Технология переработки древесины: получение технической целлюлозы
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
. Заварка длится 2-6 ч. После этого температуру повышают до 130-155 С и ведут варку при этой температуре. Чтобы давление в котле не превышало заданной величины (от 0,4 до 0,7 МПа), в процессе нагревания производят сдувку парогазовой смеси. Общая продолжительность оборота котла составляет 6-10 ч.
На каждую тонну полученной целлюлозы приходится 6,5- 8 м3 сульфитного щелока. Часть щелока удаляют из котла после варки самотеком, часть вытесняют оборотным щелоком. Затем целлюлозную массу из котла вымывают оборотным щелоком, щелок отделяют от массы. Такой ступенчатый способ позволяет использовать для дальнейшей переработки до 90 % всего щелока без значительного разбавления его водой.
Остающуюся в iеже целлюлозу промывают, очищают, сортируют, отбеливают и облагораживают так же, как сульфатную целлюлозу. При одинаковой степени делигнификации, т. е. при одинаковом остаточном содержании лигнина, выход сульфитной целлюлозы немного больше, чем сульфатной, а прочность немного меньше.
Скипидар, содержащийся в древесине, в процессе сульфитной варки сильно изменяется. Он улавливается из сдувочных газов и носит название сульфитного масла, или сульфитного скипидара, или сырого цимола. Сульфитное масло содержит до 80-85 % п-цимола, образующегося в процессе варки из терпеновых углеводородов, главным образом из пинена. Выход сульфитного масла из еловой древесины 0,6-1 кг/т целлюлозы.
3. Техническая целлюлоза и ее применение
Природная целлюлоза, или клетчатка, является основным веществом, из которого построены стенки растительных клеток, и поэтому растительное сырье разных видов служит единственным источником производства целлюлозы. Целлюлоза представляет собой природный полисахарид, линейные-цепевидные макромолекулы которого построены из элементарных звеньев ?-D-ангидро-глюкопиранозы, соединенных между собой 1-4 глюкозидными связями. Эмпирическая формула целлюлозы (С6Н10О5)и, где п - степень полимеризации.
Каждое элементарное звено целлюлозы за исключением концевых звеньев содержит три спиртовые гидроксильные группы. Поэтому формулу целлюлозы часто представляют в виде [С6Н7О2(ОН)3]. На одном конце макромолекулы целлюлозы находится звено, имеющее дополнительный вторичный спиртовой гидролиз у 4-го атома углерода, на другом - звено, имеющее свободный глюкозидный (полуацетальный) гидроксил у 1-го атома углерода. Это звено придает целлюлозе восстанавливающие (редуцирующие) свойства.
Степень полимеризации (СП) природной древесной целлюлозы находится в пределах 6000-14 000. СП характеризует длину линейных макромолекул целлюлозы и, следовательно, определяет те свойства целлюлозы, которые зависят от длины целлюлозных цепей. Любой образец целлюлозы состоит из макромолекул различной длины, т. е., является полидисперсным. Поэтому СП обычно представляет усредненную степень полимеризации. СП целлюлозы связана с молекулярной массой соотношением СП = М/162, где 162 - молекулярная масса элементарного звена целлюлозы. В природных волокнах (оболочке клеток) линейные цепевидные макромолекулы целлюлозы водородными и межмолекулярными силами связи объединены в микрофибриллы неопределенной длины, диаметром около 3,5 нм. В каждой микрофибрилле наiитывается большое число (примерно 100-200) целлюлозных цепей, расположенных вдоль оси микрофибриллы. Микрофибриллы, располагаясь по спирали, образуют агрегаты из нескольких микрофибрилл- фибриллы, или пряди, диаметром около 150 нм, из которых построены слои клеточных стенок.
В зависимости от режима обработки растительного сырья в процессе варки можно получить продукты с различным выходом, определяемым отношением массы полученного полуфабриката к массе исходного растительного сырья (%). Продукт с выходом от -80 до 60 % массы сырья называется полуцеллюлозой, для которой характерно высокое содержание лигнина (15-20%). Лигнин межклеточного вещества в полуцеллюлозе в процессе варки растворяется не полностью (часть его остается в полуцеллюлозе); волокна соединены между собой еще настолько прочно, что для их разделения и превращения в волокнистую массу необходимо применять механический размол. Продукт с выходом от 60 до 50 % называется целлюлозой высокого выхода (ЦВВ). ЦВВ разделяется на волокна без механического размола с помощью размыва струей воды, но содержит еще значительное количество остаточного лигнина в клеточных стенках. Продукт с выходом от 50 до 40% называется целлюлозой нормального выхода, которая по степени делигнификации, характеризующей процентное содержание остаточного лигнина в стенках волокон, разделяется на целлюлозу жесткую (3-8% лигнина), среднежесткую (1,3-3% лигнина) и мягкую (менее 1,5 % лигнина).
В результате варки растительного сырья получают небеленую целлюлозу, представляющую продукт с относительно низкой белизной, содержащий еще большее число компонентов древесины, сопровождающих целлюлозу. Освобождение от них продолжением варочного процесса связано со значительным разрушением целлюлозы и, как следствие этого, снижением выхода и ухудшением ее свойств. Для получения целлюлозы с высокой белизной - беленой целлюлозы, наиболее освобожденной от лигнина и экстрактивных веществ, техническую целлюлозу подвергают отбелке химическими отбеливающими реагентами. Для более полного удаления гемицеллюлоз целлюлозу подвергают дополнительной щелочной обработке (облагораживанию), получая в результате облагороженную целлюлозу. Облагораживание обычно совмещают с процессом отбелки. Отбелке и облагораживанию