Никитин Н.И., Солечник Н.Я., Комаров Ф.П. Химическая технология дерева

Подождите немного. Документ загружается.

пз

чанов, куда, после

— 402 —

Выщелоченный материал выгружается

этого подается новый материал.

В одубине после экстрактации остается примерно 10°;

от

всех таннидов для древесины каштана и 25% начального со-

держания таннидов для древесины

дуба.

Открытые диффузоры

имеют ряд недостатков:

1) сока при перекачке приходят в соприкосновение с воз-

духом

и окисляются:

2) скорость выщелачивании в них медленная:

3) в открытых диффузорах теряется много пара:

4) срок службы таких диффузоров короткий.

•Закрытые диффузоры изготовляются из меди, дерева или

из

железа, при чем в последнем

случае

их выкладывают дере-

вом, глазированным кирпичом или медью. Верхняя часть таких

диффузоров плотно закрывается крышкой. Емкость закрытых

диффузоров в среднем составляет 10 м\ Сок циркулирует

из

нижней части одного диффузора в верхнюю часть

другого

по

тому же принципу, как и в открытых диффузорах. На

рис.

178 показана батарея медных диффузоров Виганда.

На

заводах обычно устанавливают по нескольку батарей диф-

фузоров.

диффузора, по данным П. И. Павлович а

вмещает

дубовой стружки размером 8—4 мм и влажностью в

20%—310

кг.

Более крупная стружка вмещается в этот же объем в количе-

стве меныпем.на 10—15%. Вода дается в количестве, достаточном

для полного покрытия стружки. Но практическим данным для

этого необходимо брать примерно трехкратное количество воды

от веса стружки. При этом половина воды впитывается стружкой,

а половина снимается в виде сока.

На

процесс экстрагирования таннидов и нетаннидов оказы-

вают влияние температура, давление и др. обстоятельства.

П.

А. Якимов, исследуя экстрагирование еловой коры при

разных температурах,

дает

следующую

диаграмму, показываю-

щую изменение количества извлекаемых таннидов и нетаннидов

при

разных температурах. Из диаграммы (рис. 179) видно,

что с повышением температуры от 5 до 100° идет увеличение

— 403 —

извлекаемых таннидов из коры ели, но вместе с тем увеличи-

©ается и количество извлекаемых нетаннидов.

Э й т н е

р,-

подвергая

дубовую

кору экстракции при t° в 100°

давлении 1 атм., получил 11,1% таннидов и 11

"Д,

НТ, при t°

Рве.

17S. Батарея медных диффузоров Виганда.

$14

л давлении 4 атм. Т—5,6% Я НТ 18,3% и, наконец,

яри

t° 159° и давлении 6 атм. Т—3,2% и НТ 20,8%. Это

понижение количества таннидов с повышением температуры

давления объясняется распадом таннпдов. Таким образом

повышать температуру и давление для большего извлечения

таннадов можно в известных пределах. Оптимальная темпера-

тура

п давление экстрагирования, как это показали исследования

иногих авторов, зависят от рода выщелачиваемого материала.

26*

—

404 —

Так,

например, наибольшее извлечение таннидов

из

ивовой-

коры,

по

данным Проктера

Паркера, достигается

при

t° 60° из

дубовой коры

при t°

SO—100',

из

квебрахо-

при

100° и из

листьев

сумаха

при 40

Необходимо отметить,

что для

кожевенного

дела

играет

роль

не

общее количество содержащихся

соках таннидов,

а доброкачественность соков,

т. е.

количество таннидов

на

ЫЯ

но ш

частей всех

раство-

пг

„,„ ,„. ,'Т

ренных веществ. Макси-

мальное

же

количество

из-

влеченных таннидов

ни-

когда

»е

соответствует

наи-

большей доброкачественно-

сти. Поэтому экстрагирова-

ние

следует

вести

при та-

ких

температурах,

которые

соответствуют

не

только^

большему извлечению

тан-

нпдов,

но и

большей

до-

брокачественности соков.

Тем-пература экстраги-

рования

определяв?

его-

продолжительность. Подни-

мая

температуру,

можно

сокращать время экстра

гд-

рования.

Так,

например,

ич

к-»»,

извлечения

тан-

ГГ

экстрагировании

ма-

нз

измельченного корья

при 7,

равличных

t°.

териала

при t до 100 (от-

крытая диффузия)

требует-

ся

для

достаточного выщелачивания

часа,

а при V U(f

(закрытая диффузия) только

часов.

Влияние смен соков

при

экстрагировании древесины каштана,

согласно опытам Гэйли, может быть иллюстрировано

следую-

щей диаграммой

(рис. 180).

Вообще

же

влияние смен соков

из-

меняется

зависимости

от

условий экстрагирования. Коли-

чество смен соков бывает различно

зависит

от

общих усло~

—

4G5 —

вий

экстрагирования.

Для

некоторых материалов, например,

бадана, является целесообразным,

как это

показали опыты

Якимова

Сметкина, производить экстракцию

в 2

фазы:

сначала холодной

затем горячей водой. Холодная фракция

уносит значительное коли-

чество нетаннидов, кото-

рыми

богат

бадан,

также

незначительное количество

таннидов. Горячая фракция

выводит большую часть

таннидов

остатки нетан-

нидов,

Танниды

из

холод-

ной

фракции

могут

быть

извлечены химическими

ре-

агентами.

Получающийся

в диф-

фузорах

сок

является мало

концентрированным

и име-

•ет крепость

2—6°

Воме.

Выход

такого сока соста-

вляет примерно

1'/

—2 л

из

1 кг

стружки

влаж-

ностью :2О

/о-

Для дубления

кож тре-

буются

сока высокой

кон-

центрации,

доходящей

до

20—25°

Боме, поэтому получающийся

диффузорах

сок

подвергают концентрации

при

помощи

упа-

ривания.

Упаривание соков производится исключительно

вакуум-

аппаратах

при

возможно более полном

вакууме

и,

следовательно,

при

более низкой температуре,

так как при

упаривании

на

открытом

воздухе

при

температуре

100

более происходит

большая потеря таннидов вследствие

их

окисления.

Наиболее рентабельными являются трехкорпусные выпарные

вакуум-аппараты, принцип устройства которых (обогрев, разре-

жение

корпусах

циркуляция жидкости) аналогичен

вавуум-

Рвс.

180.

Диаграмма влияния числа

съемок сока

на

выщелачивание

таннидов.

— 406 —

аппаратами, неоднократно ониеанными нами в отделе

«Сухая

перегонка

дерева»

(стр. 266). Нагревание корпусов про-

изводится обычно при помощи железной паровой коробки, на'

ходяшейся в нижней части корпусов. Первый корпус обогре-

вается мятым паром от паровых машин, 2-й и 3-й корпус

обогревается паром, образующимся в 1-м н 2-м корпусах.

Разрежение в корпусах понижается от 3-го корпуса к пер кому,

вследствие чего температура упаривания соков уменьшается

обратном отношении, т. е. от 1-го корпуса к третьему.

В обыкновенных выпарных вакуум-аппаратах жидкость находится"

корпусах несколько часов, тогда как в аппарате новой кон-

струкции

«Multiplex»

(рис. 181) жидкость находится в аппа-

ратах только несколько минут благодаря усиленной цирку-

ляции

соков, достигаемой применением пароструйного насоса.

Упаривание соков производится примерно до их плотяостя

25° Боме. Полученный в вакуум-аппаратах жидкий экстракт

разливается в бочки, в которых и перевозится. Дубовый

экстракт в 25° Боме содержит 41%

сухих

веществ и 59% воды.

Выход

каштанового экстракта плотностью 25

Боме с 40%

влаги составляет 22—23% от веса стружки.

Жидкие экстракты иногда целесообразно перерабатывать н*

сухой

экстракт, который можно неревозить в мешках. Пере-

работка жидкого экстракта на

сухой

производится в особых

вакуум-аппаратах, обогреваемых паровой рубашкой и вращав>-

щимися

паровыми змеевиками, или Б аппаратах иного устрой-

ства.

Описанными

операциями не всегда кончается производство

экстрактов. В том случае, когда сока содержат излишнее коли-

чество нерастворимых веществ или получаются темными, про-

изводится очистка и осветление соков.

Эти операции производятся или сейчас же после диффузоров

или

после предварительной концентрации до 8

Боме. Перед

очисткой и осветлением сока должны быть охлаждены в труб-

чатых холодильниках (см.

«Сухая

перегонка дерева*», стр. 264}

Наиболее простой спосоо очистки соков—отстаивание в дере-

вянных чанах-отстойниках. Для более быстрого отстаивания

— 407 —

сокам необходимо прибавлять коагуляторы, (которые увели-

чивают собирание и осаждение нерастворимых частяц. Так, при

очистке ц осветлении соков по способу Гондол о к ним прп-

Оаиля ют бычьей крови или кровяного альбумина и нагревают

сока до 70°. Свертывающиеся при этой температуре альбумины

захватывают и уносят с собой в осадок нерастворимые частицы

красящие вещества.

Рис.

181. Трехворпусный вакуум-аппарат

•

Multipl"x».

В последнее время стали производить очистку соков посред-

ством фильтрования ла специальных фильтрпрессах, периоди-

чески или непрерывно действующих, а также посредством

центрифугирования. Очищенные сока подвергаются вновь упа-

риванию в вакуум-аппаратах до концентрации в 25 1к>мо.

Полная

очистка и осветление экстрактов достигаются также

посредством их еульфпдпрования. Сульфидирование экстрактов

408 —

состоит в обработке их небольшим количеством сульфита

(Na

)

или бисульфита (ISTaHSO.) при нагревании и иногда

под давлением.

Сульфидирование экстрактов с большим содержанием вред-

ных нерастворимых веществ — флобафенов (стр. 396) имеет

большое значение, так как последние при этом растворяются.

Благодаря применению сульфидирования стало возможным

употреблять к кожевенном

деле

экстракт квебрахо и еловой

коры,

которые богаты флобафенами.

П.

А. Я кимов в последнее время предложил производить

перед сульфидированием облагораживание еловых и бадановых

экстрактов

посредством их диализа через мембраны, так как

необлагороженные экстракты имеют низкую доброкачествен-

ность.

Диализ-же экстрактов повышает их доброкачествен-

ность,

освобождая их от большей части кристаллоидных не-

таннидов.

Ниже

приводится таблица примерного состава некоторых

экстрактов,

копечно не претендующая на общность отдельных

цифр.

'Г А Б Л И Ц А 50.

'1'

а о л н ц а состава различных экстрактов.

Название

экстракта.

Необлагор. еловым эк-

стракт до сульфид. .

Тот же экстр, после суль-

фиднров

Необлагор. еловый эк-

стракт

Тот же облиго

р.

(диализ.)

Концентрир.

дубон. эк-

стракт .

Бддановий

экстракт (го-

ряч,

фрак.)

~: з

гра-

к |

tags

дусы

Вё

tag

О. р.!

9.45;

53,52

3.95

Сух/ ; 12,32

Cvx. !

20.32

1,15

54,

49,

2ti,

И,

41,

37,

52,

37,03J

40,9i

43,1

43,28

66,18

71,6

65,4

— 409 —

Получающаяся ;В экстрактном производстве

«одубина»

упо-

требляется как топливо или непосредственно с применением

-специальных топок, или предварительно отжатая от воды на

особых прессах.

В заключение необходимо отметить, что для дубления кожи

кроме

растительных дубильных веществ употребляются также

некоторые минеральные вещества, как, например, квасцы

L'A1(SO

)

12H,O, AL^SO^lSHjO, хромовые квасцы, соли железа

м др.

Г Л Л В А XIV.

Опыты гидрирования древесины, целлюлозы и

лигнина

с целью получения жидких органиче-

ских продуктов.

Действие водорода при высоких давлениях в 100 и более

атмосфер, при температурах в

400—460°

изучалось в последнее

время в отношении древесины, торфа и

других

растительных

продуктов по аналогии с гидрированием каменного угля, каменно-

угольной смолы и тяжелых нефтяных масел, из которых в Гер-

мании

теперь полулают подобным образом лшдкпе летучие

угле-

водороды, по температурам кипения и свойствам сходные с"бен-

зином

и употребляемые в качестве жидкого горючего для

двигателей внутреннего сгорания. Лишенная природных нефтя-

ных богатств Германия ежегодно получает подобный «бензин»

тысячах тонн, пользуясь сырьем—каменным

углем

и каменно-

угольной смолою. Технический процесс, разработанный в Гер-

мании

Берги у сом. носит по его имени название «бергпни-

зации».

Если тяжелые нефтяные масла, состоящие пз смеси углево-

дородов, имеющих высокие температуры кипения, большой моле-

кулярный вес и длинное цепевое строение с большим числом

углеродных и водородных атомов, пагревать при температурах,

БЛИЗКИХ

к 500', то тяжелые молекулы углеводородов подвер-

гаются распаду, проявляемому в разрыве их цепей на более

короткие куски. Они образуют таким образом углеводороды

с меньшим молекулярным весом, обладающие более низкой тем-

пературой кипеная. Подобный процесс, применяемый для полу-

чения

бензинов из тяжелых нефтяных масел, получил название

411 -г-

«крепинга»

(по английски to crack—расщеплять, разрывать).

Реакция

«крекинга» есть реакция обратимая, имеющая для

каждой температуры свой предел, и ее можно схематически

выразить следующим уравнением:

R—СЫ,—СИ,—СН

J-CH

=CH—R.

Как

видно из приведенного схематического уравнения, в пра-

вой его части образуется предельный и непредельный углеводо-

род с двойною связью. Если быстро насытить "последний

угле-

водород присоединением водорода по месту двойной связи, та

равновесие

будет

нарушено, и реакция по закону действующих

масс

будет

продолжаться в сторону образования легких про-

дуктов (т. е. слева направо)').

Для достижения моментального насыщения образующихся

непредельных углеводородов Бергиусу пришла мысль при-

менить указанный еще в 1911 г. В. Н. Ипатьевым метод

гидрогенизации под давлением. Таким образом технически был

разработан крекинг тяжелых нефтяных продуктов и каменно-

угольной смолы под давлением водорода в 100 атмосфер, нр»

400—450°.

Регулирование температуры имеет большое значение

для природы образующихся легких горючих продуктов, и произ-

водится оно с точностью до 5°. Технически реакция произво-

дится в толстостенных стальных

трубах

с двойными стенками.

В промежутке циркулирует азот под давлением немного большим,

нежели давление водорода во внутренней трубе, что уменьшает

утечку

водорода, способного диффундировать через раскаленное

железо. Нагревание инертным газом—азотом—кроме того

устра-

няет возможность образования взрывчатой смеси водорода с воз-

духом,

случае

аварии, которая могла бы случиться от изна-

шивания

труб

(образование водородистого соединения с желе-

•) Если такого насыщения водородом не [производить, to образующиеся

непредельные углеводороды полимеризуются при высокой температуре н

превращаются в коке и прочные, устойчивые газы. Подробности о про-

цессе бергинизацин и крекинга см. в книге Ф. Фишера: «Искусственное-

получение жидкого топлива». Хнмтехиздат, 1927 г.

— 412 —

зом

и хрупкость стали) при непосредственном огневом нагреве

.и

доступе наружного

воздуха.

Азот,

как и водород, в таких, установках циркуляр) ет по

замкнутому циклу, проходя в одной части цикла через змеевик,

«пущенный в расплавленный свинец, в котором азот нагре-

вается до

40.0°

и затем обогревает водород во внутренней

трубе

реакционной камере.

Давление азота и водорода и их температура вое врем*

контролируются особыми приборами, и переход за известный

лредел в ту

ИЛИ

другую

сторону указывается сигнальным звон-

ком.

Распоряжения о подаче масла и газов делаются на зна-

чительном расстоянии от аппарата, из особой камеры, в которой

находится руководитель операции. В этой камере сосредоточена

сигнализация

от всех саморегистрирующих аппаратов, отсюда же

ведется управление всеми электрическими приборами, при помощи

которых работают подъемные затворы, краны, расположенные

разных частях установки, здесь же можно резко уменьшить

давление газов д

нуля, в

случае

возможных неполадок н

катастроф ). Подобные установки для гидрирования, рассчитан-

ные

на весьма большую производительность, нроизводят большое

впечатление на видевших их в действии. В 1029 г. на одном из

таких германских заводов Leima

Werke

было выработано около

2oQ тыс. т искусственных нефтепродуктов-).

Особый интерес со стороны техников и химиков привлекло

гидрирование непосредственно древесных углей, которые в рас-

пыленном

состоянии в смеси, например, с некоторым количе-

ством каменноугольного масла подвергаются нагреванию под

давлением в атмосфере водорода по вышеописанному. Дункель

I ейн получали в своих опытах с нижнесилезским

углем

от

^Ь,о

/„ до 55% жидких продуктов, средний состав которых был

') См. статьи Траверса и К л ни га в цитируемой книге Ф. Ф и-

.л е р а. стр. 327 и 345.

) См. журнал «Химия и Хозяйство», № 6 (1929).

— 413 —

бензина

для двигателей . .

7,2°/

от веса

угля

тяжелого бензина

5,5°/

» * »

моторного топлива

S,2°/

» » »

смазочн.

масла .....

3,8°/

» » »

смола и потери И>3°/о » »

Всего . . .

36,5°/

от веса

угля

Уже в патенте Вер гнуса

73471

от 1915 г. упомянуто

было,

что кроме каменного и бурого

угля

исходным материалом

для получения .жидких органических продуктов путем гидри-

рования

могут

служить также торф и древесина, вводи-

мые в реакцию в чистом веде с тем, чтобы обугливаний

происходило во время самой реакции, или же можно гидриро-

вать эти продукты после предварительного превращения их

углистые вещества. В опытах Ф. Фишера, где гидрирование

производилось по несколько иному

методу,

из древесины, торфа

других

растительных веществ получены были, например, следую-

щие

количества органических продуктов, растворимых в

эфире:

из

торфа 24,2

С)

» буковых опилок . . .

1!),6°/

» сосновых стружек . .

19,5°/

> целлюлозы

12,97,,

» лигнина

22,3°/о

» тростников, сахара . . 17,3

В опытах гидрирования при помощи йодисто водородной

кислоты

под давлением, имеющих исключительно теоретический

интерес,

Вертело еще 50 лет тому назад получил из древе-

сины

две трети жидких углеводородов. Фракционирование этих

углеводородов показало наличие в них гексана, додекана и др.

предельных соединений. Из древесного

угля

подобным же мето-

дем гидрирования Вертело получил до

70°/

жидких про-

дуктов. Замечательно, что из древесного

угля

получились про-

дукты такого же характера, как из дерева. Повидимому, соеди-

нения,

содержащиеся в древесном

угле,

являются уплотненными,

производными

древесины.

414

Гидрирование древесины и древесных отбросов не имеет

пока

каких-либо практических перспектив, в особенности в нашей

«тране, где достаточно природных нефтяных продуктов. Но

не

все страны находятся в таком положении, и в большинстве

из

них вопросы получения жидкого горючего из веществ расти-

тельного происхождения представляет более насущный интерес.

По

сообщению журнала Papier-Fabrikant в 1930

году

в Швеции

решено

оборудовать первую опытную установку по гидрированию

древесных отбросов и во превращению их в жидкое топливо,

выход которого при лабораторных испытаниях был достигнут

<ъ

4О°/о

от веса дерева.

ГЛАЗА

XV.

Осахаривание древесных отбросов.

В начале этой книги (стр. 26) уже указывалось на спо-

собность клетчатки к гидролизу при действии кислот, в резуль-

тате

чего в большом выходе может быть получена глюкоза.

Реакция

протекает по схематическому уравнению:

(С,Л

О,)» + пН.

О = п С

Н„О„

Практич-ески

можно достигнуть превращения клетчатки в глю-

козу действием, например, крепкой сервой кислоты, с по-

следующим сильным разбавлением водою и кипячением получен-

ного разбавленного раствора. Осахаривание протекает сходно

осахариванием крахмала. Высококонцентрированная соляная

кислота

(41°/о)

быстро растворяет клетчатку и,постепенно оса-

харивает ее. Первые опыты осахаривания целлюлозы, древесины

т. п. растительных продуктов произведены были Враконно

еще в 1^19 г. Применяемые при осагаривании сильные минераль-

ные

кислоты действуют при этом как катализаторы.

Прочие

углеводы древесины точно так же способны к гидро-

лизу п осахарнванию. Гексозаны, имеющие такую же эмпири-

ческую формулу, как и клетчатка,

дают

при этом такие сахара,

как

галактоза и манноза. Подобно глюкозе, сахара эти облада-

ют редуцирующей способностью по отношению к жидкости Фе-

линга ') и растворы их сбраживаются, давая углекислоту и спирт

') Фелангов раствор, как уже говорилось ранее, представляет смесь ще-

лочного раствора виннокислого калия я раствора сернокислой меди. Веще-

ства, обладающие способностью к легкому окислению (например, содержащие

альдегидную группу — С/ в своей частице), осаждают из жидкости <!>?-

линга красноватый осадок закиси меди Си

О [см. выше, стр. 155, где гово-

рится

об определении медных чисел (т. е. редуцирующей способности) цел-

люлозы].

— 416 —

яри

действии дрожжей. Уравнение брожения уже ранее пред-

ставлено было нами в следующем виде:

Н,

= 2 С

Н.0Н + 2 СО

Из

этого уравнения можно убедиться путем подсчета моле-

кулярных весов, что выход спирта должен составлять теорети-

чески около 50"/

от веса, взятого для брожения сахара.

Пентозаны,

заключающиеся в клеточных оболочках, при дей-

ствии минеральных кислот, например, 41°/

НС1 на

холоду

или

при

нагревании с разбавленными кислотами,

дают

сахара с

пятью атомами

углерода

в частице (пентозы), при чем сахара эти

не

способны к брожению и не

могут

быть превращены в.спирт ').

В таблице 51 приводятся некоторые данные Флехзига

ходе

осахаривания клетчатки, разбавленной серной кислотою

при

разных условиях температуры и продолжительности реакции:

ТАБЛИЦА

51.

Осахариванве хлопковой целлюлозы действием

разбавленной серной кислоты.

Концентра-

ция

/о

1.2

•>'

1.8

Колич.

клет-

чатки В «/о ОТ

веса раствора

0,7

о,а

0,5

0.Б

0,5

Температура

гидролиза

95°

05°

95°

104

104°

120°

Продолжи-

тельность

гидролиза

часах.

клетчат-

ки,

превра-

щенной

глюкозу

50,6

54,8

95,(1

96,7

70,8

98,6

Из

таблицы видно, что повышение температуры, увеличение

продолжительности реакции и относительного количества кисло-

ты (по отношению к весу взятой целлюлозы) являются факто-

рами,

благоприятствующими осахариванию.

#»б

получении иентоз

из

нентозанов

см. стр. 28.

— 417 —

При

црименении более

ВЫСОЁИХ

температур (выше

120°),

реакция

осахаривания клетчатки сильно ускоряется, но зато ста-

новится чувствительным

другре

обстоятельство, а именно, разло-

жение глюкозы от действия, высокой температуры в присутствии

кислоты. Для выяснения величины этого вредного для" практики

разложенля сахара Нейман нагревал по 30 мин. 1 г глюкозы,

растворенной в 25 см

серной кислоты различной концентрации,

а затем прекращал нагревание и определял в растворе количе-

ство оставшегося неразложившегося сахара. Результаты опытов

Неймана

представлены в 52 таблице:

ТАБЛИЦА 52.

Разложение глюкозы в кислой среде при высокой

температуре.

% серн, ки-

слоты в рас-

творе.

ОД

0,5

1,"

1,5

2,0

2,5

3,0

5,0

% неразложившейоя глюкозы.

при

150°

100,0

96,1

94,4

88,8

87,7

86,6

83,3

80,5

при

160°

94,4

92,7

83,3

80,5

75.0

72,2

71,0

38,8

при

175°

94,2

01,6

86,6

55,5

37,2

33,3

25,0

5,5

при

1S5

88,8

50,0

33,3

31.1

5.5

5,0

2,7

0,0

Из

последней таблицы видно, что при

160—175°

начинается

сильное разложение глюкозы даже в слабых растворах серной

кислоты. Производя осахаривание при высоких температурах,

закрытых автоклавах, при давлении в несколько атмосфер,

Никитин.

Технология

дерева.

— 418 —

необходимо быстро выводить образовавшийся раствор сахара из

сферы

реакции, охлаждая его или нейтрализуя кислоту.

В 1929 г. Шоллер взял патент на осахаривание древесных

отбросов и

других

содержащих целлюлозу материалов действием

0,1 °/

серной кислоты и прочих сильно разбавленных минераль-

ных кислот. Древесные отбросы плотно загружаются, согласно

описанию,

в реакционные закрытые аппараты, расположенные

виде батареи, как при получении, например, дубильных экст-

рактов (стр. 403). Материал, из которого построены аппараты,

должен быть кислотоупорен. Раствор кислоты движется из аппа-

рата в аппарат по принципу противотока и напускается сперва

экстрактор с наиболее гидролизованными древесными отбро-

сами.

По методу Шоллер а, из 100 кг

сухих

опилок хвойных

пород получается 43 кг редуцирующего Фелингову жидкость

сахара или 38 кг способного бродить сахара и 30"/

неспособ-

ного к осахариванию лигнина. На 100 кг опплок должно полу-

чаться, после нейтрализации и сбраживания сахарного сиропа,

около

24'/

литров

100°/

-ного

этилового спирта. В настоящее

время фирма «Форнеш» в Германии строит завод для перера-

ботки

древесных отбросов по этому

методу.

Другими способами древесные опилки уже лет

15—20

как на-

чали осахаривать в заводском масштабе, но целый ряд лет встре-

чались затруднения из за отсутствия хорошего кислотоупорного

материала для котлов, который бы оказывался достаточно стой-

ким

к кислотам при повышенной температуре и вместе с тем

обладал бы большою прочностью для выдерживания давления

пара в несколько атмосфер. Лабораторные опыты, а также

эксперименты

в полузаводском масштабе показали, что опилки

хвойных пород являются более подходящим материалом, в смысле

%-ного выхода спирта, так как лиственные породы, содер-

жащие

20—25°/

пентозанов (табл. 5, стр. 34)

дают

большой

процент

неспособных к брожению Сахаров (пентоз). К 1916 г.

достигнутый выход спирта не превышал, однако, 9 литров

на

100 кг

сухих

опилок. Некоторые затруднения представляли

то время такие вопросы, как полное сбраживание галактозы,

получаемой при гидролизе, например, опилок лиственницы, содер-

— 419 —

жащей много галактана. Сбраживание галактозы затем вполне

удалось Шеррарду, применявшему так называемые аутолизи-

рованные

дрожжи ).

1914—16

г. г. в САСШ, в Джорджтауне (Южная

Каро-

лина)

довольно успешно уже работал спиртойый завод на от-

бросах е лесопилки, при чем осахаривание достигалось нагрева-

нием

1 вес. части дерева с 4 вес. частями слабой серной кислоты

(0,5°/

-ной) прЯ температуре 168°. Гидролиз опилок произво-

дился в шарообразном вращающемся закрытом котле, выложен-

ном

внутри ^кислотоупорным кирпичом. Котлы обогревались па-

ром в течение 1 часа, после чего опилки экстрагировались

водою в диффузионной батарее, а раствор нейтрализовался

угле-

кислой

известью, осветлялся отстапвадием и сбраживался. По-

добным методом завод вырабатывал около

20000

гектолитров

100°/

-ного

спирта ежегодно.

Осахаривание древесных отбросов действием крепкой серной

кислоты

при обыкновенной температуре с последующим силь-

ным

разбавлением кислоты и нагреванием (для окончания гид-

ролиза) не могло найти применения в технике, т. к. этот спо-

соб

требует

слишком большого расхода кислоты, регенерация

которой

представляется в данном

случае

невыгодной.

В 1913 г. Вильштеттер и Цехмейстер разработали

лабораторным путем весьма быстро идущее осахариванпе клет-

чатки «сверхконцентрированной» (41

-ой) соляной кислотой

при

обыкновенной температуре. Так как соляная кислота является

летучей и может быть отогнана от древесных отбросов приме-

нением

вакуума и умеренного нагревания, то ее вскоре и стали

пробовать применять для производства осахаривания опилок

заводском масштабе.

В 1924 г. в Женеве пущен был небольшой завод для осаха-

ривания

опилок по методу В е р г и у с а, много лет занимавшегося

предварительнйми лабораторными опытами. По этому методу

•) Дрожжи и некотор.

друг,

микроорганизмы пр« известных условиях

выделяют особые энзимы, способные разлагать как их самих, так

«•"•»"

рыв

другие

вещества. Достигается это, например, нагреванием дрожжей до

60°, а также ж иными путаня.

— 420 —

древесные опилки, высушенные до

0,5°/

содержания влаги,

обрабатываются сверхконцентрированной соляной кислотой (при

обыкновенной

температуре) в батарее из 8—9 диффузоров, выло-

женных внутри особым кислотоупорным материалом, так наз.

«продоритом», представляющим смесь кварцевого песка с

8—10

каменноугольного пека, неразмягчающегося при

125°').

Обра-

ботка производится по принципу противотока, при чем свежая

кислота напускается на наиболее исчерпанные, опилки и, пере-

ходя из диффузора в диффузор, постепенно обогащается

саха-

рами.

Из последнего диффузора, содержащего свежезагруженные

опилки,

раствор выходит с

28°/

содержанием -сахара, при

26°/

-ном

содержании хлористого водорода. Значительная часть

НС1

поглощается, насыщая древесину.

Для удаления большей части хлористого водорода из сахар-

ного сиропа Б е р г и у с применяет особый способ нагревания в ва-

куум-аппарате. Это нагревание ведется особенным образом для

избежания

быстрою разложения сахара и производится путем

вдувания в нижнюю часть вакуум - аппарата химически ней-

трального и несмешивающегося с водою нефтяного масла, на-

гретого до 100°. Масло подается в аппарат в форме тонкой и

весьма широкой струи, по форме напоминающей открытый зон-

тик.

На поверхность этой струи

сверху

разбрызгивается сахар-

ный

сироп., Благодаря весьма совершенному соприкосновению

жидкости, испарение хлористого водорода из сиропа совершается

настолько быстро, что сахар не успевает разложиться. Отогнан-

ная

кислота сгущается в керамиковых холодильниках и полу'

чается в виде

30°/

-ного

раствора, укрепляемого затем насыще-

нием

НС1 (при низкой температуре)

) и идущего вновь н*а

производство. Нефтяное масло дегко отделяется от сахарного

сиропа

применением центрофуги. Сахарный сироп получается

') См. статью

проф.

В. А.

Ушкова, содержащую краткий обзор разных

способов осахйривания

сборнике: «Лесохимическая промышленность СССР»

(1930).

Изд.

Комитета

по

Химизации.

)

41%-ная соляная кислота может быть приготовлена только путем

насыщения

обычной дымящейся

(уд.

веса

1,19)

хлористым водородом,

при

искусственном охлаждении раствора

до 0° и

ниже.

421

при

этом с содержанием

56°/

сахара и 9°/

хлористого водорода

(по

данным из статьи Hagglund'a).

Для возможно более полного удаления остаточного хлористо-

го водорода сахарный сироп подвергается дальнейшему упари-

ванию

в распыленном виде, при чем распыление производится

помощью струи нагретого

воздуха.

В конечном счете получается

порошкообразный

продукт желтоватого цвета, сильно гигроско-

пический,

содержащий, кроме глюкозы, гексоз и пентоз, также

Рис.

182'.

Батарея диффузоров

для

осахариванпя.

полимеры этих Сахаров, и потому почти не сладкий. Общее

содержание сахара в порошке составляет 89%' воды—около 7°/„,

соляной

кислоты—2°/о- Этот порошок подвергают дальнейшей

очистке и нейтрализации, а затем его в Германии и

друг,

стра-

нах применяют для откорма свиней. В настоящее время приняты

меры к луску одного опытного завода, по методу Бергяуса