Химическая технология переработки древесных отходов
При переработке отходов древесины методами лесохимической технологии получают такие важнейшие продукты, как древесный уголь, уксусную кислоту, скипидар, канифоль, дубильные вещества и др.
Гидролизная промышленность широко использует отходы древесины для производства кормовых дрожжей, этилового спирта, глюкозы, ксилита, фурфурола, органических кислот и других продуктов.
Гидролизом древесины называют процесс взаимодействия полисахаридов, являющихся одним из основных компонентов древесины, с водой в присутствии катализаторов, в результате которого полисахариды распадаются, образуя моносахариды.
Получающиеся при гидролизе древесных отходов сахара могут быть выделены в кристаллическом виде, но в большинстве случаев они подвергаются дальнейшей биохимической или химической переработке. Биохимические методы переработки моносахаридов основаны на использовании различных микроорганизмов (дрожжей, дрожжеподобных грибков), которые в результате своей жизнедеятельности превращают моносахариды в различные ценные продукты (этиловый спирт, белковые вещества, уксусную кислоту, глюкозу и др.).
При химической переработке древесных отходов получают фурфурол, являющийся сырьем для получения синтетических смол, пластмасс, лекарственных препаратов и др.
В зависимости от скорости гидролиза полисахариды растительной ткани условно подразделяют на легко - и трудногидролизуемые. Большое влияние на скорость процесса оказывает степень измельчения древесины. Чем меньше частицы, тем глубже и быстрее идет гидролиз. Наиболее пригодны для гидролиза отходы древесины в виде опилок, в которые добавляется технологическая щепа.
В качестве основного сырья на гидролизных заводах используют древесину лиственных пород. Широкое распространение получили комплексные методы химической переработки древесины, в которых совмещены реакции гидролиза, растворения лигнина (второго значительного компонента древесины) и получения целлюлозы. Примером такой схемы может быть производство сульфитной целлюлозы из ясеневой, буковой, осиновой или березовой древесины.
Во время варки щепы разного размера сначала превращается в целлюлозу мелкая щепа, а при доварке крупной щепы происходит значительное разрушение целлюлозы, образовавшейся из мелкой щепы. Поэтому при производстве целлюлозы очень важно иметь однородную щепу определенных размеров. Торцовые срезы щепы должны быть гладкими и расположены под определенным углом для обеспечения равномерного и быстрого проникновения варочного раствора в щепу по всем направлениям.
В зависимости от типа варочного раствора, т. е. от применяемых реагентов, промышленные способы получения небеленой технической целлюлозы разделяют на три группы: кислотные, щелочные и комбинированные.
При сульфитном способе химическая переработка отходов древесины производится при повышенной температуре с применением в качестве варочного раствора сернистой кислоты и ее солей. Сульфитную целлюлозу получают из малосмолистой хвойной (ель, пихта) и лиственной (береза, осина, бук и др.) древесины.
Различают четыре основных вида сульфитной целлюлозы: небеленую, беленую, беленую облагороженную и растворимую.
Небеленую целлюлозу выпускают трех марок и применяют для выработки бумаг высокой прочности, писчей, газетной, типографской, стойкой обложечной бумаги, различных видов картона и др. Выход небеленой целлюлозы из древесины составляет 44—56 %, а при ступенчатой варке доходит до 70 %.
Беленая целлюлоза применяется в производстве высокопрочной типографской, тонкой, светочувствительной, чертежной, картографической и других видов бумаги.
Беленую облагороженную целлюлозу используют для выработки пергамента, фибры, фильтровальной, туалетной и других бумаг.
Растворимая целлюлоза применяется для выработки вискозы и штапельного волокна.
Бисульфитную целлюлозу получают при одноступенчатой сульфитной варке с применением раствора бисульфита магния или натрия. Выход бисульфитной целлюлозы и ее свойства выше, чем у сульфитной.
При сульфатном способе целлюлозу варят в смеси водных растворов едкого натра с сернистым натрием.
Получаемая этим способом целлюлоза обладает высокой прочностью и применяется для производства технических бумаг, картона, изоляционной и крафт-бумаги, а также для изготовления вискозных волокон. Достоинством сульфатного метода производства целлюлозы является возможность использования любых древесных отходов.