ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Переработка еловой серки

Абиетиновая смола является продуктом глубокого окисле­ния еловой канифоли, которая в своем составе уже имеет 40— 60 % окисленных смоляных кислот. До настоящего времени ос­новным сырьем для производства абиетиновой смолы служила еловая серка, которая содержит 50—70 % смолистых веществ, 15—25% механических примесей и 15—25% влаги. Содержа­ние скипидара в ней очень невелико и обычно составляет 1-3 %.

Извлечение смолистых веществ из еловой серки осущест­вляется экстракционным методом. В качестве экстрагента при­меняют бензинобутанольную смесь, которая хорошо растворяет как нормальные, так и окисленные смоляные кислоты. Полу­чаемая при этом канифоль имеет очень темный цвет (в слое- толщиной 22 мм она почти непрозрачна) и высокую темпера­туру размягчения (75—80 °С). Содержание окисленных смо­ляных кислот, нерастворимых в петролейном эфире, в этой канифоли достигает 50%. Дополнительным окислением, напри­мер продувкой горячим воздухом, содержание окисленных смо­ляных кислот может быть повышено до 70 % и более. В ре­зультате такого доокисления получается твердая, хрупкая, почти черного цвета смола, получившая название абиетиновой. Более ценным продуктом является смола нейтральная возду - хововлекающая (СНВ), получаемая путем омыления абиетино­вой смолы. Смола СНВ применяется в гидростроительстве для придания бетону морозостойкости, а также в производстве пенобетона, обеспечивая получение легких мелкоячеистых пе - нобетонов, обладающих высокими теплоизолирующими свой­ствами.

Процесс переработки еловой серки включает следующие опе­рации: измельчение серки, периодическую экстракцию бензи - нобутанольной смесью, отгонку растворителя от экстракта,.

Уваривание канифоли, окисление канифоли кислородом воз­духа, омыление абиетиновой смолы едким натром, фасовку го­тового продукта.

Во избежание слеживания серки в процессе экстракции к ней перед загрузкой подмешивают щепу или стружку хвой­ных пород. Кроме того, на ложное дно экстрактора укладывают подушку из той же щепы, предохраняющую ложное дно от засмоления и улучшающую фильтрацию растворов от остатков сора при сливе. Щепы добавляют около 10 % от объема серки. Экстракцию еловой серки ведут периодическим методом при сочетании оросительной экстракции и экстракции в слое кипя­щего растворителя.

Вначале в экстрактор на '/з его высоты закачивают сла­бые растворы, полученные в предыдущем цикле, кипятят их, одновременно на орошение подают растворитель и отбирают из экстрактора растворы концентрацией выше 10%. Продолжи­тельность стадии 3 ч.

Затем для предотвращения слеживания и слипания мате­риала экстрактор заполняют на 2/з высоты и в течение 2 ч проводят интенсивное кипячение.

После этого начинают слив слабых растворов с одновре­менной подачей на орошение чистого растворителя. Продол - ' жительность такой промывки проэкстрагированного материала составляет 2 ч и определяется концентрацией отбираемых рас­творов, которая должна составлять 2—3%. После полного слива растворов с помощью острого пара проводят отгонку растворителя от проэкстрагированного сора. После этого сор выгружается из экстрактора и отправляется в котельную.

Растворы с концентрацией смолистых веществ более 10 % направляют на непрерывнодействующую испарительно-увари - тельную установку, аналогичную по принципу работы и пара­метрам процесса установкам по переработке мисцеллы в кани - фольно-экстракционном производстве. Растворитель, отгоняе­мый на этой стадии, возвращается на экстракцию, а уваренная канифоль направляется на окисление в окислительные кубы. Окисление канифоли производится кислородом воздуха при 200—220 °С. Процесс окисления является автокаталитическим,' вследствие чего скорость окисления возрастает по мере накоп­ления окисленных смоляных кислот. Скорость процесса также возрастает с повышением температуры. Однако при темпера­туре выше 220 °С скорость окислительных процессов увеличи­вается в такой мере, что процесс становится неуправляемым, происходит резкое повышение температуры реакционной смеси, сопровождающееся часто взрывом парогазовоздушной смеси, имеющейся в аппарате.

Учитывая эти особенности процесса, реакцию окисления про­водят в полунепрерывных условиях. В реакторе при сливе го­тового продукта оставляют затравку в количестве 20—30 % •от объема реактора. После этого начинают непрерывную по - 280

Дачу канифоли и воздуха, поддерживая температуру в преде­лах 200—210 °С. Регулирование температуры осуществляют из­менением как подачи греющего пара, так и количества пода­ваемой канифоли, имеющей температуру 160—170 °С. Когда реактор будет заполнен на 70—75 % его объема, подачу ка­нифоли прекращают, отбирают из реактора продукт на анализ. Когда абиетиновая смола достигает регламентируемых показа­телей, 2/3 ее количества сливают как готовый продукт, а ос­тавшуюся часть используют как затравку в новом цикле.

Реактор окисления представляет емкость, снабженную бар - ботером для подачи воздуха и змеевиком для подачи греющего пара. Обогрев реактора производится перегретым паром, имею­щим температуру около 250 °С. Пар проходит змеевики, не кон­денсируясь, отдает часть тепла перегрева и с температурой 210—220 °С используется как технологический пар в других процессах. Попытки перевести процесс окисления на непрерыв­ный показали, что это возможно только при наличии экспресс­ных методов анализа качества абиетиновой смолы. Существую­щие методы определения ее качества по показателю текуче­сти требуют на каждый анализ 30—40 мин. Этого времени при непрерывном процессе вполне достаточно, чтобы показатели ка­чества могли существенно выйти за пределы регламентируе­мых показателей.

В процессе окисления смолы из реактора с воздухом уно­сится около 5 % канифольных масел, улавливаемых затем в скрубберной системе.

Выход абиетиновой смолы составляет около 50 % от массы исходного сырья (еловой серки). Абиетиновая смола марки СА имеет температуру размягчения не ниже 90 °С, кислотное число не более 100, содержание веществ, нерастворимых в бен­зине, не менее 65%, показатель текучести не ниже 320 с. Для получения специального сорта абиетиновой смолы с повышен­ным содержанием веществ, нерастворимых в бензине (93 % и более), еловую серку вначале подвергают экстракции бензи­ном без добавки бутанола, что позволяет удалить из нее значи­тельное количество нормальных смоляных кислот.

При выпуске товарную абиетиновую смолу направляют на охладительные барабаны, применяемые при розливе кани­фоли.

При выработке смолы СНВ абиетиновая смола с темпера­турой 190—200 °С подается в винт-смеситель, куда дозиру­ется также 42 %-ный раствор едкого натра с небольшим из­бытком против теоретического расхода. Здесь происходит ре­акция омыления абиетиновой смолы, а также охлаждение ее' в результате испарения воды, как подаваемой со щелочью, так и образующейся в результате реакции омыления. При этом - температура реакционной массы снижается до 90—100 °С и - из смесителя выходит товарная смола СНВ в виде твердых кус­ков, которую затаривают в мешки или барабаны.

Процесс получения смолы СНВ сопровождается интенсив­ным испарением воды, поэтому должны быть установлены местные отсосы у смесителя.

Смола СНВ должна иметь влажность не более 16 % и со­держание веществ, растворимых в воде, не менее 95%. Для выработки 1 т смолы (в расчете на безводную) требуется 900 кг абиетиновой смолы и 360 кг 42 %-ного раствора едкого натра. Аналогичный продукт, притом в большем количестве, получают из таллового пека (см. главу 11).