Часть I утилизация технического гидролизного лигнина

При современном уровне потребления лесных ресурсов фактор их полного использования является основополагающим. Из трех основных направлений переработки древесины: в качестве строительных материалов, топлива и источника сырья для хи­мических продуктов — на последнее приходится 13% мирового объема заготовок, или около 2,6 млрд. м³. Но из этого количе­ства до сих пор эффективно используются лишь углеводные компоненты. Производимые попутно при получении сульфатной целлюлозы 40 млн. т/год лигнина, 5 млн т/год технических лигносульфатов (ТСЛ — сухое вещество сульфитных щелоков от­ходов целлюлозно-бумажного производства) и 3,5 млн. т/год технического гидролизного лигнина (ТГЛ) 65%-ной влажности квалифицированно используются лишь на 0,1%. В основном эти продукты, называемые отходами, сжигаются или выводятся в отвал [1, с. 165—170, 210, 211].

В то же время по мере расширения производства и пуска новых выпарных цехов выход ТСЛ может достигать 3,0 млн. т/год, а в связи с развитием гидролизно-дрожжевого производ­ства выход ТГЛ возрастет в ХГП пятилетке до 9—10 млн. т/год (влажность 65%). Следует учитывать, что при переработке древесины эти отходы являются активными нарушителями эко­логического равновесия окружающей среды, поэтому определе­ние путей утилизации отходов лигнина целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности является важнейшей народно­хозяйственной задачей. В первую очередь при разработке на­правлений утилизации следует учитывать углеродосодержащее начало этих материалов, их реакционную активность по отно­шению к кислороду и водород-углеродным комплексам, спо­собность создавать биологически активные соединения.

1.1. Характеристика отходов гидролизного производства

На гидролизных заводах (ГЗ) в процессе химической катали­тической переработки отходов древесины (щепы и опилок) и сельскохозяйственного сырья (кукурузной кочерыжки, лузги подсолнечника и риса, хлопковой шелухи и др.) в результате гидролиза полисахариды переходят в моносахариды — пентозу и гексозу:

1) перевод гексозанов в гексозу

2) перевод пентозанов в пентозу

Основными продуктами гидролизных заводов в зависимос­ти от направления переработки являются белковые дрожжи, этиловый спирт, фурфурол и его производные, ксилит, много­атомные спирты и карбонаты, что и определяет профиль заво­дов. При этом выход отходов достигает 80% от потребляемого сырья.

Гидролиз растительного сырья осуществляется в периоди­чески действующих аппаратах путем перколяции 0,5—1,0%-ного раствора серной или соляной кислоты через слой древесины при температуре насыщенного водяного пара, равной 180— 185 °С. Растворы кислот выполняют роль катализаторов про­цесса.

На ГЗ дрожжевого профиля можно использовать древесину и сельскохозяйственные отходы любого вида, так как для штаммов дрожжей не имеет значения соотношение пентозных и гексозных сахаров. На ГЗ спиртово-дрожжевого профиля приходится перерабатывать в основном массу хвойных пород древесины, при гидролизе которой образуется больше гексоз­ных Сахаров, необходимых спиртообразующим штаммам дрож­жей при сбраживании на этиловый спирт. Для ГЗ фурфурольно-дрожжевого и ксилитно-дрожжевого профиля используется ли­ственная древесина и сельскохозяйственные отходы, содержа­щие больше пентозных сахаров.

Следует отметить, что вся масса сырья, используемая для гидролиза, в процессе транспортирования и складирования на открытых площадках ГЗ загрязняется землей и песком. Кроме того, в гидролизные аппараты подается суперфосфат, раствор которого должен быть приготовлен вне этих аппаратов. В итоге в ТГЛ повышается содержание золы, что ухудшает его товар­ные качества.

В гидролизном производстве образуются следующие круп­нотоннажные отходы: ТГЛ, шламы, первичные осадки сточных вод, накапливаемые в первичных отстойниках, избыточный ак­тивный ил, образующийся после биологической очистки сточ­ных вод, и производственные сточные воды.

По данным [2], для ГДЗ производительностью 28 тыс. т/год кормовых дрожжей количество твердых отходов, образующихся в сутки в расчете на абс. сухое вещество, составляет примерно (т): ТГЛ—130, шламов — 80, первичных осадков—12, избы­точного активного ила — 16. Кроме того, образуется примерно 25—30 тыс. м³/сут производственных сточных вод. ТГЛ относится к числу наиболее крупных отходов гидролизного произ­водства и составляет 30—40% массы перерабатываемого сырья.