„Мой добрый кот, мой кот учёный,
Печальный подавляет вздох.
И лапкой белой и точёной,
Сердясь, вычесывает блох.“
Гумилев Николай Степанович, «Маркиз де Карабас», 1910 год.
Про рисовую шелуху и получаемый из нее аморфный диоксид кремния мы уже говорили https://enky-afina.ru/blog-new/post/zanimajsya-risom-amorfnyj-dioksid-kremniya-proektnye-primery
Не трудно догадаться, если есть рисовая шелуха, то есть и рисовая солома, и серьезные едоки риса Южной и Юго-Восточной Азии раздают государственные дотации на переработку и того и другого.
Переработка соломы и стеблей однолетних растений, а также травы, как альфа и эспарто, назовем их всех «соломой», имеет отработанные технологии. Оценка общей пригодности для производства целлюлозы выполняется умножением и делением десятка показателей. Никто не будет перерабатывать всякие разные «соломы» при низком показателе пригодности. Лучшие «соломы» имеют показатель 14-20, хорошие 8-14, средненькие 4-8, плохонькие 2.5-4, а вообще таблица начинается с показателя меньше единицы 0.13-0.18.
Любимая многими конопляная «солома» относится к плохоньким для производства целлюлозы, но получаются отличные веревки и канаты, но уж если очень хочется производить целлюлозу для химического производства, то к вопросу нужно подходить профессионально.
Не будем отвлекаться на «солому» – отличную и хорошую, список большой, а займемся исключениями из правил. Для примера, «солома А» имеет оценку общей пригодности для целлюлозы так себе, но в «соломе А» много ксилозы, значит нужно оценить, как потенциал фурфурола это компенсирует.
Рисовая солома не манна небесная выход из нее целлюлоза гораздо ниже, чем у «соломенных» лидеров, но по качеству она неплохая. Причина низкого выхода целлюлозы в количестве золы, которой в рисовой соломе в 3-5 раз больше, чем у других участников таблицы общей пригодности. Вот тут-то нам рисовое счастье и привалило, золы в соломе 14-18% при содержании аморфного диоксида кремния 80%, но к нему мы вернемся чуть позже, а сейчас про целлюлозу.
Смотрим на схему и видим, что мы не бумагу собираемся делать, а химические продукты – эфиры целлюлозы, например, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, оксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, монокарбоксицеллюлоза, фосфат целлюлоза, ацетилфталилцеллюлоза, ацетилцеллюлоза. Не устали? Поэтому не будем обсуждать синтез этих эфиров, только добавим, что они имеют фармацевтическое и косметическое назначение, а некоторые, как пищевые добавки.
На схеме есть нано или микроцеллюлоза, я ее не очень люблю, поэтому сами почитаете, но рынок на нее растет очень хорошо.
Целлюлоза для химии совсем иная, чем для бумаги, как минимум тем, что имеет очень высокое содержание альфа-целлюлозы и очень-очень низкие гемицеллюлозы и лигнина. Для достижения этих параметров обязательно используют предгидролиз – кислотный, щелочной или обработка водяным паром. Способы варки, например, низкотемпературная с большим расходом щелочи или с антрахиноном, или щелочно-моносульфитная, или низкотемпературная сульфатная должны снижать количество пентозанов, гемицеллюлозы, низкомолекулярных фракций. На схеме щелочная, вот и будем ее придерживаться, как большинство и работает на «химическую» целлюлозу.
Чтобы не морочить голову, если требуется получение целлюлозы для химической переработки, для этого выделяют отдельную линию и не бывает так, что понедельник-среда-пятница варим для бумаги, а вторник-четверг и выходные – для химии. Целлюлоза для химии – это не только эфиры и нитрование, но и волокно – вискозное, кордное, высокомодульное, а также углеволокно.
Все сказанное про целлюлозу для химической переработки относится к любой «соломе», в том числе и конопляной, поэтому, когда начинаются рассказы, что из «бумажной» технологической схемы легким движением руки можно сделать «химическую», смахните лапшу со своих ушей. С древесным сырьем ситуация аналогичная, есть схемы для бумаги, а есть для химии.
А теперь забываем про коноплю и, как было обещано, плавно и не принужденно переходим к существующим синергиям совместной переработки рисовой соломы и рисовой шелухи для получения продуктов и полуфабрикатов пищевого, косметического и фармацевтического назначения.
При щелочной варке аморфный диоксид кремния прореагирует со щелочью с образованием силиката натрия, который будет растворен в щелоке. При производстве целлюлозы из рисовой соломы, щелока обескремниванивают подкислением и диоксид кремния выпадает в осадок опять-таки в аморфной форме, его промывают от остатков лигнина и отправляют на повторную реакцию со щелочью, т.е. опять силикат натрия, но уже на линии производства PAS. Надеюсь, что вы все поняли! При производстве целлюлозы из рисовой соломы вы получили дополнительный бонус в виде дополнительного количества диоксида кремния, причем без сжигания рисовой шелухи и без необходимости удаления металлов из золы.
В оставшемся лигнине остается немного диоксида кремния, нужно ли его выделять определяется, как будет перерабатываться лигнин и нужно ли его перерабатывать или проще сжечь. Об этом как-нибудь в другой раз.
Можно ли отправлять на целлюлозу вместе с рисовой соломой и рисовую шелуху? Да, можно, целлюлоза от этого хуже не станет. А особо сообразительные уже догадались, что таким образом мы исключаем сжигание шелухи и деметаллизацию золы, потому что аморфный диоксид кремния получится сам собой при обескремнивании шелоков и далее по схеме смотрим пунктирные красные линии.
Схемы без сжигания шелухи существуют и работают, но мне лично она не нравится и многим не нравится, т.к. сжигание шелухи – это бесплатный водяной пар и бесплатный горячий воздух для сушки PAS. Логистика сырья имеет значение, солома – продукт периодический, шелуха – продукт постоянный, поэтому роль баланса выполняет шелуха, если не хотят останавливать целлюлозу.
Вернемся к эпиграфу, так как классик серебряного века плохого не посоветует, в нескольких предложениях сделаем принципиальные выводы, а блох, я же очень многое не детализировал, оставим для обсуждений.
Синергия на схеме при выпуске продуктов для указанного потребления по своей рентабельности сопоставима с торговлей людьми и оружием.
Синергия на схеме не имеет уникальных технологий, все они ординарные, но логистика сырья и продукции определяет многое, если не все.
Синергия на схеме ориентирована только на переработку рисовой соломы и шелухи, так как основой бизнеса является PAS, а эфиры, либо волокна, либо пироксилиновые пороха, можно делать из любой «соломы» и любых «дров».
Синергия на схеме ориентируется на небольшие мощности переработки сырья, что и определяется областями потребления получаемых продуктов – пищевые добавки, косметика и парфюмерия, фармация.
Синергия на схеме может быть ориентирована на периодические процессы и сезонную работу или снижение мощностей до любых параметров, которые выдерживает экономика предприятия.
