29. Переработка отходов растительного сырья. Химическая переработка отходов растит сырья: целлюлозно-бумажное производство.

Химическая переработка отходов растительного сырья.

Наиболее выгодным использованием отходов древесины и др видов растительного сырья является их химическая переработка с получением высококачественных товарных продуктов в ц/б, картонном, гидролизном и лесо-хим производствах. Хотя для организации таких производств требуется стартовые капиталовложения. Установлено, что на рубль, затраченный на заготовку древесины, можно получить продукции: в мебельной промышленности на 1,72руб, строительных изделиях 1,1-1,2 руб, в ц/б 2,5-8 руб.

Целлюлозно-бумажное производство.

Для получения бумаги используют целлюлозу(Ц) различных древесных пород и однолетних растений и древесную массу. Применяют Ц и в текстильной промышленности.

Бумажное производство не требует выработки химически чистой Ц, поэтому в сырье сохраняет часть гемицеллюлоз, содержащих α-целлюлозы. Более дешевым полуфабрикатом для производства бумаги, картона является древесная волокнистая масса. В производстве используют различные виды древесно-волокнистой массы: белую (механическое истирание или размельчивание кусковой древесины), бурую (продукт размола пропаренной в котлах под давлением древесины), химическую (обработанная NaOH, NaHCO3 при t=150град под давлением).

Выбор конкретного способа определяется типом сырья и назначением производимой Ц. Варка под давлением непрерывная или периодическая.

По составу: кислотная, нейтральная и щелочная.

По хар-ру активных компонентов: щелочная с использованием едкого Na, смеси NaOH и сульфида Na2S или известкового молока; сульфитная варка, где активным компонентом являются сульфиты.

Все виды Ц можно получить из отходов лесопиления и лесозаготовок, из с/х растительных отходов и стеблей тростника.

По расчетам такие отходы могут заменить более 50% сырья в виде древесины. Для таких отходов наиболее эффективным является сульфатная варка Ц, кот позволяет перерабатывать все виды отходов такого типа сырья.

Растительные отходы перед варкой подвергают подготовит операциям, которые сводятся к удалению инертных включений, измельчению. Последовательность операций зависит от вида перерабатываемого сырья.

Получаемую в таком тех процессе сечку с длиной волокон 12-15мм, направляют в ц/б производство.

30. Переработка отходов растительного сырья. Гидролизное производство: различные технологические схемы гидролизного производства.

Различные отходы растительного сырья (древесина, подсолнечная лузга) путем гидролиза в присутствии катализаторов в качестве которых применяют минеральные кислоты, кислые соли и другие вещества могут быть переработаны с получением ценных кормовых, пищевых продуктов.

Эти отходы даже в тонкоизмельченном виде не усваиваются с/х животными из-за высокого содержания (70-75%) нерастворенных в воде полисахаридов в виде гемицеллюлозы. Только после удаления из отходов лигнина или ослабления химических связей остающиеся углеводы на 60-80% усваиваются жвачными животными.

В условиях гидролиза происходит разложение целлюлоз и гемицеллюлоз с образованием простейших сахаров. Одновременно происходит и распад моноз с образованием органических кислот, фурфурола. Продукты промышленных гидролизных производств представляют собой растворы моносахаридов (пентоз или гекоз, глюкоза) называются гидролизатами, твердый остаток – гидролизный лигнин и летучие в-ва – органические к-ты и спирты.

Преобладание в гидролизате тех или иных моносахаридов определяется составом отходов растительного сырья и способом осуществления техпроцесса.

Интенсивность процесса повышается с увеличением степени измельчения обработанного материала. В промышленных условиях процесс гидролиза осуществляется в растворах концентрированной или разбавленной серной кислоты. Выход моноз при гидролизе может достигать 90%, в зависимости от целевого конечного продукта переработку полученных гидролизатов осуществляют химическим или биохимическим путем (позволяет получить метанол, этанол, кормовые дрожжи).

Гидролиз растительного сырья осуществляется в вертикальных металлических котлах - гидролизерах емкостью до 70м3, футерованных внутри кислотостойкой керамикой.

Смесь измельченных отходов с разбавленным раствором серной кислоты нагревают в гидролизере паром под давлением=106Па до 160-190град. Получен гидролизат, содержащий сахара, непрерывно выводят из котла через фильтрующее устройство в нижней части гидролизного аппарата, предохраняя сахара от дальнейшего распада.

Гидролизат подают в испаритель, где при охлаждении и уменьшении давления выделяют пары, кот конденсируют с разделением на метанол, фурфурол.

По окончанию гидролиза (1-3часа) в гидролизере остается влажный лигнин, пропитан серной кислотой. Эту смесь выдувают в циклон, а гидролизат нейтрализуют известью. Образующийся гипс отделяют от нейтрального гидролизата, сушат и отдают на строительные нужды.

Нейтрализованный гидролизат, т.н сусло после охлаждения и очистки для чего вводят дрожжи и происходит образование этилового спирта и углекислоты. С6Н12О6→2С2Н5ОН+СО2.

Получаем спирт (1,2-1,6%) выдел из жидкости отгонкой и очищаем от примеси. Диоксид перерабатывают в жидкую углекислоту и сухой лед.

Оставшуюся жидкость (гидролизная барда) содержит пентозы и может применяться для получения кормовых дрожжей. В эту барду добавляют питательные соли, содержащие N и Р и вводят пентоз и дрожжи.

Процесс размножения дрожжей длится несколько часов при пропускании через раствор воздуха и поддержании температуры на оптимальном уровне. Выделение дрожжей производят сепараторами с получением дрожжевого волокна. Дрожжевое волокно обрабатывают в плазмолизаторе при 80-90ºС с целью разрушения дрожжевых клеток.

Образованную массу сушат, охлаждают и расфасовывают. Переработку отходов хвойной древесины дает меньший выход гидролизного сахара и этилового спирта. Из отходов лиственной древесины выход спирта увеличивается в 1,5 раза, в 2 раза выход фурфурола и в 2,5 раза выход кормовых дрожжей.

Особенно ценный продукт – фурфурол (селективная очистка нефти и масел, производство каучука и витаминов, лекарств).