Отходы целлюлозного производства и их применение

Для повышения экономической эффективности целлюлозно-бумажного производства большое значение имеет использование образующихся при варке газов и щелоков. Так, газы, выпускае­мые из варочного котла (сульфитный метод), содержат некото­рые полезные вещества. Из них практически улавливают смесь цимола и терпеновых углеводородов, выход которых составляет от 0,3 до 3 килограммов на тонну целлюлозы.

Отделяющийся от целлюлозы после сульфитной варки щелок (в количестве 10-12 тонн на тонну целлюлозы) содержит свыше половины органического вещества исходной древесины. Следо­вательно, при получении тонны целлюлозы около тонны органи­ческих веществ (лигнина, гемицеллюлоз, смолы и др.), входя­щих в состав древесины, переходит в раствор. Такой щелок, со­держащий углеводы, смолы, кислоты и другие органические и неорганические соединения, используется для получения этило­вого спирта, дубильных экстрактов, литейных крепителей и пр.

Этиловый спирт получают из предварительно нейтра­лизованных сульфитных щелоков сбраживанием части сахаров (глюкозы, маннозы и др.), содержание которых в щелоке равно 3,0-3,5%. Полученную при этом бражку, содержащую 0,5- 1% этилового спирта и различные побочные продукты (метило­вый спирт, уксусный альдегид, кислоты, сивушные масла и пр.), подвергают ректификации. Выход этилового спирта из бражки составляет 80-90 литров на тонну выработанной целлюлозы. В ходе ректификации отбирают и эфироальдегидную фракцию

(ацетальдегид, этилацетат и метиловый спирт), которая приме­няется для выработки растворителей.

Производство спирта из сульфитных щелоков растет с каж­дым годом. Следует отметить, что сульфитный спирт является самым дешевым (в 3 раза дешевле пищевого спирта), а удель­ные капиталовложения на тонну спирта в 2 раза ниже, чем на тонну гидролизного спирта. Получение спирта из сульфитного щелока позволило высвободить большое количество пищевого сырья. Оставшиеся после получения спирта пентозные сахара перерабатываются на кормовые дрожжи.

Продукт, остающийся после использования сахаров, состав­ляющих примерно 15-20% органических веществ щелока, на­зывается бардой, он содержит, кроме углеводов, все остальные составные части сульфитного щелока. Барду после упаривания до 50%-ной концентрации используют для получения литейных крепителей, заменяющих в литейном производстве пищевые про­дукты - патоку, декстрин и растительные масла, употребляемые для связывания формовочной земли. При изготовлении стерж­ней для литейного производства тонна жидких концентратов заменяет 187 килограммов растительного масла. По своим каче­ствам крепитель из сульфитного щелока не уступает обычным, и высокие клеящие свойства этого связывающего вещества ис­пользуют во всех видах литья - стали, чугуна, алюминия, маг­ния и бронзы.

В нефтяной промышленности бардяные концентраты добавляют к глинистому раствору, применяемому при бурении нефтяных скважин. Разработанная в Грозненском научно-иссле­довательском институте конденсированная сульфитно-спиртовая барда (КССБ) позволяет приготавливать глинистые растворы, обладающие необходимыми свойствами для предотвращения об­валов, образования толстых и плотных корок, прихватов буро­вого инструмента при бурении скважин в сложных геологиче­ских условиях. Глинистые растворы, обработанные КССБ, устой­чивы при воздействии на них температуры до 200° С и давления до 800 ат, н качество этих растворов не ухудшается при попада­нии в них цемента и растворимых солей кальция. Добавление концентратов в глинистые растворы почти на 20% повышает скорость проходки скважин.

Большое количество бардяных концентратов применяется в промышленности строительных материалов, при изготовлении пластифицированного цемента или бетона. Такие бетоны (с до­бавкой 0,15-0,2% концентрата от веса цемента) имеют ряд преимуществ: повышенную пластичность, меньшую водопотребность и высокую морозостойкость. Концентраты используются также в производстве безобжигового огнеупорного кирпича по­вышенной механической прочности, в абразивной промышлен­ности при изготовлении наждачных кругов, точильных камней и других изделий.

Концентраты сульфитно-спиртовой барды находят примене­ние для агломерации и флотации руд. Так, при флотационном обогащении сульфидов меди они улучшают извлечение меди. Они направляются для приготовления противопригарных кра­сок, пластических материалов и искусственных смол, моющих средств, удобрений, в качестве огнестойкого покрытия древе­сины, для временного крепления грунта дороги и поддержания его в слегка влажном состоянии для того, чтобы он не пылил. Они улучшают транспортировку руд с шахт на заводы в разжи­женном состоянии по трубопроводам. Большое количество ис­следований, посвященных применению сульфитных щелоков и бардяных концентратов, далеко не используют всех возможно­стей. Лигносульфонаты, полученные из щелоков с магниевым основанием, применяются для дубления кожи, а лигносульфо­наты, очищенные от углеводов, - в производстве резины, кубо­вых красителей и при крашении тканей, а также при распыле­нии суспензий ядохимикатов для борьбы с вредителями сель­ского хозяйства.

Сульфитный щелок используется в больших количествах для получения дубильных экстрактов, применяемых в комбинации с растительными дубильными веществами в кожевенном произ­водстве. Из щелока получают ванилин, активированный уголь. Щелок используют в качестве связующего вещества в производ­стве изоляционного картона, брикетов, электродов, некоторых стекольных изделий и при асфальтировании дорог. Сухой оста­ток сульфитного щелока используется как топливо. Его сжигают в сгущенном виде или в смеси с другими горючими веществами.

Таким образом, при сульфитной варке целлюлозы на каждую тончу продукта получается до 90 литров 96%-ного этилового спирта. 40 килограммов сухих кормовых дрожжей, 3 кило­грамма метилового спирта, 1250 килограммов бардяных концен­тратов (50%-ной влажности). Из этого количества концентратов можно получить до 5-6 килограммов пищевого ванилина. Этот дорогой продукт обычно получают из ванили, вьющегося тропического растения. Стручки ванили содержат всего 2-3% ванилина. В нашей стране производство ванилина из сульфит­пых щелоков впервые освоил Сясьскнй целлюлозно-бумажный комбинат. Наиболее дешевый ванилин получается щелочным окислением бардяного концентрата сульфитного щелока после варки еловой древесины под давлением в присутствии кислорода воздуха. Таким образом, комплексная схема утилизации органи­ческой части сульфитных щелоков включает в себя подготовку щелока, биохимическую переработку углеводов, концентрирова­ние растворов и химическую переработку оставшейся неуглевод­ной части.

Расчеты показывают, что затраты на строительство сульфит­но-спиртовых заводов окупаются очень быстро, примерно в те­чение года.

В сульфатном (щелочном) производстве образующиеся ще­лока выпаривают и сжигают с целью извлечения содержащихся в них химических соединений для повторного использования и для получения пара за счет теплотворной способности сухого остатка щелока. Терпеновые углеводороды, находящиеся в дре­весине при ее варке, удаляются из котла во время сдувок вместе с воздухом, водяными парами, метиловым спиртом и другими летучими продуктами. Органические кислоты (муравьиная, ук­сусная и др.), которые образуются в процессе варки древесины, в виде растворимых натриевых солей переходят в щелок и ча­стично удаляются из котла во время сдувок. Смолы и пары образуют натриевые соли, которые при охлаждении щелока всплывают на поверхность. Смесь этих солей, известная под на­званием сырого сульфатного мыла, используют для про­изводства таллового масла. При переработке, еловой древесины на каждую тонну целлюлозы получается 15-20 килограммов сульфатного мыла, а из сосновой - 100-120 килограммов. На каждую тонну целлюлозы выделяется 450-500 килограммов щелочного лигнина, 10-15% этого количества может быть ото­брано из щелоков, не нанося ущерба принятому на заводе про­цессу.

Щелочной лигнин используется для частичной замены более дорогостоящего фенола в производстве пластмасс и для изготовления оболочковых форм для литья металла. Он приме­няется также как наполнитель в производстве клеев для полу­чения дубителей, как наполнитель для искусственной кожи и разных марок синтетических каучуков и латексов, с которыми он хорошо совмещается. Применение щелочного лигнина в шин­ной промышленности вместо активных дорогостоящих саж имеет большое народнохозяйственное значение.

Талловое масло служит заменителем животных и раститель­ных жиров в мыловарении. Облагороженное талловое масло (40%) в смеси с животным жиром (60%) используют при вы­работке хозяйственного мыла. Талловое масло используют для приготовления олифы, лаков и смазочных масел. Введение до 30% жирных кислот таллового масла в алкидные лаки дает миллионы рублей экономии и высвобождает тысячи тони расти­тельного масла.

При переработке таллового масла получаются талловые смоляные кислоты, канифоль, пековый клей, фнтостерин, талло­вые жирные кислоты и эфиры, талловые алкидные смолы и дру­гие продукты, которые служат для изготовления не только мыла, но и синтетических моющих средств, защитных покрытий, алкнд-ных смол, флотореагентов, ядохимикатов, эмульгаторов и других соединений.

Большое значение имеет улавливание сульфатного ски­пидара, который после очистки от загрязнений по составу близок к живичпому (см. ниже) и служит в качестве раствори­теля в лакокрасочной промышленности, а также как основа для ряда лаковых смол и как источник сырья для синтеза камфары, терпинеола. терпингидрата и других соединений. Хлорирова­нием сульфитного скипидара и отдельных соединений, входящих в его состав, получают ядохимикаты. На основе терпеновых угле­водородов синтезируют смазочные масла.

Кроме того, образующиеся при сульфатной варке целлюлозы сернистые соединения с резким неприятным запахом приме­няются в качестве одорантов добавляемых к газу, используе­мому в быту и промышленности. Одорант позволяет обнаружить газ по запаху ранее, чем он образует с воздухом взрывоопасную смесь или сможет вызвать отравление.

источник: А. Авербух, "Что делает химия из древесины", Москва, издательство "Лесная промышленность", 1970 год

UP

Вход/Регистрация - Присоединяйтесь! Ваше имя: (или войдите через соц. сети ниже)

Комментарии и отзывы ( потяните за правый нижний край для увеличения окна ):

Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру). Для обновления изображения нажмите на него.

• Секвойя (Sequoia sempervirens), дерево, свойства древесины - применение: настил терасс, ограждения и садовая мебель
• Широколистное чайное дерево (Melaleuca leucadendro), дерево, свойства древесины, применение - шпалы, стоблы, стойки
• Тиковое дерево (Tectona grandis), свойства древесины и применение включая внутреннюю и уличную мебель, паркет, токарные изделия
• Технология изготовления мягкой мебели с применением синтетических настилочных материалов
• Технология изготовления мягкой мебели с применением пружинных блоков