ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Получение сырого таллового масла

Сырое талловое масло получают путем разложения суль­фатного мыла серной кислотой периодическим или непрерыв­ным способом. Перед разложением мыло необходимо промыть для удаления остатков черного щелока, поскольку при разло­жении непромытого мыла увеличивается расход серной кис­лоты и теряется 10—20% таллового масла.

При периодическом способе разложения промытое мыло по­дают насосом в реактор, где его обрабатывают 30 %-ной сер­ной кислотой до рН 2—2,5 при нагревании острым паром до 60—70 °С и перемешивают циркуляционным насосом. Затем, продолжая циркуляцию, повышают температуру смеси до 98— 100 °С. К концу разложения рН должен быть равен 3—3,5.

Реакционная смесь при отстаивании разделяется на три слоя. Верхний слой — сырое талловое масло; его сливают с по­мощью декантационной трубы, дополнительно отстаивают, про­мывают горячей водой до рН 6—7 и сушат при 105—115 °С в течение 2—3 сут.

Однако при этом, а также при последующем хранении го­рячего масла в баках, оно темнеет, уменьшается содержание в нем жирных кислот и снижается кислотное число. Поэтому подсушивание масла следует вести под разрежением (остаточ­ное давление 30—50 кПа), а хранение сухого масла — при 45—50 °С (не выше, но и не ниже, чтобы вязкость масла не слишком повысилась).

Средний слой — лигнин, его растворяют в белом щелоке и направляют в баки черного щелока или же в содорегенераци - онные котлы для сжигания.

Нижний слой — раствор бисульфата натрия. Его нейтрали­зуют белым щелоком до рН 9—10 и используют для промывки исходного мыла. Промывку осуществляют смешением мыла с этим раствором при 70—80 °С. Смесь медленно перемеши­вают, и она разделяется на промытое мыло и отработанный раствор, который направляют в систему регенерации щелочи.

Более эффективно проводить разложение сульфатного мыла непрерывным способом (рис. 11.1). Вначале сульфатное мыло подготавливают к переработке. Для этого мыло подают в сборник 1, где промывают раствором бисульфата натрия, подщелоченным белым щелоком до рН 9—10 или же непосред­ственно слабым белым щелоком для удаления остатков чер­ного щелока. Затем мыло гомогенизируют прокачиванием при

Помощи циркуляционного шестеренчатого насоса 2 через го­могенизатор 3, снабженный распределительной насадкой и па - роэжектором для подогрева мыла; при необходимости добав­ляют горячую воду для улучшения текучести мыла. Далее мыло фильтруют через фильтр 4 для отделения механических примесей и насосом 5 подают на смешение с 30 %-ной серной кислотой. Интенсивное смешение происходит непрерывно в смесителе 6. Разложение мыла завершается в реакторе 7, Снабженном мешалкой полочного типа (или же без мешалки).

Реакционная смесь из реактора поступает в дегазатор 8, Откуда насосом 9 подается в центробежный сепаратор 10. В сепараторе осуществляется непрерывное разделение реакци­онной смеси на легкую фракцию (сырое талловое масло), среднюю (кислый раствор бисульфата натрия с лигнином) и тяжелую (гипс, волокно и механические примеси). Таким об­разом, талловое масло быстро выводится из сферы реакции. Раствор бисульфата натрия с лигнином отбирают в емкость 11, откуда часть раствора циркулирует через дегазатор 8 для разбавления реакционной смеси перед сепарированием, а ос­тальная часть идет в сборник мыла. Готовое талловое масло поступает в бак 12. Газы из дегазатора отсасываются вентиля­тором 13. Они содержат сероводород и меркаптаны и должны подвергаться очистке, например путем промывки распыленным белым щелоком в газоочистительной башне.

Непрерывный способ обеспечивает снижение потерь талло - вого масла, но требует дорогостоящих сепараторов и запасных частей к ним. Более экономичные бессепарационные непрерыв­ные способы находятся в стадии разработки.

Во избежание забивания волокном оборудования и тру­бопроводов установки для разложения сульфатного мыла съем мыла должен производиться только с профильтрованных ще­локов.

Полученное сырое талловое масло обрабатывают так же, как и при периодическом способе.

Основным показателем, характеризующим процесс разло-. жения сульфатного мыла, является величина рН реакционной смеси. На основе этого показателя ведется автоматическое регулирование подачи серной кислоты (или мыла). Датчик величины рН связан с регулирующим устройством, которое воздействует на исполнительный механизм вариатора дозиро­вочного насоса, меняя число его оборотов и, следовательно, количество подаваемой серной кислоты. Стабилизация техно­логического процесса повышает производительность оборудо­вания и выход сырого таллового масла.

Расход серной кислоты составляет в среднем 230 кг (в рас­чете на моногидрат) на 1 т выработанного масла. Выход масла примерно равен суммарному содержанию в сульфатном мыле смоляных и жирных кислот, а также неомыляемых веществ и на практике составляет 45—55 % от мыла, в зависимости от его состава и, прежде всего, от влажности. При этом из мыла, промытого подщелоченным солевым раствором, талловое масло получается с большим выходом, чем из непромытого, и к тому же со сниженным содержанием лигнина. Последнее очень важно, поскольку лигнин налипает на греющие поверхности в ректи­фикационных аппаратах, что затрудняет их работу. С целью отделения остатков лигнина рекомендуется дополнительно от­стаивать талловое масло в емкостях в течение 2—3 сут и пода­вать на ректификацию через соответствующие фильтры.

Средний выход сырого таллового масла в расчете на 1 т сваренной целлюлозы в 1985 г. составил 42 кг.

Сточные воды установки для разложения сульфатного мыла сильно загрязнены: ХПК равно 10 000—15 000 мг 02/л и выше. Их обычно добавляют к упаренным щелокам, подаваемым на сжигание.

Сырое талловое масло — темная вязкая жидкость, имеющая плотность 960—990 кг/м3 и содержащая обычно 1—2 % влаги, 0,5—2 % лигнина (иногда выше), а также немного сернистых соединений и терпенов. Оно используется в горнорудной про­мышленности для флотационного обогащения фосфоритных и апатитовых руд, при изготовлении некоторых эмульгаторов, смазочно-охлаждающих жидкостей, сиккативов и др.

Сырое талловое масло из необлагороженного сульфатного мыла лиственных пород используется взамен рыбьего жира в кожевенной промышленности, в качестве флотореагента и др. Окислением этого таллового масла воздухом при температуре

Около 200 °С можно получить заменитель льняного масла для пропитки твердых и сверхтвердых древесноволокнистых плит, а также реагент для приготовления технологических эмульсий, применяемых при обработке цветных металлов и их сплавов.

Основную часть хвойного таллового масла (а также лист­венного из облагороженного мыла) подвергают ректификации для получения талловой канифоли, талловых жирных кислот и других продуктов.

Состав сырого таллового масла зависит от состава экстрак­тивных веществ исходной древесины и, следовательно, от по­родного состава перерабатываемого сырья (табл. 11.1).

Согласно ОСТ 13-184—83 сырое талловое масло выпус­кают трех марок: ХТМ — из древесины хвойных пород; СТМ — из смеси 50—90 % хвойных и 10—50 % лиственных пород, а также из древесины хвойных пород при наличии в ней более 50% лиственницы; ЛТМ— из древесины лиственных пород с примесью хвойных до 10 %. Массовая доля смоляных кислот, % не менее: в ХТМ 1-го сорта —40, 2-го сорта — 35, в СТМ 1-го сорта —30, 2-го сорта —20, а в ЛТМ —не более 12%. Соответственно кислотное число должно быть не менее 145, 135, 130, 120 и 96. Регламентируется также массовая доля неомы - ляемых веществ, лигнина, механических примесей и воды. Для ректификации предназначается талловое масло марки ХТМ и 1-го сорта марки СТМ, т. е. содержащее не менее 30 % смоля­ных кислот (при меньшем их содержании эффективность пере­работки таллового масла методом ректификации снижается).

Чем выше кислотное число таллового масла, т. е. чем больше суммарное содержание в нем смоляных и жирных кис­лот, тем выше выход продуктов при его ректификации. При кислотном числе 165—170 суммарный выход талловой кани­фоли и жирных кислот достигает 75—80 %, а пека получается 10—15%; при кислотном числе 140—145, при прочих равных условиях, соответственно 60—65 %) и 25—30 %. При снижении кислотного числа на единицу суммарный выход указанных про­дуктов уменьшается примерно на 0,5%, а выход пека на­столько же увеличивается.

Сульфатное мыло содержит фитостерин, который извлекают из него по методу Ф. Т. Солодкого. Для этого мыло, получен­ное из древесины хвойных пород (допускается небольшая при­месь лиственных пород), растворяют при нагревании в этило­вом спирте. Раствор отстаивают и декантируют в горячем виде для отделения от примесей, разбавляют водой и направляют на кристаллизаторы. Выделившиеся кристаллы фитостерина - сырца отделяют фильтрованием или центрифугированием. Вы­ход составляет 2,5—3,5 % от сухого вещества сульфатного мыла.

Путем растворения фитостерина-сырца в этиловом спирте, обработки перекисью водорода и повторной кристаллизации по­лучают осветленный фитостерин — биоактивный эмульгатор, ис­пользуемый в качестве компонента косметических кремов, эмульсий и др.

Фитостерин-сырец содержит 40—60 % p-ситостерина, кото­рый может быть выделен в чистом виде для использования в ка­честве сырья при получении различных гормональных препа­ратов. От маточного раствора после отделения фитостерина - сырца отгоняют растворитель и воду, получая облагороженное сульфатное мыло.