиси водорода, в качестве катализатора окисно„„Я2„„1657225 Al (57) Изобретение касается каталитическ<.й химии, в частности получения катализатора для делигнификации древесин ы. Цел ь из обретения — повышение селективности катализатора и упрощение процесса, Последний ведут обработкой антраценовой фракции перекисью водорода при их молярном соотношении = 1:(1-6) в среде растворителя (зти лацетата, уксусной кислоты или диметилформамида) в присутствии катализатора окисления - соединения меди ф-лы

СохУ2ОБ, где х=0,3-1, с последующим отделением катализатора фильтрованием. Получаемый оксидат антраценовой фракции при использовании его в процессе делигнификации древесины при щелочной варке целлюлозы обеспечивает лучшую селективность, чем известный антрахинон (в 2-3 раза). Использование неочищенной антраценовой фракции и нетоксичного растворителя упрощает процесс приготовления катализатора. 1 з.п. ф-лы 3 табл. ванадиевого соединения меди определенной общей формулы, при определенном молярном отношении окислителя к антраценовой фракции, при использовании в качестве растворителя этилацетата или уксусной кислоты, или диметилформамида.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают антраценовую фракцию в количестве 5,26 г, растворитель — этилацетат 30 мл и навеску катализатора Cue,3×20s в количестве 0,15 г (0,0075 моль).

Перекись водорода 1,39 г (0,041 моль) в растворе этилацетата объемом 66 мл прика1657225

20

55 пывают при пвремешивании через делительную воронку в реакционную массу s течение 30 мин, Молярное соотношение окислителя и антраценовой фракции (субстрата) составляет 1:1, общий объем реакционной смеси 100 мл. Через 3 ч реакционную массу отдЪляют от катализатора фильтрованием. Растворитель отгоняют при 78 С. Оставшийся продукт — оксидат антрацена используют в качестве катализатора делигнификации древесины.

Результаты опытов приведены в табл.1 и 2.

Пример 2. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором

Сно,gЧzОs, взятым в количестве 1,598 г (0,0075 моль), по методике примера 1.

Пример 3. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором

Cup,5V2O5, взятым в количестве 0,1 64 г (0,0075 моль), по методике примера 1, Пример 4. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором CuVzOs, взятым в количестве 1,84 г (0,0075 моль), по методике примера 1.

Пример 5. Окисление антраценовой фракции проводят с катализатором

Cup,>VzOs, взятым в количестве 1,411 г (0,0075 моль), по методике примера 1, Пример 6. Окисление проводят по примеру 1, а в качестве катализатора используют VzOg в количестве 0,1 г(0,0075 моль), Пример 7, Окисление проводят аналогично примеру 3, в качестве растворителя используют уксусную кислоту.

Пример 8. Окисление проводят по примеру 3, в качестве растворителя используют диметилфо рмамид.

Пример 9. Окисление проводят по примеру 3, перекись водорода добавляют в количестве 2,78 г. Соотношение окислитель:субстрат 2:1.

Результаты опытов по примерам 1,7 и 8 приведены в табл,2.

Пример 10. Окисление проводят по примеру 3. Перекись водорода добавляют в количестве 8,34 г. Соотношение окислитель: субстрат 6;1.

Пример 11. В термостат помещают герметично закрытую емкость. загружают 9

r щепы (в пересчете на а,с. древесину), заливают 63 мг NaOH, добавляют катализатор— оксидат антраценовой фракции по примерам 1-10 в определенном количестве (табл,З). По окончании варки полученный древесный остаток промывают, высушивают и определяют содержание остаточного лигнина, Как видно из представленных результатов втабл,,1,,введение оксидных ванадиевых соединений меди формулы Cup,ç-1,pV20s. в качестве катализатора окисления антраценовой фракции позволяет получить такой оксидат антраценовой фракции, при использовании которого в процессе делигнификации древесины достигается наибольшая избирательность по отношению к лигнину древесины.

Содержание остаточного лигнина в сухом древесном остатке 3,4-4 8, тогда как ггри использовании оксидата антраценовой фракции, полученного в присутствии ванадиевого катализатора (V20g),12, а в присутствии Cup,>VzOs 5,1$.

Процесс окисления антраценовой фракции можно провести как в присутствии этилацетата, так и в присутствии уксусной кислоты и диметилформамида, при этом получаемый продукт — оксидат антраценовой фракции имеет одинаково высокую эффективность по отношению к лигнину древесины. Однако, при осуществлении способа преимущественно используется этилацетат из-эа низкой температуры кипения, что значительно упрощает процесс.

Из данных, приведенных в табл.3, видно, что при увеличении количества добавляемого окислителя по отношению к субстрату (антраценовой фракции) эффективность получаемого продукта по отношению к лигнину древесины возрастает, т.е. при увеличении избытка окислителя для проведения процесса делигнификации требуется меньшее количество предлагаемого продукта, При введении 0,01 оксидата антраценовой фракции, полученного при добавлении 6-кратного избытка окислителя, содержание остаточного лигнина в абсолютно сухом древесном остатке составляет

5,2, тогда как при применении чистого антрахинона 19,1 . При введении 0,05 предлагаемого катализатора делигнификации, полученного при окислении двухкратным избытком раствора перекиси водорода, содержание остаточного лигнина составляет 4,7, тогда как при использовании такого же количества антрахинона содержание остаточного лигнина составляет 10.8 . При введении 0,08 предлагаемого катализатора делигнификации, полученного при соотношении окислителя и субстрата 1:1, содержание остаточного лигнина составляет 3,4;(„тогда как при введении такого же количества антрахинона остаточное содержание лигнина составляет 7,6, Таким образом, эффективность предлагаемого катализатора делигнификации выше, чем эффективность антрахинона в 2-3

1657225

Таблица 1

Таблица 2 раза. Кроме того, предлагаемый катализатор делигнификации по сравнению с известным является недорогим, недефицитным и простым в исполнении эа счет использования неочищенной антраценовой фракции и нетоксичного растворителя, Формула изобретения

1. Способ получения катализатора для делигнификации древесины путем жидкофазной обработки антраценсодержащего исходного сырья окислителем — перекисным соединением в присутствии органического растворителя и катализатора окисления, содержащего оксидное соединение ванадия, с последующим их отделением, отличающийся тем, что. с целью получения катализатора с повышенной селективностью по отношению к лигнину древесиныы в процессе щелочной варки

5 целлюлозы и упрощения технологии, в качестве исходного сырья используют антраценовую фракцию, в качестве окислителя— перекись водорода, в качестве катализатора окисления — окиснованадиевое соединение

10 меди общей формулы CuõЧрОь, где х=0.301,0, и окисление ведут при молярном отношении окислителя к антраценовой фракции равном (1 — 6):1.

2. Способ поп1,отл ича ющийся

15 тем, что в качестве органического растворителя используют этилацетат или уксусную кислоту, или диметилформамид.

Таблица 3

Составитель В. Теплякова

Редактор О. Головач Техред M,Mîðãåíòàë Корректор T. Палий

Заказ 1675 Тираж 342 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101