зи дляхімічної переробки. В обох процесах варильним реагентом служить гідроксиднатрію, а при сульфатної варінні додатково сульфід натрію. Обидва методиотримали назву з хімікатів, які використовуються при регенерації длякомпенсації втрат гідроксиду натрію (відповідно, карбонат і сульфатнатрію). [3]
У відмінності від сульфітнихметодів варіння процеси сульфатної варіння проводять практично за єдиноютехнологічною схемою, хоча існують різні варіанти умов варіння тазастосовуваного устаткування. Деревину як тріски завантажують у варильний котелі одночасно подають варильний розчин (білий луг), що надходить із системирегенерації. Використовують періодично-й непреривнодействующіе варильніустановки. Періодичну варіння проводять при температурі 160 - 180 В° С, при рН = 13, під тиском 0,7-1,1 МПа протягом 4-6 годин, безперервнуприскорену варіння при 190-200 В° С протягом 15-30 хвилин. Масу івідпрацьований луг вивантажують при зменшеному тиску. Після промивання масивідпрацьований луг відділяють і направляють в систему регенерації. Припопередньому пропарюванні віддаляється сульфатний скипидар, якийконденсується з сдувочних газів. З упаренного щелока знімають сульфатне мило.При здування з варильного котла і упарювання чорного щелока виділяються дурнопахнущейі токсичні пари і гази, головним чином сірководень і метилмеркаптан, а такожневеликі кількості диметил сульфіду і діметілдісульфіда. Зроблено багатоспроб зменшення утворення цих типових для сульфатної варіння газовихвикидів різними способами-хлоруванням з утворенням менш летючихкомпонентів, окисленням та ін Однак і в даний час, незважаючи на великікапіталовкладення в обладнання для захисту навколишнього середовища, проблему газовихвикидів можна вважати вирішеною. [8]
На процес сульфатної варіння івластивості получающейся целюлози впливає ряд факторів: вихідна сировина (деревнапорода і якість); модуль варіння (відношення кількостей лугу та деревини);витрата хімікатів і їх концентрація в варочному лузі; склад варильниххімікатів.
Сульфатний метод пред'являєменше вимог до сировини і придатний для деревини хвойних і листяних порід.
В даний час сульфатнийметод є не тільки домінуючим лужним методом варіння при використаннідеревини в якості сировини, але і найбільш важливим способом виробництвацелюлози взагалі. Сульфатна целюлоза перевершує натронна по виходу івластивостям. Головними перевагами сульфатної варіння є:
1. Знижені вимоги до породному складу і якостідеревної сировини, що дозволяють використовувати всі види деревини хвойних ілистяних порід, у тому числі в сумішах, і допускають присутність значнихкількостей екстрактивних речовин, гнилої деревини, залишків кори.
2. Невелика тривалість варіння.
3. Досить добре розроблені процеси переробкивідпрацьованих лугів, включаючи регенерацію варильних хімікатів, вироблення тепла,виробництво цінних побічних продуктів, таких, як талового масла і скипидар приварінні деревини сосни.
4. Відмінні властивості міцності целюлози.
Основні недоліки сульфатноїваріння - освіту погано пахнуть газових викидів, знижений у порівнянні зсульфітної вихід целюлози (45-50%), темний колір невибіленої целюлози.
Говорячи про властивості технічнихцелюлози, отриманих лужними методами варіння, можна відзначити, що сульфатніцелюлози, що характеризуються відмінними властивостями міцності, використовують длявироблення міцних видів паперу, застосовуваних в якості зовнішнього шаругофрованого картону, мішкового і пакувального паперу. Однак дуже високіпоказники міцності властиві тільки сульфатної целюлози з деревинихвойних порід. Коротковолокністая целюлоза з деревини листяних порід попоказниками міцності непридатна для виготовлення зовнішнього шару гофрованогокартону, хоча вона легко белітся і служить відмінним сировиною при виробленні паперудля друку.
сульфітної ж целюлоза дляпаперу, отримана з деревини листяних порід, має низькі показникиміцності, і її використовують, головним чином для вироблення світлонепроникноїпаперу для друку. Білизна невибіленої сульфітної целюлози вище, ніж сульфатної,навіть при високому виході. Показники міцності сульфітної целюлози нижче, ніжсульфатних. [3]
Звичайна сульфатна варіння інатронна не дає можливості отримувати целюлозу для хімічної переробки,володіє достатньо високою реакційною здатністю. Типовим методомотримання целюлози для зазначених цілей є лужна варіння з предгідролізомтріски, тобто двоступенева комбінована варіння.
Сульфатна целюлоза зберігаєвелика кількість трудногідролізуемих пентозанів (до 50% від вмісту ввихідної деревині), які не видаляються і при подальшій отбелке. Томузміст a-целюлози недостатньо для целюлози, що йде навиробництво хімічних волокон. Щоб усунути цей недолік, треба видалитипентозани. Для цього деревину варять з предгідролізом в два ступені:
1. Предгідроліз (руйнування пентозанів)
2. Власне варіння.
Предгідроліз можездійснюватися двома способами:
1. Обробка соляної або сірчаної кислотою. Це кислотнийгідроліз. Він порівняно складний, оскільки вимагає проведення багатьох тривалихоперацій.
2. Обробкою гарячою водою. Відбувається відщепленняацетильних і формільних груп з утворенням органічних кислот, рН розчину3,5-4. Це водний предгідроліз. При цьому руйнується 12-17% від абсолютно сухоїречовини деревини.
Потім проводиться сульфатнаварка. [12]
З усіх промислових способів отримання целюлозинайбільшого поширення набули сульфітний і сульфатний.
1.2 Хімічні перетвореннякомпонентів деревини в умовах сульфатної варіння
Варильнийпроцес (варіння) - це обробка подрібненої деревини (технологічна тріска, інодітирса) або іншої рослинної сировини варильнимрозчином при підвищеній температурі та відповідному тиску з метою отримання технічної целюлози, целюлози високого виходу (ЦВВ) або напівцелюлози.
Будьварильний процес являє собою складний комплекс різних процесів, наякі впливають морфологічні, фізичні та хімічні фактори. Основними процесами при цьому повинні бутируйнування лігніну міжклітинної речовиниі видалення лігніну з клітинної стінки.
Поведінка полісахаридівдеревини при її делігніфікації в процесі варіння буде визначатися умовамипроведення процесу, будови макромолекул і особливостями надмолекулярноїструктури полісахаридів, що впливають на їх доступність дії хімічнихреагентів. За доступності до варильних реагентам всі полісахариди можна поділитина три групи: полісахариди, що переходять у варильний розчин; полісахариди, вструктуру яких проникають реагенти; полісахариди, структура якихнедоступна для реагентів. Полісахариди першої групи розчиняються, другий -набухають в варочному розчині, третин - не набухають. Першу групу утворюютьводорозчинні полісахариди (арабіногалактан, пектинові речовини, крохмаль іін.) До другої групи належать основна маса гемицеллюлоз і аморфні ділянкицелюлози. У третю групу входять кристалічні ділянки целюлози іцеллюлозани.
При делігніфікації як вумовах варіння, так і відбілення, впливу піддаються не тільки лігнін, але йвуглеводна частина деревини. Реакції вуглеводів, головним чином деструкціяполісахаридів, будуть визначати вихід і якість одержуваного волокнистогонапівфабрикату. [1]
1.2.1 Лігнін
Лігнін являє собоюароматичний полімер сітчастого будови. Основна структурна одиниця якогофенілпропановая одиниця С 6 -С 3 . У лігніну мономерніланки з'єднані між собою ефірними і вуглець вуглецевими зв'язками.
В даний час існуєбільш-менш єдиний погляд на роль сульфіду натрію при сульфатної варінні - вінзабезпечує захист лігніну від конденсації. Більшість вчених вважають, щосірка виявляє блокуючу дію. Отже, гидросульфид-іон,який є більш сильним нуклеофілом в порівнянні з гідроксид-іоном,забезпечує більш інтенсивну деструкцію лігніну і його захист від конденсації,причому сірка хімічно зв'язується з лігніном. Іон гідросульфіду грає рольсильного В...
