ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА
При гидролизе в производственных условиях одревесневших растительных тканей разбавленными и концентрированными кислотами остается нерастворимый остаток, называемый техническим лигнином. Основную массу его составляет лигнин клеточных стенок растений. В состав технических лигнинов входит также 2—10% оставшейся непрогидролизованной целлюлозы, значительная часть смол, восков и жиров, содержавшихся в исходном сырье, а также не растворившаяся при гидролизе часть белков, зольных элементов и, кроме того, гуминовые вещества, образовавшиеся при распаде сахров. Выход технического лигнина колеблется от 25 до 40%, в зависимости от состава исходного сырья и условий гидролиза.
Влажность технического лигнина, выгруженного из гидролиз - аппаратов после гидролиза древесины разбавленной серной кислотой, около 65—67%- Лигнин, получаемый после гидролиза древесины концентрированной соляной кислотой в диффузионной батарее, содержит 80—90% влаги.
Содержание минеральных веществ в сухом веществе технического лигнина из древесины колеблется от 1 до 2,5%. Минеральные вещества состоят из нерастворимых зольных элементов растительного сырья, песка и осколков футеровки гидролизап - паратов.
Органическое вещество технического лигнина содержит 63,5—65% углерода и 5,35—5,9% водорода. Теплотворная способность сухого вещества такого лигнина составляет 6200— 6500 кал/кг. Температура размягчения золы лежит в пределах 1180—1200°. Теплотворная способность влажного технического лигнина после гидролиза разбавленной серной кислотой составляет около 1600 ккаЛ/кг.
Кроме перечисленных компонентов, входящих в состав нерастворимой части технического лигнина, в нем содержатся также вещества, растворенные в жидкости, удерживаемой лигнином. В их состав входят минеральная кислота, применявшаяся В качестве катализатора, и органические вещества гидролизата, состоящие главным образом из глюкозы и продуктов ее распада. Требуется изыскать пути рационального применения огромного количества технического лигнина, получаемого на гидролизных заводах. В первые годы развития гидролизной промышленности в СССР технический лигнин повсеместно являлся отходом производства, не находившим сбыта в народном хозяйстве. Приходилось затрачивать большие средства на удаление лигнина с территории заводов. В дальнейшем гидролизный лигнин начали постепенно применять как полупродукт для различных целей. Наиболее широко используют гидролизный лигнин в качестве топлива.
Для сжигания в топках паровых котлов лигнин во влажном состоянии предварительно смешивают с углем, и в таком виде он поступает в топку или в мельницу, где его слегка подсушивают топочными газами и размалывают вместе с углем, после чего пылевидное топливо вдувается в топочное пространство парового котла.
Благодаря высокой влажности калорийность такого лигнина невелика. Поэтому на ряде гидролизных заводов влажный лигнин предварительно подсушивают отходящими топочными газами из котельной. Высушенный лигнин с влажностью 20—40% может быть сожжен в топках паровых котлов отдельно или в смеси с другими видами топлива.
Сжигание лигнина является радикальным средством его использования, но при этом не находят применения многие ценные его свойства.
Более интересными с народнохозяйственной точки зрения являются следующие области применения гидролизного лигнина. Например, при сплавлении лигнина с фенолом образуется фенол - лигничовая смола, которая используется для получения лигно - фенолформальдегидных пластических масс. Особый интерес представляет лигнофенолформальдегидная смола как клеящее вещество для формовочного песка при изготовлении форм для тонких отливок металла (кронинг-процесс).
Обычная фенолформальдегидная смола, в этих условиях выгорая, выделяет в атмосферу ядовитый фенол. Феноллигииновая смола в этих условиях обугливается и выделяет значительно меньше фенола. Кроме того, применение лигнина позволяет экономить около 30% фенола.
Заслуживает внимания также получение из лигнина угля, пригодного для последующей переработки в сероуглерод или активированный уголь. Это можно осуществить двумя путями. Первый—прямое обугливание гидролизного лигнина в непре - рывнодействующих ретортах с передачей тепла через стенку реторты или путем прямого контакта горячих газов с сухим лигнином. Получающийся при этом уголь — мелкий и непрочный. Он пригоден только как компонент композиций, используемых для получения активного угля.
Второй путь — предварительная пластификация влажного гидролизного лигнина и формование из него небольших гранул, которые после сушки подвергаются обугливанию. Такой уголь имеет повышенную плотность и постоянный гранулометрический состав, что позволяет использовать его в печах с кипящим слоем для получения сероуглерода. В этом направлении намечено использовать значительное количество гидролизного лигнина.
Гранулированный лигниновый кокс используют также для прямого получения газовых и обесцвечивающих активных углей.
При нагревании в водном растворе едкого натра в автоклаве, при температуре около 180° гидролизный лигнин растворяется, образуя лигниновые кислоты. Раствор используют для получения специальных резин, которые наполнены вместо газовой сажи дисперсным лигнином, выделенным из щелочного раствора при его подкислении. Такие резины отличаются повышенной прочностью на разрыв и на истирание.
Гидролизный лигнин также используется как наполнитель при производстве строительных, мебельных и теплоизоляционных лигноволокнистых плит, содержащих, кроме древесной'массы или бумажной макулатуры, до 50% по весу гидролизного лигнина.
Нитролигнин и хлорлигнины используются как поверхностно активные вещества, дубители и компоненты пластических масс. При окислении лигнина можно получить до 40% щавелевой кислоты, протокатеховую кислоту, пирокатехин, бензоллоликарбоно - вые кислоты и ряд других ароматических продуктов, находящих широкое применение в народном хозяйстве страны.