NO169289B - Fremgangsmaate til utvinning av lignin fra alkaliske lignin-opploesninger - Google Patents
Fremgangsmaate til utvinning av lignin fra alkaliske lignin-opploesninger Download PDFInfo
- Publication number
- NO169289B NO169289B NO843879A NO843879A NO169289B NO 169289 B NO169289 B NO 169289B NO 843879 A NO843879 A NO 843879A NO 843879 A NO843879 A NO 843879A NO 169289 B NO169289 B NO 169289B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- lignin
- anode
- cell
- alkaline
- catholyte
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims abstract description 72
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 76
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 29
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 22
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 19
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims description 14
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims 1
- 239000012738 dissolution medium Substances 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 25
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 9
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- ABJSOROVZZKJGI-OCYUSGCXSA-N (1r,2r,4r)-2-(4-bromophenyl)-n-[(4-chlorophenyl)-(2-fluoropyridin-4-yl)methyl]-4-morpholin-4-ylcyclohexane-1-carboxamide Chemical compound C1=NC(F)=CC(C(NC(=O)[C@H]2[C@@H](C[C@@H](CC2)N2CCOCC2)C=2C=CC(Br)=CC=2)C=2C=CC(Cl)=CC=2)=C1 ABJSOROVZZKJGI-OCYUSGCXSA-N 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100397272 Nocardia farcinica (strain IFM 10152) ispD gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000002101 lytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/0042—Fractionating or concentration of spent liquors by special methods
Landscapes
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Paper (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til utvinning av lignin ved utfelling fra alkaliske lignin-oppløsninger ved nøytralisering, såvel som tilbakevinning av alkalibestanddelen. /
Ved fremstilling av cellulose fremkommer betraktelige
mengder av ligninholdige ekstrakter, som hittil, har vært betraktet som avfallsprodukter. Fordi det ikke lenger er mulig å lede ekstraktet ut i vassdrag, ble ekstraktene underkastet en oppkonsentrering og de derved utfelte faste åtoff ble som regel forbrent. De anvendte fremgangsmåter er omstendelige og tjener først og fremst til å oppnå en renset vann-fase og et derfra adskilt fast stoff. Vannet kan deretter igjen føres ut i vassdrag. Denne fremgangsmåten er ikke bare omstendelig, men medfører også at den lignin som finnes i det faste stoff tilintetgjøres. Ekstraktene betegnes vanligvis som avlut.
Utfelling av lignin fra alkalisk oppløsning, hvor man nøytraliserer oppløsningen ved å tilføre syre, er kjent,
men tilbakevending av luten er ikke mulig eller meget omstendelig og dyrt. Videre er materialet utfelt på denne måten forurenset med mineralsalt. Alkalilut kan f.eks. nøytraliseres ved at CC>2 ledes inn og det dannede karbonat kaustiseres med kalsiumoksyd.
Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte hvor lignin, uten stort oppbud av apparatur, kan utvinnes fra en alkalisk lignin-oppløsning, fortrinnsvis i en avlut (et alkalisk ekstrakt) fra en celluloseprosess, i en form som egner seg for videre be-arbeidelse, slik at tilintetgjørelsen bortfaller og at det gis en mulighet for at vannet og alkali-bestanddelene i ekstraktet kan resirkuleres.
Hensikten kan oppnås ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen av innledningsvis nevnte art, hvor ligninoppløsningen kontinuerlig forsures anodisk ved elektrolyse og alkali-
bestanddelen regenereres katodisk i samme prosess.
Med andre ord: Det alkaliske ekstraktet (lignin-opp-løsningen) ledes inn i anoderommet i en delt elektro-
lyttisk celle og forsures der elektrokjemisk, mens luten samtidig oppkonsentreres elektrokjemisk i katoderommet.
Cellen deles mest hensiktsmessig ved hjelp av en ione-byttermenbran som muliggjør den selektrive transport av kationer ut fra anoderommet og inn i katoderommet. Undersøkelser har vist at en Nafion-membran er særlig velegnet, og oppfyller de krav som stilles samtidig som levetiden er lang. Utfellingen og tilbakevinningen av luten bevirkes samtidig ved tilførsel av en energimengde.
Den nye fremgangsmåten er generelt anvendbar ved alkaliske lignin-oppløsninger. Fortrinnsvis anvendes den for alkaliske lignin-oppløsninger som er et ekstrakt eller en avlut fra en celluloseprosess, og herunder spesielt ved lignin-opp-løsninger som fås ved fraskillelse av det organiske opp-løsningsmiddel fra ektraktet ved Organosolv-fremgangsmåten til fremstilling av cellulose. Som alkalilut anvendes fortrinnsvis natronlut.
Ved forsøk ble det påvist at fremgangsmåten kan gjennom-
føres i bare én elektrolysecelle. Lignin-oppløsningen og alkaliluten føres inn i elektrolysecellen som er delt i et katoderom og et anoderom ved hjelp av kationbyttermembranen.
I enden av cellen oppstår et lysebrunt skum, som utgjør lignin-skummet, og kan bearbeides videre til lignin ved kjente fremgangsmåter.
Det har vist seg at fremgangsmåten trenger en spesielt liten tilførsel av energi dersom den gjennomføres i to eller tre trinn. Antallet trinn begrenses av apparaturmengden som trengs og av virkningsgradene som oppnås.
Ved to-trinns fremgangsmåten gjennomføres nøytralisasjonen
i første trinn ("nøytralisasjonscelle") bare til utfellingen av lignin i anoderommet begynner, dette tilsvarer erfarings-
messig ca. pH 9,5. I dette trinnet tilbakevinnes alle-
rede størstedelen av natronluten i katoderommet. I det andre trinnet ("fnokkingscelle") forsures anoderommet til utfellingen av lignin er fullstendig, erfaringsmessig ved ca. pH 4. Siden tilstrekkelig elektrolyse bare finner sted ved forhøyet spenning på grunn av den dårlige ledningsevnen i oppløsningen under pH 8, gir en oppdeling i^. to trinn merkbart lavere energiforbruk. Oksygenet, som utvikles på anoden i fnokkingcellen, danner sammen med det utfelte lignin og en del av den nøytraliserte løsningen skum, slik at lignin-suspensjonen kan føres bort over en flotasjons-innretning. Flotasjonsprosessen krever ingen ekstra energi siden oksygenet dannes ved den strømming som likevel er nødvendig for elektrolysen.
Den elektrolytiske utfelling i det andre trinnet har den fordel at det utfelte lignin ikke er forurenset med uorganiske salt. Den sure elektrolytten i anoderommet kan etter adskillelse, f.eks. ved sentrifugering, føres inn i katoderommet i det første trinnet og derfra, etter egnet regenerering, metanoltilsats og eventuelt anriking av luten, føres tilbake til celluloseprosessen som oppløsningsmiddel eller en del av dette. Slik kan opparbeidelsen av det alkaliske ekstraktet gjennomføres i en lukket krets, og ikke noe spillvann forlater prosessen.
Elektrolysen gjennomføres i begge trinnene ved så høy temperatur som mulig under kokepunktet, siden oppløsningens ledningsevne øker med økende temperatur. Den ved elektrolysen utviklede spillvarme benyttes til å opprettholde elektrolysetemperaturen, slik at tilleggsoppvarming av elektrolysecellen som regel er unødvendig.
Da det ved den elektrolytiske . fremgangsmåten dreier seg om en relativt skånsom fremgangsmåte som ikke krever anvendelse av ekstra kjemikalier, er fremgangsmåten spesielt velegnet til utvinning av rent ubehandlet lignin, som det f.eks. frem-
kommer ved Organosolv-fremgangsmåten bekrevet i patent-
søknad P 28 55 052.
På spesielt fordelaktig måte kan katolytten og/eller anolytten i det første trinnet føres i kretsløp. Undertiden utgjøres en delstrekning av kretsløpet av den elektrolytiske cellen. Ved føring av anolytten og katolytten i kretsløp ved inn- og ut-slusing av en del av elektrolytten, forbedres reguler-barheten av prosess-trinnet. Ved meget enkel regulerings-apparatur er det mulig å oppnå den nøytralisering som etter-strebes i første prosess-trinnet på enkel måte og med nøy-aktig overholdelse av de fastsatte verdier. Forsuringen av luten i det første prosess-trinnet uføres fortrinnsvis til en pH-verdi på 9,5. Denne verdien er ikke absolutt, men avhengig av faktorer som f.eks. lignin-innholdet i avluten, temperaturen o.l. For å unngå tilsmussing av strekningen som gjennomløpes i'kretsløpet,.forsøker man å" unngå at utfnokking skjer i det første prosess-trinnet.
Utfnokkingen av ligninbestanddeler finner sted i det andre prosess-trinnet som er utstyrt med en fIotasjonsinnretning. Over fIotasjonsinnretningen føres det ligninholdige skummet bort.
Den svakt sure elektrolytten ved slutten av andre prosess-trinn inneholder fremdeles flere gram/liter løste lignin-aktige stoffer, som (også ved videre pH-senkning) er vanskelige å felle ut. Dette er likevel ingen ulempe dersom man betrakter den samlede prosess, siden elektrolytten føres i kretsløp og til sist, etter forhøyelse av pH, f.eks. ved tilsats av en NaOH, igjen tilsettes den alkaliske celluloseutkokingen som oppløsning. Ved flerfoldige gjentagelser av et slikt krets-løp skjer det ingen oppkonsentrering av ikke-utfellbare lignin-aktige stoffer i den avfnokkede elektrolytten, d.v.s. ligninet utvinnes til slutt kvantitativt.
Spesielt fordelaktig er det at den svakt sure elektrolytten
i det første og/eller andre prosess-trinnet føres inn i
katoderommet. Derved er det mulig å føre den natronlut som nødvendigvis dannes fra 1^0 i katoderommet (ved siden av hydrogen) tilbake i kretsløpet umiddelbart. Derved kan denne katolytten tilføres cellen i motstrøm til anolytten i cellen for andre trinn, som jo består av ekstraktet fra første prosess-trinn og har en pH på ca. 9,5.
Den alkaliske elektrolytten i katoderommet i nøytralisasjons-cellen blandes med et organisk løsningsmiddel, fortrinnsvis metanol, og kokes igjen i celluloseprosessen.
På denne måten er prosess-trinnene forbundet med hverandre ved en tilbakeføring av elektrolytten, og det oppstår ikke spillvann som må føres bort. Det dreier seg følgelig om en lukket fremgangsmåte, hvor produktet ved siden av hydrogen er ligninslammet som fordelaktig lar seg bearbeide til lignin.
Eventuelle tap av fuktighet erstattes ved hjelp av vann. Videre kan katolytten i første og andre prosess-trinn tilsettes alkalihydroksyd, slik at man fra begynnelsen av oppnår en viss minste ledningsevne.
Denne to-trinns fremgangsmåten er spesielt velegnet til be-arbeidelse av avluten fra celluloseløsningen etter Organosolv-fremgangsmåten.
Oppfinnelsen illustreres nærmere ved hjelp av følgende eksempler på utførelse.
i
Figurene viser:
Fig. 1 - en elektrolysecelle til gjennomføring av fremgangsmåten i ett trinn,
fig. 2 - en skjematisk fremstilling av fremgangsmåten med to trinn,
fig. 3 - en mer detaljert fremstilling av fremgangsmåten etter fig. 2.
Elektrolysecellen 1 etter fig. 1, består i det vesentlige
av cellehuset 2, membranen 3, anoden 4 og katoden 5. Cellehuset 2 har form som et flatt kvader, hvor membranen
3 er plassert i midten. Størrelsen på membranen 3 til-
svarer størrelsen på en sideflate 6 i cellehuset 2.
Membranen 3 deler det indre av cellehuset 2 i et anode- og
et katoderom 7 og 8. I rommene 7 og 8 er anod,en 4 og katoden 5 plassert. Begge er i form og størrelse tilpasset membranen 3. Katoden ligger omtrent midt i katoderommet 8, mens anoden 4 ligger bak membranen 3, slik at det mellom anoden 4 og membranen 3 bare finnes en relativ smal spalt 9. De elektriske tilkoplinger 10 og 11 for anoden 4 og katoden
5 er ført ut av cellehuset 2.
Via tilkoplingen 12 føres avluten fra celluloseprosessen,
som er befridd for metanol, inn i cellen 1. Under elektrolysen danner det seg et skum av lignin og oksygen i anoderommet 7, dette føres bort via tilkoplingen 13. Skumdannelsen er antydet ved de inntegnede små blærer. Ligninskummet 14
fra tilkoplingen 13 sentrifugeres, derved oppnås rent lignin og en oppløsning som kan føres tilbake til celleuloseprosessen. Det utviklede hydrogen unnslipper via tilkoplingsstussen 15
på katoderommet 8. Via tilkoplingen 16 tilføres vann, for-tynnet alkalilut eller sentrifugatet av ligninskummet (pH 6). Via tilkoplingen 17 trekkes den oppkonsentrerte alkalilut ut av katoderommet.
I et forsøk med en elektrolysecelle oppbygd som beskrevet ovenfor oppnådde man følgende resultater: Elektrolysecellen har en anode og en katode, hver med over-flate 50 cm 2. Anode- og katoderommet skilles fra hverandre ved hjelp av en Nafion-membran. Anoderommet er ved utløpet utstyrt med en fIotasjonsinnretning og rommer 300 ml. Ved starten av forsøket fylles anoderommet med 200 ml ligninholdig lut (pH 13,6) .
Som første katolytt-påfylling benyttes 0,1 N NaOH. Katoderommet rommer likeledes 300 ml og fylles fullstendig. Elektrolysen utføres med 5 A = 100 mA/cm 2. Cellespenningen stiger langsomt fra 6 V til 15 V. Når elektrolysen har på-gått i ca. 75 min. har anolytten nådd en pH på ca. 8. Det begynner å skille seg ut et seigt, lysebrunt skum, som trekkes ut over fIotasjonsinnretningen og bearbeides videre.
Frisk ligninholdig avlut med ca. 60 g/liter løst lignin
(pH 3,6) tilføres kontinuerlig fra bunnen av cellen (ca.
100 - 150 ml/h). Den samlede elektrolyttmengde forlater cellen igjen nøytralisert i lignin/oksygenskum via flota-sjonsinnretningen.
Fra skummet kan det utvinnes ca. 40 g lignin pr. liter
avlut.
Fremgangsmåten som vises i fig. 2 består av to trinn. Fra cellulosekokeren 20 fjernes det lignin- og metanolholdige ekstrakt, metanolen fjernes i en anordning for tilbakevinning av metanol 21, og metanolen føres via forbindelsesledningen 21 b tilbake til kokeprosessen. Det metanolfrie ekstrakt tilføres den første elektrolysecellen 22 via forbindelsen 21 a, i denne celle foregår hovedsaklig det første prosess-trinn. Ekstraktet føres inn i anoderommet 23. I anoderommet 23 forsures ekstraktet elektrolytisk: inntil en pH-verdi på 9,5
nås. Fra anoderommet føres ekstraktet med denne pH-verdi kontinuerlig via forbindelsen 24 til anoderommet 25 i den andre elektrolysecellen 26, hvor det andre prosess-trinn foregår. I denne cellen 26 finner det sted en videre elektrolytisk jforsuring og dermed skumdannelse. Skummet trekkes ut som ligninsuspensjon over en avløpsanordning 27 og føres til en separasjonsanordning 28, hvor det utfelte lignin som finnes i skummet fjernes fra ekstraktet. Det rene lignin går fra anordningen 29 til videre anvendelse, mens det rest-erende ekstrakt tilbakeføres til katoderommet 31 i cellen 26 via forbindelsen 30, som en tilnærmet ligninfri oppløsning.
I katoderommet 31 anrikes ekstraktet elektrolytisk med
alkali. Den hydrogengass som derved oppstår slippes ut via
avløpet 33. Fra katoderommet 31 går ekstraktet via for-bindelsen 32 inn i katoderommet 34 i den første cellen 22.
Der finner det sted en videre alkalisk anrikning av ekstraktet, som deretter går via forbindelsen 35 til en samlebeholder 36. Via forbindelsen 35 a kan NaOH-konsentrasjonen reguleres. Fra samlebeholderen 36 tilføres ekstraktet via forbindelsen 37 igjen cellulosekokeren 20 som natronlut. Hydrogengassen føres bort over 40. Nafion-membranene som finnes mellom anode- og katoderommene er betegnet med 38 og 39.
I utførelseseksempelet etter fig. 3 er prosess-trinnene 41
og 42 utstyrt med de elektrolytiske cellene 43 og 44, og det finner sted en tilbakeføring av den avfnokkede elektrolytten fra det andre trinnet 42 til det første prosess-trinn. Det første trinnet 41 består i det vesentlige av cellen 43,
som er delt ved membranen 45 og begge kretsløpene 46 og 47
for katolytten og anolytten. Det andre trinnet 42 består i det vesentlige av cellen 44, som også har en membran 48, og fIotasjonsinnretningen 49.
Det ligninholdige ekstrakt fra cellulosefremstillingen, også kalt avlut, med en pH-verdi på 14 og et lignininnhold på ca. 2-10 vekt-%, tilføres forrådsbeholderen 51 via forbindelsen 50. Ved hjelp av et reguleringssystem 52, 53 ,59 (pH- og nivåregulering) styres denne tilførselen slik at en pH-verdi på 9,5 opprettholdes i forrådsbeholderen. Pumpen 54 pumper avluten inn i anoderommet 55 av cellen 43. I anoderommet 55 foregår en pH-senkning i avluten, som etter at den forlater anoderommet 55, går inn i gassavskilleren 56. I gassavskilleren 56 fraskilles den anodegass, overveiende hydrogen, som har oppstått under elektrolysen. Mens hoveddelen av anolytten flyter tilbake til forrådsbeholderen 51 via forbindelsen 57
fra gassavskilleren 56, sluses en del av det ligninholdige ekstraktet med en pH-verdi på ca. 9,5 ut via forbindelse 58
og tilføres celle 44 i det andre prosess-trinnet 42. I forbindelsen 58 er det satt inn en ventil 59, som styres fra en nivåregulator i f orrådsbeholderen 51.'
Væsken i katoderom 62 består av avfnokket elektrolytt, som
i katoderommet 73 i celle 44 allerede er blitt anriket på NaOH og har en pH på ca. 12. Denne katolytten tilføres også katoderommet 62 i celle 43 via en forrådsbeholder 60 og forbindelsen 61. Fra katoderommet 62 når katolytten ved egenkonveksjon gassavskilleren 63, hvor den oppståtte katodegass (hydrogen) skilles fra. Fra gassavskilleren 63 føres katolytten tilbake til forrådsbeholderen 60. Slik oppnås, på sammen måte som for anolytten, at katolytten føres i kretsløp. En del av katolytten sluses ut fra gassavskilleren 63 i forbindelsen 64. Dette skjer ved en nivåregulator 65 i forrådsbeholderen 60 og ventil 66. PH-verdien er ca. 14.
Før tilbakeføring av denne ligninfattige, sterkt alkaliske elektrolytten til celluloseprosessen, må NaOH-konsentrasjonen eventuelt reguleres, enten ved fortynning mecT r^O eller ved tilsats av NaOH.
I det første prosess-trinnet 41 fins det dermed to kretsløp, katolytt-kretsløpet 46 og anolytt-kretsløpet 47, hvor hoveddelen av katolytten, henholdsvis anolytten, føres i kretsløp. I anolytt-kretsløpet tilføres et ligninholdig ekstrakt med en pH-verdi på 14 før nøytalisasjonscellen 43, og etter nøytralisasjonscellen 43 løses det ut et ligninholdig ekstrakt med en pH-verdi på ca. 9. I katolytt-kretsløpet 46 tilføres en elektrolytt, som er anriket med natriumhydroksyd til en pH-verdi på 12, før cellen 43, og etter cellen 43 sluses det ut en elektrolytt med en pH-verdi på 14 som anvendes videre i cellulosefremstillingen.
Det ligninholdige ekstrakt med en pH-verdi på ca. 9,5, som oppstår i det første trinnet, tilføres anolytt-rommet 70 i celle 44 i det andre prosess-trinnet, denne cellen betegnes også fnokkingscelle. I anolytt-rommet 70 foregår en av-fnokking av ligninbestanddelen samtidig som det oppstår oksygengass på anoden. Oksygenskummet trekkes bort over fIotasjonsanordningen 49. I innretningen 71 adskilles ligninslammet fra elektrolytten, hvor elektrolytten har en pH-verdi på ca. 4. Det oppståtte ligninslam underkastes kjente vaske- , tørke- og bearbeidingsprosesser, slik at rent lignin oppstår. Elektrolytten tilbakeføres via forbindelse 72 til katolytt-rommet 73 i celle 44. På veien dit kan elektrolytten tilsettes vann eller natriumhydroksyd fra en forrådsbeholder 74, slik det vann som er tapt ved flota-sjonen erstattes og de gunstigste elektrolyttegenskapene for elektrolyttprosessen oppnås.
Ved enden av celle 44, sett i gjennomstrømningsretning for katolytten, trekkes elektrolytten av og tilføres via forbindelse 75 forrådsbeholderen 60 i katolytt-kretsløpet 46
i første trinn 41. I forbindelsen 75 kan eventuelt natriumhydroksyd og eventuelt vann tilsettes. Elektrolytten som tilbakeføres til celluloseprosessen kan tilsettes metanol fra anordningen 76 for Organosolv-prosessen.
Eksempel 1:
I et forsøksanlegg med oppbygning etter fig. 3 er nøytralisa-sjons- og fnokkingscellene koplet i serie. Nøytralisasjons-cellen har et anode- henholdsvis katode-areal på 18 cm 2. Anode- og katoderommet er skilt fra hverandre ved en kationbyttermembran. Katoden (V2A-strekkmetall) ligger direkte på denne membranen, mens anoden (platina) har en avstand fra membranen på ca. 1 mm.
Forrådsbeholderen for anolytten rommer ca. 200 ml. Anolytten blir ved hjelp av en slangepumpe pumpet i kretsløp over celle-og gassavskiller fra forrådsbeholderen (ca. l/h), som ved et anoderomvolum på ca. 2 ml tilsvarer en oppholdstid i cellen på ca. 0,9 sek. Katolytten beveger seg over gassavskilleren ved egenkonveksjon i kretsløp, forrådsbeholder benyttes i dette tilfellet ikke.
PH-Verdien i anolytten bestemmes med en glasselektrode. Stømmen som flyter i nøytralisasjonscellen er
3,6 A = 200 mA/cm 2. Cellespenningen er ca. 10 - 11 V.
I begynnelsen av forsøket fylles ca. 250 ml ligninholdig avlut (pH 13,6) i forrådsbeholderen, og som beskrevet pumpes avluten rundt under elektrolysen. Som første påfylling i katolytt-kretsløpet benyttes 0,1 M natronlut.
Etter at elektrolysen har vart i ca. 120 min. har anolytten nådd en pH-verdi på 10.
Med mellomrom på ca. 3 min. (alltid når pH underskrider
9,5), fylles 10 ml frisk avlut (pH 13,6) i forrådsbeholderen, og samtidig sluses det kontinuerlig av en tilsvarende mengde anolytt (pH 9,5) etter nøytralisasjonscellen. Dette tilsvarer en omsetning i nøytralisasjoscellen på ca. 207) ml/h, av-slusningen utgjør således ca. 2,5% av kretsløpstrømmen av anolytt.
Fnokkingscellen har et katode- og anodeareal på ca. 20 cm 2. Anode- og katoderommet er adskilt ved en kationbyttermembran. Anoderommet er åpent og disponerer en fIotasjonsanordning. Volumet er ca. 300 ml. Elektrodene er anordnet lenger nede. Strømmen som flyter er her ca. 4 A = 200 mA/cm <2>, cellespenningen er ca. 15 V.
Anolytten ( pH 9,5) som sluses ut av nøytralisasjonscellen-anolytt-kretsløpet bringes inn i fnokkingscellen og elektroly-seres (ca. 200 ml/h). Det oppstår et seigt, lysebrunt skum av ligninfnokkel, avfnokket anolytt (pH 5) og anodegass (C^), som fjernes over fIotasjonsanordningen. Hvis man lar dette skummet sette seg som bunnfall får man pr. liter anolytt
(pH 9,5) ca. 0,5 liter avlut (avfnokket, pH 5) og i tillegg ca. 1 - 2 liter sterkt ligninholdig, ikke lenger utfellbart skum, hvorav man etter tørking kan utvinne ca. 40 g rå lignin.
Den avfnokkede avlut (pH 5) tilsettes etter skumutfelling
og filtrering kontinuerlig til katolytten i nøytralisasjons-cellen (ca. 100 ml/h), og i samme mengde sluses kontinuerlig NaOH av (pH 14). Denne NaOH går - etter egnet fortynning og løsningsmiddeltilsats - inn i den nye cellulosekokeprosessen.
Eksempel 2 : Forsøksanordningen er den samme som i eksempel 1. Etter fnokkingcellen koples en ekstra fnokkingcelle med forkoplet utfellingsanordning i serie med den første, og begge cellene drives ved 2A. I den første fnokkingcellen dannes et skum med pH ca. 7, etter noen tid setter det seg som bunnfall i en elektrolytt med pH 7. Utfelte ligninfnokker (ca. 10% av total-innholdet) filtreres og elektrolytten ledes inn i den andre fnokkingcellen. I den andre cellen oppstår et skum som i eksempel 1. Cellespenningen i fnokkingcellene er ca. 7 og 7,5 V.
Claims (17)
1 . Fremgangsmåte for utvinning av lignin ved utfelling fra alkaliske lignin-oppløsninger ved nøytralisasjon, såvel som tilbakevinning av alkalibestanddelen, karakterisert ved at ligninoppløsningen kontinuerlig forsures anodisk ved en elektrolyse og at alkalibestanddelen regenereres katodisk i samme reaksjonstrinn.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den alkaliske lignin-oppløsning er et ekstrakt eller en avlut fra en fremgangsmåte for fremstilling av cellulose.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den alkaliske lignin-oppløsning er ekstrakt fra en Organosolv-fremgangsmåte til fremstilling av cellulose, hvorfra det organiske løsningsmiddel på forhånd er adskilt.
4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den anvendte alkalilut er natriumhydroksyd.
5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at lignin-oppløsningen og alkaliluten ledes gjennom en elektrolysecelle (1), som ved hjelp av en kationbyttermembran (3) er delt i et anoderom (7) og et katoderom (8).
6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 5, karkaterisert ved at anoden (4) og katoden (5) utgjøres av metallgitter og har omtrent samme form og størrelse som membranen (3).
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at anoden (4) oppviser et grovmasket gitter.
8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 7, karakterisert ved at den gjennomføres i to trinn, hvor lignin-oppløsningen i anoderommet (23) i første trinn nøytraliseres til begynnende utfelling av lignin, fortrinnsvis til en verdi på pH 9,5, og i anoderommet (25) i andre trinn forsures til fullstendig utfelling av lignin, fortrinnsvis til pH 4.
9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8, karakterisert ved at det oksygen som oppstår anodisk sammen med det utfelte lignin og den surgjorte opp-løsning danner et skum, som i form av ligninsuspensjon kan adskilles ved fIotasjon.
10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 og 9, karakterisert ved at anolytten fra andre trinn etter at den utfelte lignin er skilt fra, ledes inn i katoderommet i det første eller det andre trinnet.
11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at den katodisk regenererte lut tilbakeføres som oppløsningsmedium, eller bestanddel av dette, i celulloseprosessen.
12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 11, karakterisert ved at elektrolysen finner sted ved forhøyet temperatur, fortrinnsvis like under kokepunktet .
13. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 12, karakterisert ved at fremgangsmåten gjennom-føres kontinuerlig og som en integrert bestanddel av celluloseoppslutningen etter Organosolv-prosessen.
14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 13, karakterisert ved at katolytten og/eller anolytten føres i kretsløp i første prosess-trinn.
15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 14, karakterisert ved at det andre trinnet er utstyrt med en fIotasjonsinnretning (49).
16. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 15, karakterisert ved at ledningsevnen til katolytten i det andre trinnet innstilles på en minsteverdi ved tilsats av natriumhydroksyd.
17. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 15, karakterisert ved at innstillingen av ledningsevnen i katolytten i første og/eller andre trinn skjer ved at 1 - 10% av katolytten kjøres i kretsløp.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833339449 DE3339449A1 (de) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | Verfahren zur gewinnung von lignin aus alkalischen lignin-loesungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO843879L NO843879L (no) | 1985-05-02 |
NO169289B true NO169289B (no) | 1992-02-24 |
NO169289C NO169289C (no) | 1992-06-03 |
Family
ID=6213154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO843879A NO169289C (no) | 1983-10-31 | 1984-09-27 | Fremgangsmaate til utvinning av lignin fra alkaliske lignin-opploesninger |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4584076A (no) |
EP (1) | EP0140226B1 (no) |
AT (1) | ATE76079T1 (no) |
BR (1) | BR8405541A (no) |
CA (1) | CA1269345A (no) |
DE (2) | DE3339449A1 (no) |
ES (1) | ES537170A0 (no) |
FI (1) | FI76849C (no) |
NO (1) | NO169289C (no) |
PT (1) | PT79434B (no) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1335976C (en) * | 1989-05-31 | 1995-06-20 | Mahmoud Kamran Azarniouch | Recovery of naoh and other values from spent liquors and bleach plant effluents |
CH687393A5 (de) * | 1992-05-05 | 1996-11-29 | Granit Sa | Kochchemikalienrueckgewinnungsverfahren aus der Schwarzlauge der Zellstoffherstellung. |
US5589053A (en) * | 1995-11-03 | 1996-12-31 | Huron Tech Incorporated | Electrolysis process for removal of caustic in hemicellulose caustic |
AT510812A1 (de) * | 2010-10-29 | 2012-06-15 | Annikki Gmbh | Verfahren zur gewinnung von lignin |
WO2013003941A1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Hydro-Quebec | Process for the treatment of black liquor |
EP3080353B1 (en) * | 2013-12-12 | 2022-01-26 | Annikki GmbH | Process for lignin purification and isolation |
DE102014221238A1 (de) * | 2014-10-20 | 2016-04-21 | Mpg Max-Planck-Gesellschaft Zur Förderung Der Wissenschaften E.V. | Verfahren zur Fällung von Lignin aus Organosolv-Kochlaugen |
FI128466B (en) * | 2016-03-29 | 2020-05-29 | Ch Bioforce Oy | Process for the preparation of hemicellulose extracts |
RU2641901C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2018-01-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Способ получения окисленного лигнина |
DE102017115391A1 (de) * | 2017-07-10 | 2019-01-10 | Rwe Power Aktiengesellschaft | Verfahren zur Gewinnung von Huminstoffen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
HRP20190259A2 (hr) | 2019-02-07 | 2020-08-21 | Marinko Mikulić | Kontinuirani postupak proizvodnje celulozne pulpe iz travnatih sirovina |
EP3722501A1 (de) * | 2019-04-12 | 2020-10-14 | Lenzing Aktiengesellschaft | Verfahren zur rückgewinnung von alkalischer lösung, sowie verfahren zur herstellung regenerierter cellulosischer formkörper umfassend ein solches verfahren |
KR102140217B1 (ko) * | 2020-01-30 | 2020-07-31 | 구동찬 | 활성화 미네랄 용액의 제조 방법 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE507969C (de) * | 1927-05-13 | 1930-09-22 | Gustaf Haglund | Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff |
US2354553A (en) * | 1940-01-10 | 1944-07-25 | Daniel L Sherk | Method of recovering constituents of waste sulphite liquor |
FR1071173A (fr) * | 1952-10-28 | 1954-08-26 | Monsanto Chemicals | Perfectionnements relatifs à un procédé d'obtention de produits intéressants de dégradation oxydante à partir d'une forme de lignine |
US3440159A (en) * | 1965-08-26 | 1969-04-22 | Ionics | Separation of un-ionized substances by electro-osmosis |
US3897319A (en) * | 1971-05-03 | 1975-07-29 | Carus Corp | Recovery and recycle process for anodic oxidation of benzene to quinone |
US3905886A (en) * | 1974-09-13 | 1975-09-16 | Aqua Chem Inc | Ultrafiltration and electrodialysis method and apparatus |
US4049490A (en) * | 1976-02-23 | 1977-09-20 | Veniamin Petrovich Zaplatin | Electrodialysis of bleaching effluent |
US4043896A (en) * | 1976-03-25 | 1977-08-23 | Aqua-Chem, Inc. | Ultrafiltration and electrodialysis apparatus |
US4140615A (en) * | 1977-03-28 | 1979-02-20 | Olin Corporation | Cell and process for electrolyzing aqueous solutions using a porous anode separator |
GB2038872B (en) * | 1978-10-06 | 1983-01-26 | Asahi Chemical Ind | Electrolytic process for preparing nitrites |
DE2855052A1 (de) * | 1978-12-20 | 1980-06-26 | Nicolaus Md Papier | Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen aufschliessen von pflanzenfasermaterial |
US4273628A (en) * | 1979-05-29 | 1981-06-16 | Diamond Shamrock Corp. | Production of chromic acid using two-compartment and three-compartment cells |
US4476025A (en) * | 1983-05-09 | 1984-10-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Separation of certain carboxylic acids utilizing cation exchange membranes |
-
1983
- 1983-10-31 DE DE19833339449 patent/DE3339449A1/de active Granted
-
1984
- 1984-09-25 FI FI843766A patent/FI76849C/fi not_active IP Right Cessation
- 1984-09-27 NO NO843879A patent/NO169289C/no unknown
- 1984-10-09 AT AT84112077T patent/ATE76079T1/de not_active IP Right Cessation
- 1984-10-09 EP EP84112077A patent/EP0140226B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-09 DE DE8484112077T patent/DE3485719D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1984-10-29 US US06/665,882 patent/US4584076A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-10-29 ES ES537170A patent/ES537170A0/es active Granted
- 1984-10-30 CA CA000466587A patent/CA1269345A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-10-30 BR BR8405541A patent/BR8405541A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-10-31 PT PT79434A patent/PT79434B/pt not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO169289C (no) | 1992-06-03 |
PT79434B (en) | 1986-09-15 |
BR8405541A (pt) | 1985-09-10 |
ES8506820A1 (es) | 1985-08-16 |
FI843766A0 (fi) | 1984-09-25 |
DE3339449A1 (de) | 1985-05-09 |
EP0140226B1 (de) | 1992-05-13 |
EP0140226A3 (en) | 1988-08-31 |
NO843879L (no) | 1985-05-02 |
EP0140226A2 (de) | 1985-05-08 |
PT79434A (en) | 1984-11-01 |
DE3485719D1 (de) | 1992-06-17 |
ATE76079T1 (de) | 1992-05-15 |
FI76849C (fi) | 1988-12-12 |
ES537170A0 (es) | 1985-08-16 |
CA1269345A (en) | 1990-05-22 |
US4584076A (en) | 1986-04-22 |
FI843766L (fi) | 1985-05-01 |
FI76849B (fi) | 1988-08-31 |
DE3339449C2 (no) | 1987-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO169289B (no) | Fremgangsmaate til utvinning av lignin fra alkaliske lignin-opploesninger | |
CN106365183B (zh) | 一种高镁溶液电渗析提锂过程中电极排放液的回收方法 | |
SE511003C2 (sv) | Förfarande och apparat för framställning av svavelsyra och alkalimetallhydroxid | |
US5164480A (en) | Method for the manufacture of tall oils | |
CN106082413B (zh) | 一种高铁酸盐在线合成及有机物降解设备及工艺 | |
CN113957459A (zh) | 一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的方法 | |
RU2003119050A (ru) | Способ получения оксида скандия из красного шлама | |
RU2196735C1 (ru) | Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития | |
EP0656083B1 (en) | Reduction of chloride in pulping chemical recovery systems | |
CN113401924B (zh) | 一种盐水精制方法 | |
US5589053A (en) | Electrolysis process for removal of caustic in hemicellulose caustic | |
WO2013003941A1 (en) | Process for the treatment of black liquor | |
CN113249742A (zh) | 一种电化学氢氧化钾生产线及生产方法 | |
WO1997016380A9 (en) | Removal of caustic in hemicellulose caustic | |
CN216237303U (zh) | 一种从卤水中提取溴化钠的装置 | |
US5725748A (en) | Process and installation for treating cellulose waste lye | |
US5667668A (en) | Electrolysis process for removal of caustic in hemicellulose caustic | |
CN111151140B (zh) | 一种浓缩氯碱阳极淡盐水的方法 | |
CN118007190A (zh) | 一种电解淡盐水的回收利用装置及方法 | |
US1371699A (en) | Process for the purification of porous or gelatinous materials | |
CN105648467A (zh) | 一种分离精制3-羟基丙磺酸的清洁方法 | |
SU1721025A1 (ru) | Способ извлечени гуминовых кислот из природных гуматсодержащих соединений | |
GB2065702A (en) | Electrolytic acid regveneration in regenerated cellulose manufacture | |
NO821602L (no) | Fremgangsmaate for inhibering av dannelse av og brudd i kvikksoelv-"butter" i klor-alkali-celler | |
JPS5919600A (ja) | 汚泥浮上処理装置 |