последнее изменение страницы 29.12.2023
ЛЕСОХИМИЯ— область знаний о химич. свойствах лесного растительного сырья и технологпч. приёмах его химич. переработки. В Л. включают: термич. переработку древесины (углежжение, смолокурение, сухая перегонка, газификация), получение канифоли, скипидара и экстрактивных продуктов из древесины, а также переработку древесины методами гидролиза с целью получения этилового спирта, кормового сахара, кормовых дрожжей и других продуктов. Производство же целлюлозы и бумаги с конца 19 в. выделилось в самостоятельную область химич. переработки древесины, обычно не включаемую в Л. Простейшие приёмы химич. переработки древесины с целью получения древесного угля и уксуса были известны с очень давних времён. В средние века Л. развивалась как в России, так и в странах Зап. Европы (Швеция, Франция, Германия и др.). Однако особого распространения химич. переработка древесины достигла тогда именно в России. Развитие её часто определялось открытиями русских учёных и практиков. Смолокурение и углежжение возникли в России в 12 в., а с 15 в. началась торговля России углём и смолой. Углежжение особенно широко было развито в 18—19 вв. на Урале. Под смолокурением(см.) понимают выделение из высокосмолистой сосновой древесины смолы и скипидара в результате сухой перегонки древесины, т. е. воздействия на неё высокой температуры без доступа воздуха. Относительно полное улавливание продуктов термич. разложения древесины, в частности уксусной кислоты, началось в России в 20-х гг. 19 в. В 1824 И. И. Овцын построил в Петербурге первую опытную установку для сухой перегонки дерева. Развиваясь различными путями, в зависимости от местных условий той или иной страны или района, промышленность сухой перегонки дерева достигла крупных заводских масштабов, особенно в СССР, Швеции и США. Было установлено, что при сухой перегонке древесины лиственных пород (в СССР — берёзы и бука) получаются более высокие выходы уксусной кислоты и метилового спирта. Сухая перегонка осуществляется в ретортах различной конструкции; древесина под действием высокой температуры, но без доступа кислорода, разлагается с образованием смеси паров, газов и твёрдых продуктов (уголь). После охлаждения парогазовой смеси неконденсирующиеся газы используются как топливо, а образовавшийся дестиллат (смола и подсмольная вода) подвергается разделению на отдельные компоненты. Часть смолы отделяется от подсмольной воды отстаиванием. Подсмольная вода содержит нек-рое количество уксусной и других простейших органич. кислот, метилового спирта, эфиров, кетонов, альдегидов, углеводов и смолистых веществ. Из этих продуктов пока наибольшее промышленное значение имеют уксусная кислота и метиловый спирт. Метиловый спирт из подсмольной воды выделяется отгонкой, а уксусная кислота — одним из следующих способов: 1) Нейтрализацией известью содержащихся в подсмольной воде кислот, выпаркой раствора, выделением уксуснокальциевого порошка (содержащего от 60 до 80% уксуснокислого кальция), к-рый разлагают серной кислотой, с получением свободной уксусной кислоты. 2) Экстракцией уксусной кислоты из подсмольной воды органич. растворителем с последующей его регенерацией. 3) Отгонкой воды от уксусной кислоты в виде азеотропной смеси (см.) с температурой кипения ниже, чем у воды и уксусной кислоты; для этого к подсмольной воде (после отгонки метилового спирта), содержащей уксусную кислоту, добавляют такой растворитель (увлекатель), к-рый, увлекая из раствора воду, повышает концентрацию уксусной кислоты. Выходы продуктов при сухой перегонке древесины лиственных пород в производственных условиях достигают: 12—15 кг 100%-ной уксусной кислоты и 7—8 кг спиртовых продуктов (в пересчёте на 100%-ный метиловый спирт) из 1 складочного кубич. метра древесины. Начиная с 30-х гг. 20 в. в СССР большое значение стала приобретать газификация твёрдого топлива вообще и древесины в частности. При газификации древесины ценные продукты её разложения уходят вместе с «сырым газом». В настоящее время (1953) на газогенераторных станциях производится очистка и осушка газа, из к-рого может быть выделена смола и уксусная кислота. Группой советских учёных и инженеров в 1937 были предложены и внедрены в производство рациональные способы очистки газа и утилизации ценных его продуктов. Д. В. Тищенко всесторонне исследовал состав фенолов, углеводов и других веществ, содержащихся в смолах. Советскими учёными разработаны способы получения новых продуктов из смол, образующихся при газификации древесины. В СССР осуществляется промышленная переработка древесной смолы. К достижениям лесохимия, технологии последних лет относится: создание туннельной углевыжигательной печи непрерывного действия с утилизацией продуктов; схема утилизации химия, продуктов, образующихся в результате разложения древесины в топке скоростного горения; предложен способ термич. переработки древесины в нейтральной жидкой среде. При этом могут быть извлечены все ценные лесохимич. продукты (как и при сухой перегонке) и получена полуобугленная древесина, к-рая может быть подвергнута дополнительной переработке путём газификации или гидролиза. Нек-рые вещества извлекают из древесины непосредственно водой или органич. растворителями без изменения структуры древесины (см. Экстрактивные вещества). Органич. растворителями извлекаются смолистые вещества, находящиеся в древесине хвойных пород, водой — дубильные вещества. Технология экстрактивных веществ представляет собой самостоятельную ветвь лесохимия, пром-сти (см. Канифоль, Эфирные масла, Дубильные вещества). Смолистые вещества могут быть выделены из древесины еще при жизни растения методом подсочки (см.), напр. из сосны — т. н. живица (раствор смоляных кислот в смеси терпенов, см.). Переработка живицы заключается в отгонке из неё скипидара водяным паром и получении из остатка смоляных кислот канифоли (живичная канифоль). Канифоль может быть получена также экстракцией из просмолившейся древесины (пнёвого осмола или смолья-подсочки). В этом случае древесина измельчается и из неё в специальных аппаратах — экстракторах — смолистые вещества извлекаются органическими растворителями, а из растворов потом выделяют канифоль (экстракционная канифоль). В 30-х гг. 20 в. советскими химиками (В. Е. Tищенко и другими) был предложен новый способ получения камфоры из скипидара. Смолистые вещества, выделяющиеся при поранении коры ели (еловая серка), могут перерабатываться в абиетиновую смолу, являющуюся заменителем шеллака. Кроме того, эта смола находит применение в лакокрасочной промышленности и в производстве пластич. масс. Из хвои сосны, пихты и ели отгоняют с водяным паром эфирные масла; из сосновой хвои органич. растворителями извлекают нек-рые лечебные препараты. Почти одновременно с развитием термической и экстракционной переработки древесины развивалась теория и практика гидролиза древесины (см.) и других растительных тканей. Под гидролизом растительных тканей подразумевается процесс превращения находящихся в них полисахаридов в моносахариды (глюкозу, маннозу, ксилозу и т. д.). Подлинного расцвета гидролизная пром-сть достигла в СССР в годы гл. обр. довоенных пятилеток; многочисленные гидролизные заводы, оснащённые передовой техникой, дают винный спирт и другие ценные продукты: кормовой сахар, кормовые дрожжи, ксилозу и т. д. Методом гидролиза могут быть переработаны, наряду с древесиной, растительные отходы с. х-ва. Роль и значение лесохимич. пром-сти в народном хозяйстве СССР велики: почти нет таких отраслей промышленности, к-рые не потребляли бы продукты химич. переработки древесины. Особенно широко эти продукты применяются в металлургии, металлообрабатывающей, горнорудной, электротехнической, резиновой, пищевой, лакокрасочной, текстильной, нефтеперерабатывающей, парфюмерной, мыловаренной, целлюлозно-бумажной, обувной и других многочисленных отраслях промышленности и для синтеза новых продуктов. В 20-х гг. 20 в. в СССР возникла и развивается новая научная отрасль — химия древесины и целлюлозы, помогающая правильно оценивать свойства лесохимия, сырья и научно обосновывающая способы его переработки. Она содействовала созданию новых видов продукции. По директивам XIX съезда КПСС о пятилетнем плане должно быть обеспечено всемерное развитие лесохимической и гидролизной пром-сти. Основная задача, стоящая перед лесохимиками, — рациональное использование отходов лесозаготовительной и деревоперерабатывающей пром-сти. Лит.: Никитин Н. И., Химия древесины, М.—Л., 1951; Лесохимические производства (Химическая технология древесины). [Сб.], Л., 1938; Hикитин В. M., Химия древесины и целлюлозы, М.—Л., 1951; Васечкин В. С., Технология экстрактивных веществ дерева, M., 1944; Чесноков Ф. А., Технология терпентина, Архангельск, 1932; Шарков В. П., Гидролизное производство, ч. 1—3, М.—Л., 1945—50; Лукьянов П. M., История химических промыслов и химической промышленности России, т. 1, 3, М.—Л., 1948, 1951; Козлов В. H., Пиролиз древесины, М.—Л., 1952; его же, Теория углежжения, М.—Л., 1941 (Реконструкция углежжения на Урале, под ред. акад. И. П. Бардина [и др. ], ч. 1); Коробкин В. А., Углежжение (Теория и практика), М.—Свердловск, 1948; Скворцов С. О., Производство формалина и уротропина, М.—Л., 1947; Фролов Г. M., Уксусная кислота, ее производство и ректификация, M., 1939; Ревякин М. П., Получение порошковой уксусной кислоты. М.—Л., 1934. |
|
|