Канифольно-экстракционное производство

Переработка живицы, осмола, дегтекурение.

ПЕРЕРАБОТКА ЖИВИЦЫ

На канифольно-терпентинные заводы живица поступает в основном в металлической таре и содержит около 75 % канифоли, 18 % скипидара, 6 % воды, 1 % сора. Одновременно с живицей поступает и бар- рас, который обычно перерабатывают вместе с живицей, добавляя его около 10 %. Такая добавка отрицательно на качество продукции не влияет. Технологический процесс получения живичной канифоли и скипидара включает следующие операции: складирование живицы, первичная переработка сырья, плавление и осветление живицы, очистка живицы от примесей, промывка терпентина водой, отгонка скипидара, уваривание канифоли и ее розлив.

На перерабатывающих предприятиях живицу хранят как в бочках, так и бестарным способом — в специальных емкостях вместимостью 125—3000 м³. Из этих емкостей живица бетононасосом после разбавления скипидаром перекачивается в приемный бункер цеха переработки.

Если живица на переработку поступает в бочках, то их опрокидывают на специальной площадке над загрузочной воронкой. Далее живица движется самотеком или с помощью шнеков.

Опорожненные бочки обрабатывают горячим раствором щелочи или пропаривают острым паром. Однако эти способы имеют массу недостатков и вытесняются гидравлическим способом, при котором очистка ведется холодной водой, подаваемой брандспойтом под давлением 2—3 атм. Смытая живица отстаивается в специальном водоеме и возвращается в цех на переработку.

Плавление и осветление живицы. Перед плавлением в живицу для лучшего ее отделения от балласта при отстаивании добавляют скипидар, доводя его содержание до 38—40 %, и при плавлении — фосфорную кислоту (Н₃Р0₄) концентрацией 8—12 % в количестве от 2,5 до 5,0 кг на 1 т живицы и катамин АБ. Фосфорная кислота служит для очистки живицы от соединений железа со смоляными кислотами живицы, таннинами, белками и другими веществами, которые образуются из-за применения железных бочек и живицеприемников, стальной аппаратуры на лесохимзаводах. Эти соединения окрашивают канифоль в темный цвет и тем самым снижают ее качество.

При подсочке с бардяными концентратами в живицу попадают их составляющие — лигносульфонаты, которые вызывают эмульгацию канифоли и снижение ее качества. Для предотвращения данного явления используется катамин АБ, который вступает в реакцию с лигно- сульфонатами, образуя вымываемые водой комплексы.

Живицу плавят в специальных плавильниках емкостью около 3 т с помощью острого пара под давлением 2—4 атм. Пар нагревает и перемешивают живицу, содержание воды в ней повышается до 10—12 %. Продолжительность плавления составляет 30—40 мин. В воде растворяется часть водорастворимых примесей, что повышает качество канифоли. При температуре 100 °С конденсация пара прекращается и плавка считается законченной.

Очистка расплавленной живицы от примесей. Известны два способа очистки — фильтрационный и способ отстаивания (деканта- ционный). Первый имеет много недостатков, поэтому чаще всего для очистки живицы применяют декантационный способ. В данном случае живица из плавильника через его ложное дно (сетку) поступает для освобождения от мелкого мусора и воды в отстойники, которые для непрерывности действия объединяют в батареи. Живица в отстойники поступает при температуре 92—95 °С, скорость ее передвижения снижается, и происходит отделение отстоя (воды и сора). Отстой отводится в ловушку, а очищенная живица для предупреждения кристаллизации и более полного осветления промывается водой. В результате из живицы вымываются остатки фосфорной кислоты, которые вызывают изомеризацию смоляных кислот при уваривании канифоли, а также остатки катамина АБ и его комплексы с лигносульфонатами. Промытая живица отделяется от воды и направляется в канифолеварочные колонны.

Отгонка скипидара и уваривание канифоли. Состав очищенной живицы, %: канифоль — около 60, скипидар — около 40, вода — от 0,4 до 1,0. Скипидар отгоняют от канифоли полностью, так как его остатки снижают температуру размягчения продукта и придают ему липкость. Начальная температура кипения скипидара 156 °С, а канифоли значительно выше, поэтому, чем больше в живице канифоли, тем выше температура ее закипания. Например, при содержании 85 % канифоли она закипает лишь при 195 °С, а остатки скипидара отгоняются при температуре 250—300 °С. Высокая же температура вызывает снижение качества канифоли (потемнение) и снижение температуры размягчения. Для снижения температуры отгонки скипидара от живицы используют в основном отгонку с водяным паром.

Перегонка живицы ведется периодическим способом в кубах (емкость 0,8—3 т) и непрерывным в канифолеварочных колоннах. Во втором случае расплавленная живица движется сверху вниз навстречу пару. Пары скипидара и воды непрерывно выходят из верхней части колонны и поступают в холодильник, а конденсат стекает во флорентину, где скипидар отделяется от воды. Канифоль непрерывно вытекает из нижней части колонны.

Розлив канифоли. Канифоль обладает способностью к кристаллизации, которая наступает обычно при температуре 80—120 °С. Чтобы не было кристаллизации, канифоль необходимо быстро охладить до температуры ниже 80 °С. Быстрое охлаждение канифоли производится на барабанах-охладителях, где она в тонком слое охлаждается до 60—65 °С за 15—20 с. В течение 1 ч барабан охлаждает 600— 800 кг канифоли.

Качество канифоли оценивается по физико-химическим показателям и по цветности. Цветность канифоли на международном рынке определяется по шкале из 12 эталонов-марок (X, WW и т. д.). По ГОСТ 19113- 84 выделяют сорта: высший, 1-й и 2-й.

Розлив скипидара. Скипидар должен быть прозрачным, без осадка и воды. Для отделения от скипидара эмульгированной влаги применяют соляно-ватные фильтры. Цветность скипидару придает наличие канифоли, солей и окислов железа, меди. Для устранения окраски скипидар перегоняют с паром или обрабатывают щелочью.

По физико-химическим показателям живичный скипидар может быть высшего, 1-го и 2-го сортов.

ПЕРЕРАБОТКА ОСМОЛА

Канифольно-экстракционное производство

Производство канифоли и скипидара из осмола состоит из следующих основных операций: измельчение осмола в щепу, экстрагирование смолистых веществ из щепы, переработка экстракта (мицеллы) на канифоль, скипидар и флотационное масло.

Принципиальная схема канифольно-экстракционного производства дана на рис. 16.1.

Основным сырьем для канифольно-экстракционного производства служит зрелый пневый осмол, содержащий не менее 13 % (от веса осмола 20 %-ной влажности) канифоли и 3—5 % скипидара, терпено- вых спиртов и др. Смолистые вещества зрелого пневого осмола существенно отличаются от живицы. Твердая часть смолистых веществ живицы на 95 % состоит из нормальных смоляных кислот и содержит лишь 4—5 % неомыляемых. В экстракционной сосновой канифоли наряду с нормальными смоляными кислотами и нейтральными веществами (неомыляемыми) присутствуют жирные кислоты (около 12 %) и продукты окисления (2—10 %). Содержание жирных кислот в заболони значительно больше, чем в ядре. Поэтому с увеличением срока созревания осмола количество жирных кислот в нем снижается, а количество окисленных веществ увеличивается.

Летучая часть смолистых веществ осмола также существенно отличается от жидкой фракции живицы. В экстракционном скипидаре меньше пиненов и больше Д³-карена. Кроме того, в нем содержатся в небольшом количестве высококипящие продукты, например терпеновые спирты, являющиеся основной составной частью флотационного масла.

Качество и выход канифоли, скипидара и флотационного масла зависят от характера исходного сырья. При переработке свежего осмола получается канифоль с пониженной температурой размягчения (46— 48 °С), скипидар с большим содержанием пинена и совсем не получается флотационное масло.

Смолистые вещества из осмола извлекаются разбавленными растворами едкой щелочи (NaOH) или органическими растворителями (бензин). В первом случае канифоль омыляется и извлекается в виде канифольного мыла, а во втором извлекается неизмененная канифоль. Сущность экстракции основана на процессе диффузии, при которой смолистые вещества из раствора высокой концентрации перетекают в раствор меньшей концентрации, непрерывно омывающий щепу. В настоящее время на всех отечественных заводах в качестве растворителя применяют бензин.