Исследование физико-химических процессов делигнификации древесины в системе этанол-вода-уксусная кислота и получение материалов на основе органосольвентных полуфабрикатов

• Автор: Сажин, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Волжск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. СОСТОЯНИЕ II Т ЕНДЕНЦИИ РАЗВИТ ИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1! России II ЗА РУБЕЖОМ

1.1.1. Общие представления о.химическом строении древесины

1.1.2. Общие представления о строении макромолекулы целлюлозы

1.2. Традиционные способы получения целлюлозы

1.2.1 Сульфитный способ

1.2.2. Сульфатный способ

1.3. НОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1.3.1. Автогидролиз

1.3.2. Поросой взрыв

1.3.3. Спирт н сода

1.3Д.1 Способ Алцелл
1.3.3.2. Варка с использованием этнленгликоля
1.3.3.3. Способ Органоцелл
1.3.4. Нейтрал киля варка
1.3.5. Варка с растворами карбоновых кислот
1.3.5.1. Способ Апетосолв
1.3.5.2. Способ Мн.юкс
1.3.6. Варки с использованием зфира
1.3.7. Варка с использованием спирта и кислотного катализатора
1.3.3. Варка с фенолом
1.3.9. Щелочная органосольвеитния варка
1.3.10. Варка с соединениями серы
1.3.11. Процесс Асам
1.3.12. Кислородная органосольсенншая варка
1.3.12. Кислородно-щелочной способ
ВЫВОДЫ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Общая характеристика оборудования
2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ, ХИМИКАТОВ II ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОПЫТНЫХ ВЫРАБОТОК
2.3.1. Получение волокнистого полуфабриката
2.3.2. Обелка волокнистых полуфабрикатов
2.3.3. Получение опытных образцов бумаг

2.4. Стандартные .методики исследований и испытании
2.5. Определение выхода волокнистых полуфабрикатов
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1.Кинетика и .молекулярные .механизмы свободно-радикальных реакций в процессах
ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
3.1.1. Химико-фтические особенности процесса делигнификации
3.1.2. Термодинамика разрыва сыпи в лигпоцеллтлтпом комплексе
3.1.3. Роль свободно-радикальных и ион-радикальных кислородсодержащих частиц в процессах химической переработки древесины и ее компонентов
3.1.4. Роль транспорта члектрона в процессах деструкции лигноуглеводпого комплекса
3.2. Технологический процесс получения беленой лиственной органосолбвентиой целлюлозы
3.3 технологический процесс регенерации отрабо танных варочных реагентов и методы использования органосольвентного лигнина
3.4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЛИСТВЕННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ОРГАИОСОЛЬВЕНЗ НЫМ СПОСОБОМ
3.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ХВОЙНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ОРГАНОСОЛЬВЕИТНЫМ СПОСОБОМ
3.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ЛИСТВЕННОЙ И ХВОЙНОЙ ОРГАИОСОЛБВЕШ НОЙ ХПМНКО-ТЕРМОМЕХАПИЧЕСКОЙ МАССЫ II ПОЛУ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
3.6.1. Получение ХТММ
3.6.2. Получение лиственной полуцеллюлозы
3.7. Определение области применения оргапосольвентных полу фабрикатов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы: В процессе фотосинтеза фитосфера Земли ежегодно производит порядка 10й тонн растительных полимеров (в основном это полиуглеводы и лигнины древесины, однолетних растений и др.), которые являются перспективным возобновляемым сырьем для энергетической, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности
Целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) - одна из наиболее крупнотоннажных и экологоемких отраслей народного хозяйства. Выпуск целлюлозы, бумаги и картона составляет около 10 млн. тонн в год. При этом количество неутилизируемых органических отходов составляет 2-3 млн. тонн в год, а объем сточных вод, содержащих токсичные серо- и хлорсодержащие соединения, достигает нескольких кубокилометров.
В мире преимущественно развиваются технологии производства волокнистых полуфабрикатов для ЦБП, которые характеризуются значительными экологическими нагрузками на окружающую среду. Используемая, как правило, в ЦБП мира технология сульфатной варки создает значительную экологическую нагрузку на окружающую среду, так как при этом способе варки выделяется большое количество меркаптанов и других высокотоксичных соединений серы, хлора, фенола, диоксинов и др.
Органосольвентные технологии производства целлюлозы являются одними из наиболее экологически безопасных. В ряде стран (Канада, США, Герне 80-х годов корпорация Eastman в Кингспорте, Теннесси, провела пилотные испытания органосольвептной варки. Для испытаний использовался красный дуб и серная кислота в качестве катализатора. Варка осуществлялась в метаноле при температуре 120-140° С. Было обнаружено, что лигнин, выделяемый в этом процессе, может использоваться как связующее при производстве древесных плит и заменяет 35% смоляных веществ фенолформальдегидной смолы [184].
Результаты новых исследований реакций лигнина с метанолом или этанолом в мягких условиях и с использованием кислотного катализатора показали, что в данном случае основной реакцией является алкилирование альфа-гидроксильной группы и расщепление альфа-эфиров для высвобождения фенольных гидроксильных групп [185-186]. Эта реакция расщепления снижает молекулярную массу лигнина и обеспечивает его диффузию в варочный раствор. Кинетические исследования показали, что степень связывания альфа-арилэфира на 50% выше для осины, чем для древесины ели, что в значительной степени облегчает оргапосольвентную делигнификацию осины по сравнению с елью [187].
1.3.8. Варка с фенолом
Давно известно, что простые фенолы реагируют с лигнином в присутствии кислотных катализаторов. Конденсация фенола, главным образом, в параположении фенольной гидроксильной группы происходит на альфа-углеродном атоме боковой цепи лигнина; при этом 0,4-0,8 единиц фенола реагируют с каждой С6 - СЗ единицей лигнина [188]. Эта реакция явилась основной для органо-