Hans Theliander, Chalmers – En möjlig modifiering av massakoket
2015-‐02-‐04 En möjlig modifiering av massakoket Yan Wang, Kers>n Jedvert, Mikael Lindström, Hans Theliander och Gunnar Henriksson Agenda • Introduk>on -‐ bakgrund – Materialbioraffinaderiet – Sulfatkokning är inte så tokigt – FörbäQringspoten>al • • • • Vårt bidrag i dag Försöksupplägg Resultat Slutord 1 2015-‐02-‐04 Materialbiorefinaderi I polymer form Cellulosa Ved Låg t rg ene ho ibe v Lignin Xylan (Galacto)glucomannan Högt materialutbyte Sulfatmassakoket • Polymer form: Cellulosa, lignin och delvis xylan. • Materialutbyte: totalt 35-‐55 % + ev. lignin. – Cellulosa: 80-‐90% (i cellulosafibern) – Lignin: 0-‐30% (LignoBoost) – Xylan: 0-‐50% (i cellulosafibern) – Glucomannaner: 0-‐30% (i cellulosafibern) • Energibehov: Har minskat de senaste 30 åren, men kan förbäQras en hel del. 2 2015-‐02-‐04 Utmaningar • Det låga utbytet av främst glukomannaner men även xylan. • Främst peelingreak>oner, men även alkalisk hydrolys (sekundär peeling). • Hur skall vi extrahera ut hemicellulosorna? Åtgärder för aQ minska peeling • Modifiera ändgrupper: – Oxiderande metoder (polysulfider, AQ) – Reducerande metoder (NaBH4, H2S) • En möjlig realis>sk reducerande kemikalie: Natriumdi>onit (Na2S2O4). 3 2015-‐02-‐04 Hur aQ extrahera hemicellulosorna? • Många har undersökt extrak>on med varm(het)vaQen. • Vi har undersökt mild ångexplosion: – Energieffek>vt. – Ger rela>vt högt utbyte på flis. – Ger eQ snabbare kok. – Lägre kokkemikaliebehov. Vår undersökning • Kombina>on av förbehandling av flisen med natriumdi>onit och mild ångexplosion innan koket. Vedflis Impregnering Massa-‐ kok Ång-‐ Expl. Hemi Natrium-‐ di>onit Milda förhållanden Massa Normala förhållanden 4 2015-‐02-‐04 Vår undersökning -‐ försöksplan Granflis Impregnering med Na2S2O4 Normalt sulfatkok (D_0 prov) Mild STEX 7 bar Normalt sulfatkok (D_S7 prov) Sulfatkok+Na2S2O4 (0_0 prov) Mild STEX 4 bar Normalt sulfatkok (D_S4 prov) Mild STEX 4 bar Normalt sulfatkok W_S4 prov) Impregnering med vatten Mild STEX 7 bar Normalt sulfatkok (W_0 prov) Normalt sulfatkok (W_S7 prov) Resultat 1. Mild ångexplosion 2. Massan emer koket 5 2015-‐02-‐04 Mild ångexplosion Extraherat >ll vätskan emer ångexplosionen Komponent Gal Glu Xyl Man Lignin Prov (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Di>onit – 7 bar Di>onit – 4 bar VaQen – 7 bar VaQen – 4 bar 143 41 180 81 88 17 295 148 105 21 241 37 61 20 958 276 9 3 1057 563 Mild ångexplosion Molekylviktsfördelning av komponenterna i vätskan emer ångexplosionen (7 bar) Di>onit RI respons (mV) UV respons (mAU) RI respons (mV) VaQen Tid (min) Tid (min) 6 2015-‐02-‐04 Emer sulfatkoket Massans sammansäQning Komponent Klason Cellulosa lignin (%) Prov (%) VaQen – 0 bar VaQen – 4bar VaQen – 7bar Di>onit – 0bar Di>onit – 4bar a) Di>onit – 7bar S n + HS Bildad under sulfatkok 5.1 4.9 5.9 3.0 3.1 2.7 GGM (%) Xylan (%) 7.3 6.9 5.6 7.9 7.7 7.8 6.7 5.8 4.5 6.9 6.9 6.6 73 71 76 73 74 74 S n+12 + H b) S S S S S Homolys S S S S c) S S S S S S Den lägre ligninhalten S • Under koket bildas kinoner: Ligninstrukturer OH O OH OH som är stabila o ch r eagerar i nte v idare. O O O O • Dessa kan dock reduceras >Disproporttionering ll fenoler. Stabila och färgade produkter d) SO32 S2O42 O O Kinon HO HO OH SO32 H Kan sulfonera O Ofärgad produkt som Fenol kan brytas ner vidare. lignin Kan reagera vidare 7 2015-‐02-‐04 Emer koket -‐ Viskositet Viskositet (dm3/kg) Imp. med vaQen Imp. med di>onit Kappatal ( -‐ ) 4% (på ved) Na2S2O4 >llsäQs, måste således genereras i fabriken. • Kan produceras från SO2. Ved Vitluts-‐ beredning Kokare Massa Di>onit-‐ beredning Soda-‐ panna 8 2015-‐02-‐04 Slutord • Ångexplosion: Di>onitbehandling stabiliserar hemicellulosorna och lignin; utbytet vid ångexplosionen blir markant lägre; selek>viteten förbäQras. • Massakoket: Di>onitbehandlingen förbäQrar kokutbytet och delignifieringshas>gheten. • Med olika typer av förbehandlingar kan vi extrahera ut en viss mängd hemicellulosa emer ångexplosion/ enzyma>sk behandling/extrak>on och “skräddarsy” vilken typ av cellulosamassa vi får emer massakoket. Då tackar jag för mig! Några frågor?? 9
© Copyright 2024