PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA DŘEVO - NAROSTE ASI 170 000 000 m3-rok 65 % KONSTRUKČNÍ ÚČELY 35 % CHEMICKÉ ZPRACOVÁNÍ OPDADY Z OBOJÍHO - PALIVO
ELEMENTÁRNÍ SLOŽENÍ DŘEVA: 50 % C;
43 % O
6%H
0,3 % N;
0,7 % DALŠÍ PRVKY
CHEMICKÉ SLOŽENÍ DŘEVA 40 - 60 % CELULOSA
1,4-POLY(-β-D-GLUKOSA)
20 - 30 % HEMICELULOSY 15 - 30 % LIGNINY 3-8%
SILICE (TERPENTÝNY), PRYSKYŘICE, TUKY, VOSKY, TŘÍSLOVINY, BARVIVA, BÍLKOVINY, NUKLEOVÉ KYSELINY, MINERÁLNÍ LÁTKY
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA α-CELULOSA
PŘÍRODNÍ POLYSACHARID X = 1 000 až 3 000;
CH2OH O HO
<M>n - 160 000 až 480 000
O KRYSTALINICKÝ POLYMER
HO X
celulosa (1−4)poly(β-D-glukosa)
VE VODĚ NEROZPUSTNÝ, JEN BOTNÁ
ČISTÁ PŘÍRODNÍ CELULOSA BAVLNA - TEXTIL
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA TECHNICKÁ CELULOSA - BUNIČINA CELULOSA IZOLOVANÁ Z PŘÍRODNÍCH MATERIÁLŮ ZDROJE:
DŘEVO; sláma, rákos, bagasa (odpad ze zpracování třtiny), bavlněné hadry, odpady ze zpracování lnu, konopí, bavlny
HEMICELULOSY: β- a γ-CELULOSY: CELULOSY s X do 200; <M>n do 30 000 (+ HOMO- A KOPOLYMERY MANNOSY, XYLOSY, ARABINOSY, GLUKOSY A DALŠÍCH MONOSACHARIDŮ)
DŘEVOVINA - ROZBROUŠENÉ MECHANICKY ROZBROUŠENÉ MĚKKÉ DŘEVO (SMRK); MŮŽE TVOŘIT AŽ 80 % NOVINOVÝCH PAPÍRŮ.
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA
LIGNINY
~~~
SILNĚ ROZVĚTVENÉ AROMATICKÉ POLYMERY FENOLICKÉHO TYPU, CHEMICKY VÁZANÉ NA CELULOSU.
CH3 HO
DODÁVAJÍ DŘEVU TVRDOST, PEVNOST, TVAROVOU STÁLOST.
CH
~~~
C HC
~~~
O
OCH3
OCH3
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - PRINCIPY VÝROBY BUNIČINY CELULOSA - NEJMÉNĚ ROZPUSTNÁ LÁTKA OBSAŽENÁ VE DŘEVĚ
PRINCIPY IZOLACE BUNIČINY 1. ŠTĚPENÍ VAZEB MEZI CELULOSOU, HEMICELULOSAMI A LIGNINY, OBVYKLE ACIDOBAZICKY KATALYZOVANOU HYDROLÝZOU
2. ODDESTILOVÁNÍ TĚKAVÝCH SLOŽEK
3. ODFILTROVÁNÍ A NÁSLEDNÁ RAFINACE CELULOSY
4. ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ, RECYKLACE ANORGANICKÝCH SLOŽEK VARNÝCH ROZTOKŮ.
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA SULFÁTOVÝ POSTUP VÝROBY CELULOSY 80 - 85 % produkce
SLOŽENÍ VARNÉHO ROZTOKU: ROZTOKU 8 % NaOH;
2 % Na2S;
AKTIVNÍ SLOŽKY: SLOŽKY NaOH;
ZDROJ NÁZVU: NÁZVU
(1 % Na2CO3);
(1 % Na2SO4)
NaSH;
Na2S + H2O
NaSH + NaOH
Na2SO4 + 4 C
Na2S + 4 CO
POSTUP PŘI SULFÁTOVÉ DELIGNIFIKACI DŘEVA 1. POMALÝ OHŘEV ŠTĚPKŮ NA VARNOU TEPLOTU 2. „VAŘENÍ“ PŘI 165 - 190 °C
(1 - 2 HOD); (0,5 - 2 HOD)
3. FILTRACE VARNÉ SMĚSI; ZPRACOVÁNÍ PRODUKTŮ VAŘENÍ
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA
CHEMICKÉ DĚJE
~~~
CH
~~~
~~~
CH3 HO
HC
~~~
CH3
+ NaOH
C O
OCH3
otevírání cyklů
CH
~~~
HO
C
HO
HC
OCH3 ~~~
ONa+
OCH3
OCH3
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA
CHEMICKÉ DĚJE
REAKCE METHOXY SKUPIN LIGNINŮ
+ NaOH
lignin-O-CH3
+ NaSH + NaS-CH3
lignin-O−,Na+ + CH3OH lignin-O−,Na+ + CH3SH lignin-O−,Na+ + CH3-S-CH3
VEDLEJŠÍ REAKCE: POLYMERIZACE LIGNINŮ NA ŠPATNĚ ROZPUSTNÉ HNĚDÉ POLYMERY ZBARVUJÍCÍ BUNIČINU - BARVA KARTONŮ
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA
CHEMICKÉ DĚJE - VEDLEJŠÍ PRODUKTY „TERPENTÝNOVÝ ODPLYN“ - odběr při ohřevu i vaření
PLYNNÉ SLOŽKY:
CH3SH (Tv = 6 °C)
CH3-S-CH3 (Tv = 37,3 °C)
alkalické vypírání do odpadních vod a spalování
KAPALNÉ SLOŽKY (KONDENZÁT); CH3OH(aq)
DĚLENÍ DEKANTACÍ NA:
zpracováván na PROTEINY SCP
TERPENTÝNOVÝ OLEJ - ROZPOUŠTĚDLO INSEKTICID ZDROJ: - KAFR PINENY TERPINEOL DIPENTEN FLOTAČNÍ ČINIDLA
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA PINEN
CH3
CH3
CH2
CH3
CH
CH
CH
CH3
CH3
CH3
α-terpinen
CH3
CH3
HO
CH3
CH3
C
CH3
OH terpinol
CH3
C
CH3
CH3
α-terpineol
γ-terpinen
CH3
CH3
HO
C
CH3
CH3
CH3
β-terpinen
HO
OH
CH3
C CH3
β-terpineol
CH3
CH3
γ-terpineol
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA „TÁLOVÉ MÝDLO“ - 60 % Na-SOLE MASTNÝCH A PRYSKYŘIČNÝCH KYSELIN - 30 % 10 %
VODA ANORGANICKÉ SOLI + SOLUBILIZOVANÉ LIGNINY
ROZLAD 30 %-ní H2SO4 NA:
TÁLOVÝ OLEJ - VAKUOVÁ DESTILACE:
MASTNÉ KYSELINY - VÝROBA MÝDEL PRYSKYŘIČNÉ KYS. - KLÍŽIDLA, LAKAŘSKÉ PRYSKYŘICE
CH3
COOH
CH3
CH3 CH
abietová kyselina
CH3
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFÁTOVÁ CELULOSA ZPRACOVÁNÍ VÝLUHŮ 1. ZAHUŠTĚNÍ NA 60 - 70 % SUŠINY BĚHEM: IZOLACE TÁLOVÝCH MÝDEL, ODSTRAŇOVÁNÍ PLYNŮ
2. DOPLNĚNÍ Na2SO4 ODPOVÍDAJÍCÍ ZTRÁTÁM
3. SPALOVÁNÍ KONCENTRÁTU: ENERGETICKÝ I CHEMICKÝ VÝZNAM NA 1 t VYROBENÉ CELULOSY - 4 t PÁRY (SPALUJÍ SE LIGNINY A HEMICELULOSY) REDUKCE Na2SO4 NA Na2S 4. „KAUSTIFIKACE“ KAUSTIFIKACE MĚNÍ VARNĚ NEÚČINNÝ Na2CO3 na NaOH: Na2CO3, + Ca(OH)2
2 NaOH + CaCO3
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP DELIGNIFIKACE POMOCÍ: HYDROGENSIŘIČITANŮ (VÝROBA BUNIČINY) SIŘIČITANŮ (VÝROBA POLOBUNIČINY) SLOŽENÍ VARNÝCH ROZTOKŮ H2O + SO2
KATIONTY:
HSO3-
ROVNOVÁHA
Ca2+, Mg2+, Na2+, NH+,
VSTUPNÍ SUROVINOU JE ČISTÁ SÍRA - VÝROBA SO2
PROCES JE DRAŽŠÍ NEŽ SULFÁTOVÁ VÝROBA
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP
A. KYSELÉ POSTUPY
pH = 1 až 2
MĚKKÁ DŘEVA (BOROVICE NE, MNOHO PRYSKYŘIC, KTERÉ SE V KYSELÉM PROSTŘEDÍ NEZMÝDELNÍ) PRODUKUJE NEJKVALITNĚJŠÍ BUNIČINU
B. POLOKYSELÉ POSTUPY
pH = 2 až 6
MÍRNĚ HORŠÍ BUNIČINA, LZE I BOROVICE
C. NEUTRÁLNÍ POSTUPY - POLOBUNIČINA
pH = 7 až 9
prakticky loužení roztokem Na2SO3 a Na2CO3
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP
CHEMICKÉ PROCESY PŘI SULFITOVÉ DELIGNIFIKACI 1. KYSELE KATALYZOVANÁ HYDROLÝZA VAZEB LIGNINŮ NA CELULOSU
2. DEGRADACE POLYMERNÍCH LIGNINŮ NA OLIGOMERY MW 100 - 1 000.
3. SULFONACE FRAGMENTŮ LIGNINU - TVORBA SOLÍ LIGNINSULFONOVÝCH KYSELIN
LIGNIN-SO3-, Na+
FUNGUJÍ JAKO EMULGÁTORY (PŘEVOD VOSKŮ, OLEJŮ, TERPENŮ DO SULFITOVÝCH VÝLUHŮ
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP
REGENERACE SO2
1. IZOLACE SO2
Z ODPLYNU (45 až 65 %) Z VÝLUHŮ
(8 - 10 %)
ZPRACOVÁNÍ SULFITOVÝCH VÝLUHŮ
A. SPÁLENÍ ZAHUŠTĚNÝCH VÝLUHŮ ZISKY: ENERGIE, DALŠÍ SO2, RTEGENERACE Mg (MgO) Z 90 %
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP
B. PŘÍMÉ VYUŽITÍ SULFITOVÝCH VÝLUHŮ
- PELETIZACE RUD BAREVNÝCH KOVŮ - GRANULACE KRMIV - PO NEUTRALIZACI ČPAVKOVOU VODOU JAKO KAPALNÁ HNOJIVA - LIGNINY: - ZVYŠUJÍ OBSAH HUMUSU V PŮDĚ - ZDROJ HUMINOVÝCH KYSELIN; - POJIVA PÍSČITÝCH PŮD; - DLOUHODOBÝ ÚČINEK DÍKY POMALÉMU BIO-ROZKLADU. - VÝROBA LEPIDEL A KLÍŽIDEL
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP
C. BIOTECHNOLOGICKÉ A CHEMICKÉ VYUŽITÍ SULFITOVÝCH VÝLUHŮ OBSAHUJÍ: MASTNÉ A PRYSKYŘIČNÉ KYSELINY, MONO A OLIGOSACHARIDY VZNIKLÉ HYDROLÝZOU HEMICELULOS, FURFURAL, ALKOHOLY A KETONY VZNIKLÉ Z CUKRŮ, TERPENY ANORGANICKÉ SOLI
PŘIDAJÍ SE ŽIVINY N, P, K BIOORGANISMY: KRMNÉ KVASNICE
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - SULFITOVÝ POSTUP
UPRAVENÉ VÝLUHY
IZOLACE SACHARIDŮ XYLOSA - NEVÝŽIVNÉ SLADIDLO
ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ
KRMNÉ KVASNICE ASI 100 kg NA 1 t BUNIČINY ZKVAŠENÉ VÝLUHY DESTILACE METHANOL ETHANOL (až 100 l na 1 t buničiny) FURFURAL - výroby THF, LYSINU, ADIPOVÉ KYS. LAKAŘSKÝCH PRYSKYŘIC apod. LIGNINSULFONANY - výroby EMULGÁTORŮ, POJIV A LEPIDEL PRO STAVEBNICTVÍ A KERAMIKU, UMĚLÉ TŘÍSLOVINY PRO KOŽELUŽNY, VANILIN - asi 14 kg na 1 t buničiny
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - DALŠÍ DELIGNIFIKAČNÍ POSTUPY 1. OXIDAČNÍ DELIGNIFIKACE HNO3, (42 %-ní při 20 °C, 10 %.ní pří 100 °C) KYSELÁ HYDROLÝZA VAZEB LIGNINŮ NA CELULOSU NITRACE LIGNINŮ LOUŽENÍ NEROZPUSTNÝCH ZBYTKŮ 1 %ním NaOH VYSOCE KVALITNÍ BUNIČINA S VLASTNOSTMI BAVLNY
2. ALKALICKO-OXIDAČNÍ DELIGNIFIKACE O2 s H2O2 NEJPRVE ALKALICKÉ LOUŽENÍ V NaOH, PAK PŮSOBENÍ O2 s H2O2 V ALKALICKÉM PROSTŘEDÍ
3. NEUTRÁLNÍ DELIGNIFIKACE SOLEMI KARBOXYLOVÝCH KYSELIN LOUŽENÍ PŘI CCA 140 - 175 °C BENZOANY, SALICYLANY, XYLENSULFONANY MÁLO ROZŠÍŘENÉ
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - DALŠÍ DELIGNIFIKAČNÍ POSTUPY 4. SOLVOLYTICKÉ POSTUPY - POLÁRNÍ ROZPOUŠTĚDLA NAPŘ. ETHANOL, 1 HOD PŘI 140 - 180 °C VHODNÉ PRO DŘEVA Z LISTNÁČŮ
BĚLENÍ BUNIČINY
- DOKONČENI DELIGNIFIKACE - OBVYKLE ALKALICKOU CESTOU, ZÁROVEŇ SPOJENO S ODSTRANĚNÍM ZBYTKŮ HEMICELULOS
- LIKVIDACE DOPROVODNÝCH BAREVNÝCH LÁTEK BĚLÍCÍMI ČINIDLY Cl2, ClO2, chlornany, chloritany, O2, H2O2, O3, N2O4
ODBARVENÍ - STABILIZACE CELULOSY PROTI FOTODEGRADACI -
CHEMICKÉ REAKCE POLYMERŮ - ETHERY CELULOSY
CH2OH O HO
Na+ CH2O−
O
NaOH
(17,5 %)
HO n
celulosa (1−4)poly(β-D-glukosa) R je:
název:
CH3
methylcelulosa
CH2COOH
karboxymethylcelulosa
C2H5
ethylcelulosa CH2
benzylcelulosa
O
−O
Na+
O O− Na+
n
alkalicelulosa CH2OR O RO
+ RCl - NaCl
O RO n
ether celulosy
CHEMICKÉ REAKCE POLYMERŮ - CELOFÁN, VISKÓZOVÁ VLÁKNA
S Na+ CH2O− O
−O
Na+
S- Na+
C O
CH2O
+ 3 CS2
O− Na+
O C
n
S
alkalicelulosa
O SNa+
O O C
S
S- Na+
xanthogenát celulosy + HA - NaA - CS2 dithiokarbonát celul. CH2OH O HO
celulosa
O
HO n
n
CHEMICKÉ REAKCE POLYMERŮ - ESTERY CELULOSY
CH2O O HO
O
CH2OAc O
+ HO-Ac - H2O
HO n
O AcO
esterifikace
celulosa každá MJ je trojsytný alkohol
AcO n
estery celulosy, Ac je acyl: NO2 nitrát celulosy (nitrocelulosa) CH3CO acetylcelulosa CH3CO a C3H7CO (1:2 až 2:1) acetobutyrát celulosy
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA - PAPÍR, KARTONY, LEPENKY PAPÍR
- PLOŠNÁ HMOTNOST DO 150 g/m2
KARTON
- PLOŠNÁ HMOTNOST NAD 150 g/m2
LEPENKA
- NĚKOLIK VRSTEV PAPÍRU SLEPENÝCH KLÍŽIDLY, VOSKY, ASFALTY - OBALY, IZOLACE ATD
a) PŘÍPRAVA PAPÍROVÉ SUSPENZE BUNIČINA, (POLOBUNIČINA, DŘEVOVINA); KLÍŽIDLA: ŠKROBY, PRYSKYŘIČNÁ MÝDLA, Al2(SO4)3 PLNIVA (JÍLY, KAOLIN, SÁDRA) PIGMENTY
Al2(SO4)3 + 6-prysk-Na + 6 H2O
2 Al(OH)3 + 6-prysk-H + 3 Na2SO4
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA
PAPÍRENSTVÍ, CELULOSA
