Действительный член АН Латвийской ССР А
Учебные материалы


Действительный член АН Латвийской ССР А



Карта сайта natureall.ru

НЕИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ


Действительный член АН Латвийской ССР А. И. КАЛНИНЬШ
Решениями XX съезда Коммунистической партии Советского Союза предусмотрены ускоренные темпы развития в шестой пятилетке произ­водства химических продуктов, необходимых для обеспечения техниче­ского прогресса в различных отраслях народного хозяйства нашей страны. Большими неиспользованными возможностями располагает в этом отношении лесохимия. За годы пятилеток она настолько выросла, что многие лесохимические производства постепенно развились в само­стоятельные крупные отрасли промышленности. Например советская гидролизная промышленность уже прочно занимает первое место в мире как по своим масштабам, так и по уровню технологии.
Много ценного и нового дали научно-исследовательские работы со­ветских ученых в области химии древесины, энерготехнологического ис­пользования древесных материалов, создания теоретических основ тех­нологии пирогенетической переработки древесины, подсочки сосны и других хвойных пород и пр. К сожалению, реализация открытий совет­ских лесохимиков еще нередко недопустимо затягивается. Как правильно отмечалось на созванном Академией наук СССР в июне 1955 года сове­щании по проблеме использования отходов древесины и состоявшемся в октябре того же года всесоюзном совещании по вопросам использова­ния пентозансодержащего сырья, большой ущерб народному хозяйству наносит часто еще наблюдаемая «экономия» средств на строительстве производственно-опытных заводов или цехов.
Ничем не может быть оправдано, например, пассивное отношение к предложениям по рационализации углежжения на Урале и в других районах, хотя древесный уголь снова начинает приобретать большое зна­чение для промышленности. В США ежегодное производство его дости­гает почти 400 тыс. т. Он необходим не только для древесноугольной металлургии, но во все большем количестве для производства сероугле­рода, активных углей, разных других химических производств. Древес­ный уголь можно и нужно получать путем использования отходов лесо­разработок — низших сортов древесины и материалов рубок ухода, что в свою очередь будет содействовать интенсификации лесного хозяйства.
Нельзя мириться с тем, что углежжение все еще ведется в давно устаревших камерных печах Шварца. Если же имеются сомнения в пра-

42


^ А. И. КАЛНИНЬШ

вильности разрешения отдельных узлов предлагаемых новых конструкций углевыжигательных печей или до сих пор окончательно не установлено, вполне ли подходит по своему качеству для металлургии или для полу­чения сероуглерода уголь, даваемый, скажем, канального типа углевы-жигательными печами непрерывного действия, то эти вопросы следует срочно доработать.
Слишком медленно организуется производственная проверка спосо­бов энерготехнологического использования древесных отходов. Внедре­ние в практику способов, предложенных Ленинградской лесотехнической академией имени С. М. Кирова, а также Гипролесхимом и Центральным научно-исследовательским лесохимическим институтом (ЦНИЛХИ), мо­жет не только значительно увеличить ресурсы фенолов, но и облегчить механизацию лесных разработок, организацию весьма энергоемкого про­изводства древесно-волокнистых плит из лесосечных отходов и отходов деревообрабатывающей промышленности.
Весьма ценными являются также разработанные в Ленинградской лесотехнической академии и в ЦНИЛХИ способы использования разных видов смолы термолиза древесины для получения высококачественных искусственных дубителей, гербисидов, антисептиков и т. д.
Энерготехнологическая переработка древесных отходов имеет особое значение для социалистического народного хозяйства, так как она откры­вает возможность полного комплексного использования древесины по многим вариантам, применительно к условиям каждого района лесораз­работок. Однако для окончательных выводов о ценности отдельных ва­риантов, как и о народнохозяйственной эффективности ряда других предложений по переработке древесных отходов, необходимо построить и испытать в производстве соответствующие агрегаты.
По данным Института лесохозяйственных проблем Академии наук Латвийской ССР и Института химии Академии наук Белорусской ССР, имеется ряд простых, уже проверенных возможностей рационализации технологии дегте- и смолокурения, но реализация их пока продвигается очень медленно.
Примером чрезмерной затяжки внедрения новой технологии может служить и разработанный под руководством члена-корреспондента АН Латвийской ССР П. Н. Одинцова новый отечественный метод непрерыв­ного гидролиза древесины концентрированной серной кислотой. Если при существующих способах гидролиза из тонны сухой хвойной древесины заводы получают 450—500 кг Сахаров, то новый метод может дать 620— 650 кг. Концентрация сахарных растворов при этом достигает 10—20% вместо 3—4%, а процесс осахаривания ведется при 50° вместо обычных )80°, что значительно уменьшает расход топлива. Себестоимость глю­козы почти в два с половиной раза меньше, чем при производстве ее из зерна кукурузы. Гидролизаты при новом методе можно сбраживать и с целью получения глицерина. Технологический процесс гидролиза очень прост, аппаратура открытая, железная. Заводы можно строить почти неограниченной мощности.
Основные узлы нового метода гидролиза в 1951 году были проверены на полузаводской установке Института лесохозяйственных проблем. Ме­тод признан в высшей степени перспективным на трех совещаниях спе­циалистов по гидролизу. Но до сих пор даже не закончено проектирова­ние опытно-производственного цеха, хотя имеется решение в ближайшее время построить в Латвии гидролизный завод, работающий по новому методу и производящий как особенно нужные для животноводства рес­публики кормовые дрожжи, так и дешевый кормовой преципитат. В ре­зультате на продолжительное время задерживается внедрение метода,

^ НЕИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ 43
обещающего произвести не меньший переворот в гидролизном производ­стве, чем последние зарубежные улучшения метода гидролиза с приме­нением концентрированной соляной кислоты. Такая задержка наносит большой ущерб нашему сельскому хозяйству.
Совершенно недопустимо отстала наша промышленность в области получения фурфурола и малеинового ангидрида, исходным сырьем для которых также могут служить отходы древесины.
Фурфурол, образующийся в процессе кислотного гидролиза пенто­занов древесины и последующей дегидратации полученных пентоз, яв­ляется сырьем для производства ряда ценнейших продуктов. С каждым годом он приобретает все большее значение не только для тонкой хими­ческой технологии, но и для тяжелого органического синтеза. Недаром мировое производство фурфурола в течение последних 20 лет увеличи­лось в 25 раз. Общее число появившихся за эти же годы патентов на разные способы применения фурфурола превышает 3000. Так как фурфурол можно получить и из сельскохозяйственных отходов и вообще из любых растительных материалов, то его нужно рассматривать как не­исчерпаемое, ежегодно возобновляемое растениями органическое сырье будущего. Огромное количество фурфурола могут нам дать одни лишь кочерыжки кукурузы при увеличенных посевах ее на зерно в южных районах страны и солома с полей целинных земель. Кукурузная коче­рыжка содержит около 35% пентозанов и дает в США до 90% всей вы­работки фурфурола, достигающей 45 тыс. т в год. Для получения фур­фурола используются также подсолнечная лузга (около 30% пентозанов), хлопковая шелуха (26% пентозанов), льняная костра и тому подобные материалы. В нашей стране этой цели могут служить и те 50—70 млн. м3 стволовой древесины (в основном березы), которые признаются ме­нее ценными для механической обработки и в отдаленных районах оставляются на корню при так называемых условно-сплошных рубках леса.
Лиственная древесина обычно содержит 15—35% пентозанов, а от­ходы фанерной промышленности — «карандаши» березовых кряжей, по исследованиям Института лесохозяйственных проблем и Латвийской сельскохозяйственной академии, могут давать на практике до 15—17% фурфурола от веса сухой древесины. При этом следует также учесть, что себестоимость фурфурола при нынешних методах почти полностью определяется энергетическими затратами на израсходованный пар. Из всего этого ясно, что предложение строить новые фурфуроловые заводы на базе остатков березовой древесины в лесах с условно-сплошной рубкой заслуживает серьезного внимания. Во всяком случае, нет никаких затруд­нений технологического характера для того, чтобы не только получать те дополнительные 12—15 тыс. г фурфурола, которые, согласно подсчетам, уже сейчас нужны нашей промышленности, но и заменить этим сырьем дефицитную ароматику, а может быть даже наладить производство син­тетического каучука и найлона из фурфурола, если удастся снизить его себестоимость. В Германии в годы второй мировой войны из тетрагидро-фурана уже получали значительную часть бутадиена для производства синтетического каучука.
В настоящее время в СССР фурфурол получают главным образом в качестве побочного продукта при гидролизе древесных хвойных пород (содержащих только 5—15% пентозанов) из так называемых решоферных конденсатов. Продукт при этом оказывается очень дорогим, так как расход пара на ряде работающих установок составляет 150—180 кг на 1 кг фурфурола. Между тем Всесоюзный научно-исследовательский ин­ститут гидролизной и сульфитно-спиртовой промышленности (ВНИИГС)

44


^ А. И. КАЛНИНЬШ

уже давно разработал новые приемы ректификации фурфурола, позво­ляющие довести расход пара до 60—30 кг и менее.
Пока мы производим этот ценный продукт в сравнительно небольших количествах, в первую очередь должно быть обеспечено его использование для контактного парофазного окисления кислородом воздуха с целью получения очень важного промежуточного продукта органического син­теза — малеинового ангидрида, отсутствие которого наша промышлен­ность ощущает очень остро. Только для производства искусственных смол и пластмасс она могла бы использовать несколько тысяч тонн этого продукта ежегодно. Член-корреспондент АН Латвийской ССР С. А. Гиллер и кандидат химических наук М. В. Тарвид создали работоспособный катализатор, обеспечивающий выход малеинового ангидрида из фурфу­рола в размере 70—80% от теоретического при производительности 30— 40 г/л в час. Исходным продуктом может быть фурфурол-сырец, содер­жащий 90—92% чистого фурфурола.
Технологический процесс производства малеинового ангидрида из фурфурола разработан при консультации лаборатории контактных процес­сов Научно-исследовательского института органических полупродуктов и красителей (НИОПиК) Министерства химической промышленности СССР и проверен на малолитражной установке, построенной в Инсти­туте лесохозяйственных проблем. Оказалось, что фурфурол не только имеет большие технологические преимущества перед бензолом как рас­творитель, но является значительно более рациональным сырьем для по­лучения малеинового ангидрида.
Организация производства малеинового ангидрида необходима как для промышленности, так и для нашего сельского хозяйства. Например в опытах последних 3 лет хорошо зарекомендовала себя как гербисид для уничтожения сорняков, включая пырей ползучий, и как ингибитор прорастания и дыхания сахарной свеклы и других корне-клубнеплодов при их хранении диэтаноламиновая соль малеингидразида (препарата «МГ» и «МГ-Т» в Латвийской ССР). Обработка корне-клубнеплодов пре­паратом производится еще на поле, путем опрыскивания надземной части растений за 2—3 недели до уборки, что позволяет механизировать эту операцию. Производство препарата налажено на Рижском химиче­ском комбинате. Эфиры малеиновой кислоты используются также для синтеза высокодейственного нового фосфорорганического инсектисида — «карбофосе». Гидрированный аддукт малеинового ангидрида с фура-ном — цис-эксо-3,6-эндоксогексагидрофталевая кислота или, вернее, ее натриевая соль, известная в литературе под названием «эндоталь» либо «фумал», — является в данное время наиболее эффективным дефолиан­том. Способ его получения был разработан в 1953—1954 годах также в Институте лесохозяйственных проблем С. А. Гиллером.
Второе направление химической переработки фурфурола — производ­ство фурана, используемого для изготовления как новых ядохимикатов сельскохозяйственного назначения, так и новых видов искусственного волокна типа найлон.
Уже 25 лет назад советский химик А. А. Прянишников нашел метод выработки фурана из так называемой сильвановой фракции, получаемой при сухой перегонке березовой древесины. Однако широкое применение фурана стало возможным только после того, как его начали производить путем декарбонилирования фурфурола. В США с 1950 года работает за­вод по контактному декарбонилированию фурфурола, перерабатывающий несколько тысях тонн его в год. Получаемый фуран переводится при помощи цепи превращений в полиамидное волокно — найлон.
Очень ценными продуктами восстановления фурфурола являются

^ НЕИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ 4.5
растворитель тетрагидрофурфуриловый спирт и фурфуриловый спирт как исходное сырье для получения ценных коррозионностойких, легко фор­мующихся пластмасс, способных заменять цветные металлы.
Интересная новая область фурановой химии развита в СССР рабо­тами С. А. Гиллера и действительного члена АН Армянской ССР А. Л. Мнджояна —синтез химиотерапевтических веществ фуранового ряда. В Академии наук Латвийской ССР особенно широкое развитие по­лучили работы по нитрофуранам. Антимикробные свойства их впервые были установлены Стилменом и Доддом в 1943 году. В настоящее время в общей сложности известно свыше 300 производных нитрофурана. Свы­ше 100 из них синтезировано под руководством С. А. Гиллера, причем более половины не было раньше описано в литературе. Некоторые из этих веществ действуют на широкий спектр микроорганизмов, на отдельные крупные вирусы, на простейшие и, судя по предварительным данным, в недалеком будущем приобретут исключительное значение в медицине. Ряд уже сейчас широко внедренных в советскую медицину нитрофуранов, например синтезированный С. А. Гиллером и кандидатом химических наук Э. Ю. Гудриниеце фурацилин, находит применение в качестве средства для лечения дизентерии, брюшного тифа, а также в хирургиче­ской, урологической и дерматологической практике. Фурацилин приме­няется также для лечения некоторых трипанозомозов, например заболе­ваний «су-ауру», встречающихся в Средней Азии. Примерно в 10 раз более активен и еще менее токсичен проходящий в настоящее время про­верку новый препарат «Ф-35».
Главное преимущество нитрофуранов, в частности фурацилина, со­стоит в том, что к ним, в отличие от многих антибиотиков, бактерии при­выкают весьма медленно. Фурацилин действует также на штаммы микробов, резистентные в отношении сульфамидов, пенициллина, стреп­томицина, левомицитина и биомицина. Большое значение нитрофураны приобрели в животноводстве и ветеринарии. Они улучшают усвое­ние кормов животными и, прибавляемые в ничтожных количествах к ежедневному кормовому рациону, предотвращают заболевание скота и птиц. Находят они применение также как инсектисиды и при борьбе с болезнями растений.
Производство физиологически активных нитрофуранов быстро рас­ширяется, причем разработанный в Институте лесохозяйственных про­блем новый способ нитрования фурфурола позволил значительно упро­стить технологический процесс их получения. Применение этого способа позволяет повысить выход 5-нитрофурфуролдиацетата с 30—35 % до 70— 80% от теоретического. Конечный продукт получается очень чистым.
Новый технологический процесс нитрования фурфурола проверялся с 1948 года на малолитражной установке и с 1951 года внедрен на Риж­ском фармацевтическом заводе.
Отстает наша лесохимическая промышленность как по размерам про­изводства, так и по разработке научных вопросов экстракции канифоли. В США за последние 15 лет производство экстракционной канифоли уве­личилось вдвое, и в 1954 году выход ее составил около 70% от общей выработки канифоли, тогда как у нас — только 7—8%.
С каждым годом сокращаются возможности расширения подсочки сосны. В то же время смолистые пни у нас сгнивают в лесу без всякой пользы. Надо принять также меры к разведению более смолоносных хвойных пород (сосны крымской и сосны черной австрийской в южных районах страны и наиболее смолоносных форм обыкновенной сосны в других районах), больше внимания уделять интенсификации подсочного дела. Наряду с методом подсочки И. В. Высоцкого следует шире внед-

46


^ А. И. КАЛНИНЬШ
рять химическое стимулирование выделения живицы в последние годы перед вырубкой деревьев. Необходимо расширить поиски новых стиму­ляторов, более активных, чем серная кислота и хлорная известь. О пер­спективности таких поисков свидетельствует действие на деревья отдель­ных грибов и бактерий, иод влиянием которых даже обыкновенная сосна при стандартном методе подсочки выделяет вместо 600—700 г до 13— 14 кг живицы за сезон.
По-новому должен быть решен вопрос использования скипидара. Как растворитель он все больше заменяется дешевыми растворителями из нефти, поэтому нужно незамедлительно искать возможность экономиче­ски выгодного использования его в других направлениях. Уже сейчас можно получать из скипидара синтетические флотационные масла. Хло­рирование же живичного или сульфатного скипидара может дать ценные инсектисиды.
Широкие возможности дальнейшего развития имеет у нас производ­ство древесно-волокнистых плит. Способные заменять даже лучшие сор­тименты деловой древесины, эти плиты могут быть изготовлены из лю­бых древесных отходов. Институтом сельскохозяйственных проблем уста­новлено, что хорошим связующим материалом при их производстве из отходов могут служить не только дорогостоящие и дефицитные искус­ственные смолы, но и простым способом подготовленные белоксодержащие шрот и жмыхи клещевины, тунга и т. д., малопригодные в качестве корма, и даже сапропель наших болот. Тем самым открывается возмож­ность наилучшим образом применять низкосортное древесное сырье и при том же масштабе лесоэксплуатации в значительно больших размерах удовлетворять наши потребности в древесных материалах.
Использование древесных отходов, как правило, приводит в конечном итоге к экономии древесины, к сокращению вырубок лесов. К сожалению, мы еще недопустимо расточительны в этом отношении. Разных отходов древесины получается у нас ежегодно не менее 210 млн. м3, из которых примерно только половина используется как топливо. Между тем мы уже теперь можем получить сотни видов ценных продуктов из этих отходов и, самое главное, во многих случаях широко заменять ими деловую дре­весину. Так, производство сульфатной целлюлозы и древесного картона должно было бы базироваться исключительно на отходах лесопильных заводов и тонкомерных материалах рубок ухода.
Нужно сказать, что производство сульфатной целлюлозы развито у нас далеко не в достаточной мере. Между тем заводы сульфатной цел­люлозы могут давать также большие количества таллового масла, кото­рое со временем будет одним из важнейших источников обеспечения про­мышленности канифолью. Получающийся при этом сульфатный скипидар уже теперь в Норвегии в значительных количествах окисляется в тере-фталевую кислоту, которая путем конденсации с аминами или при полу­чении эфира с этиленгликолем дает продукты, пригодные для изготов­ления высококачественного синтетического волокна.
Возможностей химической переработки древесины и любых древес­ных отходов, а также применения получаемых в результате такой пере­работки первичных продуктов очень много. Реализация этих возможностей сыграет большую роль в решении задач технического прогресса нашей страны, поставленных XX съездом Коммунистической партии Советского Союза.


edu 2018 год. Все права принадлежат их авторам! Главная