ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Сбор сульфатного мыла

Раствор сульфатного мыла в черном щелоке представляет собой сложную полидисперсную систему, в которой находятся в равновесии частицы мыла различной степени дисперсности:

Молекулярно - ->- Коллоидно - ->- Грубодисперсное растворенное растворенное ч - мыло мыло (мицелл ярное)

Мыло

Соотношение между такими частицами зависит от многих факторов. Так, при низкой концентрации мыла в щелоке рав­новесие сдвигается влево; если содержание мыла меньше 1,3% сухих веществ щелока, оно вовсе не отделяется от него. Уве­личение содержания в щелоке электролитов (Na2S04, Na2C03, Na2S и др.) сдвигает равновесие вправо, т. е. приводит к уве­личению грубодисперсной и уменьшению молекулярно - и кол­лоидно-растворенной частей мыла. Повышение температуры сдвигает равновесие влево, что объясняется дезагрегирующим влиянием усиливающегося теплового движения ионов жирных и смоляных кислот.

Отстаивание щелоков и выделение мыла ведут в две сту­пени. Вначале щелок отстаивают до выпарки, предварительно доведя его плотность до 1100—1120 кг/м3 путем смешения с упаренными щелоками. При этом выделяется 30—40 % со­держащегося в щелоке мыла. Концентрация мыла в щелоке уменьшается, равновесие сдвигается влево и выделение мыла прекращается. Тогда щелок упаривают до плотности 1160— 1180 кг/м3; концентрация мыла и электролитов при этом увеличивается, равновесие вновь сдвигается вправо и появля­ется возможность выделения дополнительного количества мыла. Для этого щелок указанной плотности (полуупаренный ще­лок) выводят из выпарной станции и дают ему отстояться; при этом выделяется еще 20—30 % мыла, а всего 50—70 % от его содержания в щелоке.

На некоторых предприятиях, где производят окисление чер­ного щелока, мыло собирают также и с окисленного щелока.

Отстаивание мыла ведется в отстойных резервуарах (ба­ках) при температуре около 80 °С. Щелок вводится в баки посредине их высоты, а всплывающее в виде плотной пены мыло отводится из верхней части бака по лотку через окно в стенке. При этом граница между щелоком и слоем мыла должна находиться выше штуцера, из которого отбирается от­стоявшийся щелок. Целесообразно осуществлять отбор мыла - не непосредственно из баков, а из отдельных аппаратов-мыло - отделителей.

Наиболее полно при отстаивании мыла выделяются из ще­лока жирные кислоты (на 70—75 %), затем смоляные кис­лоты и неомыляемые вещества (на 55—65%), тогда как окис­ленные вещества в основном остаются в щелоке. Чем выше* содержание жирных кислот и ниже содержание окисленных веществ в щелоке, тем быстрее и полнее выделяется сульфат­ное мыло. Ускорить отстаивание мыла можно путем фло­тации, например, вводя воздух (или лучше азот) в поток" щелока, направляемого в баки, а также путем добавления в щелок 0,5—1 % не смешивающегося с ним растворителя.

Более эффективна добавка к щелокам поверхностно-ак - тивных веществ (ПАВ) как катионоактивных, например «Коллектор АНП-2», так и анионоактивных, например легкое талловое масло.

Легкое талловое масло в виде 10—20 %-ной эмульсии масло — вода подается во всасывающую линию насоса, перека­чивающего полуупаренный щелок в отстойные баки. Расход масла 0,1—0,5 кг на 1 м3 черного щелока. Применение ПАВ способствует выделению более мелких частиц сульфатного мыла и повышает скорость их коагуляции, что позволяет рас­считывать на извлечение в виде сульфатного мыла до 80— 85 % смолистых веществ от поступивших на варку с древе­синой.

При сборе сульфатного мыла из больших емкостей не всегда удается поддерживать в них постоянный уровень жидкости и стабильный режим отстаивания. В связи с этим разрабаты­ваются непрерывные способы отстаивания, при которых про­цесс отделения мыла выносится в отдельный аппарат с разви­той поверхностью отстаивания.

Собранное мыло имеет темно-коричневый цвет и мазеоб­разную консистенцию. Оно содержит, как правило, не менее - 45 % суммы смоляных и жирных кислот, а также неомыляемых (нейтральных) веществ, не более 9 % общей щелочи и 35 % влаги. Чем выше была смолистость исходной древесины, тем - больше относительное содержание в мыле смоляных кислот.

Выход сырого сульфатного мыла составляет от 50 до 140 кг в расчете на 1 т сульфатной целлюлозы, выработанной из со­сновой древесины. Наиболее высокий выход получается из дре­весины, произрастающей в Восточной Сибири. Из кедровой и лиственничной древесины получается значительно меньше суль­фатного мыла, а из еловой и пихтовой — незначительное коли­чество. Из древесины лиственных пород также получается суль­фатное мыло в количестве до 30 кг на 1 т целлюлозы; в со­ставе смолистых веществ такого мыла преобладают жирные кислоты и неомыляемые вещества.

Смешение щелоков от варки хвойной и лиственной древе­сины нежелательно, так как в этом случае при переработке смешанного таллового масла возникают различные затрудне­ния, приводящие к снижению выхода и качества продукции. Сульфатное мыло из хвойной древесины необходимо собирать и перерабатывать отдельно от мыла из лиственных пород, а последнее перед переработкой в талловое масло облагоражи­вать путем извлечения из него неомыляемых веществ.

Разработаны два способа облагораживания мыла. По пер­вому способу сульфатное мыло смешивают с водой и обраба­тывают этилацетатом в непрерывнодействующем пульсацион - ном экстракторе. Из экстракта отгоняют растворитель и полу­чают в остатке нейтральные вещества. Из облагороженного мыла также отгоняют растворитель в непрерывнодействующем проточном испарителе трубчатого типа. По второму способу на­гретое сульфатное мыло смешивают с этиловым спиртом, раз­бавляют водой, перемешивают и извлекают из смеси бензином нейтральные вещества.

Степень очистки сульфатного мыла от нейтральных ве­ществ по первому способу выше (80—90 % против 70—80 °/о по второму способу), но с нейтральными веществами теряется несколько больше смоляных и жирных кислот.

Облагороженное сульфатное мыло пригодно в качестве воз - духововлекающей добавки при изготовлении бетона для до­рожных покрытий.

Нейтральные вещества могут быть использованы в качестве гидрофобизатора и пластификатора при выработке твердых и сверхтвердых древесноволокнистых плит, для замены жиров в кожевенной и меховой промышленности и др. Нейтральные вещества содержат р-ситостерин, бетулин, сквален и могут быть сырьем для получения биологически активных веществ.

В последние годы древесина во все большем количестве поступает на сульфатно-целлюлозные предприятия в виде гото­вой щепы из различных древесных отходов; это преимущест­венно заболонная древесина, имеющая пониженную смолис­тость. При открытом хранении привозной щепы в кучах содер­жание смолистых веществ в ней быстро уменьшается (за 2 мес на 50—80 %) и соответственно падает выход из нее сульфат­ного мыла. При этом увеличивается доля окисленных веществ 284 В смолистых веществах. Еще быстрее теряется из щепы ски­пидар.

Сырое сульфатное мыло частично используют как товар­ный продукт (в качестве собирателя при флотационном обо­гащении некоторых руд и др.), но, как правило, его перера­батывают на сырое талловое масло.