Канифольно-экстрактивное производство. Характеристика и области применения основных видов продуктов

  Примесь скипидара к бензину не улучшает экстрагирующую способность последнего, но увеличивает содержание летучих в отработанной щепе и ведет к излишним потерям скипидара. Указанная конструкция испарительного аппарата позволяет снизить содержание скипидара в отгоняющемся бензине (рабочем растворителе) до 4—6 % при конечной концентрации упаренной мисцеллы 650—700 кг/м³.

  Отгонку скипидара-сырца и масел с получением неосветлен- ной экстракционной канифоли ведут в канифолеварочных колоннах, работающих под разрежением. В настоящее время широкое распространение получила спирально-щелевая канифолеварочная колонна, в которой растворы движутся сверху вниз по змеевикам, расположенным в виде спирали. В верхней части колонна снабжена сепаратором, где осуществляется отделение капель и брызг мисцеллы от паров. При уваривании канифоли под разрежением объем паров, проходящих через сепаратор, намного больше, чем в канифолеварочных колоннах, работающих при атмосферном давлении. Вследствие этого сепараторы вакуумных канифолеварочных колонн должны быть оборудованы высокоэффективными каплеуловителями. Применение простейших типов каплеуловителей-каплеотбойников, тарелок, насадки из колец Рашига и других приводит к значительным потерям канифоли со скипидаром-сырцом, величина которых может достигать 8—10 %. При последующей переработке скипидара-сырца эта канифоль получается в смеси с высококипя- щими терпеновыми углеводородами. Эта смесь под названием полимеры находит применение для получения антивибрационных смазок и эмульсола.

  2.4 Ректификация скипидара-сырца. Получение товарного скипидара из скипидара-сырца осуществляется на непрерывнодей- ствующей двухколонной ректификационной установке, показанной на рис. 10.10.

  

  На  первую ректификационную колонну, имеющую 24 тарелки, подается скипидар-сырец, содержащий 30—40 % бензина плотностью 790—810 кг/м³. Колонна работает при атмосферном давлении и флегмовом числе 1—2. Температура в нижней части колонны поддерживается в пределах 168—172 °С. В процессе работы необходимо стремиться к тому, чтобы содержание бензина в продукте, отбираемом снизу колонны, было минимальным и во всех случаях не превышало 0,5—0,7%.

  

257

  С этой целью часто приходится идти на снижение чистоты отбираемой бензиновой фракции, сопровождающееся увеличением ее плотности. При этом содержание терпеновых углеводородов может достигать 10 %, что допускается по условиям технологии, так как количество бензина, отгоняемого при ректификации скипидара-сырца, невелико в сравнении с общим количеством оборотного растворителя.

  Скипидар-сырец  содержит терпингидрат, растворимость которого в терпеновых и алифатических углеводородах невелика. Чтобы избежать зарастания ротаметров кристаллами терпин- гидрата, необходимо подогревать скипидар-сырец, а ротаметры располагать между подогревателем и колонной.

  На  второй ректификационной колонне, работающей при остаточном давлении 13 кПа, выделяется товарный скипидар. Из нижней части  колонны отбирается флотомасло-сырец. Ректификационная колонна имеет 28 тарелок и работает с флегмо- вым числом 2—4. Товарный скипидар высшего сорта имеет плотность 855—864 кг/м³, коэффициент рефракции 1,465—1,472. Если флотомасло-сырец в дальнейшем перерабатывается путем его простой перегонки, то необходимо стремиться к возможно более полному исчерпанию терпеновых углеводородов, так как иначе они перейдут в товарное флотомасло и ухудшат его качество.

  При переработке флотомасла на ректификационных установках можно улучшить качество товарного скипидара, оставляя часть терпеновых углеводородов в кубовом продукте. В этом случае флотомасло-сырец может содержать до 15 % высококипящих терпеновых углеводородов, кроме того, оно содержит сесквитерпены, терпеновые спирты, терпингидрат и полимеры.

  Разделение  скипидара на индивидуальные терпены  из-за многокомпонентного состава продукта осуществляют методом периодической  ректификации на колоннах, имеющих  около 60 тарелок. Выделение а-пинена с чистотой 90—95 % достигается при однократной ректификации. Для получения Д³-карена с аналогичной чистотой необходима двукратная ректификация. Это связано как с малым содержанием Д³-карена в экстракционном скипидаре (около 30%), так и близкими температурами кипения соседних углеводородов (р-пинен 167 °С, Д³-ка- рен 170 °С, а-терпинен 174 °С).

  При переработке флотомасла-сырца не требуется такая высокая чистота продуктов, как при прлучении индивидуальных терпеновых углеводородов. Поэтому при ректификации флотомасла-сырца используют периодически действующие ректификационные колонны, имеющие около 15 тарелок колпачкового типа.

  В процессе вакуумной ректификации отбирают следующие фракции: скипидар обеспиненный, промежуточную фракцию, спирты терпеновые, терпингидратную фракцию и сесквитерпе- новые углеводороды. Первые две фракции отбирают при остаточном давлении 13 кПа, остальные при 1,3 кПа. В виде кубового остатка получаются полимеры.

  Фракция обеспиненного скипидара направляется в товарный скипидар, а промежуточную фракцию направляют во фло- томасло-сырец на повторную переработку.

  Терпингидратную фракцию по мере накопления загружают в куб, добавляют 2—3 % фосфорной кислоты и проводят перегонку под разрежением. При этом терпингидрат дегидратируется частично до спиртов, частично до моноциклических терпеновых углеводородов. Дистиллят, содержащий до 50 % терпеновых спиртов, направляют во флотомасло-сырец.

  В канифольно-экстракционном производстве при современных методах переработки сырья из 1 т соснового осмола, содержащего 14% канифоли (при 20 %-ной влажности), можно получить 90—95 кг неосветленной канифоли, 25—30 кг скипидара, 5—б кг флотомасла. Расход сырья и энергоресурсов в расчете на 1 канифольную единицу составляет: осмола (20 %-ной влажности) 7,5—8 т, бензина 160—180 кг, пара 70—75 ГДж, электроэнергии 400—420 кВт-ч.

  За  канифольную единицу принимается 1 т живичной канифоли I сорта. Количество всех других видов и сортов кани- фольно-скипидарной продукции приводится к этой единице умножением на соответствующие коэффициенты, установленные с учетом их стоимости.

  В расчете на 1 т канифоли затраты  на переработку осмола в 2,5 раза выше, чем на переработку живицы. Однако стоимость смолистых веществ, поступающих на заводы в осмоле, в 2—2,5 раза ниже, чем в живице, трудоемкость добычи которой очень высока. Поэтому общие затраты на производство 1 т экстракционной канифоли в 1,2—1,5 раза ниже, чем живичной.

  Для повышения экономической эффективности  производства целесообразно перерабатывать проэкстрагированную щепу на активные угли, древесные плиты, использовать как добавку к основному сырью в гидролизном производстве и др.

 

   3.Качество продукции. 

    Экстракционная канифоль по цвету  соответствует маркам F, Е и D. Она имеет по сравнению с живичной канифолью пониженную температуру размягчения (не ниже 48—54 °С). Экстракционный спипидар высшего сорта имеет плотность 0,855—0,864 г/см², коэффициент рефракции 1,465—1,472, начальную температуру кипения не ниже 155 °С. Объем отгона до 170 °С должен быть не менее 90 % (для скипидара I и II сорта 80 и 75 % соответственно). Сосновое флото- масло может выпускаться трех сортов с содержанием спиртов не менее 75, 65 и 50%, температура начала кипения для всех сортов не ниже 170 °С. Полимеры имеют плотность 0,940— 1,020 г/см³, кислотное число не менее 60 и вязкость при 50 °С не более 50 °Е (0,36 Па/с).

 

   4.Применение. 

   Канифоль  и скипидар применяются во многих отраслях народного хозяйства. Области  применения их непрерывно расширяются. Как канифоль, так и скипидар используются в натуральном виде, а также  и в виде многочисленных производных  и служат исходным сырьем для многих химических синтезов. Основными потребителями  канифоли являются бумажная, жировая, электротехническая, лакокрасочная, пластмассовая, резиновая, пищевая и другие отрасли  промышленности.

   В бумажной промышленности канифоль применяют  для изготовления канифольного клея, которым проклеивают бумагу. Непроклеенная  бумага пропускает чернила и плохо  принимает типографскую краску. В  среднем канифоль составляет от 1,3 до 1,6% веса в писчих и печатных бумагах.

   В жировой промышленности канифоль применяется  в мыловарении. При варке с  каустической содой, а также с  едким калн канифоль дает соли, которые называют канифольным мылом. Оно обладает большой моющей способностью, хорошо растворяется в воде, мылится и пенится. Входя в состав жировых мыл, оно улучшает их качество. Туалетные мыла содержат 10—15%, а хозяйственные — до 50% канифоли от их жировой основы.

   В электротехнической промышленности канифоль используется в качестве диэлектрика  при изготовлении изоляционных материалов, а также в виде лака для покрытия частей машин н пропитки обмоток. Канифоль является основным компонентом  в компаундах для заливки кабельных  муфт, трансформаторов и др. В  электротехнической промышленности важны  электроизоляционные свойства канифоли. У живичной канифоли эти свойства выше, чем у экстракционной. Окисленная смола, получаемая из еловой серки, отличается высокими электроизоляционными свойствами п используется для пропитки обмоток и в масляных трансформаторах. Она применяется также в производстве граммофонных пластинок и в строительном деле как добавка к бетонам, чтобы придать им текучесть при заливке форм и гидроустойчивость. Канифольно-терпентинная промышленность осваивает выпуск специальной кабельной канифоли для электротехнической промышленности (полимеризованная канифоль, канифоль после термической обработки).

   В лакокрасочной промышленности из канифоли изготовляют лаки. Канифоль хорошо растворяется в лаковых растворителях  и является основой лаков. Для  улучшения лакотехнических свойств часто применяют эфиры канифоли, например глицериновый, который называется эфиром гарпиуса. Соли (резинаты), полученные при взаимодействии смоляных кислот с такими металлами, как Са, Zn, Мп, применяются в качестве сиккативов.

   В резиновой промышленности канифоль идет на изготовление галошного лака, линолеума, канифольного эмульгатора  вместо некаля, а также вводится как пластификатор и мягчитель в технические резиновые изделия, чтобы придать им эластичность и морозоустойчивость (покрышки колес автомашин).

   В производстве искусственных смол канифоль применяют для изготовления альбертолей. Кроме того, канифоль используют еще во многих отраслях промышленности:

   в пищевой — для изготовления бутылочных смолок, эмалировки пивных бочек и др.;

   в металлургической—при лужении и пайке; размельченной канифолью посыпают ремни, шкивы, чтобы уменьшить скольжение;

   в полиграфической — для изготовления типографских красок н чернил, а  также для выработки художественных красок, цветных карандашей и т. д.;

   в фармацевтической—при изготовлении хирургических пластырей и специальных мыл;

   в текстильной—для изготовления протрав;

   в строительной—для изготовления искусственной олифы н клея;

   в машиностроительной — для точного литья из цветных металлов.

   Канифоль  применяют также в производстве креолина, консистентных и эмульсионных смазок, мастики для натирки паркетных  полов, сургучей, липких лент для мух  и т. д. Специальные сорта так  называемой скрипичной канифоли используются музыкантами для натирки смычков.

   Метиловый и этиловый эфиры смоляных кислот с успехом используются в качестве пластификаторов. Винилрезинат и ал-лилрезинат, обладая способностью сополимеризоваться со стиролом, используются в производстве пластических масс.

   Нитрилы смоляных кислот являются хорошими пластификаторами для синтетического каучука и  ванилевых смол.

   Амины смоляных кислот применяются в качестве эмульгаторов для восков и асфальтоподобных продуктов, во флотационных процессах, при изготовлении антикоррозийных составов, инсектицидов, фунгицидов, керамических красок, в регенерации каучука и др.

   Спирты (абиетиловый, гидроабиетиловый и др.) применяются в качестве пластификаторов, вспенивателей и моющих средств.

   Скипидар  используется в натуральном виде или в соединениях со многими  другими веществами. Наиболее крупным  потребителем скипидара является лакокрасочная  промышленность, где он широко используется в качестве растворителя для лаков, разбавителя малярных составов и  т. д. В текстильной промышленности скипидар применяют для протравки  тканей перед нанесением краски, а  также при приготовлении самой  краски для ситцепечатания, чтобы  устранить расползание красителей по материалу. Кроме того, скипидар как хороший растворитель жиров  применяют в этой промышленности для обезжиривания шерсти при  мойке.