Производство целлюлозы.

Целлюлоза в природе (за исключением хлопка, волоски семян которого содержат 97-98% целлюлозы) не встречаются в чистом виде, хотя является главной составной частью растительных клеток, и, вместе с сопровождающими ее веществами, составляет твердый остов (каркас) растений. Целлюлоза относится к классу высокомолекулярных углеводородов.

Выделение целлюлозы из древесины и древесных отходов связано с большими трудностями, так как она очень прочно соединена с другими, находящимися в древесине веществами. Поэтому в технической целлюлозе всегда присутствует небольшое количество примесей.

Любой технологический процесс производства целлюлозы включает такие операции как:

1. Механическое истирание, при котором получается белая древесная масса того же химического состава, что и исходная древесина;

2. Размол древесины после предварительного воздействия на нее тепла и давления, позволяющий получить массу для строительных картонов и древесноволокнистых плит:

3. Мягкая химическая и тепловая обработка с последующим размолом, в результате чего получается химическая древесная масса;

4. Умеренная химическая обработка с размолом, позволяющая получить массу, которая занимает промежуточное положение между обычной древесиной массой и целлюлозой. Такой волокнистый материал называется полуцеллюлозой или целлюлозой высокого выхода, так как в этом случае значительная доля составных частей древесины, сопутствующих целлюлозе, остается в ней и не переходит в раствор.

5. Интенсивная химическая обработка древесной щепы, позволяющая получить целлюлозу различной степени чистоты.

Различные технологические процессы по-разному воздействуют на составные части древесины. Поэтому, получаемые волокнистые материалы отличаются друг от друга процентом выхода и степенью чистоты, а изделия, вырабатываемые из этих материалов, отличаются по физико-механическим и технологическим свойствам.

Для производства целлюлозы употребляют щепу, полученную из древесных стволов, тщательно очищенных от коры и сучков. Щепа через циклон, сортировку и бункер поступает в котел, где варится с раствором бисульфита кальция, магния, натрия или аммония (сульфитный способ), содержащим избыток сернистой кислоты (раствор содержит 3 – 6 % свободного SO₂ и около 2 % SO₂, связанного в виде бисульфита). Варка идет в герметически закрытых металлических котлах (объемом 200-320 кубометров и более), футерованных кислотоупорным материалом, при температуре 135 – 150 ºС и давлении 1-1,2 МПа. Задача варки заключается в возможно полном извлечении из сырья целлюлозы в неповреждённом виде. Скорость варки и качество получаемой целлюлозы зависит от концентрации варочного раствора, давления, времени, температуры варки, степени провара целлюлозы и других факторов. Общее время варки составляет 6-12 часов.

В зависимости от применяемых соединений способы получения целлюлозы можно разделить на три основные группы: кислотные, щелочные и комбинированные. В настоящее время разработаны следующие способы: сульфитный, сульфатный, сульфатный с предварительным кислотным или водным гидролизом древесины, сульфатно-щелочной, хлорно-щелочной, азотно-щелочной, гидротропный и д. р.

Большое распространение имел сульфитный способ, особенно при получении целлюлозы для химической обработки. Суть этого процесса состоит в обработке древесины раствором слабой сернистой кислоты Н₂SO₃ в присутствии бисульфита кальция. Са(НSO₃)₂. Замена кальциевого основания (СаО) в варочной кислоте магниевым, натриевым и аммонийным основаниями позволяет улучшить выход, цвет и механические свойства целлюлозы.