Суть боулинга - сбить шаром максимальное количество кегель.
Одна игра (game) для каждого играющего состоит из 10 рамок (frames). Задача игрока - сбить все 10 кегель в каждой рамке.
В каждой рамке игрок может совершить 2 броска шара.
Исключения:
1. если 10 кегель сбиты с первого броска, игрок не бросает шар второй раз.
2. если 10 кегель сбиты с первого броска в десятой рамке, игроку предоставляются два призовых броска, а если со второго броска - один.
Количество очков в каждой рамке равно количеству сбитых кегель (кроме бросков "страйк" и "спэа").
Страйк (strike): если игрок сбивает 10 кегель с первого броска, такой бросок называется страйк и обозначается "Х", очки в этой рамке начисляются из расчета 10 плюс призовые очки - сумма очков за два последующих броска.
Спэа (spare): если игрок сбивает 10 кегель двумя бросками в одной рамке, такие два броска называются спэа и обозначаются "/", количество очков в этой рамке начисляется из расчета 10 плюс призовые очки - количество очков за один последующий бросок.
Если игрок пересекает линию фола, бросок не засчитывается независимо от количества сбитых кегель. Такой бросок обозначается "F". Результат игры складывается из результатов всех 10 рамок.
При желании результат игры можно распечатать на ресепшине у нашего оператора по боулингу. Он Вам ответит на все Ваши вопросы.
СЕКРЕТЫ ИГРЫ
До броска...
Как правильно держать шар
Стандартный шар с тремя отверстиями берется большим, средним и безымянным пальцами. Большой палец погружается полностью, а средний и безымянный только до второго сустава. Мизинец и указательный палец свободно лежат на поверхности шара, а ладонь лишь слегка соприкасается с нею.
Это "традиционный захват" шара. Если отверстия шара подходят к пальцам игрока, то это позволяет размахнуться, не сжимая шара. Не бойтесь, что ваши пальцы могут застрять в отверстиях. Чтобы играть хорошо, очень важно иметь шар, подходящий по размеру к вашим пальцам.
При изготовлении подходящего по размеру шара, учитывается расстояние между большим и остальными пальцами. Когда определен правильный угол и место для отверстий, за работу берутся профессионалы.
Шар считается самой важной и личной частью экипировки спортсмена.
Исходная позиция
Когда Вы войдете в зону разбега, то заметите пунктирные линии. Они находится на расстоянии 4,5 м и 3,6 м от линии заступа. Эти линии помогают определить правильное место старта при разбеге. Детям нужно стоять ближе к линии фола, чем взрослым, потому что их шаги меньше. В любом случае, игроку желательно стоять ближе к линии фола. После приобретения некоторых навыков можно отойти подальше. Каким бы ни было расстояние для разбега, не заступайте за линию фола. Ваша нога должна остановится минимум в футе от линии. Хорошей считается позиция с поставленными вместе ногами и с немного наклоненным вперед телом. Это придаст Вам чувство свободной готовности, а не напряженности. Шар нужно держать правой рукой (если игрок левша, то левой) снизу на уровне между талией и грудью, а другой рукой лишь слегка поддерживать его. Плечи развернуть под прямым углом к цели. Свободная рука поддерживает шар. Запястье не должно отклоняться назад. Локоть руки с шаром прижат к бедру. Колени слегка согнуты. Ноги поставлены вместе и направлены в сторону мишени.
Прицеливание
При прицеливании в болуинге есть небольшая "хитрость". Обычно, если мы хотим во что-либо попасть, то смотрим на цель. Но опытные игроки в боулинг почти никогда не смотрят на кегли! Идея в том, чтобы катнуть шар по направлению к кеглям, которые расположены достаточно далеко, а прицеливаться по меткам, расположенным близко.
Стрелки - указатели направления, нанесенные на расстоянии 4,57 м. от линии заступа, служат в качестве указателя цели. Обычно именно по ним и производится прицеливание.
На дорожке нанесено семь стрелок. Средняя расположена по центру дорожки, на одной линии с главной кеглей. Остальные стрелки также выровнены по соответствующим кеглям.
Ваша исходная позиция относительно центра дорожки и точка прицеливания выбираются в зависимости от желаемой траектории движения шара. Меняя исходную позицию или точку прицеливания, или все вместе, Вы можете добиться желаемого результата. После каждого броска оценивайте, насколько прицел был точным и стоит ли его изменять.
Момент броска...
Раскачивание (замах)
Раскачивание шара (замах) основано на "принципе маятника". Суть его в том, что рука и шар образуют "маятник", который обладает наибольшей энергией в самой нижней точке траектории. Используя этот принцип, Вам будет легче совершить бросок.
Из исходного положения шар сначала посылается вперед, затем делается замах назад (обратный замах), после чего рука с шаром, словно маятник, устремляется вниз, и совершается бросок. Высота обратного замаха должна быть от уровня пояса до плеча, рука прямая.
Что касается веса шара, используйте шар, который можно качать назад и вперед свободно и удобно. Шар слишком тяжелый для Вас, если во время раскачивания запястье прогибается или вес шара вынуждает опускать плечо. И слишком легкий, если Вы чувствуете, что можете его "зашвырнуть". Шаги
Следующий принцип боулинга - оптимальное число шагов при выполнении подхода. Новичкам рекомендуется использовать 4-шаговый подход. Опытным игрокам можно добавить пятый шаг. Шаги простые, прогулочного типа, в нормальной манере - с каблука на носок.
Первый шаг должен быть самым коротким. Последний, так как он включает скольжение, должен быть самым длинным. На последнем шаге ботинок игрока ударяется о зону подхода подушечками пальцев, делая затем скользящее движение, а вес тела переносится на каблук, чтобы остановиться.
Шар выходит вперед и начинает движение вниз-назад.
Шар двигается вниз-назад.
Шар двигается назад-вверх до максимального замаха.
Шар двигается вниз-вперед.
Первый шаг делайте с правой ноги и, чтобы не сбиваться с темпа, считайте: "1-2-3-4". По правде говоря, само количество шагов не так важно, как Ваша способность координировать движения во время разбега: замах и шаги должны сливаться в естественную, непрерывную цепочку движений.
Если количество шагов, которое Вы делаете, позволяет достичь максимального результата - это правильно для Вас, несмотря ни на какие принципы.
Соединение замаха и разбега воедино
Начало разбега - это момент для задания темпа движения. Концентрируйтесь на слитном и синхронном выполнении замаха и шагов. Именно они определят, насколько удачным будет весь подход. Вам необходимо воспользоваться силой своих шагов, чтобы вся накопленная энергия движения передалась шару в момент, когда Вы отпустите его катиться по дорожке.
Этого можно добиться, раскачивая шар с наибольшей амплитудой, так, чтобы он максимально уходил назад на предпоследнем шаге. Первые три шага делаются во время замаха назад. А когда шар начинает свое движение вниз - последний шаг, скольжение и бросок. Скользящая на последнем шаге нога и раскачивающая шар рука двигаются вперед вместе, а шар отпускается в момент, когда скольжение подходит к концу.
Пуск шара (бросок)
Шар следует отпускать на последнем шаге, в тот момент, когда он двигается мимо лодыжки скользящей ноги. Расстояние от шара до лодыжки должно составлять 2,5 - 5 см. Для этого требуется немного наклониться. Согните колено опорной ноги на последнем шаге и наклоните верхнюю половину тела вперед на 15-20 градусов.
Чтобы сохранить равновесие, в момент броска середина грудной клетки должна быть как раз над коленом скользящей ноги. Во время подхода голову держите прямо, взгляд сфокусируйте на цели, свободную руку вытяните в сторону.
После завершения броска рука игрока от точки пуска шара поднимается вверх на уровень плеча или выше. Движение руки должно идти по линии прямо к цели и не отклоняться ни вправо, ни влево. Хотя в этот момент шар уже брошен, нужно тренировать полное завершение броска.
Хорошего игрока легко можно отличить по его манере бросать шар и завершать бросок. После завершения броска рука игрока из точки пуска шара поднимается вверх до уровня плеча или выше. Направление руки должно быть строго вперед, а не влево или вправо. Это движение улучшает функцию размаха и помогает лучше сохранять равновесие.
Техника игры в боулинг: мишень и стратегия.
Угол броска (атаки)
Угол броска важен для удачного удара, потому что он способствует сохранению шаром своей траектории. Шар должен идти в "карман" между 1 и 3 кеглей под углом справа налево и сбивать 1-3-5-9 кегли. В этом случае шансы игрока на удар STRIKE значительно возрастают.
Подкрученные шары движутся справа налево под большим углом, а в результате - более крутой угол попадания в "карман" 1-3. Но даже без подкручивания можно добиться правильного угла попадания, направляя шар прямым ударом в "карман" с правой стороны дорожки. При этом в качестве прицела выбирается вторая стрелка справа.
Теория броска
Как уже говорилось, эффективность броска зависит от угла попадания шара в "карман" между 1 и 3 кеглями. Угол же определяется траекторией движения шара, которая, в свою очередь, зависит от положения пальцев в момент освобождения шара.
Большой палец выходит из шара первым, а через долю секунды за ним следуют другие пальцы. В эту долю секунды, пока пальцы еще держат шар, есть возможность придать ему некоторое дополнительное движение (поворот, вращение, подкрутку и т.д.).
Для описания положения пальцев при различных бросках, воспользуемся простой и понятной моделью "часов". Вообразите себе часы, положенные поперек дорожки на линии броска, на ее правой стороне. Деление 12 указывает прямо на дорожку, 6 - в противоположную от дорожки сторону, а 3 и 9 лежат прямо на линии заступа.
Варианты бросков будут проиллюстрированы именно с учетом расположения пальцев относительно воображаемых часов. При этом болшой палец находится в центре "циферблата", а средний и безымянный образуют "стрелку часов".
Прямой бросок (Прямой шар)
Траектория прямого броска идет от линии броска к кеглям по прямой. Прямой бросок создается при положении пальцев на отметке 6 "часов". Как правило, прямой шар бросается в "карман" с крайней правой стороны дорожки, справа - налево.
Для выполнения СТРАЙКа прямой бросок значительно менее эффективен, чем, например, бросок по дуге. Это связано с тем, что угол попадания в "карман" между 1 и 3 кеглей достаточно невелик и прямой шар легко отклоняется от "правильной" траектории. Это приводит к тому, что шар бьет третью кеглю в полную силу в упор и еле касается 5-й кегли, если вообще ее задевает. Улучшить результаты при прямом ударе можно, используя три рекомендации:
Средний результат при прямом броске - 50% СТРАЙКов. Если для Вас приемлем результат в 175-180 очков, Вы можете использовать лишь этот удар. Прямой бросок рекомендуется при выполнении SPARE, где он наиболее эффективен.
Бросок по дуге (Шар по дуге)
При этой технике шар движется к кеглям по дуге, за счет чего увеличивается угол атаки и улучшается результат. Положение пальцев на "часах" при броске - между 4 и 5. При этом, в момент освобождения шара необходимо сделать поворот пальцев против часовой стрелки. Интенсивность "поворота" пальцев определяет радиус дуги.
Удары "SPARE" (СПЭА)
Старая пословица боулинга гласит: "Научись ударам SPARE, удары STRIKE придут". Эти удары рассчитаны на сбивание всех кеглей в одном фрейме с двух бросков. Главное правило - это принцип пересечения дорожки. Когда кегли находятся на левой стороне дорожки, то лучшая исходная позиция будет справа, и наоборот.
Для выполнения ударов SPARE необходимо рассчитывать траекторию движения шара и прицеливаться в кегли, стоящие в последнем ряду (7, 8, 9 и 10). Тогда кегли, стоящие перед ними, будут сбиты как бы сами собой! Для сбивания каждой из кеглей 7, 8, 9 и 10 есть "свой" удар со "своей" траекторией.
Они и составляют четыре основных удара SPARE с использованием техники пересечения дорожки. Любые комбинации ударов, позволяющих выбить SPARE, могут быть получены с использованием указанных траекторий.
Например, чтобы сбить оставшиеся кегли 1-2-4, следует выбрать траекторию попадания в кеглю 8, потому, что в исходном положении 8-я кегля располагается прямо за 2-й кеглей. Если нужно сбить комбинацию 3-6, то нужно использовать траекторию для выбивания 9-й кегли.
Комбинации, в которых остается 5-я кегля, нужно сбивать, пуская шар по траектории, предназначенной для броска STRIKE. Прямая для выбивания любой из кеглей, стоящих в заднем ряду, должна проходить через третью или четвертую (центральную) стрелку или где-то между ними. Исходная позиция различна для каждого из бросков.
Чтобы достичь успехов в бросках SPARE, Вы должны обладать способностью мысленно начертить траекторию шара, пересекающего дорожку, и произвести бросок точно по ней. Практика и опыт позволят Вам производить эти броски все успешнее раз от раза.
Как бросить крученый шар
Направление шара зависит, прежде всего, от того, как и когда шар был брошен. Но обычно при броске шару свойственны некоторое кручение и "боковое вращение". Лучшие игроки в боулинг намеренно подкручивает шар сбоку. У новичков это получается случайно. В любом случае подкручивание влияет на движение шара. Если шар крутится по часовой стрелке, то его направление будет справа налево. Левша подкручивает шар по часовой стрелке, чтобы он двигался слева направо.
Раньше шары изготавливались из каучука или пластика. Но сегодня очень популярны шары из полиуретана. Такие шары лучше крутятся и реже отклоняются от цели.
Закручивание шара происходит тогда, когда он сперва соскальзывает с большого пальца, а уже потом с двух других. Как только шар высвобождается из руки, он начинает крутиться. Направление кручения шара определяется тем, куда указывал большой палец в момент соскакивания шара с руки. Этот момент длится какую-то долю секунды.
То, что большой палец высвобождается первым - естественно, потому что он короче остальных пальцев. Тем не менее, важно иметь подходящий по размеру шар.
Чтобы подкрутить шар, поместите большой палец на 10 или 11 часов, для левши на 1 час или 2 соответственно (мысленно представьте себе циферблат часов). Положение большого пальца на 12-и часах создаст прямое направление шара. Бросая подкрученный шар, не сгибайте кисть руки, она должна оставаться твердой. Отпуская шар, вы должны почувствовать давление или рывок. Научиться бросать подкрученный шар также легко, как и бросать прямой.
Многие игроки стараются увеличить кручение шара, применяя больше силы. Однако этого не следует делать в ущерб хорошей технике.
Возможно, вы смотрели дома профессиональный чемпионат по боулингу, а может, вы фанат, который наблюдал за боулингом вживую – вероятно, вы замечали, что самые успешные игроки знают, как бросать закрученный шар, который, словно крюк, будет «захватывать» кегли. Такому шару присущий спин – вращение вокруг своей оси, когда он катится по дорожке, и спин очень сильно зависит от того, как вы отпускаете шар. Когда он направляется к кеглям, ось вращения слегка наклоняется вперед, и в результате траектория шара напоминает крюк, и он ударяется о кегли под углом, что увеличивает шансы выбить страйк. Это не самая легкая техника, но результаты стоят того, чтобы ее разучить.
Шаги
Часть 1
Подготовка к броску- Осмотрите свой шар и обратите внимание, имеет ли он на поверхности лишь одну точку (обычно другого цвета), которая указывает на ориентацию ядра, или точку и другую отметку – ось, вокруг которой шар, желательно, должен вращаться (центр тяжести шара).
- Если шар имеет только одну отметку, у него должен быть симметричный весовой блок. Если разрезать шар вдоль отметки (точки), которая являет собой ось, вы обнаружите, что обе стороны симметричные. С таким мячом может быть легче новичку.
- Шар с ассиметричным весовым блоком должен иметь две отметки или отметку с указателем. Исходя из названия, такие шары не имеют симметричного ядра и могут содержать внутри любую форму – от куба до ядра, напоминающего букву "L." Возможно, новичку будет немного труднее постоянно достигать хороших результатов с такими шарами, но, если постоянно практиковаться работать с одним шаром, разумеется, ему может быть проще.
-
Выберите шар подходящего веса. Есть два отдельных подхода к выбору размера шара. Один из них учитывает пол игрока и предполагает, что взрослым женщинам нужно использовать шар весом 4-6 кг, а взрослым мужчинам – 6-7 кг. Согласно второму подходу, игрок должен использовать шар, вес которого составляет 10% от массы его тела. Максимальный вес шара для тех, кто весит больше 70 кг – 7 кг.
- Использовать правильно подобранный по весу мяч важно, чтобы придать ему необходимое количество вращений. Сильный игрок, используя маленький мяч, может легко закрутить его слишком сильно и отправить в желоб. Если более слабый человек будет использовать слишком тяжелый шар, ему может быть трудно придать достаточно вращения, чтобы сделать шар-крюк.
- Вес шара должен быть на нем четко указан.
Часть 2
Как закрутить мяч-
Определите свою цель. Если вы правша, вам нужно целиться в пространство между первой (самой передней) и третьей (прямо за передней справа) кеглями. Если вы левша, цельтесь между первой и второй (как раз сзади за первой слева) кеглями.
Возьмите шар для боулинга. Стиль вашей хватки может определить угол, под которым шар будет докатываться до кеглей. Не забывайте, что чем больший угол, тем больше у вас шансов сбить побольше кеглей.
Определите, где вам нужно стать, основываясь на своей цели и хватке. Когда вы смотрите на дорожку, представьте, что она разделена на три секции: внешняя левая (возле левого желоба), средняя и внешняя правая (возле правого желоба). Учитывая силу своей хватки и предполагаемый заворот шара, определите, на уровне с какой секцией вам нужно будет поставить переднюю ногу.
Перед началом подумайте о том, как вы будете подходить или подбегать к дорожке. Один из стандартных способов называется "подход из четырех шагов". Здесь для начала вам нужно стать прямо, чтобы ноги находились непосредственно под корпусом. Держите шар внизу, так чтобы рука была на уровне груди (выше для медленных игроков и ниже для быстрых), и придерживайте шар второй рукой. Делая четыре шага, держите локоть основной руки как можно ближе к бедру, слегка согните колени. Носки и плечи должны смотреть строго вперед. (Следующие указания даются для правшей; если вы левша, выполняйте их наоборот.)
Делая мах назад, выпрямите руку и запястье. Шар не будет вращаться, если вы в этот момент согнете или повернете запястье или руку. Только в том случае, если вы правильно поднесете и бросите шар, у вас получится сделать его закрученным.
Отпустите шар, когда он будет проходить над шнурками и пальцами переднего кеда. Хорошо держите мяч, когда вы будете делать мах вперед, и рука будет проходить над пяткой передней ноги (левая у правшей), затем отпустите шар, как только он пройдет над шнурками. Это оптимальный момент для того, чтобы придать шару вращающий момент и бросить его на дорожку.
Найдите шар, который вам удобно держать. Отверстия должны подходить к вашим пальцам таким образом, чтобы вы могли держать шар, не сжимая их, и отпустить его так, чтобы они не застряли. Так как вы будете придавать шару вращение в последние секунды соприкосновения с ним, нельзя переоценить то, как важно держать шар удобно.
Определите тип шара, который вы используете. Характеристики ядра или внутреннего весового блока шара для боулинга играют важную роль в том, насколько эффективным будет бросок. Несмотря на то, что есть разные типы ядра, все шары делятся на две основные категории. Перед тем, как начать, определите, какой тип вы используете.
Общая схема получения этилового спирта из гидролизной «черной патоки» такова. Сырье в измельченном виде загружают в многометровую стальную гидролизную колонну, изнутри облицованную химически стойкой керамикой. Туда подают под давлением горячий раствор соляной кислоты. В результате химической реакции из целлюлозы получается продукт, содержащий сахар, так называемая «черная патока». Этот продукт нейтрализуют известью и туда добавляют дрожжи — сбраживают патоку. После чего опять нагревают, и выделяющиеся пары конденсируются в виде этилового спирта (называть его «винным», не хочется).
Гидролизный способ — самый экономный способ производства этилового спирта. Если традиционным биохимическим способом сбраживания из одной тонны зерна можно получить 50 литров спирта, то из одной тонны древесных опилок, гидролизным способом преобразованных в «черную патоку», выгоняется 200 литров спирта. Как говориться: «Почувствуйте выгоду!» Весь вопрос, можно ли «черную патоку» как осаха-ренную целлюлозу называть «пищевым продуктом», наравне с зерном, картофелем и свеклой. Лица, заинтересованные в производстве дешевого этилового спирта, считают так: « А чё, почему нельзя? Ведь барда, как остаток «черной патоки», после ее перегонки идет на корм скоту, значит, она тоже пищевой продукт». Как тут не вспомнить слова Ф.М.Достоевского: «Образованный человек, когда это ему нужно, может словесно оправдать любую мерзость».
В 30-х годах прошлого века в осетинском поселке Беслан был построен крупнейший в Европе крахмалопа-точный комбинат, который с тех пор выпускает миллионы литров этилового спирта. Потом мощные заводы по производству этилового спирта были построены по всей стране, в том числе при Соликамском и Архангельском целлюлозо-бумажных комбинатах. И.В. Сталин, поздравляя строителей гидролизных заводов, которые во время войны, несмотря на трудности военного времени, досрочно ввели их в эксплуатацию, отметил, что это «дает возможность сэкономить государству миллионы пудов хлеба»
(Газета «Правда» от 27 мая 1944 г.).
Этиловый спирт, полученный из «черной патоки», а, по сути, из древесины (целлюлозы), осахаренной гидролизным способом, если, конечно, он хорошо очищен, не отличить от спирта, полученного из зерна или картофеля. По действующим стандартам такой спирт бывает «высшей очистки», «экстра» и «люкс», последний — самый лучший, то есть имеет самую высокую степень очистки. Водкой, приготовленной на основе такого спирта, не отравишься. На вкус такой спирт нейтрален, то есть «никакой» — безвкусный, в нем лишь одни «градусы», он только обжигает слизистую оболочку рта. Внешне распознать водку, сделанную на основе этилового спирта гидролизного происхождения, довольно трудно, а различные ароматизаторы, добавляемые к таким «водкам», придают им некоторое отличие друг от друга.
Однако не все так хорошо, как кажется на первый взгляд. Генетики провели исследования: одной партии подопытных мышей в рацион добавляли настоящую (зерновую) водку, другой — гидролизную, из древесины. Мыши, которые употребляли «сучок» умирали гораздо быстрее, а их потомство вырождалось. Но результаты этих исследований не остановили выпуск псевдорусских водок. Это как в популярной песне: «Ведь если водку гнать не из опилок, то что б нам было с пяти бутылок...»
Производство этилового спирта из биомассы опилок реализуется тремя способами:
При гидролизном способе выход спирта составит лишь 200 литров из 1 тонны опилок. А при пиролизном способе переработки выход спирта составит 400 литров из 1 тонны опилок. И себестоимость производства спирта во втором случае - 10 руб / литр и зависит от масштаба производства и стоимости опилок.
Сравнение разных видов биотоплива
|
Биотопливо |
Годовой выход с 1-го гектара земли |
Биотопливо = Эквивалент |
Цена |
|
Рапсовое масло |
1 480 литров |
1 литр = 0,96 литра Дизеля |
1,18 Евро (май 2008) |
|
Метиловый эфир рапсового масла (Биодизель) |
1 550 литров |
1 литр = 0,91 литра Дизеля |
1,40 Евро (июнь 2008) |
|
Биоэтанол |
2 560 литров |
1 литр = 0,65 литра Бензина |
|
|
Биомасса в жидкость BtL |
4 030 литров |
1 литр = 0,97 литра Дизеля |
|
|
Биометан |
3 540 килограмм |
1 кг = 1,40 литров Бензина |
0,93 Евро (июнь 2008) |
На основании этих данных можно сделать вывод, что экономически более целесообразно микробиологическое получение этанола из продуктов газификации биомассы методом пиролиза.
Физические свойства, нахождение в природе и строение целлюлозы / клетчатки.
Целлюлоза древесины, или клетчатка - это полисахарид, представляющий собой основное вещество из которого строятся стенки растительных клеток (целлула - клетка). Клетчатка является основной составной частью древесины (до 70%), содержится в оболочке плодов, семян и т.д. и не встречается в составе животных организмов. Клетчатка представляет собой твёрдое волокнистое вещество, не растворяющееся ни в воде, ни в обычных органических растворителях.Хлопок представляет собой почти чистую клетчатку; волокна льна и конопли в основном также состоят из клетчатки; в древесине клетчатка составляет около 50%. Бумага, хлопчатобумажные ткани - это изделия из клетчатки. Клетчатку содержат и многие пищевые продукты (мука, крупа, картофель, овощи)
Обычно клетчатке в древесине сопутствует так называемые - гемицеллюлозы (полуклетчатка) - полисахариды, образованные пентозами (пентозаны) и имеют состав (С5Н8О4)х, а также такими гексозами как манноза (маннаны) или галактоза (галактаны). Кроме того в древесине имеется лигнин - очень сложное вещество, содержащее шестичленные бензольные кольца...
Таблица. Компонентный состав древесины осины и соломы, % пшеницы
|
Сырьё |
Целлюлоза |
Лигнин |
Гемицеллюлоза |
Экстрактивные вещества |
Зола |
|
Солома пшеницы |
48,7 |
21,4 |
23,2 |
||
|
Осина обыкновенная |
46,3 |
21,8 |
24,0 |
Молекулярный вес клетчатки велик и достигает нескольких миллионов. Как и у крахмала, молекулы клетчатки состоят из звеньев С6Н10О5. Таких звеньев в молекулах клетчатки имеется от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч. Поэтому состав клетчатки выражают, подобно крахмалу, формулой (С6Н10О5)
n . По своему строению клетчатка, однако, отличается от крахмала тем, что структура молекул клетчатки имеет не разветвлённую, а нитевидную структуру, вследствие чего клетчатка может образовывать волокна.Изучение реакций этерификации клетчатки (см. ниже) приводит к заключению, что в каждом звене С 6 Н 10 О 5 содержится три гидроксильные группы. На этом основании молекулярную формулу клетчатки изображают так:
Химические свойства и применение клетчатки.
На клетчатку при обычной температуре не действуют разбавленные кислоты и щёлочи, но действуют концентрированные кислоты.Если в смесь концентрированных кислот - азотной и серной (нужной в качестве водоотнимающего средства) - поместить на 8-10 минут комочек ваты (клетчатки), произойдёт реакция этерификации: получится сложный эфир клетчатки и азотной кислоты - нитроклетчатка. По внешнему виду нитроклетчатка почти не отличается от обычной клетчатки, но при поджигании на воздухе она моментально сгорает (комочек нитрованной ваты при сгорании на ладони не успевает её обжечь), при нагревании в замкнутом пространстве и от детонации она взрывается. В зависимости от количества этерифицирующихся гидроксильных групп образуются зфиры с разным содержанием азота. Полное нитрование клетчатки приводит к образованию тринитроклетчатки:
При нагревании с разбавленными кислотами клетчатка, как и крахмал, подвергается гидролизу, превращаясь в конечном счёте в глюкозу:
(С 6 Н 10 О 5) n +
nH 2 O ==> nC 6 H 12 O 6Продукты переработки целлюлозы/клетчатки методом гидролиза находят разнообразное применение (См. рисунок.Структура и переработка целлюлозы (клетчатки) методом гидролиза). В виде древесины она идёт на постройки и многочисленные изделия. Из клетчатки (древесной целлюлозы) делают бумагу. Из волокон конопли, льна, хлопка изготовляют ткани, нити, верёвки. Путём химической переработки клетчатки готовят спирт, искусственный шёлк, взрывчатые вещества и многое другое.
Производство гидролизного спирта из опилок.
Так как клетчатка при гидролизе даёт глюкозу, а глюкозу, как известно, можно превратить в этиловый спирт (этанол) или бутиловый спирт (бутанол), то, следовательно, спирт можно получать путём химической переработки древесины.Получение этилового спирта из древесины опилок по одному из способов осуществляется следующим образом. Следует понимать, что производство спирта из древесины путем гидролиза древесины и последующего сбраживания всегда является более металлоемким и затратным, чем например газификация древесины с последующим каталитическим превращением полученного синтез-газа в спирт или бензиновые фракции.
В гидролизном аппарате нагревают с серной кислотой древесные отходы, например опилки и щепу (см рисунок). Клетчатка при этом гидролизуется до глюкозы (см. выше). Серную кислоту затем нейтрализуют известковым раствором и образующийся осадок СаSО4 отделяют. Полученный раствор глюкозы подвергают брожению в больших чанах в присутствии дрожжей. После брожения раствор отделяют от дрожжей и в ректификационных колоннах отгоняют из него спирт; дрожжи направляют снова в бродильный чан.
Из 1 тонны сухой древесины таким способом получают до 200 литров этилового спирта (этанола); иными словами, 1 тонна опилок может заменить 1 тонну картофеля или 300 кг зерна в производстве спирта. Если учесть, что в производстве синтетического каучука и других продуктов потребляется большое количество спирта, то станет понятным, какое огромное значение имеет производство этилового спирта из древесины для сбережения пищевого сырья.
В России получение спирта из древесины опилок осуществляется на ряде гидролизных заводов. Смотри пример получения смесевого бензина Е-85 (85% этанол + 15% бензин) на ООО "Кировский БиоХимЗавод" . Многотоннажным отходом гидролизного производства спирта из опилок является лигнин, разложение которого на свалке воздух явно не ароматизирует. Но, по утверждению американских ученых никелевый катализатор переработает лигнин .
Следующий, не менее интересный способ переработки древесины опилок - пиролиз, получение синтез-газа (смесь СО и Н2) и последующий синтез спиртов, синтетического бензина, дизельного топлива и прочего.
Успеха в качественном развитии данного направления удалось добиться ученым Института Нефтехимического Синтеза им. А.В. Топчиева РАН, которые разработали технологию, обеспечивающую получение по максимально простой и экономичной схеме переработки целлюлозы древесины высокооктанового экологически чистого синтетического бензина с хорошим выходом конечного продукта, удовлетворяющего перспективным требованиям стандарта Евро-4.
Сущность их метода получения синтетического бензина из целлюлозы древесины состоит в следующем.
Сначала из целлюлозы древесины при повышенном давлении получают синтез-газ, содержащий водород, оксиды углерода, воду, оставшийся после его получения не прореагировавший углеводород, а также содержащий или не содержащий балластный азот. Затем, путем конденсации из синтез-газа выделяют и удаляют воду и потом осуществляют газофазный, одностадийный каталитический синтез диметилового эфира. Полученную таким образом газовую смесь без выделения из нее диметилового эфира под давлением пропускают над катализатором - модифицированным высококремнистым цеолитом - для получения бензина и охлаждают газовый поток для выделения синтетического бензина.
Получение синтез-газа из целлюлозы древесины осуществляют различными способами, например, в процессе парциального окисления углеводородного сырья под давлением, обеспечивающим возможность его каталитической переработки без дополнительного компримирования (сжатия). Или же получают путем каталитического риформинга углеводородного сырья с водяным паром или путем автотермического риформинга. При этом процесс проводят при подаче воздуха, или воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода. Были отлажены и другие варианты. На третьей стадии осуществляется собственно процесс Фишера–Тропша, в котором происходит синтез жидких углеводородов на базе компонентов синтез-газа. Например, при пропускании синтез-газа (смеси окиси углерода СО и водорода Н2) над нагретым до 200°С катализатором, содержащим восстановленное железо (чистое железо Fe), образуются смеси преимущественно предельных углеводородов (синтетических бензинов).
Впервые синтетическое жидкое топливо СЖТ в значительных количествах производили в Германии во время 2-й Мировой войны 1939-45, что было связано с недостатком нефти. Синтез проводили при 170-200 °С, давлении 0,1-1 Мн/м2 (1-10 am) с катализатором на основе Со; в результате получали бензин (когазин 1, или синтин) с октановым числом 40-55, высококачественное дизельное топливо (когазин II) с цетановым числом 80-100 и твёрдый парафин. Добавление 0,8 мл тетраэтилсвинца на 1 литр синтетического бензина повышало его октановое число с 55 до 74. Синтез с использованием катализатора на основе Fe проводился при 220 °С и выше, под давлением 1-3 Мн/м2 (10-30 am). Синтетический бензин, получаемый при этих условиях, содержал 60-70% олефиновых углеводородов нормального и разветвленного строения; его октановое число 75-78. В дальнейшем производство синтетического жидкого топлива СЖТ из CO и Н2 не получило широкого развития ввиду его высокой стоимости и малой эффективности используемых катализаторов. Кроме синтетического бензина и дизельного топлива, синтетическим путём вырабатывают высокооктановые компоненты топлив, добавляемые к ним для повышения антидетонационных свойств. К ним относятся: изооктан, получаемый каталитическим алкилированием изобутана бутиленами; полимербензин - продукт каталитической полимеризации пропан-пропиленовой фракции и др. См Лит.: Рапопорт И. Б., Искусственное жидкое топливо, 2 изд., М., 1955; Петров А. Д., Химия моторных топлив, М., 1953; Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М., 1971.).
Пар (при температуре 200°C и более) проходит над железом.
В зависимости от температуры на стенках реактора образуется: Fe + H2O = FeO + H2 + тепло (ржавчина) или 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 + тепло (окалина).
Это стандартные реакции получения водорода в промышленности. Затем отработавшие оксиды железа нужно восстановить обратно до железа.
Делается это так: FeO + CO = Fe + CO2.
СО получается, когда на раскаленную железку попадает CH (бензин).
Синтетический бензин , полученный каталитическим гидрированием окиси углерода, обладает низким октановым числом; чтобы получить высокосортное топливо для двигателей внутреннего сгорания, его следует подвергнуть дополнительной обработке.
Метиловый спирт (метанол) в промышленности в основном получается из синтез-газа, образующегося в результате конверсии природного газа метана. Реакция проводится при температуре 300-600 °С и давлении 200-250 кгс/см в присутствии окиси цинка и других катализаторов: СО + Н2 -----> CH3OH
Получение метилового спирта (метанола) из синтез-газа изображено на упрощенной принципиальной схеме
|
|
Гомологизация метанола до этанола. Гомологизацией называется реакция, в результате которой органическое соединение превращается в свой гомолог путем внедрения метиленовой группы СН2. В 1940 году впервые была осуществлена катализируемая оксидом кобальта при давлении 600 атм реакция метанола с синтез-газом с образованием в качестве основного продукта этанола :
Применение в качестве катализаторов карбонила кобальта Со2(СО)8 позволило понизить давление реакции до 250 атм, при этом степень превращения метанола в этанол составила 70%, а основной продукт - этанол образовывался с селективностью 40%. Побочными продуктами реакции являются ацетальдегид и эфиры уксусной кислоты. В дальнейшем были предложены более селективные катализаторы на основе соединений кобальта и рутения с добавками фосфиновых лигандов и было установлено, что реакцию можно ускорить с помощью введения промоторов - иодид-ионов. В настоящее время удалось достичь селективности по этанолу 90%. Хотя механизм гомологизации до конца не установлен, можно считать, что он близок к механизму карбонилирования метанола.
Изобутиловый спирт применяется для получения изобутилена, в качестве растворителя, а также в качестве сырья для получения некоторых флотореагентов и ускорителей вулканизации в резиновой промышленности.
В промышленности изобутиловый спирт получают из окиси углерода СО и водорода Н2 аналогично синтезу метанола. Механизм реакции заключается в протекании следующих превращений:
Дегидратация изобутилового спирта в изобутилен является каталитической реакцией. Отщепление воды от молекул изобутилового спирта происходит при 370 °С и давлении 3-4 ати. Пары спирта пропускают над катализатором - очищенным глиноземом (активной окисью алюминия)..
Одна из общих технологических схем производства изобутилена дегидратацией изобутилового спирта представлена ниже.
Последующей этерификацией изобутилена этиловым спиртом получают кислородосодержащую добавку к бензину - экологически чистый этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), имеющий октановое число 112 пунктов (Исследовательский метод)..
Этил-трет-бутиловый эфир ЕТВЕ – это продукт синтеза изобутилена с этанолом:
Технологическая схема очень проста: компоненты сырья, нагретые в теплообменнике, проходят через реактор, где отводится избыточное тепло (реакция очень экзотермическая) и разделяются в двух колоннах.
В первой ректификационной колонне от реакционной смеси отделяется н-бутан и бутилены, идущие затем на алкилирование (изомеризацию), а во второй – сверху готовый ЭТБЭ, а снизу избыток метанола, который возвращается в сырьевую смесь.
Катализатором служит ионообменная смола (сульфокатиониты), степень конверсии составляет 94 % (по изобутилену), чистота получаемого ЭТБЭ – 99 %.
На 1 тонну ЭТБЭ расходуется 360 кг этанола (100% этилового спирта) и 690 кг 100 %-го изобутилена.
Рис. Схема получения ЭТБЭ:
1 - реактор; 2, 3 - ректификационные колонны; Потоки: I - изобутилен; II - этанол; III - бутан и бутилены; IV - ЭТБЭ; V - рециркулят этанола.
Теплота сгорания ЭТБЭ меньше, чем у бензинов, ЭТБЭ используются как высокооктановые добавки к бензинам, повышающие их ДНП и улучшающие распределение октановых чисел по низкокипящим фракциям бензина каталитического риформинга. Оптимальный эффект дает добавка 11 % смеси ЭТБЭ к 89-90 % базового бензина с ОЧ и /ОЧ и = 85/91, после чего получается бензин АИ-93, однако теплота сгорания его снижается с 42,70 МДж/кг (без добавки) до 41,95 МДж/кг.
Уксусная кислота представляет собой органическое соединение с молекулярной формулой СН3СООН, и является предшественником для изготовления различных других химических веществ, которые служат различные отрасли промышленности конечных пользователей, такие как текстиль, краски, резины, пластмасс и других. Его основные сегменты применения включают изготовление мономера винилацетата (VAM), очищенной терефталевой кислоты (РТА), уксусный ангидрид, и сложноэфирные растворители (этилацетат и бутилацетат).
Компетенция производителей уксусной кислоты: BP Plc (Великобритания), Celanese Corporation (США), компания Eastman Chemical Company (США), Daicel Corporation (Япония), Цзянсу Софо (Group) Co. Ltd. (Китай), LyondellBasell Industries NV (Нидерланды), Шаньдун Hualu-Hengsheng Chemical Co. Ltd. (Китай), Shanghai Huayi (Group) Company (Китай), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Ltd. (Китай), и Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Гонконг).
Компания Celanese является одним из крупнейших в мире производителей ацетильных продуктов (промежуточных химических веществ, таких как уксусная кислота, практически для всех основных отраслей промышленности); ацетильные промежуточные продукты составляют около 45% от общего объема продаж. Celanese использует процесс карбонилирования метанола (реакцию метанола и монооксида углерода); использованный в реакции катализатор и полученный продукт (уксусная кислота), очищают с помощью дистилляции.
В январе 2013 года, Celanese получил патент США (# 7863489) на прямой и селективный способ получения этанола из уксусной кислоты с использованием катализатора на основе платины / олова. Патент охватывает способ селективного получения этанола с помощью парофазной реакции уксусной кислоты в течение гидрирования на каталитической композиции с образованием этанола. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакция уксусной кислоты и водорода над катализатором платина / олово, нанесенным на оксид кремния, графит, силикат кальция или алюмосиликат, селективно производит этанол в паровой фазе при температуре около 250 °С.
Себестоимость производствва этилового спирта через уксуную кислоту и качественные преимущества
Цена на уксусную кислоту, уксусный ангидрид, мономер винилацетата в США
Цены на уксусную кислоту, уксусный ангидрид, мономер винилацетата в Европе
Цены на уксусную кислоту, уксусный ангидрид, мономер винилацетата в Азии
В советское время, кто еще помнит, много шутили на тему спирта, приготовленного из опилок. Ходили слухи, будто после войны дешевую водку делали как раз на основе «опилочного» алкоголя. В народе этот напиток получил название – «сучок».
Вообще, разговоры о производстве спирта из опилок возникли, конечно же, не на пустом месте. Такой продукт действительно производился. Назывался он «гидролизным спиртом». Сырьем для его производства действительно были опилки, точнее – целлюлоза, извлекаемая из отходов лесной промышленности. Выражаясь строго научно – из непищевого растительного сырья. По приблизительным расчетам, из 1 тонны древесины можно было получить около 200 литров этилового спирта. Это будто бы позволяло заменить 1,5 тонны картофеля или 0,7 тонн зерна. Применялся ли такой спирт на советских лекеро-водочных заводах, неизвестно. Производился он, понятное дело, для сугубо технических целей.
Надо сказать, что производство технического этанола из органических отходов уже давно будоражит воображение ученых. Можно найти литературу XIX века, где обсуждаются возможности получения спирта из самого разнообразного сырья, в том числе и непищевого. В XX веке эта тема зазвучала с новой силой. В 1920-го годы ученые в Советской России даже предлагали делать спирт из… фекалий! Было даже шутливое стихотворение Демьяна Бедного:
Ну настали времена,
Что ни день, то чудо:
Водку гонят из говна –
По три литра с пуда!
Русский ум изобретет
В зависть всей Европы -
Скоро водка потечет
В рот из самой жопы…
Впрочем, идея с фекалиями так и осталась на уровне шутки. А вот к целлюлозе отнеслись серьезно. Помните, в «Золотом теленке» Остап Бендер рассказывает иностранцам о рецепте «табуреточного самогона». Дело в том, что с целлюлозой «химичили» уже тогда. Причем, надо заметить, извлекать ее можно не только из отходов лесной промышленности. Отечественное сельское хозяйство ежегодно оставляет огромные горы соломы – это тоже прекрасный источник целлюлозы. Не пропадать же добру. Солома – источник возобновляемый, можно сказать – даровой.
Есть только в этом деле одна загвоздка. Помимо нужной и полезной целлюлозы в одревесневших частях растений (а таковыми, в том числе, является и солома) содержится лигнин, который усложняет весь процесс. Из-за наличия в растворе этого самого лигнина практически невозможно получить нормальную «бражку», поскольку сырье не осахаривается. Лигнин тормозит развитие микроорганизмов. По этой причине требуется «подкормка» - добавление нормального пищевого сырья. Чаще всего в этой роли выступает мука, крахмал или патока.
От лигнина, конечно же, можно избавиться. В целлюлозо-бумажной промышленности это традиционно делается химическим путем, например, с помощью обработки кислотой. Вопрос только в том, куда его потом девать? В принципе, из лигнина можно получить неплохое твердое топливо. Горит он хорошо. Так, в Институте теплофизики СО РАН даже разработали соответствующую технологию сжигания лигнина. Но, к сожалению, тот лигнин, что остается от нашего целлюлозо-бумажного производства, в качестве топлива непригоден из-за содержащейся в нем серы (последствия химической обработки). Если его сжигать – получим кислотные дожди.
Есть и другие способы – обрабатывать сырье перегретым паром (лигнин при высоких температурах плавится), проводить экстракцию органическими растворителями. Кое-где именно так и делают, однако эти способы очень затратные. В условиях плановой экономики, где все затраты брало на себя государство, можно было работать и таким способом. Однако в условиях рыночной экономики получается так, что овчинка, образно говоря, не стоит выделки. И при сопоставлении затрат выходит, что куда дешевле обходится производство технического спирта (по-современному – биоэтанола) из традиционного пищевого сырья. Все зависит от того, в каких количествах вы располагаете таким сырьем. У американцев, например, имеет место перепроизводство кукурузы. Куда проще и выгоднее излишки пустить на производство спирта, чем транспортировать ее на другой континент. В Бразилии, как мы знаем, излишки сахарного тростника также используются в качестве сырья для производства биоэтанола. В принципе, в мире не так уж мало стран, где спирт заливают не только в желудок, но и в бак автомобиля. И все было бы неплохо, если бы некоторые известные мировые деятели (в частности, кубинский лидер Фидель Кастро), не выступили против такого «несправедливого» использования сельхозпродукции в условиях, когда в некоторых странах люди страдают от недоедания, а то и вообще умирают с голоду.
В общем, идя навстречу филантропическим пожеланиям, ученые, работающие в сфере производства биоэтанола, должны искать какие-то более рациональные, более совершенные технологии переработки непищевого сырья. Примерно десять лет назад специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН решили пойти другим путем – использовать для этих целей механохимический способ. Вместо известной химической обработки сырья или нагревания они стали применять особую механическую обработку. Для чего были сконструированы специальные мельницы и активаторы. Суть метода такова. Благодаря механической активации целлюлоза переходит из кристаллического состояния в аморфное. Это облегчает работу ферментов. Но главное здесь то, что сырье в процессе механической обработки разделяется на различные частички – с разным (большим или меньшим) содержанием лигнина. Потом уже – благодаря разным аэродинамическим характеристикам этих частичек – их легко отделить друг от друга с помощью специальных установок.
На первый взгляд, все очень просто: размололи – и дело с концом. Но только на первый взгляд. Если бы действительно все было так просто, то уже во всех странах мололи бы солому и прочие растительные отходы. На самом деле здесь необходимо найти правильную интенсивность, чтобы сырье разделилось на отдельные ткани. В противном случае у вас получится однообразная масса. Задача ученых – как раз найти здесь необходимый оптимум. И оптимум этот, как показывает практика, достаточно узкий. Можно и перестараться. В том-то, надо сказать, и заключается работа ученого, чтобы выявить золотую середину. Причем, здесь необходимо учитывать и экономические аспекты – а именно, отработать технологию так, чтобы затраты на механихимическую обработку исходного сырья (каким бы дешевым оно ни было) не сказались на себестоимости производства.
В лабораторных условиях уже получены десятки литров замечательного спирта. Самым впечатляющим выглядит тот момент, что спирт получен из обычной соломы. Причем – без применения кислоты, щелочей и перегретого пара. Главное подспорье тут – «чудо-мельницы», сконструированные спецами Института. В принципе, уже ничто не мешает перейти и к промышленным образцам. Но это уже – другая тема.
Вот он - первый отечественный биоэтанол из соломы! Пока еще в бутылях. Дождемся ли, когда его начнут производить цистернами?