ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Химическая переработка древесины

Химическая обработка древесины – это обработка в процессе которой на древесину воздействуют различными химическими соединениями. Все применяющиеся в настоящее время способы химической переработки древесины заключаются либо в действии па древесину высокой температуры, при которой основные химические элементы древесины -углерод, кислород и водород образуют совершенно новые соединения, нисколько не напоминающие исходный материал-древесину, либо в обработке древесины кислотами (или щелочами), растворяющими отдельные входящие в состав древесины вещества — целлюлозу или лигнин.

При обработке кислотами также пользуются некоторым повышением температуры (и давления), однако, в этом случае повышение температуры служит лишь для ускорения процесса, а не для разложения древесины на химические элементы. Обработка кислотами (иногда щелочами) применяется в целлюлозном производстве и при производстве винного спирта и некоторых других продуктов.

Обработка высокой температурой (сухая перегонка) применяется в углежжении, производстве древесного спирта, уксусной кислоты и других продуктов (собственно сухая перегонка), а также в смолокурении и дегтекурении.

Большие объемы древесины подвергаются химической переработке. Сюда можно отнести: производство целлюлозы и продуктов из нее; термическую, гидролизную и экстракционную переработку древесины.

Производство бумаги имеет много общего с производством древесноволокнистых плит. Приготавливают путем измельчения целлюлозы и древесных отходов древесно-бумажную массу в водной среде; вводят добавки — наполнители, проклейку, красители; отличают бумажную массу на непрерывно движущуюся сетку; обезвоживают; прессуют; сушат; сматывают в рулон. Процесс изготовления непрерывный.

Термическая переработка древесины заключается в нагреве древесины до температуры 400-500°С без доступа воздуха в печах периодического или непрерывного действия. В результате нагрева получают 32-38% древесного угля (используется в медицине, металлургии, при производстве пороха, кремния); 14-15: газа (топливо); 16-20% смолы (фенолы, растворители, скипидар, масла); 3-7% уксусной кислоты; 1-1,5% метилового спирта; 0,2-0,9% ацетона.

Гидролиз древесины осуществляется следующим образом. Смесь измельченных древесных отходов с разбавленной серной кислотой нагревают в котле (паром) до 180-190С. Полисахариды древесины распадаются, образуя в растворе моносахариды, летучие вещества (метиловый спирт, уксусную и муравьиную кислоты) и твердый остаток — гидролизный лигнин. Раствор, содержащий сахар, выводят из котла, нейтрализуют (кислоту) известью, отделяют осадок и направляют в бродильный чан. В процессе брожения происходит микробиологическая переработка дрожжевыми бактериями сахара в спирт, в результате чего к концу процесса в растворе содержится 1,2-1,6% этилового спирта. Далее из раствора в ректификационном аппарате отгоняется спирт. Этиловый спирт — основное сырье для получения синтетического каучука, красителей, фотохимикатов, медикаментов, пластмасс.

Экстракция измельченной древесины ведется бензином, в котором растворяются вещества, содержащиеся в древесине, а затем из раствора отгоняются: бензин (возвращаемый в производство), скипидар, флотационное масло, остаток — канифоль. Для извлечения дубильных веществ из древесины и коры (дуба, ивы) экстракция делается горячей водой, которую затем выпаривают.

Лесохимия изучает химические свойства древесины и способы ее промышленной переработки с тем, чтобы извлечь как можно больше полезных веществ. Продуктами целлюлозно-бумажного производства являются целлюлоза, бумага, картон, древесно-волокнистые плиты, древесно-стружечные плиты, кровельные материалы и изоляционные материалы, нитроцеллюлоза, лигнин, технические лигносульфонаты. Основным процессом в производстве является варка, тепловая обработка древесины растворами химических реагентов, способных растворять лигнин (чаще всего щелочные растворы сульфидов, сульфитов, сульфатов натрия). В ходе варки волокна целлюлозы, связанные лигнином, высвобождаются, а лигнин переходит в раствор. Гидролизное производство вырабатывает: фурфурол, этиловый спирт, глюкозу, сорбит, ксилит, белково-витаминные концентраты. Основным химическим процессом при получении перечисленных веществ является гидролиз полисахаридов, входящих в состав растений. В качестве сырья используются: отходы лесозаготовки и некоторых сельскохозяйственных культур. Дубильно-экстрактовое производство вырабатывает дубильные вещества. Основным процессом является водная экстракция. Основным процессом канифольно-скипидарного производства является перегонка с водяным паром сосновых живицы и осмола.

Продуктами целлюлозно-бумажного производства являются целлюлоза, бумага, картон, древесно-волокнистые плиты, древесно-стружечные плиты, кровельные материалы и изоляционные материалы, нитроцеллюлоза, лигнин, технические лигносульфонаты. Основным процессом в производстве является варка, тепловая обработка древесины растворами химических реагентов, способных растворять лигнин (чаще всего щелочные растворы сульфидов, сульфитов, сульфатов натрия). В ходе варки волокна целлюлозы, связанные лигнином, высвобождаются, а лигнин переходит в раствор. Сырьём для данного производства служат преимущественно хвойные и лиственные породы древесины. Основными направлениями развития являются: вовлечение в переработку отходов лесозаготовки и обработки древесины, тростника, соломы и т. п.; использование вторичных ресурсов (макулатуры); совершенствование систем, обеспечивающих экологическую безопасность. Удельный вес целлюлозно-бумажного производства в валовом выпуске предприятий лесохимии составляет 84 %. Целлюлозно-бумажное производство занимает главное место среди лесохимических производств по объемам перерабатываемого сырья и готовой продукции. В промышленности применяют в основном сульфитный и сульфатный методы варки целлюлозы. Сульфитный метод (с его помощью получают 40% целлюлозы) позволяет производить легко отбеливаемую целлюлозу, а из сульфитных щелоков - этанол и сухую микробную биомассу (кормовые дрожжи); этим методом перерабатывают почти исключительно древесину хвойных пород (преим. ель), из которой получают наиб. прочную бумагу. Сульфатный метод дает возможность перерабатывать древесину любых хвойных и лиственных пород, особенно сосны и лиственницы, в различные виды целлюлозы, в т.ч. вискозную и ацетатную.

Суть гидролиза древесины заключается в разрушении ММ углеводов (в основном, целлюлозы) до более активных и полезных в промышленности мономеров (моносахаридов). Фактически это реакция омыления или деструкции полимера до отдельных звеньев. Разрушение идет при реакции с водой – гидролизе, при этом, гидролиз ускоряется на порядки катализатором, сильной минеральной кислотой. Выделяют четыре основных вида гидролизного производства:

Дрожжевое производство. В этом случае все моносахариды перерабатывают в кормовые дрожжи. Этот метод отличается простым аппаратным оформлением и примитивностью технологии.

Спиртодрожжевое производство. В этом случае сначала бактериям скармливают гексозаны, из которых получается этиловый спирт. После отгонки спирта остаток пентозанов доедают дрожжи для получения кормовых добавок. Этот метод отличается от предыдущего многостадийностью и несколько более тонким оформлением КИП.

Фурфурольно-дрожжевое производство. Метод аналогичен предыдущему, но, вместо этилового спирта получают фурфурол из гемицеллюлоз и других моносахаридов. При этом целлюлоза остается без изменений. На второй стадии подвергают гидролизу целлюлозу и скармливают ее дрожжам.

Ксилозно-дрожжевое производство. Этот метод аналогичен предыдущему, но, вначале получают ксилозу из пентозанов, а затем гексозаны скармливают дрожжам. Ксилозу выделяют и восстанавливают до ксилита, который используют в качестве заменителя сахара для больных диабетом и в составе кондитерских изделий.

Основные требования к сырью гидролизного производства заключаются в низком содержании лигнина и токсичных для микроорганизмов веществ и высокое содержание целлюлозы (желательно, не менее 70%). Это позволяет увеличить скорость процесса и повысить чистоту продуктов. Главный процесс при гидролизе растительного сырья заключается в кислом омылении полисахаридов, этот процесс выражается уравнением (на примере клетчатки и крахмала).

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти