Cтраница 2
Установки предназначены для варки целлюлозы сульфатным способом. В отличие от обычных установок периодической варки в предлагаемых установках максимально полно используется тепло горячего черного щелока после варки, улучшается пропитка древесины варочными реагентами. Вследствие этого значительно сокращается цикл варки в котле, сокращается расход пара на нагрев щепы и щелока, повышаются выход целлюлозы и концентрация сухих веществ в щелоке, отбираемом из варочного котла на регенерацию. Выгрузка массы из котла производится при температуре меньше 100 С, что предотвращает разрушение волокон и снижение механических показателей целлюлозы, происходящих при горячей выдувке. [16]
В промышленности окисление лигнина применяется для отбелки целлюлозы, а также разрабатываются промышленные методы окислительной делигнификации древесины и новые методы отбелки с целью создания экологически безопасных и ресурсосберегающих технологий. Особенность отбелки - необходимость воздействия на лигнин, уже подвергавшийся химической обработке в ходе варки ( остаточный лигнин), т.е. на наиболее трудно удаляемый лигнин с измененной под действием варочных реагентов структурой. Продукты окислительной деструкции лигнина хорошо растворяются в разбавленных растворах щелочи. Кроме того, в щелочной среде происходит дополнительное набухание целлюлозы, что облегчает проникновение отбеливающих реагентов и удаление продуктов деструкции лигнина. Это делает желательным чередование при отбелке обработки в кислой среде с обработкой в щелочной. [17]
Для делигнификации древесины необходимо не только фрагменти-ровать сетку лигнина и освободить его от связей с углеводами, но и создать в древесине достаточно развитую капиллярную систему для обеспечения проникновения реагентов и вывода продуктов, сообщить лигнину гидрофильные свойства и растворить продукты деструкции лигнина. На делигнификацию древесины в значительной степени влияют пути и скорости проникновения химических реагентов в клеточную стенку. Имеются два различных механизма движения варочных реагентов: проникновение вместе с варочным раствором в пустоты древесины на стадии пропитки древесины; диффузия реагентов из варочного раствора в воду, содержащуюся в древесине, под влиянием градиента концентрации. Поскольку коэффициент диффузии в жидкостях и твердых материалах невелик, скорость диффузионного процесса ниже скорости пропитки древесины. При варке реагенты, поступившие в древесину при пропитке, быстро расходуются при повышении температуры. Далее реагенты вводятся в щепу диффузией. Варочные процессы относятся к гетерогенным процессам, при которых возможны различные топохимические эффекты, обусловленные надмолекулярной структурой клеточных стенок и микроструктурой древесины, влияющими на скорость диффузии реагентов и продуктов реакций. Задержка в поступлении реагентов может привести к нежелательным процессам, что следует учитывать при составлении режима варки. [18]
При варке целлюлозы роль экстрактивных веществ может проявиться в снижении выхода целлюлозы, увеличении расхода химикатов, усложнении процесса делигнификации, а также в появлении так называемых смоляных затруднений. Снижение выхода целлюлозы из-за растворения экстрактивных веществ обычно невелико, но есть древесные породы ( лиственница, дуб) с высоким содержанием водорастворимых соединений. Расход химикатов повышается в результате химического взаимодействия экстрактивных веществ с варочными реагентами. В щелочных варках часть гидроксида натрия расходуется на омыление жиров и носков и на взаимодействие со свободными кислотами и фенольными соединениями. С экономической точки зрения это частично компенсируется получением продуктов переработки сульфатного мыла. Дигидрокверцетин, обладающий восстанавливающими свойствами подобно сахарам ( см. 11.11.1), в растворах гидросульфита окисляется до кверцетина. Кверцетин плохо растворяется в воде и осаждается на волокнах, приводя к пожелтению целлюлозы. [19]
Варочный реагент практически не взаимодействует с компонентами древесины и может использоваться многократно. В процессе варки в раствор переходит большая часть лигнина и часть ГМЦ, чему способствует подкисление раствора за счет образующейся из древесины уксусной кислоты. При разбавлении варочного раствора лигнин выпадает в осадок, на чем и основана регенерация варочного реагента. [20]
Данные, приведенные в табл. 2.1, хотя и дают некоторые сведения о составе целлюлозы, однако их совершенно недостаточно для оценки поведения целлюлозы в процессе переработки. Положение целлюлозного волокна в стволе дерева также вносит свои различия. Однотипные клетки в середине ствола или заболони, в весенней или осенней древесине, в гладком стволе или сучьях различно лигнифицированы, содержат разное количество смол и неодинаково доступны для варочных реагентов. Правда, эти различия большей частью выравниваются в процессе варки, сортировки и отбелки, однако они сохраняются и накладывают свой отпечаток на течение химических и особенно коллоидно-химических реакций. [21]