Деревина, кора і деревна зелень як хімічна сировина і паливо

Отримання та використання целюлози і целюлозних матеріалів. Для отримання целюлози в промисловості використовують різні способи.

До групи кислотних способів відносяться сульфітний і бісульфітний. Сульфітний спосіб донедавна мав у нас найбільше поширення. При цьому способі в якості сировини використовується деревина малосмолиста хвойних (ялина, ялиця) і ряду листяних порід.

Короткі обкоровані колоди (баланси), а також відходи лісопиляння і лісозаготівель на рубільних машинах переробляються в тріску. Відсортовану, однорідну за розмірами тріску завантажують у вертикальні варильні котли. У казан подається так звана сульфитная варильна кислота, що представляє собою розчин сірчистої кислоти, яка містить деяку кількість бісульфіту кальцію Ca (HSO3) 2. Кальцієве підстава (СаО) може бути замінено магнієвим, натрієвих або амонійним .. Варка ведеться при температурі 130 … 150 ° С і тиску 0,5 … 1 МПа протягом 5 … 12 ч. Основне завдання варіння полягає в делштофікаціі деревини. Під час варіння відбуваються також частковий! гідроліз геміцеллюлоз та інші процеси.

У результаті варіння отримують целлюлозную масу і перейшли в розчин інші органічні речовини – сульфітно луг. Вміст котла вимивають або видувають в сцежку або приймальний резервуар. Тут відбуваються відділення лугу від целюлози і її промивання. Далі целлюлозную масу очищають від непровареному тріски, піску та інших домішок. Для деяких виробництв необхідна особливо чиста целюлоза, тому її додатково облагороджують, обробляючи розчином NaOH видалення геміцеллюлоз, залишків лігніну, золи і смоли. Зазвичай такий процес облагородження поєднують з Вибілювання целюлози містять хлор агентами або перекисом водню. Розроблено також спосіб відбілювання целюлози молекулярним киснем в лужному середовищі.
Потім целлюлозную масу зневоднюють і на спеціальній машині перетворюють на безперервну щільну стрічку з вологістю 8 … 12%. Цю стрічку розрізають на листи, упаковують в пачки і відправляють на інші підприємства (паперові фабрики і т.д.). Побічний продукт – сульфітно луг – використовують для отримання білкових кормових дріжджів, етилового спирту (етанолу) та інших продуктів.

Хімічною переробкою з лугу можна отримати ванілін, феноли, ароматичні кислоти. Технічні лігносульфонати з лугу, упаренного після біохімічної переробки, знаходять застосування у виробництві цементу та бетону, ливарних форм і стрижнів, використовуються при бурінні свердловин, для поліпшення структури грунтів та інших цілей.

До недоліків сульфітного способу, не придатної для варіння деревини високосмолістих порід, належать: відсутність достатньої регенерації хімікатів з відпрацьованих щолоків, що призводить до забруднення водойм; тривалість процесу; необхідність кислотостійкого обладнання.

Бісульфітний спосіб дозволяє використовувати для одержання целюлози деревину практично будь-яких порід. Варка тріски проводиться у водному розчині бісульфіту натрію, магнію або амонію. Устаткування і технологія багато в чому схожі із застосовуваними при сульфітному способі, однак температура процесу варіння вище – 155 … 165 ° С. До недоліків сульфітного способу в даному випадку додається обмежена можливість біохімічної переробки відпрацьованого лугу через низький вміст у ньому найпростіших Сахаров.

До групи лужних способів відносяться сульфатний і натроном. Найбільше поширення отримав сульфатний спосіб, яким отримують більше половини виробленої у світі целюлози. При такому способі може бути використана деревина будь-яких порід, у тому числі і високосмолістих (сосни та ін.) Подрібнена в тріску деревина піддається варінні у розчині, що містить їдкий натр (NaOH) і в 3 рази менше сірчистого натрію (Na2S). Варка ведеться при температурі 170 … 180 ° С і тиску 0,7 … 1,2 МПа протягом 2 … 5 ч. Після закінчення процесу варильний розчин набуває чорний колір і називається чорного лугу. Чорний луг упарюють, для компенсації втрат Na2S змішують з сульфатом натрію (Na2SO4) і прожарюють. При цьому органічна частина лугу згорає (використовується як паливо), а мінеральна вживається доя приготування свіжого варильного розчину – білого лугу.

Інші операції такі ж, як і при отриманні сульфітної целюлози. Для отримання високоякісної целюлози деревину піддають предгідролізу (пропарюванням, водної варінням або іншим способом) для видалення більшої частини геміцеллюлоз.

Сульфатний спосіб дозволяє одержувати більш міцні волокна, необхідні для виробництва корду і для інших цілей. До достоїнств цього способу відноситься також можливість здійснювати процес за замкнутою схемою (шляхом регенерації лугу), що зменшує забруднення навколишнього середовища. При сульфатному виробництві целюлози вловлюють скипидар і знімають з поверхні охолодженого лугу сульфатне мило, яке використовують при виробленні господарського мила, оліфи, мастильних масел, миючих засобів, емульгаторів і т.д. З предгідролізата сульфатно-целюлозного виробництва можна отримувати кормові дріжджі.

Натроном спосіб отримання целюлози заснований на застосуванні як реагенту їдкого натру; втрати луги відшкодовуються добавкою соди. Цей спосіб знаходить порівняно невелике застосування головним чином при переробці деревини листяних порід.