Химическая переработка древесины
Большие объемы древесины подвергаются химической переработке. Сюда можно отнести: производство целлюлозы и продуктов из нее; термическую, гидролизную и экстракционную переработку древесины.
Производство бумаги имеет много общего с производством древесноволокнистых плит. Приготавливают путем измельчения целлюлозы и древесных отходов древесно-бумажную массу
в водной среде; вводят добавки — наполнители, проклейку, красители; отличают бумажную массу на непрерывно движущуюся сетку; обезвоживают; прессуют; сушат; сматывают в рулон. Процесс изготовления непрерывный. Скорость выхода бумажной ленты 750-1000 м/мин.
Получение эфиров целлюлозы. Их получают химической переработкой целлюлозы. При взаимодействии целлюлозы с кислотами образуются сложные эфиры% при взаимодействии со спиртами — простые эфиры. Наиболее распространены азотнокислые эфиры (нитроцеллюлоза), получаемые взаимодействием на целлюлозу азотной (и серной для связывания выделяющейся воды) кислот. При содержании азота (N2) в эфире 10,7-12,3% получается коллоксилин — исходный продукт для изготовления нитролаков, кино-, фотопленки, коллодия, целлулоида и других материалов; при содержании N2 12,4-13% получают пироксилин, бездымный порох, другие взрывчатые вещества.
Вискозное волокно и ткани изготавливаются на основе уксусно-кислых эфиров целлюлозы. При взаимодействии целлюлозы с 18-20% -ным раствором едкого натра образуется щелочная целлюлоза. После измельчения и созревания на нее воздействуют сероуглеродом получают ксантогенат целлюлозы, растворимый в слабом растворе едкого натра. Получившийся вязкий оранжевый раствор и есть вискоза. Ее под давлением продавливают через решетку с отверстиями (фильеры) в водный раствор серной кислоты. Волокна в растворе затвердевают, затем собираются в пучок — образуется нить искусственного шелка. После промывки, сушки и перемотки вискозная нить готова. Обработкой целлюлозы смесью уксусной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии катализаторов получают триацетат — исходный продукт для изготовления ацетатного шелка.
Термическая переработка древесины заключается в нагреве древесины до температуры 400-500°С без доступа воздуха в печах периодического или непрерывного действия. В результате нагрева получают 32-38% древесного угля (используется в медицине, металлургии, при производстве пороха, кремния); 14-15: газа (топливо); 16-20% смолы (фенолы, растворители, скипидар, масла); 3-7% уксусной кислоты; 1-1,5% метилового спирта; 0,2-0,9% ацетона.
Гидролиз древесины осуществляется следующим образом. Смесь измельченных древесных отходов с разбавленной серной кислотой нагревают в котле (паром) до 180-190С. В результате гидролиза полисахариды древесины распадаются, образуя в растворе моносахариды, т.е. простые сахара, летучие вещества (метиловый спирт, уксусную и муравьиную кислоты) и твердый остаток — гидролизный лигнин. Раствор, содержащий сахар, выводят из котла, нейтрализуют (кислоту) известью, отделяют осадок и направляют в бродильный чан. В процессе брожения происходит микробиологическая переработка дрожжевыми бактериями сахара в спирт, в результате чего к концу процесса в растворе содержится 1,2-1,6% этилового спирта. Далее из раствора в ректификационном аппарате отгоняется спирт. Этиловый спирт — основное сырье для получения синтетического каучука, красителей, фотохимикатов, медикаментов, пластмасс.
Экстракция измельченной древесины ведется бензином, в котором растворяются вещества, содержащиеся в древесине, а затем из раствора отгоняются: бензин (возвращаемый в производство), скипидар, флотационное масло, остаток — канифоль. Для извлечения дубильных веществ из древесины и коры (дуба, ивы) экстракция делается горячей водой, которую затем выпаривают.