Переработка и использование лесохимического сырья.

ЛЕКЦИЯ 7.

1. Переработка и использование древесной зелени.

1.1. производство хвойно-витаминной муки.

1.2. производство хлорофилло-каратиновой пасты; провитаминного концентрата хлорофиллина натрия и бальзамической пасты.

2. Переработка живицы.

3. Переработка осмола.

4. Производство целлюлозы. Получение таловой канифоли.

5. Гидролизное производство.

6. Пиролиз древесины.

1. Переработка и использование древесной зелени. производство хвойно-витаминной муки. производство хлорофилло-каратиновой пасты; провитаминного концентрата хлорофиллина натрия и бальзамической пасты.

Древесная зелень (ДЗ) – покрытые листьями (хвоей) ветви диаметром не более 1 см. Ресурсы ДЗ оцениваются в 10-20 млн. т. в год. Из этого количества около 600 тыс. т. еловой и сосновой ДЗ перерабатывается механическим способом с получением хвойно-витаминной муки, 15-20 тыс. т. – химическим способом для получения хвойной хлорофилло-каратиновой пасты, провитаминного концентрата, бальзамической пасты, хвойного воска, эфирного масла, хвойного натурального экстракта и д.р. продуктов. Около 600 тыс. т. пихтовой ДЗ используется для получения пихтового масла.

Состав древесной зелени.

ДЗ характеризуется механическим и химическим составом. Под «механическим составом» понимают содержание листьев (хвои), коры и древесины. Он зависит от вида дерева, диаметра побегов.

Таблица 1.

Механический состав ДЗ, % от массы (остальное до 100% - древесина)

Примечание. В числителе – хвоя, в знаменателе – кора.

ДЗ лиственных пород содержит меньше листьев и больше других элементов: коры, древесины. Так, ДЗ березы состоит на 58,1% из листьев, 41,9% - коры и древесины, а осины – 63.3% и 36,7% соответственно. При измельчении ДЗ и последующей пневмосортировки содержание хвои в сырье можно увеличить до 90% и более.

Основными группами веществ, характеризующими химический состав ДЗ, является целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, минеральные вещества, протеин, экстрактивные вещества, пигменты.

Химический состав хвои сосны и ели приведен в табл. 2.

Таблица 2.

Химический состав хвои сосны и ели, % от массы.

Количество экстрактивных веществ, извлекаемых из ДЗ, зависит от природы растворителя, времени заготовки (сезона), места произрастания породы дерева, соотношения в технической зелени хвои и побегов.

1.1. Производство хвойно-витаминной муки. Механическая переработка древесной зелени.

Наибольшее количество ДЗ перерабатывается для получения хвойно – витаминной муки.

Разработано несколько типов стационарных установок по отделению ДЗ: ОДЗ-3,0, ОИЗ-1,3, ОЗУ, ИПС-1,0. Применение ИПС-1,0 обеспечивает заготовку ДЗ высокого качества в едином потоке с основным оборудованием производства витаминной муки и для экстракционной переработки, а также позволяет получить топливную щепу.

Принцип работы ИПС-1,0 основан на сортировке измельченной ДЗ в вертикальном воздушном потоке. Ветки подаются на транспортер измельчителя, измельченное сырье воздушным потоком направляется в загрузочный циклон, а оттуда шлюзовым дозатором – питателем в вертикальную сортирующую колонку. Измельченная масса в колонке разделяется на кондиционную ДЗ, которая уносится в разгрузочный циклон, и древесную щепу. ДЗ из разгрузочного циклона направляется на дальнейшую переработку. При производстве витаминной муки в стационарных условиях используют агрегат АВМ-0,65. Агрегат состоит из сушильного барабана, в котором высушивают измельченную ДЗ дымовыми газами от сгорания генераторного газа в топке циклонов, молотковой дробилки для измельчения высушенной измельченной ДЗ, выгрузочного винтового конвейера и мешкозашивочной машины.

Сушильный барабан состоит из трех цилиндров, оборудованных внутри лопастями для перемешивания ДЗ. При вращении барабана ДЗ поднимается, подается вверх и падает с лопастей вниз, подхватывается потоком теплоносителя и двигается в направлении выхода из сушилки. По мере высушивания более легкая высушенная ДЗ отделяется от более влажной тяжелой и уносится в циклон, где отделяется от теплоносителя и измельчается на молотковой дробилке. Готовая витаминная мука затаривается в мешки. Температурный режим в сушилке поддерживается в летнее время – 345-360⁰С, в зимнее – 400⁰С. конечная влажность муки 10-17%.

Хвойно-витаминная мука добавляется к основному рациону птиц и свиней в количестве 50 г на 1 кг сухого корма, взрослого крупного рогатого скота и лошади 1-2 кг, а для молодняка по 250-500 г.

1.2. Производство хлорофилло-каратиновой пасты; провитаминного концентрата хлорофиллина натрия и бальзамической пасты.

Химическая переработка древесной зелени состоит в экстракции сырья органическим растворителем и дальнейшем разделении полученного экстракта на ряд продуктов. В качестве экстрагента используют воду, бензин, трихлорэтилен.

Бензиновые экстракты из ДЗ перерабатывают по двум схемам. Конечными продуктами одной из них является хлорофилло-каратиновая паста, а по другой – провитаминный концентрат хлорофиллина натрия и бальзамическая паста. Кроме этих продуктов, по обеим схемам получают фракции эфирных масел и хвойный воск. Проэкстрагированную ДЗ после специальной подготовки используют в качестве кормовой добавки в рационе сельскохозяйственных животных или готовят из нее компост. Выбор схемы зависит от породы перерабатываемой ДЗ и экономической целесообразности. Сосновая ДЗ содержит больше экстрактивных веществ, чем еловая ДЗ, и ее целесообразно использовать для изготовления хлорофилло-каратиновой пасты. В еловой хвое больше хлорофилла и его производных, чем в сосновой, поэтому еловую ДЗ перерабатывают с получением хлорофиллина натрия.

Технология получения хлорофилло-каратиновой пасты.

Производство пасты состоит из следующих стадий: измельчения ДЗ, экстракция ДЗ бензином марки БР-1 или БР-2, отделения хвойного воска, отгонка бензина и эфирного масла, омыления смолистых веществ водным раствором едкого натра и доведения водой до 40% влажности.

Переработка еловой ДЗ с получением хлорофиллина натрия, бальзамической пасты и провитаминного концентрата на первом этапе имеет несколько общих стадий с технологией хлорофилло-каратиновой пасты и проводится на том же оборудовании. Это подготовка сырья, экстракция ДЗ, отделение воскообразных продуктов из экстракта.

Хлорофиллин натрия и провитаминный концентрат применяются в качестве биологически-активной добавки, а бальзамическая паста используется в качестве биоактивного эмульгатора в парфюмерно-косметических изделиях.

Схема переработки древесной зелени с получением провитаминного концентрата, хлорофиллина натрия и бальзамической пасты.

2. Переработка живицы.

Живица служит сырьем для получения живичного скипидара и живичной канифоли – продуктов самого высокого качества. Живица перерабатывается на канифольно – терпентинных заводах.

Наиболее эффективный способ переработки живицы – с помощью пара. Технологический процесс получения живичной канифоли и скипидара включает следующие операции: складирование живицы; первичную обработку сырья; плавление и осветление живицы; отстаивание живицы; промывку терпентина водой; отгонку скипидара; уваривание канифоли и ее розлив.

Первичная обработка сырья. Предусматривает отделение от живицы крупного сора и размешивание ее до однородной массы. Баррас должен измельчаться на куски не более 120 мм. Перекачивание живицы из емкостей бестарного хранения в приемный бункер цеха переработки.

Плавление живицы – нагревание до 105 – 110⁰С под давлением порядка 400 кПа. Плавка осуществляется в плавильниках непрерывного действия – острым паром. Процесс плавки считается законченным, когда температура живицы достигает 100⁰С. продолжительность плавления одной партии живицы 30-35 мин. Вместимость плавильника 5-6 м³.

Осветление живицы производится химическим способом в одном потоке с процессом плавления, когда через плавильники пропускают водный раствор ортофосфорной кислоты концентрацией 8-12%. Цель осветления – удаление из живицы продуктов окисления жирных и смоляных кислот, таннидов, красителей и резинатов железа, образующихся от металлического оборудования. Для предупреждения кристаллизации и более полного осветления живицу промывают водой, вымывая остатки фосфорной кислоты.