автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Создание научных основ технологии производства и переработки целлюлозы из низкосортного хлопкового сырья

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ХИМИИ И ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ

Р Г Б ОД

! И til 1ГП7 На правах рукописи

УДК 676.164.8.022.62.034.6.

МИРКАМИЛОВ ШАВКАТ МИРАМИЛОВИЧ

СОЗДАНИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ НИЗКОСОРТНОГО ХЛОПКОВОГО СЫРЬЯ

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки ' древесины, хття древесины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ташкент 1997

Работа выполнена в Ташкентском государственном педагогическом институте им. Низами и в Санкт-Петербургском государственном техническол университете растительных полимеров (ЛТИЦБП).

Официальные оппоненты:

академик АН РУз, доктор технических наук,

профессор АРИПОВ Х.Н.

доктор химических наук, профессор НИКОНОВИЧ Г.В.

доктор химических наук,

профессор ГАХМАНБЕРДЫЕВ Г.Р

Ведущая организация:

Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности имени Ю. Ахунбабаева.

Защита диссертации состоится"/!^ г. в часов на заседания

специализированного совета Д 015.24.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте химии и физики полимеров АН РУз до адресу: 700128, Ташкент, ул.А.Кадирий, 7-6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института химии и физики полимеров АН РУз.

Автореферат разослан" ¿1 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор химических наук,

профессор

УРИНОВ Э.У.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интенсивное развитие промышленности, требования к рациональному использованию природных ресурсов ставят перед учеными республики определенные задачи по разработке новых и усовершенствованию существующих технологических процессов, созданию материалов, обладающих принципиально новыми свойствами, повышенными требованиями к качеству получаемого сырья. Различные отходы хлопкоочистительной промышленности (отдельные виды линта, циклонный пух и др.) стебли хлопчатника - ценное целлюлозосодержащее сырье, количество которого увеличивается с ростом производства хлопка-сырца. По мере увеличения производства хлопка-сырца количество волокнистых отходов хлопкозаводов может достигать до 65-75 тыс. тонн в год. В настоящее время особый интерес представляет использование стеблей хлопчатника (гуза-пая). Запасы стеблей хлопчатника в нашей республике составляют более 5 млн. т/год, которые содержат в своем составе до 35-40% целлюлозы.

Следовательно, получение целлюлозы из низкосортного хлопкового сырья с дальнейшим использованием волокнистых полуфабрикатов в различных областях - проблема, имеющая крупное народнохозяйственное значение.

Для практического решения этой проблемы необходимо располагать научно обоснованной методологией, позволяющей создать технологию получения целлюлозы и предложить варианты рационального использования вырабатываемых продуктов с учетом технико-экономических и экологических требований. Выдвинутые в работе положения и технологические решения научно обоснованы и доказаны, их интерпретация дана в соответствии с современными представлениями о технологии получения хлопковой целлюлозы и ее химической переработке.

Цель работы. Создание прогрессивной технологии производства и переработки хлопковой целлюлозы из низкосортного хлопкового сырья.

Впервые, с позиции системного подхода, дана количественная оценка взаимосвязей основных параметров, характеризующих технологию получения целлюлозы из волокнистых отходов хлопкоочистительной промышленности, а также стеблей хлопчатника (гуза-паи), разработаны методологии и алгоритмы расчета параметров, определяющих структуру технологических схем производства целлюлозы. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать теоретические основы получения целлюлозы, позволяющие определить количественные значения основных параметров, характеризующих структуру производства;

• на базе данных по исследованию параметров структуры низкосортного хлопкового сырья разработать способы его подготовки для химической переработки с целью получения волокнистых полуфабрикатов;

• разработать теоретические основы выбора способов химической переработки (варки) растительного сырья с заданными параметрами;

• разработать теоретические предпосылки к методике выбора компонентов и состава катализирующих и (или) стабилизирующих смесей, обеспечивающих заданные параметры целевого продукта с учетом экологических требований;

• на основе экспериментальных данных по исследованиям кинетики варки полуфабрикатов из низкосортного хлопкового сырья разработать технологические режимы функционирования этих процессов;

• исследовать бумагообразующие свойства хлопковых целлюлоз и разработать рекомендации по рациональному использованию полуфабрикатов д ля производства бумаг;

• на основании полученных теоретических данных по выбору катализирующих смесей разработать способы получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), исследовать основные направления и режимы целевого использования этого продукта.

Научная новизна. Автором впервые предложена методология количественной оценки взаимосвязи, характеризующей технологию получения целлюлозы, и алгоритмы, позволяющие рассчитывать все основные параметры технологических схем с использованием средств электронно-вычислительной техники. Исследованы связи параметров растительного сырья с механизмом кинетики физико-химических превращений в процессах получения целлюлозы. На основании анализа этих данных определены способы варки целлюлозы, отвечающие требованиям современных, экологически безопасных технологий.

Разработан технологический режим процесса кислородно-щелочной варки целлюлозы из линта различных сортов, циклонного пуха и стеблей хлопчатника. Показана принципиальная технологическая возможность создания экологически безопасного производства целлюлозы. На основании результатов исследований упруго-релаксационных свойств бумаг, где в композициях используются различные виды целлюлоз, разработаны рекомендации по рациональному применению хлопковых полуфабрикатов для производства бумаг.

Разработана новая технология получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) из хлопковых целлюлоз методом кислотно-катализирующего гидролиза с использованием бинарных катализирующих смесей. Исследованы возможности использования МКЦ для производства продуктов различного назначения. Исследована кинетика процесса кислотно-катализируемого гидролиза хлопковых целлюлоз, получены кинетические уравнения и определены кинетические параметры процесса.

Доказана возможность использования гелей МКЦ в составе керамических масс для производства фарфора. Разработаны и внедрены составы фарфоровых масс с использованием гелей МКЦ.

Практическая ценность работы. На основе результатов исследований разработаны технологии получения хлопковой целлюлозы из низких сортов линта, циклонного пуха, улюка и стеблей хлопчатника, что позволяет решить вопрос рационального использования волокнистых отходов хлопкоочистительной промышленности и обеспечивает расширение сырьевой

базы производств, связанных с химической переработкой целлюлозы и выработкой МКЦ и бумага.

Рекомендовано использование МКЦ в качестве упрочняющей добавки в фарфоровой массе, способствующей значительному улучшению физико-механических и технологических свойств полуфабриката. Проведены широкие промышленные испытания в условиях Ташкентского и Кувасайского фарфоровых заводов; внедрена на Ташкентском фарфоровом заводе.

Совместно с итальянской фирмой "Пирал" были проведены технические испытания возможного использования МКЦ в качестве добавки в керамическую массу, что позволило увеличить механическую прочность, уменьшить время сушки, толщину, количество брака изделий и, как следствие, снизить их себестоимость.

Личный вклад автора состоит в проведении исследований в указанном направлении, ему принадлежит решающая роль в выборе и формулировании направления исследований, разработке технологии получения целлюлозы из волокнистых полуфабрикатов и обсуждении научных результатов работы. Приведенные технологические схемы разработаны автором лично, а в выполненных в соавторстве, автор активно участвовал на этапе постановки задачи, в обсуждении полученных результатов, формулировании закономерностей и выводов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: Международном симпозиуме по макромолекулярной химии "МАС1Ю-78" (Ташкент, 1978 г.), Международной конференции "Силикон -89" (Будапешт, 1989г.), Международном симпозиуме "Полимер фанининг замонавий муаммолари" (Ташкент, 1995 г.), Международном симпозиуме по механо-хнмни (Ташкент, 1995 г.), Международном симпозиуме 36-1ирас "МАС1Ю-96" (Сеул, 1996 г.), 1 У-междупароднои симпозиуме по полимерам гюркоязычных стран (Стамбул, 1996 г.), 1,У - Всесоюзных конференциях по физике и химии целлюлозы (Рига, 1975 г., Ташкент, 1982 г.), IV - Всесоюзной конференции по проблемам "Старение и стабилизация полимеров" (Ташкент,

1976 г.), VI - Всесоюзной конференции по химии и использованию лигнина [Рига, 1976 г.), XII - Всесоюзной конференции по калориметрии (Москва,

1977 г.), II - Всесоюзной конференции по мембранным методам разделения гмесей (Владимир, 1977 г.), V, XIV - Всесоюзных Менделеевских съездах [Ленинград, 1978 г., Ташкент, 1989 г.), Всесоюзном совещании 'Микрокристаллическая и порошковая целлюлоза, получение и области использования" (Ташкент, 1986 г.), II - Всесоюзной конференции по лишкатам (Кишинев, 1979 г.), VI, VII - Всесоюзных конференциях по тезинтеграторной технологии (Таллин, 1989, 1991 гг.), Всесоюзной сонференции "Керамика-90" (Москва, 1990 г.), Всесоюзной научно-грактической конференции "Ученые и специалисты в решении социально-жономических проблем страны" (Ташкент, 1990 г.), Республиканских научно-7рактических конференциях молодых ученых и специалистов (Ташкент, 1987. 1988, 1989 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 71 научная работа, включая статьи, авторские свидетельства, тезисы на международных и всесоюзных симпозиумах, конференциях.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 254 страницах машинописного текста, содержит 44 таблицы, 57 рисунков и состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Приложение содержит ТУ, регламенты, акты испытания, внедрения и экономические расчеты.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ЦЕЛЛ ЮЛ ОЗ О С ОДЕ РЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Для рациональной переработки и использования целлюлозы хлопчатника необходимо разработать научные основы технологии ее производства из различных видов хлопкового сырья.

1.1. Сырьевая база и ее значение для развития производства волокнистых полуфабрикатов

По состоянию на 1990-95 гг. потребление бумаги на душу населения составляло: США - 317 кг/год; Швеция - 242 кг/год; Финляндия - 204 кг/год; ФРГ - 203 кг/год; Италия - 108 кг/год; Республика Узбекистан - 38,3 кг/год.

Для того чтобы выйти по потреблению бумаги на душу населения нашей республики на уровень развитых стран, целлюлозно-бумажная промышленность должна в несколько раз увеличить свои мощности при одновременном сокращении выбросов в окружающую среду.

Это практически невозможно осуществить, ориентируясь только на импортные закупки технологии и оборудования. Для обеспечения нормального уровня потребления бумаги необходимо развивать собственную целлюлозно-бумажную промышленность.

Применение однолетних растений в целлюлозно-бумажной промышленности может иметь большое народнохозяйственное значение. Из многочисленных видов недревесного растительного сырья особый интерес дня целлюлозно-бумажной промышленности представляет солома злаковых культур (пшеничная, ржаная, рисовая), тростник обыкновенный и суходольный, стебли

Автор благодарен академику Миркамилову Т.М. за научные советы и консультации, профессору Усманову Т.И. за помощь и ценные замечания и зав. кафедрой технологии бумаги и картона Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров профессору Зорину И.Ф. за участие в обсуждении полученных результатов.

хлопчатника и солома льна-кудряша. За последние годы использование волокна, изготовленного из соломы, багассы, тростника, бамбука и других недревесных растений, значительно возросло.

Существенным отличием многих видов, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности растений являются низкая объемная масса сечки по сравнению с насыпной массой щепы, что снижает производительность варочного оборудования и требует более высокого жидкостного модуля варки. Для сокращения объемности щелоковых потоков и сокращения энергии на их перекачку и передачу массы, варка недревесного сырья осуществлялась в шаровых котлах. В настоящее время почти повсеместно принята высокоэффективная технология варки в аппаратах непрерывного действия типа "Пандия" и "Бауэр".

В настоящее время доля полуфабрикатов, вырабатываемых из недревесного растительного сырья, в общем объеме полуфабрикатов отрасли незначительна (всего 6-7%) . Однако есть все основания полагать, что по мере роста потребления волокнистых материалов отраслью и совершенствования технологии, техники переработки сырья из недревесных растений их роль в производстве бумаги будет повышаться. Нет сомнения и в том, что в будущем они займут более значительное место в производстве целлюлозно-бумажной продукции, поскольку их мировые ресурсы оцениваются в 300-400 млн. т.

Имеющийся на сегодняшний день опыт мировой практики позволяет сделать заключение, что вырабатываемые продукты из однолетних растений используются не только для выработки остро необходимых и требующих большего развития производств низкокачественных видов бумаг, но также пригодны для выработки высококачественной продукции.

Систематические исследования по использованию отходов хлопкопроизводства показали, что миллионы тонн отходов этой отрасли могут быть переработаны в ценнейшие для народного хозяйства продукты, но они пока используются недостаточно и огромные ресурсы растительного материала ежегодно остаются без внимания или сжигаются. В первую очередь это относится к гуза-пае.

Развитию целлюлозно-бумажной промышленности может сопутствовать и изменение экологической обстановки в регионах ее размещения.

Современная технология целлюлозно-бумажного производства должна быть экологически безопасной.

Однако технология действующих в настоящее время производств обладает значительными недостатками, не позволяющими обеспечить полную экологическую безопасность.

Поэтому нет возможностей выбрать в качестве аналогов какие-либо технологические схемы и приспособить их для создания производства целлюлозы из низкосортного хлопкового сырья.

Базируясь на мировом опыте производства целлюлозы, необходимо разработать технологии способов варки, промывки, отбелки, соответствующие требованиям переработки низкосортного сырья.

Экология и экономика производства должны сочетаться. Эти параметры зависят не только от способов варки или отбелки целлюлозы, но и от полноты регенерации химикатов, замкнутости технологических схем, параметров материальных потоков.

1.2. Особенности современных способов получения волокнистых полуфабрикатов

Способы получения волокнистых полуфабрикатов можно разделить на три группы: физические, физико-химические и химические.

К первой группе относятся все способы получения особых видов растительных полуфабрикатов методами механического размола. К этой же группе следует отнести и термомеханические способы получения полуфабрикатов сверхвысокого выхода. Однако при этом необходимо учитывать, что простой нагрев растительного сырья имеет своим следствием физико-химические изменения в его структуре.

Механические и физико-механические способы получения полуфабрикатов также могут быть использованы для переработки низкосортного хлопкового сырья.

Следует отметить, что эти группы способов обеспечивают получение полуфабрикатов специального назначения. Они используются при разработке композиции бумаги в качестве необходимых добавок к главному компоненту бумажной массы целлюлозы.

Виды целлюлозных композиционных материалов весьма разнообразны, но наиболее распространенным является бумага из смеси целлюлозных и нецеллюлозных волокон.

Группа, включающая химические способы получения полуфабрикатов, является наиболее обширной.

Прежде всего, в эту группу входят кислые способы получения целлюлозы (рабочий варочный раствор - кислота и ее соли).

Типичным представителем кислых способов получения целлюлозы является сульфитный способ варки.

Кислый сульфитный и бисульфитный способы могут быть использованы для получения полуфабрикатов из низкосортного хлопкового сырья. Однако эти способы относятся к классу экологически опасных способов производства полуфабрикатов.

Для того чтобы обеспечить экологическую безопасность этих способов, необходимо решить глобальные задачи, связанные с регенерацией химикатов, очисткой и регенерацией газовых выбросов, очисткой сточных вод производства.

Поэтому в настоящее время наиболее перспективным способом производства полуфабрикатов, с экологической точки зрения, признается сульфатный способ с его модификациями (углубленная делигнификация, полисульфидная варка, варка с добавками катализаторов типа антрахинона и др.).

Кислородно-щелочной способ выделения целлюлозы из растительного сырья экономически и экологически выгоден. Суть этого процесса заключается в обработке целлюлозосодержащего сырья молекулярным кислородом в щелочной среде при повышенной температуре. В настоящее время кнслородно-щелочной способ варки уже широко используется в процессе варки древесины.

Применение кислорода в производстве целлюлозы имеет ряд преимуществ по сравнению со способами, в которых используются соединения серы, а именно, более высокий выход целлюлозы и уменьшение загрязнения водного и воздушного бассейнов, высокие показатели качества получаемого продукта, небольшая стоимость отбелки и регенерации химикатов. Сравнение целлюлозы, полученной кислородно-щелочным и сульфатным способами, показало, что целлюлоза, полученная первым способом, имеет большую плотность и большее содержание СООН - групп, чем сульфатная целлюлоза, содержание гемицеллюлоз и степень полимеризации примерно такие же, как и у сульфатной целлюлозы.

1.3. Способы отбелки волокнистых полуфабрикатов

Как известно, процесс отбелки связан с удалением инкрустов, сопровождающих целлюлозу и приданием технической целлюлозе необходимых физико-химических свойств и в их числе требуемой белизны.

Необходимость процесса отбелки обусловлена тем обстоятельством, что первая стадия химической обработки волокна не дает возможности обеспечить требуемые показатели качества целлюлозы. Отсюда достаточность выбранной схемы отбелки определяется потребительскими свойствами получаемой целлюлозы.

Эволюция технологии отбелки направлена прежде всего на вытеснение хлора, как основного реагента, на снижение расхода элементарного хлора путем замены на двуокись хлора.

В настоящее время эволюция процесса отбелки развивается по следующим направлениям:

•отказ от использования элементарного хлора с целью полного исключения сбросов токсичных хлорорганических соединений и создания замкнутых циклов производства;

•сокращение числа ступеней отбелки с целью сокращения расходов воды и электроэнергии;

•интенсификация кинетики процесса отбелки.

1.4. Требования к хлопковой целлюлозе как полуфабрикату для использования получения бумаги и других продуктов

Если в производстве целлюлозы, предназначенной для химической переработки, требуется обеспечить высокую химическую чистоту и степень молекулярной однородности, то в производстве целлюлозы, предназначенной

для переработки в бумагу, необходима высокая белизна и степень полимеризации, а для изготовления бумаг специального назначения, кроме белизны и степени полимеризации, - также и высокая химическая чистота.

В общем случае, при получении целлюлозы доя бумаги необходимо, в той или иной степени удалить инкрусты, но сохранить углеводы нецеллюлозного характера. Вместе с тем требуется обеспечить определенные механические показатели целлюлозы, ее белизну и экологические показатели производства.

Одним из наиболее перспективных компонентов, используемых для разработки композиционных материалов различного назначения, является микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ).

МКЦ нашла широкое применение в качестве наполнителей при получении композиций на основе синтетических полимеров в металлургии, производстве фармацевтических средств, пищевых продуктов, лаков, красок и т.п.

Таким образом, в качестве сырья для получения МКЦ может служить сульфатная, сульфитная, хлопковая целлюлоза. Эти виды сырья сами по себе имеют большую себестоимость и достаточно дефицитны, поэтому необходимо предусмотреть пути получения МКЦ из отходов хлопкоочистительной промышленности (линт, циклонный пух, гуза-пая и др.).

ГЛАВА П. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ 2.1. Волокнистые отходы хлопкоочистительной промышленности

В настоящее время Госстандартом Республики Узбекистан разработаны технические условия на линт хлопковый (ТУ-01-95). В таблице 1 приведены технические требования к линту.

2.2. Стебель хлопчатника - как сырье для производства целлюлозы

В настоящее время особый интерес представляет использование стеблей хлопчатника (гуза-паи). Запасы стеблей хлопчатника в кашей республике составляют более 5 млн.т/год.

В табл.2 приведен химический состав стеблей хлопчатника в сравнении с другими видами растительных материалов . Как видно, по своему составу гуза-пая близка к лиственным породам древесины, содержит в своем составе до 36-40% целлюлозы, что делает ее весьма цепным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности.

Таблица 1.

Технические требования к хлопковому линту (ТУ 645 - 95)_

Показатели Гппы хлопкового лпнта

А Б

Штапельная дшша (в мм) 7-8 п более 6-7 и мепее

зрелость, пе менее, % определенная микрохимическим методом сорт сорт

I П I П

80 менее 80 80 мепее 80

определенным поляризованным светом 55 мепее 55 55 мепее 55

массовая доля сорных примесей п целых семяп по классам не более, % высший (1) 4.5 8.00 4.5 8.00

сргдппй (2) 6.0 11.00 6.0 11.00

сорный (3) 8.5 15.00 8.5 15.00

Таблица 2.

Химический состав целлюлозосодержащих материалов (% от абсолютно сухого _материала)_

Компоненты Ель Сосна Береза Дуб Осина Тростник Хлопчатник

древесина стебля наземная часть коробочки кора

Зольные вещества 0,3 0,2 0,3 0,5 0,3 3,4 1,6 3,5 4,9 5,8

Вещества, экстрагпругмые этиловым эфиром 1,0 1,8 0,9 0,7 0,8 0,5 1,0 1,0 1,7 0,7

Водный экстракт при 90°С 2,8 3,2 0,9 3,3 2,8 9,2 5>7 12,8 9,7

Легкопвдро- лпзугмые полисахариды 17,3 17,8 27,7 20,8 20,3 21,1 22,3 20,6 17,6 19,6

Трудногпдролп-зугмые полисахариды 48,0 47,7 36,2 37,4 44,0 38,9 39,9 38,3 37,4 36,3

Целлюлоза 46,1 44,1 32,0 36,7 41,8 36,6 36,8 40,0 36,2 33,4

Липшн 28,1 24,7 25,8 27,5 21,8 20,8 27,2 25,6 21,3 25,9

Гексозапы 58,7 59,3 36,8 39,9 45,4 38,6 42,1 40,8 38,6 41,1

Пентозапы (без Фроловых кислот) 5,1 6,0 22,4 16,3 16,3 20,3 17,6 15,1 13,8 12,0

Уроновые кислоты 4,2 4,0 5,6 5,0 8,0 4,5 6,7 7,7 13,7 12,1

Стебли хлопчатника характеризуются сложным морфологическим строением. Растение состоит из следующих частей: корня, кустистого стебля, остатков коробочек (створок) и незначительного количества мелкого волокна.

Все части растения характеризуются различными размерами элементарных волокон и химическим составом и представляют неодинаковую ценность при переработке в целлюлозно-бумажную продукцию.

Морфологический состав стеблей хлопчатника приведен в таблице 3, где можно наблюдать, что большую часть стебля составляет древесина (64,7%), затем следует кора и луб (29,7%).

Наибольшую длину имеют волокна луба (1,85 мм). Волокна древесины намного короче (0,79 мм). Ширина волокон различных частей примерно одинакова - 18-20 мкм.

Таблица 3.

Морфологический состав стеблей хлопчатника

Наименов ание Кора и луб Древесная часть Сердцевина Коробочки (створки) Общая растительная часть массы стеблей

общая в т.ч. корневая

содержание морфологических частей в растениях, % 29,7 64,7 4,1 2,7 2,9 100

Размеры волокон (средние)

длина, мм 1,85 0,79 0,74 - 0,53 1,19

ширина, мкм 19,00 20,00 20,00 - 18,00 19,00

отношение длины к ширине 97,00 40,00 37,00 - 30,00 63,00

При рассмотрении возможности использования стеблей хлопчатника в промышленности очень важным является вопрос об изменениях химического состава гуза-паи при длительном хранении.

Проведенные опыты показали, что стебли хлопчатника в течение года и более хорошо сохраняются в насыпном, прессованном и измельченном состоянии без существенного изменения своего химического состава.

Стебли хлопчатника, как и другие сельскохозяйственные отходы, характеризуются значительной неоднородностью, как по виду, так и по плотности стебля. Неоднородность стеблей хлопчатника по составу требовала особой осторожности при отборе и подготовке образцов для анализа.

Перед химической обработкой стебли хлопчатника подвергали измельчению. На рис.1 приведена технологическая линия получения стружки из стеблей хлопчатника.

Насыпной вес сечки стеблей хлопчатника составляет 100-110 кг/м3. Это позволяет использовать для химической обработки сечки непрерывные варочные аппарат горизонтально-трубного и вертикально-трубного типов.

10

Из показателей химического состава можно сделать вывод, что после определенных технологических операций целлюлоза из гуза-паи может быть использована в целлюлозно-бумажной и химической промышленностях.

Таким образом, для переработки циклонного пуха и низкосортного линта в полуфабрикаты для бумаг допустима слабая химическая обработка типа простой химической очистки высокосодержащего целлюлозного сырья от незначительных примесей. Для химической переработки гуза-паи необходима технология, включающая варку и отбелку. И тем не менее общность характеристик растительного сырья позволила создать единую технологию получения целлюлозы.

отходы на сжигание

Рис. 1. Технологическая схема получения стружки из стеблей хлопчатника

ГЛАВА П1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ХЛОПКОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

3.1. Разработка структурной технологической схемы процессов получения волокнистых полуфабрикатов

Как известно, способ получения целлюлозы сводится к освобождению ее от нецеллюлозных примесей тем или иным методом физико-химической обработки исходного растительного сырья.

Способ получения целлюлозы определяет стратегию формирования всей технологии производства в целом. Параметры исходного сырья определяют типы операции, характеристики оборудования по его подготовке к переработке, типы химических реагентов и режимы процессов получения целлюлозы. Типы химических реагентов определяют операции и аппаратурно-

11

техническое оснащение процессов варки, промывки, отбелки целлюлозы, регенерации химикатов, очистки промышленных сбросов.

Таким образом, в основу классификации способов получения целлюлозы может быть заложена общность физико-химического содержания (вид и свойства химических реагентов).

По этому принципу способы можно объединить по пяти группам: 1) кислотные, 2) нейтральные, 3) щелочные, 4) окислительные, 5) смешанные (ступенчатые).

Первые четыре группы характеризуют способы варки или отбелки целлюлозы. К пятой группе относятся способы ступенчатой варки целлюлозы и все способы получения целлюлозы по схеме, включающей варку и отбелку.

Для описания химических превращений на стадиях варки и отбелки используется одна структура модели, базирующаяся на решении основного уравнения кинетик

X = Е(х,и), (3.1)

при х^ х < х2 (3.2) и, ^ и < и2, (3.3)

где Хт = (х,,х2,...,хп) - вектор концентрации реагентов; ит = (и,,и2,...,и0) - вектор констант скорости;

¿¿с, (Ьс2 сЫп

хт =

dt ' dt '"' dt

Варку и отбелку объединяют функционально-структурные зависимости (3.1) - (3.3). В частном случае зависимость (3.1) может быть представлена в виде

¿к = К e^.CL .dt

где i = 1 - варка; i = 2 - отбелка; К^ — предэкспоненциальный множитель; R - газовая постоянная; Е; - энергия активации; T(t) температура процесса; С¡- концентрация активного реагента; Ц - массовая доля лигнина.

Варку и отбелку отличают наборы компонент векторов концентрации (X) и констант скоростей (U).

Принципиальное отличие наборов компонент вектора X имеет своим следствием радикальную смену реагентной среды в едином получении целлюлозы. Поэтому происходит усложнение технологических схем производства целлюлозы (технологии: приготовления химикатов, регенерации химикатов, очистки промышленных стоков). Степень сходства компонент вектора X на стадиях варки и отбелки упрощает технологические схемы производства целлюлозы и способствует созданию замкнутых производственных систем.

Из вышеизложенного следует, что при создании ступенчатого способа получения целлюлозы стадия варки (первой ступени обработки растительного сырья) и стадия отбелки (последующие ступени) целлюлозы представляют собой квазиавтономные звенья единого технологического процесса. Головным и определяющим звеном схемы является способ варки целлюлозы - первая ступень обработки растительного сырья.

Способ, устойчиво обеспечивающий поставленную перед ним цель, составляет основу технологического или химико - технолошческого (Х'1'11) процесса.

В общем случае ХТП называют процесс химической переработки входных материальных и энергетических потоков с целью получения требуемых выходных продуктов или полупродуктов, реализуемый на специализированном оборудовании по заданному технологическому регламенту.

Основой характеристик технологической схемы производства целлюлозы является способ ее получения или, точнее, базовое звено способа - варка целлюлозы. Способ варки определяет способ отбелки целлюлозы, вид потребляемых химикатов и, следовательно, технологические схемы их получения и регенерации, характеристики получаемой целлюлозы и, следовательно, технологические схемы ее обработки и переработки. Способ получения целлюлозы определяет характеристики промышленных сбросов и, следовательно, возможности замыкания технологических циклов, технологические схемы очистки выбросов всех видов.

Можно выделить три типа потоковых графов: материальный (МПГ), тепловой (ТПГ) и параметрический (ТТПГ). Суть графов заключена в их названии: граф передачи массы, граф передачи тепла и граф передачи информации.

По схеме (рис.2) можно построить МПГ по целлюлозе. Вершинами этого графа являются технологические процессы, а дуги графа представляют собой потоки сырья, полуфабрикатов и целлюлозы.

Структура МПГ по целлюлозе соответствует разомкнутой топологической структуре технологической линии получения целлюлозы.

Под технологической линией (ТЛ) понимается совокупность элементарных звеньев (ТП), работающих в одном технологическом потоке последовательной обработки исходного сырья, направленной на обеспечение аыпуска заданного количества своего продукта определенного качества при :облюдении требуемых экономических и экологических показателей.

ТЛ может считаться определенной (заданной), если известны описания следующих основных характеристик: 1) цели функционирования; 2) баланса ютоков массы; 3) баланса потоков компонентов; 4) баланса потоков тепловой энергии.

Методика допускает исключение и включение дополнительных звеньев ТП) в структуру создаваемой ТЛ.

После расчетов параметров ТЛ получения целлюлозы (вершины: I - ТП !арки целлюлозы, II - ТП очистки-промывки, III - ТП отбелки целлюлозы, IV ТП отлива и сушки целлюлозы (рис.2) необходимо решить проблему >егенерации химикатов.

Условия экологической безопасности требуют создания замкнутого сонтура обращения химикатов в производстве целлюлозы.

Кроме регенерации химикатов, необходимо решить задачу утилизации »рганических соединений, удаленных в процессах ТЛ получения целлюлозы. Наиболее приемлемый и экономически обоснованный метод утилизации )ргаиики - сжигание с целью получения технолошческого тепла. Современная

технологическая линия регенерации химикатов включает ТП сжигания щелоков (вершина VI в блок-схеме на рис.2).

Для регенерации химикатов в схему вводится специальный ТП, обеспечивающий возврат химикатов в ТЛ получения целлюлозы (в блок-схеме на рис.2, вершина - УП).

Из блок-схемы на рис.2 следует, что ТЛ получения целлюлозы и ТЛ регенерации химикатов образуют замкнутый контур - в этом и состояла задача синтеза технологической схемы производства.

Таким образом, изложенная выше методика синтеза структуры технологической схемы процессов получения волокнистых полуфабрикатов позволяет не только рассчитать основные параметры производства целлюлозы, но и ориентироваться при выборе типов технологических процессов и их режимов в зависимости от требований к охране окружающей среды.

3.2. Выбор способа варки целлюлозы

Растительное сырье представляет собой сложную систему, состоящую из высокомолекулярных органических соединений. Обобщенная структура волокна растительного сырья представлена на рис. 3, где приняты обозначения: Б), Б,, Б3 - собственно наружный слой вторичной стенки, внутренний и внешний слой вторичной стенки; Р - первичная стенка и М -срединная пластинка (межклеточное вещество).

В соответствии со схемой на рис. 3 для технологических целей можно выделить три основных компонента: лигнин, гемицеллюлозы, целлюлоза.

Как известно, основной задачей процесса варки является делигнификация растительной ткани тем или иным способом физико-химической обработки.

Выбор вида процесса варки основывается на анализе кинетики химических превращений.

В клеточных стенках волокон сетки углеводов и лигнина соединены между собой валентными, водородными связями и силами физического взаимодействия.

Разрыв водородных связей приводит к увеличению подвижности сегментов макромолекул. Гемицеллюлозы и лигнин не совместимы по структуре и поэтому при увеличении подвижности сегментов их макромолекул происходит микрорасслаивание. Воздействие химических реагентов варочного раствора приводит к разрыву сложноэфирных связей, что способствует процессу микрорасслаивания.

Процесс микрорасслаивания декомпозирует сложную систему (рис. 3) на квазинезависимые составляющие: лигнин, гемицеллюлозы и целлюлозу.

Рис 2 Технологическая схема производства целлюлозы

Рис.3. Блок-схема структуры растительного сырья.

С этого момента в системе происходит несколько реакций, каждая из которых подчиняется закону действующих масс и протекает относительно независимо от других реакций.

Из вышеизложенных теоретических положений сделан ряд практических выводов:

• исходя из анализа физико-химических свойств растительного хлопкосодержащего сырья, наиболее пригодными способами получения целлюлозы являются щелочные способы;

• с позиций экологических требований и избирательности способа варки из числа технологически перспективных способов переработки хлопкосодержащего растительного сырья следует исключить сульфатный (серосодержащий) способ варки целлюлозы;

• с позиций избирательности воздействия на компоненты хлопкосодержащего растительного сырья наилучшими характеристиками должна обладать кислородно-щелочная варка (по сравнению со щелочной -натронной); с позиций избирательности воздействия на компоненты волокна, создания цикла регенерации, и экономики производства наилучшими характеристиками, по сравнению со щелочной варкой, должна обладать кислородно-щелочная варка растительного сырья;

• для повышения качественных показателей и выхода целлюлозы в процессах кислородно-щелочной обработки хлопкосодержащего растительного сырья необходимо использовать катализирующе-стабилизирующие добавки;

• разработанные теоретические основы позволяют выбирать природу катализирующе-стабплизирующих добавок в соответствии с поставленной перед процессом целью;

3.3. Способы и кинетика отбелки волокнистого полуфабриката

Как было указано выше, процессы варки и отбелки целлюлозы обладают общностью своих структурных закономерностей. Прежде всего, это гетерогенные процессы, твердая фаза которых - растительные волокна, изменяющие свои свойства под атакой химических реагентов жидкой среды.

Из теории переработки хлопкосодержащего сырья следует, что наиболее приемлемыми видами варки являются кислородно-щелочные способы. Полученный полуфабрикат должен отбеливаться любым реагентом (первая базовая предпосылка) и иметь физическую структуру, не допускающую возникновения эффекта внутридиффузионнош торможения (вторая базовая предпосылка).

Способ варки и две предпосылки позволяют выбрать кислородно-щелочной способ отбелки полуфабриката за базовый способ отбелки целлюлозы, получаемой из хлопкосодержащего сырья. Не всегда использование кислородно-щелочной отбелки позволяет обеспечить требуемые показатели целлюлозы. Так, при получении целлюлозы для химической переработки требуется обеспечить либо предельно высокие СП и содержание целлюлозы

(например, целлюлоза для ацетшшроваиия), либо предельно низкое значение СП при высоком содержании целлюлозы.

Из допустимых хлорсодержащих реагентов, обладающих отличными белящими свойствами, следует признать двуокись хлора.

Однако следует иметь в виду, что использование двуокиси хлора обеспечивает появление в сточных водах хлорсодержащих органических соединений. Поэтому использование двуокиси хлора требует создания мер локальной очистки промышленных сточных вод.

3.4. Технология производства целлюлозы из отходов хлопчатника

Разработке технологии получения какого-либо целевого продукта должен предшествовать анализ схемы "сырье - продукт - спрос на потребление продукта". В конкретном случае эта схема формулируется в виде "сырье -качество целлюлозы - спрос на потребление целлюлозы с различными показателями качества".

Качественные показатели целлюлозы для производства бумага (бумагообразующие свойства) резко отличаются от показателей качества целлюлозы, предназначаемой для химической переработки.

Теоретически, из любого вида цаллюлозосодержащего сырья можно получить (выделить) целлюлозу. Но экономические, экологические и технические ограничения часто не позволяют осуществить эту теоретическую предпосылку на практике. Тем не менее, как это следует из всего вышеизложенного, для выбора способа получения целлюлозы необходимо решить глобальный вопрос - чего (каких инкрустов) и сколько нужно удалить, чтобы получить целевой продукт с заданными показателями, сформулированными в его векторе цели.

Из результатов второго раздела работы следует, что весь набор сырья, представляющего собой отходы хлопчатника, является хорошим исходным продуктом для производства целлюлозы любого типа. С одной стороны, низкое содержание инкрустов в этом сырье дает возможность использовать легкую химическую обработку и обеспечивает высокий выход целевого продукта -целлюлозы.

С другой стороны - низкое содержание органических веществ, переходящих в растворы, затрудняет использование методов сжигания щелоков при регенерации химикатов. Для реализации таких методов регенерации щелоков требуется либо высокая степень повторного использования рабочих растворов, либо высокая степень упаривания щелоков, либо значительный расход дополнительных продуктов типа мазута.

При создании производства целлюлозы рационально иметь две технологические линии получения целлюлозы. Одна ТЛ использует в качестве исходного растительного сырья короткоштапельный линт и циклонный пух и имеет своим продуктом высококачественную целлюлозу для химической переработки или производства высококачественных бумаг.

Вторая ТЛ использует в качестве исходного сырья стебли хлопчатника и имеет своим продуктом целлюлозу для производства бумаг различного назначения.

Щелока обеих линий после смешивания поступают в отдел регенерации (рис.4).

Из вышеизложенного следует, что в качестве способа получения целлюлозы наилучшими предпосылками для обработки данного вида растительного сырья обладает кислородно-щелочной способ.

Тогда ТЛ получения целлюлозы будет содержать процессы варки, промывки-очистки и отбелки целлюлозы (рис.4).

Все аппараты ТЛ, с точки зрения обеспечения материального баланса потока, представляют собой емкости, обладающие определенной удерживающей способностью.

Учитывая физические характеристики слоя сырья из стеблей хлопчатника (низкий насыпной вес, высокая степень сжимаемости слоя), наилучшими характеристиками для осуществления процесса варки будут обладать непрерывные горизонтально-трубные варочные установки со шнековым способом перемещения массы.

Кислородно-щелочная отбелка может осуществляться в обычных вертикально-трубных реакторах по схемам с прямотоком или противотоком.

Использование хлопкосодержащего растительного сырья не вносит изменений в аппаратурное оснащение производства. Для создания производства целлюлозы может быть использовано типовое аппаратурно - техническое оснащение.

При выборе режимов, реагентов и аппаратурно-технического оснащения необходимо обеспечить следующие экологические требования:

• технологическая схема производства целлюлозы должна иметь замкнутый водооборот;

• химические реагенты процессов, входящих в способ получения целлюлозы (варка-отбелка), должны обладать возможностями полной регенерации;

• анпаратурно-техническое оснащение процессов промывки массы должно обеспечивать степень отбора щелоков в пределах 0,98 - 0,99;

• отходы процессов приготовления и сортировки растительного сырья должны быть утилизированы методами сжигания;

• катализирующе-стабилизирующие добавки должны иметь способность либо к регенерации, либо к утилизации;

Всем основным таким требованиям отвечает технологическая схема, представленная на рис.4.

о

Рис. 4 .. Технологическая линия получения целлюлозы из отходов хлопчатника,

ГЛАВА 4. КИНЕТИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССОВ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО ХЛОПКОВОГО СЫРЬЯ

Разработку режимов варки целлюлозы следует проводить в соответствии с характеристиками исходного растительного сырья.

По содержанию инкрустов сырье делится на две принципиально различные группы. В первую группу включается сырье, обладающее относительно низким содержанием инкрустов. Его характерными представителями являются линт и циклонный пух. Для этого сырья будет использоваться относительно мягкая химическая обработка.

Характерным представителем второй группы сырья является стебель хлопчатника. По своим характеристикам стебель хлопчатника близок к характеристикам листзенной древесины мягких пород.

4.1. Режимы процессов варки целлюлозы

Из первой группы сырья. Исследование влияния различных параметров процесса кислородно-щелочной варки хлопкового линта и циклонного пуха на качественные показатели получаемой целлюлозы показали, что оптимальными условиями кислородно-щелочного процесса являются: концентрация волокна 7.0 %, концентрация едкого натра 2.0 %, температура 130° С, давление кислорода 1.0 мПа, продолжительность 120 мин. Хлопковая целлюлоза, полученная по такому режиму, имеет сравнительно высокое значение белизны и лучшие качественные показатели, чем целлюлоза, полученная по традиционным способам варки. Из второй группы растительного сырья. Выделение целлюлозы из стеблей хлопчатника способом обычной щелочной (натронной) варки достигалось за счет снижения температуры и значительного увеличения продолжительности процесса. Увеличение температуры с целью сокращения длительности варки приводило к заметным ухудшениям показателей качества целлюлозы. В отличие от линта и пуха стебли хлопчатника обладают более плотной структурой и меньшим значением величины удельной поверхности. Увеличить удельную поверхность можно двумя способами: механическим или химическим.

Первый путь сопровождается не только дополнительными затратами энергии, но и повреждениями волокон, имеющими своим следствием потерю качества целлюлозы.

Предварительная химическая обработка, повышающая величину удельной поверхности волокон, является наиболее оптимальным решением.

В этом случае может быть использована ступенчатая варка целлюлозы на базе щелочных реагентов. Первая - щелочная ступень имеет своей целью частичное удаление инкрустов с целью увеличения доступной активности поверхности волокон. Вторая - кислородно-содовая варка. Ее цель -получение продукта с требуемыми показателями качества.

Необходимым условием равномерной обработки массы является измельчение исходного сырья до размеров не выше 20+0,5 мм. Нижний предел не оказывает влияния на равномерность обработки.

На первой (натронной) ступени варки необходимо обеспечить качественную пропитку растительного сырья.

Для обеспечения требуемой глубины пропитки в промышленных условиях может быть использован критерий

1 + д, J = —\D ■е™ .г Ж

1У1 0

где Б0 эффективный коэффициент диффузии щелочи; Е„ - энергия активации процесса диффузии; СЖ(1) - концентрация щелочи в варочном растворе; М- норма управления, обеспечивающая требуемую глубину пропитки.

Предельной температурой процесса пропитки является температура 130°С, поскольку температурный коэффициент щелочной делигнификации практически не развит. Кислородно-содовая варка стеблей проводилась в следующих условиях: концентрация массы - 5-9 %; концентрация углекислого натрия - 0.5-3%; температура варки 120-180°С; продолжительность варки - 60150 мин; расход ПАВ ОП-7 - 1% от массы исходного сырья; давление кислорода - 0.5-1.5 мПа.

Выход целлюлозы после кислородно-содовой обработки составил 7580% от загружаемой в реактор массы, или 37-40% в пересчете на исходную гуза-паю.

Таким образом,, исследована кинетика процессов щелочной, кислородно-щелочной и кислородно-содовой варки циклонного пуха и стеблей хлопчатника. Получены кинетические уравнения и определены кинетические параметры, позволяющие рассчитать режимы варок в зависимости от требуемых показателей целлюлозы. Впервые разработан способ двухступенчатой щелочно-кислородно-содовой варки для получения целлюлозы из стеблей хлопчатника. Варка может быть осуществлена как одноступенчатая, так и двухступенчатая, в зависимости от требуемых показателей получаемой целлюлозы. СравЕШтельные показатели качества полученных и иностранных образцов целлюлоз приведены в таблице 4.

Как видно из таблицы 4, качественные показатели полученных целлюлоз из линта, циклонного пуха и гуза-паи по предложенной технологии вполне конкурентоспособны в сравнении с лучшими зарубежными аналогами.

Таблица 4.

Показатели качества полученных и иностранных образцов целлюлоз.

Показатели Образцы целлюлоз

качества Влади- Фран- Анг- Амери- Из Из цик- Из гуза-

мирс- цузс- лийс- канская лин- лонного паи

кого хим. кая кая фирма "Бакей" та пуха

завода

а - целюлоза,% 98,9 99,6 99,6 99,3 99,2 99,3 94,0

Зольность,% 0,08 0,10 0,10 0,05 0,05 0,04 0,8-1,0

Железо, мг/кг 28 3 25 7 24 20 26

Кальций, мг/кг 100 - 100 83 32 30 40

Жиры и 0,08 0,10 0,15 0,14 0,05 0,06 0,13

воска,%

Вязкость 1%-

ного м/ам 70-160 60-120 - 100-130 140 150 100-120

раствора, мПа

Средняя СП 1300 - 1250 1200 1290 1180 980

Белизна,% 80 88 90 90 90 92 80

ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ПЕРЕРАБОТКИ ХЛОПКОВЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗ

По своим показателям качества полученные волокнистые полуфабрикаты обладают достаточно широкой областью использования.

Полученные целлюлозы могут употребляться и для производства бумаги. Для получения целлюлозы с таким назначением достаточно обеспечить технологические режимы, позволяющие сохранить в полуфабрикате максимум содержания углеводов целлюлозного характера. Это достигается простым изменением параметров технологических режимов химической обработки растительного сырья в соответствии с полученными кинетическими зависимостями.

Полученные целлюлозы могут быть использованы для производства высококачественных видов бумаг. Но для того, чтобы определить вполне рациональный вид бумаг, необходимо, прежде всего, исследовать основные физические свойства рекомендуемых к производству видов бумаг.

Особый научный и практический интерес представляет собой нетрадиционная цель использования хлопковых целлюлоз - получение микрокристаллической целлюлозы (МКЦ). Для раскрытия этой проблемы необходимо решить ряд научных задач.

1 .Разработать способы получения МКЦ из технических видов целлюлозы.

2.Исследовать кинетику процессов получения МКЦ.

3.Определить требования к параметрам исходного сырья.

4.Разработать технологию получения МКЦ.

5.Рекомендации по использованию МКЦ в производстве керамики.

5.1. Характеристика бумагообразующих свойств хлопковых целлюлоз

Из беленой хлопковой целлюлозы была изготовлена писчая высококачественная бумага массой 75-80 г/мг. Подготовка массы осуществлялась в опытном массном ролле, куда подавалась беленая целлюлоза. Размол осуществлялся до 45° ± 5° Шоппер-Риглера в течение 120 мин. Средняя длина волокон 0,8 мм.

Качественные показатели полученной бумаги представлены в табл.5.

Таблица 5

Показатели механических свойств опытной писчей бумаги, выработанной на основе короткоштапельного линта и циклонного пуха.

Вес, Толщина, Разрывная Излом Золы, Прок- Бели

г/м2 мм длина, км (Число двойных лейка, зна,

перегибов) мм %

а б Средняя

Короткоштапельный линт

82 94 3.20 30 34 32 0.060 2.0 90.8

84 94 2.96 28 32 30 0.060 2.0 92.8

82 94 2.84 26 36 28 0.050 2.0 94.4

Циклонный пух

79 94 2.78 20 32 26 0.040 2.0 92.4

80 94 3.00 26 38 32 0.060 2.0 92.6

81 94 2.92 28 32 30 0.060 2.0 94.0

Образцы бумаги изготовлялись на БМД "Гознак" и Красногородском ЭЗ. (ВНПОбумпром).

В табл.6 представлены физико-механические показатели образцов бумага опытной выработки.

Из данных этой таблицы следует, что бумага из 100% хлопковой целлюлозы обладает наиболее низкими показателями механической прочности. Добавка к композиции бумаги сульфитной целлюлозы значительно повышает механические показатели бумажного листа.

Создание волокнистого материала с оптимальными свойствами должно базироваться на "равнопрочности" всех его компонентов. При оценке качества бумаги необходимо учитывать проблему устойчивости к деструктурным процессам не самих целлюлозных волокон, а межфибриллярных и межволоконных связей - "узлов", обеспечивающих прочность бумажного листа. Неодинаковая устойчивость к термоокислителыюй деструкции различных компонентов растительной ткани позволяет предположить наличие дифференцирующего эффекта воздействия таких обработок по отношению к видам бумаги, полученной из различных полуфабрикатов.

Таблица б

Физико-механические показатели образцов бумаги опытной выработки (средние по двум направлениям)

Вид бумаги и состав по волокну Условное обозначение бумаг Показатели

длина волокон, мм масса, 1м!/г толщина, мм 10"3 объемная масса, кг/м3 разрывная масса, кг/м3 разрыв^ ное удлинение, /0 разрывное усилие,Н излом (число двойных перегибов) сопротив лекие раздиранию,Н сопротивление продав-ливанию, КПа влагопро-чность, % разрывное усилие в мокром состоянии. Н

из 100% небеленой сульфатной целлюлозы СФА-Н 1.35 86.6 123 700 6,200 5.1 88 710 0.92 338.33 2.2 1.8

из 100% беленой облагороженной сульфатной (кордной) целлюлозы СФА-К 0.85 80.1 131 610 3,600 3.9 41 253 0.57 153.96 Í.2 0.5

из 100% беленой сульфитной целлюлозы СФИ-Б 1,30 73.7 106 690 4,800 4.1 52 342 0.52 189.27 3.3 1.7

из смеси 70% сульфитной беленой и 30% хлопковой целлюлозы СФИ/Хл 1.35 78,0 140 490 2,800 2.1 32 174 0.66 107.87 0 0

из 100% хлопковой целлюлозы Хл 1,00 66,0 119 550 2.4 2.5 24 97 0.41 80.41 0 0

Для проверки этой гипотезы изучалось изменение в процессе старения физико-механических и упруго-релаксационных свойств бумаги. При этом в качестве объектов исследований были выбраны три вида бумаги: хлопковая бумага, в которой прочность межволоконных и межфибриллярных связей ("узлов") обеспечивается за счет застеклованной целлюлозы; опытно-хлопковая бумага (содержащая в композиции хлопковую и сульфитную целлюлозу 1:2), у которой в образовании межволоконных связей принимают участие и гемицеллюлозы; газетная бумага, в которой в образовании межволоконных связей первостепенную роль шрает застеклованный лигнин.

Для газетной бумага время релаксации намного выше, чем для хлопковой бумага, причем если для газетной бумаги время релаксации в изученном диапазоне нагрузок практически не зависит от величины напряжения, то для бумаги из хлопковой целлюлозы наблюдается резкое снижение величины времени релаксации при увеличении нагрузки. Таким образом, если в газетной бумаге ответственный за образование межфибриллярных и межволоконных связей полимер (лигнин) находится в стеклообразном состоянии и для него не характерны вынужденно -эластические деформации, то для хлопковой бумаги полимер, обеспечивающий межволоконные связи (целлюлоза), находится в вынужденно - эластическом состоянии.

Результаты исследований изменений физико-механических свойств образцов бумага при старении и показывают именно такую картину. В то время, как разрывные характеристики газетной и хлопковой бумага при старении меняются незначительно, усталостные свойства материала, характеризуемые изломом, для газетной бумаги падают катастрофически, а для хлопковой бумаги - в значительно меньшей степени.

Таким образом, разработан метод оценки механических и упругорелаксационных свойств бумаги, позволяющий подобрать композицию бумажной массы в зависимости от требований к потребительским свойствам бумаги.

Показано, что далеко не всегда хлопковая целлюлоза в бумажной массе оказывается одним из наилучших компонентов. Хлопковые целлюлозы должны быть использованы для производства высококачественных видов бумаги и для производства бумаг специального назначения.

Полученные данные представляют собой основу для создания технологии производства бумаг из хлопковых целлюлоз.

5.2. Технология получения МКЦ из хлопковой целлюлозы

Технология получения МКЦ была создана согласно разработанной выше методологии.

Базой этой методологии является постулат о том, что технология как система определяется совокупностью (взаимодействием) следующих основных элементов: целевого продукта, исходного сырья, способов и их аппаратурного оснащения для превращения сырья в целевой продукт. Связь этих элементов

посредством алгоритма функционирования определяет все основные параметры системы - технологии получения данного конкретного продукта (целлюлозы, бумаги, МКЦ и т.д.).

Основные параметры целевого продукта (МКЦ) и исходного сырья (хлопковой целлюлозы) заданы, в первом приближении, условиями самой задачи.

Алгоритм создания технологии получения МКЦ разбивается на следующие научно-исследовательские задачи:

• исследование исходного сырья и разработка требований к его структуре;

• разработка способов получения МКЦ;

• исследование кинетики получения МКЦ;

• разработка технологии получения МКЦ. Из механизма гидролиза целлюлозы следует, что реагирующее вещество (целлюлоза - А) образует с катализатором (ионом гидроксония - В) неустойчивый комплекс X, который распадается на вещества С (продукты гидролиза целлюлоза) и Д (протон, образующий впоследствии ион гидроксония).

А +В-» Х-> С+Д

Из схемы следует, что катализатор не только переводит целлюлозу в более реакционнослособную форму, но и участвует в ее дальнейшем превращении.

Таким образом, имеет место явление катализа, когда константа скорости каталитической реакции зависит от природы и концентрации используемой в качестве катализатора кислоты.

Если кислотный катализ рассматривать как протолитпческую реакцию, го можно постулировать, что чем сильнее кислота, тем выше ее каталитическая активность.

Однако количественные данные о донорных свойствах кислот сильно расходятся в зависимости от условий измерения и способов расчета. Так, для :оляной кислоты определены следующие константы диссоциации: 107'3; 107; 10«; 103; 10"

Кислоты можно расположить в следующие ряды в порядке уменьшения протонодонорных свойств;

HJ>HBr>HN03>HCl>H2S04>H3P04>HC00H>CH3C00H HJ>HBr>HCl>H2S04>HN03

Ддя пиролиза сахарозы при 25° С в 0,5 н кислоте

HBr>(HCl+HN03)>H2S04>CH3C00H

При гидролизе целлюлозы 100° С в 2 н кислоте

HBr>HCl> HN03> H2S03>H3P04

Для гидролиза целлюлозы при 180° С в 0,1 н кислоте

HBr>HCl>H2S03>HN03>H3P04>CH3C00H

Из полученных данных следует, что в принципе каталитическая ктивность кислот располагается в ряд, соответствующий их протонодонорным войствам. Исключением является азотная кислота, которая при практически

равных константах ионизации (определенных для нормальных условий) имеет пониженную каталитическую активность по сравнению с соляной кислотой.

На основании экспериментальных данных была выбрана смесь кислот HCl + HN03, в пропорциях 3:1 удовлетворяющая требованиям получения продукта, свободного от олигосахаридов и высокой степени белизны.

Итак, разработана бинарная катализирующая система, позволяющая получить МКЦ с высокой степенью химической чистоты.

Набор катализаторов для способов получения МКЦ с различными целевыми назначениями: HCl, H2S04, (HCl + HN03,). Рабочие концентрации катализаторов находятся в пределах 1,0 - 2,5 н.

Значения температурного коэффициента /п (Т)/ в реакциях кислотно-каталитического гидролиза целлюлозы находятся в пределах 2,5-2,6.

Основой расчета температуры гидролиза является формула

*ЭКВ ~

4.34

vln п(Т) п(Т) т2 - 7j J 10

где - эквивалентная продолжительность пиролиза при конечной температуре; V - скорость нагрева реакционной смеси °С/мин; Т1?Т2 - начальная и конечная температура гидролиза.

Методом перебора возможных значений на ЭВМ рассчитана область допустимых значений температур (80-110°С, средняя Тср=100°С) при технологически приемлемом времени (^ = 60 мин).

Таким образом, определены все параметры способов получения МКЦ.

5,3. Исследование кинетики процессов получения МКЦ

В процессе кислотно-катализируемого гидролиза целлюлозы достигается значение предельной степени полимеризации - СП. Следовательно,

кинетическая кривая СП имеет асимптоту, отвечающую СП —> СП ю

Тогда справедлива следующая схема гидролиза

[С6Я10О5]„ + („-1) _*-> [С6Я1206] + [Сбя10о5]„.м где п -> СП = СП0; (п-т) —> СП - СПт Общее число связей (£0), допустимых гидролизу при концентрации .макромолекул (С0), равно

ёо - со{сп0 -СПХ)

Тогда в = §0-е~к' =со(спо-сп„)-е-к' . Общее число звеньев мономера в системе не изменится

садсп = с0 спо

Тогда к{1) =

СП0-СПа cnt-cnx In----ln-

СЯ„

СП.

сп„

;(2) 1 сп0

Или, используя уравнения, К = -—--

Для выхода (В) целлюлозы после гидролиза уравнение запишется в виде

Так, константа скорости реакции имеет сложную структуру. Уравнение, описывающее скорость изменения параметра (X), должно быть записано в виде

дх _ _/ \

= кэфх = \ д -к0 -ку)е КТ -х ,

где ка, - фактор, определяющий зависимость скорости реакции от вида катализатора; ко, - температурный фактор; - фактор кинетической активности целлюлозы, зависяпцш в общем случае от ее структуры.

Константы скоростей определялись для процесса гидролиза в условиях, приведенных в табл.7. Гидролиз во всех опытах проводился при гидромодуле 1:10.

Условия гидролиза различных целлюлоз

Таблица 7.

Вид целлюлозы Вид и концентрация кислоты Температура гидролиза,°С

Сульфитная целлюлоза 1 н H2S04 60 - 80 - 110

2.5 н H2S04 60 - 80 - 100

1 н HCl 100

2.5 н HCl 100

1 н HNO, 100

2.5 н HNO, 100

HCl + HNO3 100

(при мольном

соотношении 3:1)

Сульфатная целлюлоза 1 н СН3СООН 100

1 н HCl 100

2.5 н HCl 100

HCl + HNO3 100

(при мольном

соотношешш 3:1)

Хлопковая целлюлоза 1 Н СН3СООН 100

2.5 н HCl 100

HCl + HNO3 100

(при мольном

соотношешш 3:1)

В табл.8 приведены данные по расчету константы скорости гидролитической деструкции сульфитной целлюлозы с параметрами (СПо = 670, СП = 120) при действии раствора 1н и 2,5н HCl, температуре 100°С. Из расчетных данных следует, что вне зависимости от метода расчета процесс гидролиза имеет устойчивые значения констант скорости реакции только после 15 минут от своего начала. При этом для всех видов исходной целлюлозы и типов катализирующих кислот значения констант располагаются в ряде кд > ki > к2,

где ко - константа скорости, рассчитанная на 5-минутную длительность процесса; к, - 15 минут; к2- константа скорости, описывающая гидролитическую деструкцию целлюлозы после 15 мин.

Значения ко для сульфитной целлюлозы (100°С) составляют: 1 н HCl ко(1) = 0,131; к/' = 0,091; 2,5 н HCl ко(1) = 0,427; к^2' = 0,169; 1 н H2S04 к/' = 0,10; ко<2) = 0,088. (мин'1).

Константы скорости гидролиза СФИ. Таблица 8

Длительность, мин Текущая СП ко к(2)

1 н HCl

05 250 0.131 0.091 ± 0.002

15 230 0.107 0.036

30 180 0.070 0.027

45 160 0.064 0.030 + 0.008

60 130 0.068 ± 0.004 0.039

2,5 н HCl

05 185 0.427 0.17

15 160 0.175 0.07 ± 0.004

30 140 0.11 0.058

45 130 0.089 0.053 ± 0.008

60 130 0.089 0.053

В табл.9 представлены значения констант скоростей гидролитической деструкции сульфитной целлюлозы с параметрами СП0=670, СП = 120 при действии растворами 1н и 2,5н Н2304, и температурах 60, 80 и 100°С.

Таблица 9

Константы скорости гидролитической деструкции СФИ серной кислотой при различных температурах _

№ Условия процесса Константа ско эости реакции (1/мин)

концентрация тем-pa °С

к,(1) к,(2) к2(1> к2<2'

1 H2S04 1н 60 0.0087 0.0043 0.0019 0.0010±0.00003

2 H2S04 1н 80 0.0187 0.0107 0.0044 0.0027+0.0003

3 H2S04 1н 100 0.078 0.47 0.058 0.021±0.004

4 H:S04 2.5н 60 0.0139 0.0074 0.0032 0.0018±0.0003

5 H2S04 2.5н 80 0.053 0.0232 0.015 0.0075+0.0008

6 H2S04 2.5h 100 0.157 0.078 0.074 0.04410.0009

В табл.10 сведены значения констант скоростей пздролитнческой деструкции различных типов целлюлоз при действии кислот разных видов и концентраций при 100°С.

В табл. 9 и 10 значения констант к, отвечают константе, рассчитанной на 15-минутную длительность процесса, а к2 характеризует скорость реакции пиролиза по истечении 15-ти минут.

Таблица 10

Константы скорости реакции гидролитической деструкции при 100° С

Тип Вид Константа скорости реакщш (1/шш)

целлюлозы целлюлозы к/1» к/2' к2(1) V (2> к2

1 2 3 4 5 5 7 3 ? 0 1 2 Сульфитная Сульфитная Сульфитная Сульфитная Сульфитная Сульфитнат Сульфитная Сульфатная Сульфатная Сульфатная Хлопковая Хлопковая HCl 1н HCl 2.5н HNO, 1н H2S04 1 н H2S04 2.5 н HC1+HN03 СН3СООН 1н HCl 1н HCl 2.5 н HCI+HNO3 HCl 1н HCl 2.5н 0.107 0.175 0.09 0.078 0.157 0.103 0.063 0.132 0.081 0.15 0.07+0.004 0.010 0.05 0.047 0.078 0.059 0.005 0.042 0.07 0.048 0.035 0.038 0.08 0.028 0.058 0.074 0.053 0.026 0.053 0.030 0.07 0.033+0.004 0.055±0.008 0.0165 0.02Ш.004 0.044 0.033 0.0019±0.0002 0.019 0.037 0.202 0.014

В табл.11 представлены значения констант скоростей падения выхода целлюлоз в процессах пиролиза различными константами при температуре 100°С. При этом значения констант таблицы соответствуют:

к! - константа после 5 минут длительности процесса; к2 после 15 минут; к,,- константа, характеризующая щцролиз целлюлозы при длительности от 15 минут и далее.

Таблица 11

Константы скорости растворения целлюлоз в процессе пиролиза

Тип целлюлозы Вид катализатора Константы скорости гидролиза (1/мин)

к/1» к/2» к,(1)

СФИ СФИ СФИ Хлопковая СФА СФА СФА H2S04 1 н HCl 1 н HCl 2.5 н HCl 2.5 н H2S04 1 н HCl 1 н HCl 2.5 н 0.014 0.03 0.0657 0.068 0.017 0.07 0.08 0.014 0.03 0.0435 0.068 0.017 0.037 0.045 0.0117 0.03 ± 0.004 0.0322 0.068 ± .0008 0.017 0.037 0.045

На рис.5 представлены зависимости, характеризующие логарифмы доли разрушенных связей от времени процесса гидролиза при различных температурах. Вид зависимостей показывает, что реакция может рассматриваться как реакция первого порядка. При изменении температуры на 20°С скорость реакции существенно возрастает.

Методом перебора рассчитывалась средняя величина температурного коэффициента. Для 1н Н2804 температурный коэффициент оказался равен 2,3±0,3. Такой же расчет был проведен для процесса гидролиза 2,5н Н2504. Средние значения температурного коэффициента оказались равными. Величина температурного коэффициента не зависит от вида используемой кислоты. Поэтому можно принять среднее значение температурного коэффициента процесса гидролиза равным

п(Т) = 2,3 ± 0,3

По величине температурного коэффициента было рассчитано среднее значение энергии активации процесса гидролиза. Для этого используется формула

10£

„(Г)=е№ю) (

где Е - энергия активации; 11 - газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль.град или 1,98 кал/моль.град.

Расчет по формуле дает значение средней энергии активации процесса гидролиза Е = 22000 + 2000 кал/моль (91960 ± 8360 Дж/моль).

Тогда константа скорости реакции может быть записана в виде

22000 к = к0-е «т ,

где кд - предэкспоненцнальный множитель, характеризующий процесс пщролиза на макромолекулярном уровне, зависящий от характеристик щдролизуемой целлюлозы и раствора используемой кислоты.

На рис. 6 представлены зависимости изменения степени полимеризации (доли сохранившихся доступных связей) от времени в зависимости от концентрации кислоты. Из полученых данных (рис. 5 и 6), видно, что скорость гидролитической деструкции целлюлозы увеличивается при увеличении концентрации катализируемой кислоты.

5.4. Технологическая схема получения МКЦ

В качестве исходного сырья дня получения МКЦ могут быть использованы хлопковые целлюлозы, созданные из любого вида растительного сырья: линта, циклонного пуха, стеблей хлопчатника.

Технологическая схема получения МКЦ представлена на рис.7.

Для производства МКЦ может быть использована целлюлозная суспензия (если производство расположено в пределах завода по получению целлюлозы) или привозная целлюлоза в кипах (если производство представляет собой обособленное предприятие). После активации (обработка целлюлозной суспензии слабой кислотой возврата) осуществляются все операции, необходимые для получения МКЦ. Отработанная реакционная смесь перед подачей на переработку Сахаров проходит через катионо-(анионо)-обменные колонки. Эти колонки обеспечивают возврат катализатора в производство. Отработанная реакционная смесь после нейтрализации направляется в отдел регенерации соды.

Буферные емкости (в) в технологической схеме обеспечивают операции разбавления, хранения и непрерывность потока производства.

Для оснащеши технологаческой линии используется стандартное оборудование, контрольно-измерительные приборы и регуляторы.

Волокнистая масса после обезвоживания на вакуум-фильтре поступает в дезинтегратор (разрыхлитель), где диспергаруется и вентиляторами подается в камеру смешения с горячим воздухом.

Из камеры смешения взвесь препарата поступает в сушильный циклон (сушка). После высушивания препарат МКЦ собирается в бункера, расфасовывается и упаковывается.

Рис. 5. Изменение степени полимеризации при гидролизе целлюлоз серной кислотой

1 - СФИ, 1н, 60°С; 2 - СФИ, 1н,80°С; 3 - СФИ,2,5н,80°С; 4 - СФИ,1н,100°С; 5 - СФИ,2,5нД00°С; 6 - СФАДн,100°С;

10 20 30 40 50 60 t, мин

Рис. 6. Изменение степени полимеризации при гидролизе целлюлоз

1 - хлопковая целлюлоза, 1н, HCl; 2 - СФИ, 1н, HCl; 3 - СФА / HCl + HNO, /; 4 - СФИ, /HCl +HNO,/; 5 - СФИ, 2,5н, HCl

Рис. 7 Технологическая линия производства МКЦ

5.5. Область применения МКЦ

В предыдущих разделах приводились примеры использования МКЦ в различных отраслях промышленности. Однако спектр возможного использования МКЦ этими примерами далеко не ограничивается. Интересной особенностью МКЦ являются свойства, придающие ей характеристики ПАВ (поверхностно-активного вещества). И, наконец, МКЦ способна образовывать гели.

Эти свойства МКЦ послужили основой для поиска новых нетрадиционных методов ее применения.

Существенное увеличение прочности полуфабрикатов в фарфоро-фаянсовой промышленности удается достичь введением МКЦ, которые выгорают в процессе обжига.

Фарфоровые полуфабрикаты в присутствии МКЦ приобретают более высокий предел прочности при статистическом изгибе и снижении температуры спекания. Последнее объясняется образованием более плотной структуры в исходной дисперсной системе.

Механизм упрочнения полуфабриката в присутствии МКЦ

По существующей технологии получения фарфоровых изделий полуфабрикат проходит стадию сушки, в ходе которой наблюдается усадка изделий. При этом полуфабрикат легко отделяется от стенок форм и может быть снят с них (плоский ассортимент) или извлечен (полный ассортимент). В целом, процесс упрочнения полуфабриката при удалении из него влаги, особенно на втором этапе сушки, может быть представлен следующей схемой:

Анализ предложенной схемы показывает, что гидрофобизация сольватных оболочек ионов препятствует образованию между ними ионной связи.

В заключение можно отметить, что подтверждением предложенного механизма упрочнения структуры полуфабриката служит проведенное в работе исследование спекаемости масс и дифференциально-термический анализ, которые показали, что применение гидрофильных гелеобразных МКЦ снижает температуры. начала муллитообразования и начала спекания на 60-70°С, а экзотермический эффект кристаллизации вторичного муллита имеет большую интенсивность, чем в случае заводской массы без добавок.

Таким образом, эффект, полученный от применения гидрофильных гелеобразных МКЦ, сходен с результатами процесса дополнительного измельчения исходной шихты с применением МКЦ. В табл.12 приведены результаты определения структурно-механических и технологических свойств опытных масс полуфабриката.

Из данных табл.12 видно, что опытные фарфоровые массы обладают более высоким значением предела прочности при статическом изгибе в воздушно-сухом и высушенном при 110°С состоянии по сравнению с массой

сульфитно-спиртовой базы (ССБ). Так, например, предел прочности для образцов с добавкой МКЦ-геля в воздушно-сухом и высушенном состоянии равен 2,58 и 3,50 МПа соответственно, а для массы с добавкой гель-линтерой (ГЛ) и гель-кремниевой (ГК) составляет 2,48 и 3,30; 2,22 и 3,15 МПа :оответственно.

Таблица 12.

Структурно-механические н технологические свойства опытных

Концентрация Свойства

добавок Время Усадка Объем- Предел прочности при статич.

сушки, в возд. ная изгибе, МПа

мин. сухом масса

состоя полуфаб воздушно- высушенных

нии, °1о риката, сухих при 110° С

МПа

>ез добавок 240 3.72 1.47 1.60 2.43

; добавкой

1 масс.% ССБ 230 3.60 1.49 1.92 2.80

; добавкой

).2 масс.% ГК 210 3.37 1.54 2.22 3.15

: добавкой

1.5 масс.% ГЛ 190 3.15 1.53 2.48 3.30

: добавкой

1.5 масс.%

ДКЦ-геля 185 3.10 1.54 2.58 3.50

Увеличение показателя прочности для опытных масс является ледствием образования более плотной и однородной массы за счет отастифнцирующих и армирующих свойств МКЦ, о чем свидетельствует величение объемной массы исследуемых масс с 1,47 до 1,54 МПа и менынение значения воздушной усадки с 3,72 до 3,10%.

Экспериментальные данные показывают, что увеличение концентрации :сследуемых МКЦ в фарфоровой массе приводит к увеличению прочностных арактеристик полуфабриката.

5.6. Результаты производственных испытаний фарфоровых масс, содержащих смеси гелей МКЦ и линтера в условиях Ташкентского и Кувасайского фарфоровых заводов

С целью обработки технологии получения фарфоровых изделий с рименением добавок смесей гидрофильных ПАВ (МКЦ и линтера) и пределения основных технологических и физико-технических свойств трфора на Ташкентском и Кувасайском фарфоровых заводах было проведено роизводственное опробование опытных фарфоровых масс с изготовлением 1арфоровых изделий хозяйственно-бытового назначения.

На указанных заводах были изготовлены опытно-промышленные партии фарфоровых изделий хозяйственно-бытового назначения (табл. 13).

Таблица 13

Основные физико-механические и технологические свойства фарфора хозяйственно-бытового назначения.

Показатели массы

ССБ МКЦ-гель ГМЛ ГОСТ 28320-89

Температура, °С 1350 1350 1350

Предел прочности при

стат. изгибе, МПа 87.0 98 114 70-90

Водопоглощение,% 0 0.02 0.02 0-0.5

Общая усадка,% 14.2 13.2 12.6 -

Объемная масса, г/см3 2.37 2.40 2.41 2.25-2.42

Количество брака,% 22 16 13 -

Белизна, %

неглазурованная 63 66 67 55-70

глазурованная 60 64 65 -

просвечиваемость,%

Т, 11.4 13.8 14.0 11.0

1 2.9 3.7 4.0 3.0

Т2 Термостойкость, теплообмен 9 12 13 более 8

В результате производственного испытания установлено, что технология производства хозяйственного фарфора с использованием МКЦ не требует внесения изменений в технологическую схему. Введение в фарфоровую массу добавок смесей гелей МКЦ и линтера в количестве 0,05-0,5% повышает механическую прочность, белизну, просвечиваемость и термостойкость, а также позволяет получать тонкостенные фарфоровые изделия художественно-бытового назначения с высокими эстетическими свойствами.

Образцы полученных тонкостенных фарфоровых изделий с высокими потребительскими свойствами были экспонированы на международных выставках в городах Хельсинки и Братиславе, а также получены 1 диплом и 1 премия на республиканской выставке молодых ученых (Ташкент, 1988г.).

Таким образом, физико-механические и другие показатели фарфоровых изделий, полученных в производственных условиях, полностью отвечают требованиям ГОСТа для производства фарфора хозяйственного назначения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Впервые, с позиции системного подхода, дана количественная оценка взаимосвязей основных параметров, характеризующих технологию получения целлюлозы из линта, волокнистых отходов хлопкоочистительной промышленности и стеблей хлопчатника.

Разработаны методологии и алгоритм расчета параметров, определяющих структуру технологических схем производства целлюлозы.

2. Впервые исследованы связи параметров растительного сырья с механизмом и кинетикой физико-химических превращений в процессах получения целлюлозы. На основании анализа этих данных определены способы варки и отбелки целлюлозы, отвечающие требованиям современных технологий.

3. Разработаны теоретические основы выбора катализаторов и ингибиторов химических реакций в процессах получения целлюлозы. Предложен набор катализирующих и стабилизирующе-катализирующих веществ и исследована кинетика их воздействия на показатели качества целлюлозы. Разработан набор технологических режимов процессов кислородно-щелочной варки целлюлозы из линта различных сортов, циклонного пуха и стеблей хлопчатника. Исследовано влияние катализаторов на скорость процесса варки и показатели качества целлюлозы.

4. На основании исследования упруго-релаксационных свойств различных бумаг и целлюлозных композиционных материалов оценено изменение их физического (релаксационного) состояния в различных условиях, а также вклад каждого из полимерных ингредиентов растительного сырья 'целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина) в суммарную прочность бумажного гнета.

Разработаны рекомендации по рациональному применению хлопковых юлуфабрикатов для производства бумаг различного назначения.

5. Впервые разработана технология получения МКЦ из хлопковых деллюлоз .методом кислотно-катализируемого пиролиза с использованием зинарных катализирующих смесей. Исследована кинетика процесса кислотно-сатализируемого пщролиза хлопковых целлюлоз, получены кинетические /равнения и определены кинетические параметры процесса.

6. Исследовано влияние гелеобразующих МКЦ на показатели качества ¡эарфоро-керамических масс. Доказана возможность использования МКЦ в :оставе керамических масс для производства фарфора. Разработаны и ¡недрены составы фарфоровых масс с использованием МКЦ, которые гозволили снизить количество брака при формовании и сушке полуфабриката, отучшить эстетические свойства готовых изделий, при этом имеется ¡озможность сохранить принятую технологаческую схему производства и «шить себестоимость готовой продукции.

7. Созданная технология по использованию МКЦ в фарфорово-:ерамических массах прошла промышленное испытание в условиях Ташкентского, Кувасайского фарфоровых заводов и внедрена на литейных частках этих предприятий. Проведены технико-экономические расчеты, :оторые показали рентабельность такого производства.

8. Разработаны технические условия и регламенты технолошческого [роцесса на получение МКЦ и на изготовление фарфоровых изделий с «пользованием растительной добавки (МКЦ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРАТЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Монографии, статьи, опубликованные в научных журналах и сборниках:

1. Миркамилов Ш.М. Аким Э.Л. Ерыхов Б.П. Зверева И.С. Влияние климатических условий на упруго-релакционные свойства бумага // Химия древесины. Рига, 1976, N6, с.70-75

2. Миркамилов Ш.М. Ерыхов Б.П. Зияев A.C. Использование резонансного метода для изучения кинетики разупрочнения целлюлозных материалов в воде // Химия древесины, Рига, 1982 №4, с.69-72

3. Ерыхов Б.П. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Наумов. Сопоставление низкочастотного и высокочастотного модулей сдвига при исследовании структуры целлюлозных материалов // Лесной журнал, Архангельск, 1982, №5, с.81-83

4. Миркамилов Ш.М. Зорина Р.И. Шаповалов О.И. Энтропия надмолекулярной структуры целлюлозы // Химия древесины, Рига, 1983, №2, с.3-6

5. Зорина Р.И. Миркамилов Ш.М. Шашилов A.A. Шаповалов О.И. Экспериментальная оценка надмолекулярной структуры целлюлозы И Химия древесины, Рига, 1983, N2, с.7-9

6. Ерыхов Б.П. Зияев A.C. Миркамилов Ш.М. и др. О неразрушающем контроле качества продукции // Бумажная промышленность, М., 1985, №8, с.23-25

7. Миркамилов Ш.М. Эминов A.M., Миркамилов Т.М., Зияев A.C. Влияние геля МКЦ на свойства фарфора II Стекло и керамика, Стройиздат, 1988, N9, с.25-27

8. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Эминов А., Миркамилов Т.М.Упрочнение фарфорового полуфабриката комбинированными добавками П Стекло и керамика, 1989, N3, с.15-16

9. Зияев A.C., Миркамилов Ш.М. Эминов А. Влияние механический активации на реакционную способность фарфоровых масс И Стекло и керамика, 1990, №12, с.15-16

10. Миркамилов Ш.М. Тиллашайхов М.С. Зависимость надмолекулярной структуры целлюлозы из стеблей хлопчатника от технологических процессов ее получения // Химия природных соединений 1996, N6, с.928-931

11. Миркамилов Ш.М. Зорина Р.И., Тиллашайхов М.С. Создание математической модели процесса гидролитической деструкции целлюлозы // ДАН Респуб.Узбекистан, 1996, N6, с.36-38

12. Аким ЭЛ., Ерыхов Б.П. Миркамилов Ш.М. Установка для изучения структуры целлюлозных материалов в жидких средах // Узб. хим. журнал, 1974, №3, с.73-75

13. Аким ЭЛ. Ерыхов Б.П. Миркамилов Ш.М. О применяемости «разрушающих методов для изучения влияния жидких сред на структуру целлюлозных материалов // Узб .хим. журнал 1976, №1, с.40-44

14. Миркамилов Ш.М. Зияев А.С. Эшшов А. Влияние ПАВ на 1рочностъ фарфоровых масс П Узб. хим. журнал, 1988, №3, с.60-65

15. Миркамнлов ШМ, Тиллашайхов М.С. Сайфутдинов Р. Синетические закономерности химической обработки растительного сырья-ггеблей хлопчатника // Узб. хим. журнал, Т., 1988, N4, с.72-74

16. Миркамнлов ШМ. Тиллашайхов М.С. Рахимова Л.А. Влияние 'словий гидролиза хлопкового линта на качество получаемой шкрокристаллической целлюлозы // Вестник ТашГТУ, N«1-2, 1996, с.121-123

17. Миркамнлов ШМ. Аким ЭЛ. Исследовагаге влияния температуры [а структурно-механические свойства композиционных материалов // Межвуз. б. научньк трудов: Химии и технология древесины, Вып.З Ленинград ЛТП ЩБ, 1976

18. Миркамилов Ш.М. Павлова Л.А. Аким ЭЛ. Влияние органических ред на релаксацию напряжений в целлюлбзных материалах. /Гежвуз.сб.научных трудов: "Химия и технология бумага". Вып.4 Ленинград 976, с.43-51

19. Миркамилов Ш.М. Аким ЭЛ. Зайонц Е.Г. Влияние полимерных сокрытий на упруго-релаксационные свойства бумаги // Межвуз. сб. научн. рудов: Химия и технология бумаги, вып.6 Ленинград, 1978, с.43-49

20. Миркамнлов ШМ. Зайонц Е.Г. Аким ЭЛ. Интенсификация [ронзводства и повышения качества переплетных материалов на бумажной >снове // Межвуз. сборник научных трудов: Химия и технология бумаги, вып.7, [енинград, 1979, с.116-118

21. Миркамилов ТМ. Зорина Р.И. Миркамилов ШМ. Кинетика [роцесса гидролитической деструкции целлюлозы И Межвуз. сб.науч.трудов: Симия и хим. технология цел. мат-в, Ташкент, 1985, с.3-8

22. Миркамилов ШМ. Зорина Р.И. Миркамнлов ТМ. Влияние труктуры целлюлозы на скорость ее гидролитической деструкции // Тежвуз.сблгяуч.трудов: Химия и хим.технология целлюлозных материалов, 'ашкент, 1985, с.46-49

23. Миркамилов ШМ. Зияев А.С. Применение микрокристаллической еллюлозы в фарфоро-фаянсовой промышленности // Межвуз. сб. науч. трудов: [имия и хим.технолопи природных и синтетических полимерн. материалов, 'ашкент, 1986, с.4-5

24. Зорина Р.И. Миркамилов ШМ. Влияние вида и концентрации ислоты на скорость процесса гидролиза // Межвуз.сб.науч.трудов: Химия и им.технолошя природных и синтетических полимерн. материалов. Ташкент, 986, с.13-16

25. Зорин И.Ф.Миркамилов ШМ.,Зорина Р.И. Миркамилов ТМ. ■лияние способа получения целлюлозы на параметры ее надмолекулярной груктуры // Межвуз.сб.науч.трудов: Химия и хим.технология природных и интетических полимерн. материалов. Ташкент, 1986, с. 16-19.

26. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Тиллашайхов М.С. Некоторые аспекты использования МКЦ в создании композиционных материалов с повышенными свойствами // Межвуз. сб.науч.тр. Моделирование и разработке технических средств для АСУТП, Ташкент, 1987, с.51-53

27. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Чинни махсулотлариниш мустахкамлигини ва сифатини ошириш учун пахта тозалаш заводи чикиндиларидан фойдаланиш. Узб.табиатдан окилона фойдаланишнинг баъз[ масалалари // Илмий маколалар туплами. Тошкент: Низомий номли ТошДГШ 1991, с.60-62-6.

28. Миркамилов Ш.М. Сайфутдинов Р. Миркамилов Т.М. ТиллашайхоЕ С.М. Исследование процесса пиролиза целлюлозы из гуза-паи // Сб.науч.тр. Вып.2 ТХТИ, Химия и хим.технология органич. соед. Т., 1993 - с.26-30

Авторские свидетельства и патенты на изобретение

29. A.C. N757621 Переплетный материал и способ его получения > Аким Э.Л. Зайонц Е.Г. Миркамилов Ш.М. и др. БИ N31, 1980.

30. A.C. N1051882 Способ получения микрокристаллической целлюлозы/ Миркамилов Ш.М. Зорина Р.И. Усманов Х.У. и др. 1983.

31. A.C. N1066125 Способ получения древесно-волокнистых плит i Миркамилов Ш.М. Терентьев O.A. Усманов Х.У. и др. 1983.

32. A.C. N1146975 Способ получения фарфоровых изделий / Миркамилов Ш.М. Зияев A.C., Миркамилов Т.М. и др. 1984.

33. A.C. N1426030 Способ изготовления фарфоровых изделий / Миркамилов Ш.М Зияев A.C., Миркамилов Т.М., Максудов Д. 1988.

34. A.C. N1720248 Способ изготовления фарфоровых изделий / Эминов A.M., Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. и др. 1991.

Тезисы, депонированные рукописи, рефераты, информационные письма, аннотации, опубликованные в научных журналах

35. Аким Э.Л. Миркамилов Ш.М. Структурные изменения целлюлозы г процессах получения и переработки бумаги // Тезисы,докл.1 всесоюзной конф. по химии и физике целлюлозы, Зт. Рига 1975, с. 132-133

36. Миркамилов Ш.М. Аким Э.Л. Исследование специфических особенностей процесса деструкции целлюлозных и композиционных материалов (бумаги и бумага с полимерным покрытием) // Тезисы докл.на IV Всесоюзной конф.по пробл. "Старение и стабилизация полимеров", 1976.Т.6, с.70-71

37. Миркамилов Ш.М. Аким Э.Л. Изменения физического состояния лигнина и целлюлозы при получении бумага // Тезисы докл. на VI Всесоюзной конф. по химии и использованию лигнина, Рига, 1976, с. 183-186

38. Миркамилов Ш.М. Осовская И.Н. Термохимическое изучение смачивания целлюлозных материалов различными органическими растворителями // Тезисы докл. на XI Всесоюзной конф.по калориметрии, М., 1977, с.276

39. Аким Э.Л. Миркамилов Ш.М. Исследования упругорелаксационных :войств бумага - основы для ультрафильтров // Тезисы докл.на II Всесоюзной ;онф. по мембранным методам разделения смесей. Владимир 1977, с.163-165

40. Аким Э.Л. Миркамилов Ш.М. Зайонц Е.Г. Влияние растворителей (а бумагу основу композиционных целлюлозных материалов // Тезисы докл. по 1атер. V Всесоюзн. Менделеевск. конф. "Специфичность и чувствит. метод. 1сслед. раствор.возм. сопоставл." Л.: Наука, 1978, с.236-237.

41. Аким Э.Л., Миркамилов Ш.М. Павлова Л.А. Структурные вменения целлюлозы при получении целлюлозных композиционных итериалов // Тезисы: Сообщения Международного симпозиума по юлекулярной химии, Ташкент, 1978, с.37-38

42. Миркамилов Ш.М. Зайонц Е.Г. Влияние различных жидких сред на труктуру целлюлозных материалов Н Тезисы: Сообщения Международного импозиума по макромолекулярной химии, Ташкент,1978, с.96

43. Зорина Р И Миркамилов Ш.М. Энтропийный подход к оценке араметров надмолекулярной структуры целлюлозы // Тезисы докл. V ¡сесоюзной конф. по химии и физике целлюлозы. I. Физика и физико-химия еллюлозы, Ташкент, 1982, с.100-101

44. Миркамилов Ш.М. Исследование деструкции целлюлозы в процессе ислотнокатализируемого пиролиза // Тезисы докл. V Всесоюзной конф. по имии и физике целлюлозы. 2. Химия целлюлозы, Ташкент, 1982, с.65

45. Зайонц Е.Г. Миркамилов Ш.М. Применение неразрушающих етодов для изучения структуры целлюлозных композиционных материалов екоративного назначения // Тезисы докл. V Всесоюзной конф. по химии и >изике целлюлозы. 3. Физика целлюлозы, Ташкент, 1982., с.55-57.

46. Зорина Р.И. Миркамилов Ш.М. Разработка основ регулирования войств микрокристаллической целлюлозы // Тезисы докл. сесоюзн.симпозиум по МК и порошковая целлюлоза, Ташкент, 1986, с.8 4

47. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. О механизме упрочнения ерамического полуфабриката в присутствии микрокристал. целлюлозы // езнсы докл. Всесоюзн. симп. по МК и порошков, целлюлозы, Ташкент, 1986,

56-57

48. Зияев A.C. Миркамилов Ш.М. К вопросу о повышении качества грамических изделий путем введения МКЦ // Тезисы докл. Всесоюзн. симп. э МК и порошков, целлюлоза, Ташкент, 1986, с. 55-56

49. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Тиллашайхов М.С. Влияние геля [КЦ на реолошческие и литейные свойства фарфорового шликера // Тезисы жл. Республиканской научно-прак. конф. молодых ученых и специалистов, ашкент, 1987, с.48

50. Тиллашайхов М.С. Миркамилов Ш.М. Изменение структуры стеблей юпчатника в процессах его переработки на целлюлозы // Тезисы докл. ;спубликанской научно-прак. конф. молодых ученых и специалистов, ашкент, 1987, с.85-86

51. Зияев А., Миркамилов Ш.М. Тиллашайхов М.С., Сайфутдинов Р. сследование влияния геля МКЦ на реолошческие и литейные свойства арфорового шликера // Тезисы докл.Респ. научно-прак. конф. молодых

ученых и . спец. Эффективность использования ресурсов npi совершенствовании управления производством тех.процессами. Часть III Т. 1988г., с.90.

52. Миркамилов Ш.М. Тиллашайхов М.С., Зияев A.C., Сайфутдинов Р Исследование некоторых свойств получения целлюлозы из стебле! хлопчатника и МКЦ на его основе // Тезисы докл. Респ. научно-прак. конф молодых ученых и спец. Эффективность использования ресурсов npi совершенствовании управления производством тех.процессами. Часть Ш, Т. 1988г., с.89-90.

53. Тиллашайхов М.С., Сайфутдинов Р. Миркамилов Ш.М. Изменешк структуры стеблей хлопчатника в процессах его переработки на целлюлозы / Тезисы докл.респ.конф.молодых учен, и спец. Т., 1988, с.85

54. Миркамилов Ш.М. Эминов А., Зияев А., Миркамилов Т.М Исследование структурно-механических свойств фарфорового полуфабриката I Тезисы докл. Международной конференции, Силиконф-89, Будапешт, 1989 с.37.

55. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Исследование процесса упрочнение фарфора введением вторичных отходов хлопкоочистительного производства / Тезисы докл. II Всесоюзной конф: Пути повышения эффективное^ использования вторичных полимерных ресурсов. Кишинев, 1989., с.82.

56. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Миркамилов Т.М. Влияние смес! тонкомолотого пегматика и геля линтера на технологические свойств; фарфора И Тезисы докл.XIV Всесоюзной Менделеевский съезд по общей i прикладной химии.Т.: Наука, 1989, с.293

57. Зияев A.C. Миркамилов Ш.М. Использование низкосортноп циклонного пуха для получения тонкостенных керамико-композиционны) материалов П Тезисы докл. Респ. конф. молодых специалистов Совершенствование управления производством, технологическими процессам! и оборудованием в региональных межотраслевых комплексах, ЧастьП, Т. 1989, с.75.

58. Тиллашайхов М.С. Миркамилов Ш.М. Сайфутдинов Р Исследование возможности использования целлюлозы из стеблей хлопчатник; в качестве наполнителя композиционных полимерных материалов // Тезис! докл. Респ. конф. молодых специалистов, Совершенствование управление производством, технологическими процессами и оборудованием ] региональных межотраслевых комплексах, ЧастьП, Т., 1989., с.76.

59. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Влияние смесей тонкомолотоп пегматита и геля линтера на реологические св-ва фарфора // Тезисы докл. V Всесоюзн. конф., семинар, Таллин, 1989, с.69

60. Зияев A.C. Миркамилов Ш.М. Ресурсосберегающая технолога получения тонкокерамич. массы методом золь-гель процесса // Тезисы докл Всесоюзн.научн.-практ.конф. Ученые и спец. в решении социально-экономич проблем страны, Т., 1990, с. 165-166

61. Миркамилов Ш.М. Зияев A.C. Эминов A.M. Влияние механическо] активации на реакционную способность фарфоровых масс // Тезис! докл.Всесоюзной конф. по силикатам Керамика-90, М., 1990, с.90

62. Миркамилов Ш.М. Зияев А.С. Получение порошковой целлюлозы, эладающей гелеобразующими свойствами // Тезисы докл. Х1-всесоюзной энференции по физике и химии целлюлозы, Минск, 1990, с.14

63. Миркамилов Ш.М. Зияев А.С. Переработка отходов хлопководства утем дезнптеграторной технологии // Тезисы докл. Всесоюзной конф.по ;зинтеграторной технике. Таллин, 1990, с. 165

64. Зияев А.С. Миркамилов Ш.М. Использование дезинтеграторной ;хники для помола отходов производства // Межреспублик, научно-технич. энф.: Интенсификация процессов химической и пищевой технологии, Т., 390, с. 165

65. Миркамилов Ш.М. Тиллашайхов М.С. Получение микрокристаллич. кллюлозы из гуза-паи и пути ее использования // Межреспублик, научно-;хн(1ч. конф.: Интенсификация процессов химической и пищевой технологии, ., 1990, с. 167

66. Тиллашайхов М.С. Миркамилов Ш.М. Рахимова JI. Сайфугдинов Р. тходы хлопководства как сырье для получения МКЦ Полимер фанининг шонавий муаммолари //Халкаро илмий анжуман. 1995Й. Тошкент, с.191

67. Миркамилов Ш.М. Тиллашайхов М.С. Миркамилов Т.М. Рахимова . Полимерно-композиционная добавка в фарфоровую массу // Тезисы экл.Международного симпозиума по механо-химии. Ташкент, 1995, с.69

68. Усманов Т.И. Миркамилов Ш.М. Description of polysaccharide olymer similar products conversion structure by the NMR spectroscopy // Тезисы еждународного симпозиума 36-Jupac. Macro-96 Сеул. 1996 p. 835.

69. Миркамшов Ш.М. Некоторые экологические аспекты в роизводстве хлопковой целлюлозы // Тезисы докл. Научно-практической онф.: Эколого-экономические проблемы лесного комплекса (на примере 'еверо-Западного региона России). Санкт- Петербург. 1997, с.97

70. Миркамилов Ш.М. Зияев А.С. К вопросу о повышении качества ерамических изделий. Депонир. научн. труды. Уз.НИИНТИ, Ташкент, N360-'з, 1986, N1, с.987

71. Миркамилов Ш.М. Зшев А.С. Упрочнение фарфорового олуфабриката на основе активированного бентонита. Деп.науч.работы зНИИНТИ, Ташкент, N506-73, 1987.

Миркомилов Шавкат Миромшювичнинг «Паст навли пахта хом ашесидан

целлюлозани ишлаб чикариш ва канта ишлаш технологиясшшнг илмий асосларшш яратиш» мавзусида техника фанлари докторн илмий даражаснг тавднм этилган диссертациянннг

АННОТАЦИЯ СИ

Мазкур илмий ишда асосий мак,сад паст навли пахта хом ашёсида; целлюлоза ишлаб чикариш ва кайта ишлашнинг ил гор технологиясиы яратишга кдратилди, Пахта тозалаш саноатининг толали чикдндиларг, шунингдек гузапоядан целлюлоза олиш технологиясини тавсифловчи асоси курсаткичларнинг узаР° бостикдигига микдорий бахо беришга ёндашу биринчи марта муайян тартиб асосида амалга оширилди.

Муаллиф биринчи марта целлюлоза олиш технологиясини тавсифловч] узаро бопшкликнинг микдорий бахоси услибиятини хамда электрон-хисоблаи техникаси воситаларидан фойдаланган холда технологик схемаларнинг барч, асосий курсаткичларини хисоблаб чикцш имконини берадиган алгоритмларн] таклиф этди.

Целлюлоза олиш жараёнида усимлик хом ашёси курсаткичларинин физик-кимёвий узгаришлар кинетикаси механизми билан алокалари тадкш этилган ушбу ишда муаллиф таклиф этган услубият ва алгоритмлар ёрдамид. сшинган маълумотларни тахдил килиш асосида целлюлоза пиширишнин: экологак жихатдан хавфсиз, замонавий технологияларнинг талабларига монан; усуллари аникдаб берилган. Турли навли линт, циклон момиги ва гузапояда! целлюлозани кислородли-ишкорли ва кислородли-содали пишириш усул! билан олиш процессларининг технологик режимлари ишлаб чикилган Целлюлозани экологик жихатдан хавфсиз ишлаб чик,аришнинг бутунлай янгич; технологик имкониятлари курсатиб берилган.

Целлюлозаларнинг хар хил турлари кушиб фойдалашшадиган когознин] кайшнувчашшк-релаксацион хоссаларини тадкдк этиш натижалари асосидг илмий иш муаллифи томонидан кргоз ишлаб чикариш учун пахта ярим тайё{ махсулотларини окилона кулланиш юзасидан тавсиялар ишлаб чикилди.

Бинар катализатор аралашмаларидан фойдаланган холда кислотали-катализаторли гидролиз усули билан пахта целлюлозасидан микрокристаж целлюлоза олишнинг муаллиф ишлаб чиккан янги технологияси ха.\ диссертациядан муносиб урин олган.

Паст навли линт, циклон момиги, улик пахта ва гузапоядан пахтг целлюлозаси олиш технолотяси тадкикотлар самараси булиб, бу йуналишдага изланишлар пахта тозалаш саноатининг толали чикдндиларидан окилона фойдаланиш масаласини хал этиш имконини беради. Шуниси хам борки, б> ишнинг татбик этилиши целлюлозани кимёвий йул билан к,айта ишлаш хамда микрокристалл целлюлоза ва кргоз ишлаб чикариш бклан ботик, ишлаб чикаришлариинг хом ашё базасинн кенгайтиришга олиб келади. Микрокристалл целлюлозадан чинни массасига уни янада пишик килувчи

ушилма сифатида фойдаланишга отщ тавсия ярим тайёр мах,сулотнинг физик-геханик ва технологик хоссаларини анчагина яхшилайди.

Шунн айтиш жоизки, муаллифнинг илмий изланишлари натижалари 'ошкент ва Кувасой чинни заводларида кенг куламда саноат синовидан тказилди, Тошкент чинни заводида амалиётга жорий этилди. Италиянннг Пирал" фирмаси билан х,амкорликда микрокристалл целлюлозадан керамика тссасига кушимча сифатида фойдаланиш юзасидан техникавий синовлар тказилди. Шундай усулнинг кулланилнши махсулотни куритишга кетаднган актни кискартириб, унинг юпк,арок булишини, ярокеиз мах,сулот амайишини, махсулотнинг механик пишиклиги ортншини ва оклбат натижада нинг таннархи арзонлашишшш таъминлайди.

Mirkomilov Shavkat Miromilovich Creation of Scientific Basis of Production Technology and Processing Cellulose

from Low Quality Cotton

SUMMARY

Intensive developmentry, requirements for rational use of natural resources et before scientists of the Republic certain tasks in developing new and updating le existing technological processes, creating materials with quiet new properties to leet high demands for quality of products. Hence the aim of the research work is э create a progressive production technology and processing cotton cellulose from 3W quality cotton.

Basing on system approach, we present, for the first time, quantitative ssessment of correlation of main parameters which characterise the technology of roducing cellulose from fibrous wastes of cotton cleaning industry, and from stem f cotton plant.

For the first time, we have introduced methodology of quantitative ssessment of correlation characterising cellulose producing technology, and Igorithms which enable us to estimate all the main parameters of technological chemes using computer technique. We have researched into relationships between arameters of plant raw material with mechanism of kinethetics of physical-hemical transformation in the process of cellulose obtaining.

Based on the analysis of these data, we defined the ways of boiling ellulose which meet requirements of modern, ecologically safety technology.

Technological regime of processes of oxy-alkaline and oxy-soda boiling of ellulose from lints of different sorts, cyclonic down and stem of cotton plant has lso been worked out.

We have shown the principle technological possibility of creating cologically safety production of cellulose.

Preceding from the results of investigation of elastic and relaxible properties f paper used in compositions of different cellulose, we worked out recommenda-ons for rational use of half finished cotton products to manufacture paper.

We have also worked out a new technology of obtaining microcrystalline ellulose from cotton cellulose by way of acidic catalysing hydrolysis using binary atalysing mixtures.

We have proved the possibility of using new surface - active -matter in tt composition of ceramic mass to produce porcelain. We have worked out and pi to practice the composition of porcelain mass using new surface- active -matter.

Based on the results of the research, we have developed the technology t obtaining cotton cellulose from low quality lints, cyclonic down, "uluk" and stei of cotton plant. This made it possible to solve the problem of rational use c fibrous wastes of cotton cleaning industry. As a result, we can enhance th material base of production connected with chemical processing cellulose an producing microcrystalline cellulose and paper. We recommend thi microcrystalline cellulose be used as strengthening addition to porcelain mas which brings a considerable improvement for physical- technical property of ha: finished products.

A wide range of industrial tests has been conducted in Tashkent an Kuvasoy porcelain plants and the results have been put to practice in Tashker porcelain plant. Together with the Italian firm "Krai" we conducted technical test for using microcrystalline cellulose as an addition to ceramic mass, which made i possible to shorten drying period, to make it thinner, to reduce spoilage, to rais mechanical solidity of the product and to reduce the cost price.

Подписано в печать 11.11.1997г., формат 60x84. Vie оперативная печать, бумага №1 усл. л.л. 2 уч. изд. л., тираж 100, заказ № ЬбЬ -Отпечатано в типографии ТашГТУ, Ташкент, Вузгородок, ул. Талабалар, 54.