Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа - Производство сульфатной целлюлозы. Пиролиз древесины. Талловое масло или таллоль - файл 1.docx


Контрольная работа - Производство сульфатной целлюлозы. Пиролиз древесины. Талловое масло или таллоль
скачать (681.8 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx682kb.16.11.2011 16:40скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию


Сыктывкарский лесной институт - филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С.М. Кирова»


факультет заочного обучения


кафедр а

Контрольная работа


По дисциплине

На тему

Вариант _____________

__


Выполнил:

студент контрактной

формы обучения,

курс, № группы

специальность

№ зач. книжки

Проверил:

(звание преподавателя)


Сыктывкар 2010



Содержание

  1. Производство сульфатной целлюлозы………………………………………………….3

  2. Пиролиз древесины………………………………………………………………………………22

  3. Талловое масло или таллоль………………………………………………………………..28

Литература…………………………………………………………………………………………….34



  1. 

  2. Производство сульфатной целлюлозы



Целлюлоза — это высокомолекулярный полисахарид, имеющий общую формулу (С6Н10О5)n, которую, принимая во внимание три активных гидроксила в каждой структурной ее единице, можно записать в виде [С6Н7О2(ОН)3]n. Молекулы целлюлозы построены в виде цепей. Целлюлоза обладает ориентированным аморфно-кристаллическим строением, которое объясняет все ее свойства — реакционную способность, набухание в воде (чем и вызывается увеличение размеров древесины при увлажнении).

Общая схема производства сульфатной целлюлозы. Начало щелочным методам варки положило применение в 1853—1854 гг. едкого натра (натронной щелочи NаОН) для варки соломенной и древесной целлюлозы. В 1879 г. немецкий инженер Даль предложил потери щелочи в натронно-целлюлозном производстве возмещать добавкой в систему регенерации дешевого сульфата

Схема производства сульфатной целлюлозы:

1— варочный котел; 2 — выдувной резервуар; 3 — сучколовитель; 4 — промывной фильтр; 5 — сборник щелока; 6 — сортировка; 7 — центрикланнер; 8 — сгуститель; 9 — бассейн целлюлозы; 10 — сборник белого щелока; 11— известерегенерационная печь; 12 — каустизатор; 13 — растворитель плава; 14 — содорегенерационный котлоагрегат; 15 — выпарной аппарат; I— варочный цех; II — промывной цех; III — очистный цех; IV — цех регенерации.

натрия Nа2S04 взамен дорогостоящих кальцинированной Na2СОз или каустической соды. Полученный в результате варочный раствор наряду с едким натром содержал значительное количество сернистого натрия Nа2S, благоприятно сказавшегося на выходе и качестве целлюлозы. Новый метод варки получил название сульфатного. Схема производства сульфатной целлюлозы и состав сульфат - целлюлозного завода показаны на рисунке.



Щепа, подготовленная в ДПЦ для производства целлюлозы, поступает в варочный цех, где она варится с варочным щелоком в котлах периодического или непрерывного действия при температуре 165—178°С и давлении 0,7—1,2 МПа. После варки целлюлозная масса в промывном цехе отделяется от отработанного щелока и промывается, очищается в очистном цехе и направляется на обезвоживание и сушку в сушильный цех или же на отбелку в отбельный цех, а затем в сушильный. Отработанный щелок направляется в цех регенерации для регенерации щелочи и получения варочного щелока. Переработка побочных продуктов сульфатной варки осуществляется в специальном цехе.

называют общей щелочью. Сумму всех солей натрия, имеющихся в белом щелоке, называют всей щелочью.

Практическое значение имеют следующие характеристики белого щелока, %:



  • (ед. NаОН).



Задача, химизм и механизм варки. Задачей варки является более полное выделение целлюлозного волокна из древесной ткани в неповрежденном виде. Выделение целлюлозного волокна из древесной ткани основано на том, что лигнин, вследствие наличия в нем разнообразных реакционно-активных функциональных групп, более легко поддается разрушительному действию щелочных, кислотных и окислительных химических реагентов по сравнению с целлюлозой и гемицеллюлозами. Кроме того, характер распределения лигнина в древесной ткани способствует защите целлюлозы от реагентов до момента удаления его основной массы, после чего целлюлоза становится более доступной действию реагентов и также начинает разрушаться. По мере уменьшения содержания лигнина в клеточной стенке скорость его удаления замедляется, а скорость разрушения целлюлозы увеличивается и может достичь скорости удаления лигнина. Момент равенства наступает при достижении содержания лигнина в клеточной стенке 1—2 % по отношению к начальному содержанию в 

древесине. Очевидно, что дальнейшее продолжение варочного процесса приводит лишь к значительному разрушению целлюлозы и ухудшению ее свойств. Поэтому варку заканчивают до достижения указанного момента, обычно руководствуясь заданной жесткостью (остаточным содержанием лигнина) получаемого волокнистого полуфабриката.

Многообразие связей в полимолекуле лигнина, возникающих между отдельными структурными элементами при образовании его полимолекулы, обусловливает их различную устойчивость к действию химических реагентов. Для действия водных растворов щелочей и кислот при повышенной температуре наиболее уязвимы преимущественно простые эфирные связи р—0—4, по которым полимолекулы лигнина распадаются на отдельные фрагменты, способные растворяться и переходить из клеточной стенки в варочный раствор. Такой тип реакций относится к реакциям гидролитической деструкции, обусловливающим растворение и удаление лигнина.

В образующихся фрагментах освобождаются фенольные гидроксильные группы и появляются активные группировки бензилового спирта со свободным фенольным гидроксилом, которые способны к реакциям конденсации лигнина (объединению фрагментов лигнина между собой) под действием тех же катализаторов — кислот и щелочей. Реакции конденсации приводят к образованию новых прочных углерод-углеродных связей, увеличивающих молекулярную массу лигнина и резко снижающих его растворимость и реакционную способность.

Повышение температуры и концентрации щелочи или кислоты усиливает реакции конденсации, которые при высокой температуре становятся преобладающими над реакциями гидролитической деструкции лигнина. Следовательно, в противоположность реакциям гидролитической деструкции реакции конденсации препятствуют растворению и удалению лигнина.

  • в сульфитных варочных процессах.

(сульфонирование), проникающих в толщу клеточных стенок к активным группам лигнина с варочным раствором, начинается и продолжается в твердой фазе. Этому способствуют высокая концентрация активных реагентов в исходном варочном растворе и умеренная температура в начале 

варки. Достигнув определенной степени сульфидирования (сульфонирования), лигнин начинает растворяться и переходить в варочный раствор. Интенсивному удалению лигнина из древесной ткани способствует высокая температура варки, которая в этот момент достигает своего максимального значения. На более ранних стадиях варки лигнин удаляется преимущественно со вторичной стенки, а затем происходит удаление лигнина межклеточного вещества. К концу варки лигнин межклеточного вещества почти полностью растворяется, древесная ткань распадается на отдельные клетки, в стенках которых еще остается некоторое количество лигнина — остаточный лигнин [3, 5].

Целлюлоза и гемицеллюлозы не остаются безучастными в варочных процессах. Гемицеллюлозы большей частью (особенно легкогидролизуемые) разрушаются и переходят в варочный раствор. Частично также разрушается и целлюлоза, но варку всегда стремятся вести так, чтобы она выделялась полнее и в менее поврежденном виде. В целлюлозах, предназначенных для производства бумаги, стремятся по возможности больше сохранить гемицеллюлозы.

Влияние основных факторов на сульфатную варку. Под факторами понимают физические величины, свойства растворов и сырья, изменением которых можно управлять скоростью делигнификации и качеством получаемого полуфабриката. К основным факторам варки относятся: температура; расход активной щелочи на варку и концентрация ее в варочном растворе; сульфидность белого щелока; порода и качество древесины.

Температура варки — это легко изменяемый и наиболее действенный фактор, влияющий на скорость делигнификации и, следовательно, определяющий продолжительность варки. В практике руководствуются следующим правилом: при повышении температуры варки на каждые 10°С продолжительность варки до одинакового выхода полуфабриката из древесины сокращается вдвое. Интервал температур, используемый при сульфатных варках, равен 165—185 СС. Температура ниже этого интервала существенно удлиняет варку, а выше — значительно снижает выход и качество целлюлозы.



Однако для нормального хода варки необходимо иметь избыток щелочи, Составляющий 50—100 % теоретически необходимого. Увеличение степени делигнификации требует повышения расхода щелочи (табл. 3).


Повышение расхода щелочи в 2 раза в интервале выходов 40— 50% сокращает продолжительность варки до одинаковой степени делигнификации вдвое. Расход активной щелочи на варку a, кг, в расчете на 1 т воздушно-сухой целлюлозы (в. с. ц.) определяется по формуле


% массы а. с. древесины; b — выход целлюлозы по варке, %; 880 — содержание абсолютно сухой целлюлозы, кг, в 1 т в. с. ц.

или 40—80 г/л NаОН. Увеличение концентрации щелочи вдвое так же, как и ее расхода, сокращает продолжительность варки до одного и того же выхода вдвое. Одновременное увеличение и расхода и концентрации щелочи сокращает продолжительность варки до достижения одинаковой степени делигнификации примерно в 4 раза.

Сульфидность белого щелока в пределах 16—40 % положительно сказывается на результатах варки. Увеличение сульфидности ускоряет варку, повышает прочность и равномерность провара целлюлозы, уменьшает содержание в ней остаточного лигнина.

Порода и качество древесины оказывают непосредственное влияние на сульфатную варку. Из ели и сосны получается примерно равноценная по качеству сульфатная целлюлоза, но выход целлюлозы из ели на 1—1,5 % выше. Выход целлюлозы из березовой древесины на 1—2 % выше, чем из еловой, а из осины несколько ниже, примерно на 2 %, что объясняется различной объемной массой древесины и химическим составом.

Варка целлюлозы в котлах периодического действия. Периодический метод варки сульфатной целлюлозы осуществляют в стационарных вертикальных 

котлах вместимостью 100, 125, 160 и 200 м3, изготовляемых из мягкой котельной стали. Внутренние стенки котлов облицованы нержавеющей сталью, а наружные для снижения потерь тепла покрыты изоляцией толщиной-75—100мм. Схема стационарного варочного котла, оборудованного системой принудительной циркуляции щелоков и непрямого обогрева, показана на рис. 7.


Варочный котел представляет собой цилиндрический сосуд, переходящий с обеих сторон в конусообразное сужение, заканчивающееся вверху загрузочной горловиной диаметром 800 мм, внизу — выгрузочной диаметром 700 мм. Диаметр цилиндрической части котлов 3600—4500 мм, общая высота 13 300—16900 мм. Котлы отличаются вместимостью и системами принудительной циркуляции. На рис. 7 показан котел, оборудованный системой Шауфельбергера— Эско. Штуцера для забора щелоков располагают в середине цилиндрической части, где, во избежание попадания во всасывающие трубопроводы щепы, устанавливают пояс сит с отверстиями 6—9 мм. Обратно в котел щелок подают в верхнюю и нижнюю конусные части. Циркуляционный насос должен обеспечивать 9—15-кратный 

обмен щелока в котле за время заварки, или 1/10 объема котла в минуту. Для эффективного нагрева щелоков, необходимо, чтобы на 1 м3 объема котла приходилось 0,9—1,4 м2 греющей поверхности подогревателя.

Загрузка котла щепой. Щепу загружают в котел из бункеров, расположенных над котлами, или из наземных складов. Для облегчения высыпания щепы из бункеров на их нижней, конусной части устанавливают вибраторы. Из наземных складов щепу непосредственно в котлы подают ленточными транспортерами. Как в первом, так и во втором способе загрузки щепа в котел насыпается свободно. Плотность насыпки щепы в котел характеризуется степенью заполнения, показывающей, какой объем древесины в плотных м3 содержится в 1 м3 вместимости котла. При свободной загрузке щепы в котел степень заполнения составляет 0,3—0,35. Чем больше степень заполнения, тем выше выход целлюлозы с 1 м3 котла за варку и, следовательно, выше производительность котла. Поэтому степень заполнения всегда стремятся повысить. Для этого пользуются специальными приемами: применяют паровые уплотнители или же чаще всего проводят пропарку щепы паром и поливку ее белым щелоком. Для этого одновременно с загрузкой щепы в нижнюю часть котла подают пар, а сверху через циркуляционные спрыски—щелок. Таким образом, степень заполнения повышается до 0,4—0,43, кроме того, прогрев щепы обеспечивает удаление из нее части воздуха и повышение температуры содержимого котла, ускоряющие последующую пропитку щепы варочным щелоком и саму варку.

с такой концентрации начинается варка. В практике в котел стремятся равномерно и одновременно закачивать белый и черный щелоки. Начальный рН щелока находится в пределах 12—13. При периодической сульфатной варке варочные котлы не заполняются щелоком полностью под крышку. Общий объем щелоков в котле по возможности должен быть меньшим, что сокращает расход пара на варку и выпарку щелоков. Для современных варочных котлов, оборудованных мощными циркуляционными системами с непрямым нагревом щелоков (через подогреватели), объем жидкости на 1 м3 котла в момент варки может быть принят 500—600 л.

Варка. После закачки щелоков котел герметизируют и начинают варку. Варку целлюлозы проводят по определенному режиму, для характеристики 

которого используют температурный график, изображаемый в координатах продолжительность —


температура. На рис. 8 показан температурный график сульфатной варки жесткой небеленой целлюлозы. Подъем температуры в котле осуществляют нагревом щелока в подогревателе, через который его непрерывно прокачивают циркуляционным насосом. Количество пара, подаваемого в подогреватель, регулируется системой автоматического ведения процесса варки или же вручную варщиком по заданному заранее температурному графику. Все время варки условно разделяется на два периода: заварку — подъем температуры в котле от начальной (50 °С) до конечной температуры варки (168°С) — и стоянку на конечной температуре (собственно варку). Одновременно с подъемом температуры (кривая 1) поднимается и давление пара в котле (кривая 2). Назначение заварки — равномерная по всей толще пропитка щепы варочным щелоком до достижения конечной температуры варки. Заварка проходит при непрерывном нагреве щелока и его циркуляции в котле. Ускорению проникновения щелока в толщу щепы способствуют удаление воздуха из щепы в процессе пропарки, циркуляция щелока и постепенный подъем температуры в процессе заварки. При правильном ведении предшествующих операций (пропарки, заливки щелоков, постоянной циркуляции щелока) к концу заварки щепа оказывается полностью и равномерно пропитанной щелоком.

При варке такой щепы процесс делигнификации происходит одновременно по всей ее толще. Целлюлоза получается равномерно проваренной и высококачественной. При неудовлетворительной пропитке наружные слои щепы провариваются значительно быстрее внутренних , в результате чего получается целлюлоза с неравномерным проваром и неоднородного качества. Скорость пропитки зависит от размеров, однородности и 

влажности щепы, температуры и продолжительности заварки. Влажная древесина пропитывается быстрее сухой. Пропитка щепы щелочными варочными растворами происходит легко и сравнительно быстро и обычно заканчивается еще в период заварки при достижении температуры 120—130°С, после чего получают значительное развитие химические процессы, присущие собственно варке.

В период заварки из щепы удаляется воздух и образуются летучие продукты: скипидар, метиловый спирт, метилсернистые соединения, которые затрудняют подъем температуры до конечной. Поэтому часть парогазовой смеси удаляют через сдувочный патрубок — производят так называемую терпентинную сдувку. Начинают ее при температуре 120—130°С и продолжают до конечной, на что указывает излом ветви подъема температуры на графике (см. рис. 8). Продукты сдувки направляют на специальные установки, где из них выделяют скипидар, метиловый спирт и др.

, имеющие неприятный запах, относят к дурнопахнущим газам. Эти газы обусловливают специфический неприятный запах сульфатцеллюлозного производства. Во избежание загрязнения воздушного бассейна дурнопахнущие газы необходимо улавливать и обезвреживать. Конденсат, полученный при улавливании летучих метилсернистых соединений, под названием сульфана используют для придания запаха бытовому газу.

Процесс собственно варки начинается с момента достижения в котле конечной температуры, заданной по технологическому режиму (168°С). На конечной температуре котел выдерживается предусмотренное температурным графиком время. В период варки подача пара в подогреватель щелока сокращается, а циркуляция щелока продолжается до конца варки. Варка продолжается главным образом за счет тепла, выделяемого протекающими химическими реакциями. Свежий пар расходуется для компенсации потерь тепла и стабилизации процесса. В этот период интенсивно растворяется и переходит в варочный щелок лигнин клеточных стенок, межклеточного вещества и другие продукты разрушения древесины.

Перед заваркой щепа в котле, как показано на рис. 7, полностью не покрыта щелоком, а в верхней части орошается им. В процессе заварки и варки, по 

мере перехода в щелок веществ древесины, щепки постепенно уменьшаются в размере, сохраняя прежнюю форму. Уровень твердой фазы (щепок) за счет уплотнения снижается и к концу варки в котле образуется целлюлозная масса. Целлюлозные волокна в ней большей частью удерживаются в форме щепок, легко разделяющихся на отдельные волокна. Окончание варки определяют, руководствуясь температурой и временем заданного режима, а также по пробе массы, отобранной в конце варки через специальный штуцер. На многих сульфат-целлюлозных заводах варка целлюлозы в котлах периодического действия в настоящее время полностью автоматизирована.

Опоражнивание котла. После окончания варки котел опоражнивают выдувкой целлюлозной массы в выдувной резервуар или промывной диффузор с рабочего давления (1-й метод) или с пониженного давления (2-й метод). По 2-му методу давление в котле с рабочего 0,83—0,85 МПа снижают до 0,4—0,5 МПа, делают так называемую конечную сдувку, и с этого давления проводят выдувку. На большинстве целлюлозных заводов конечную сдувку не производят и выдувают массу из котла в выдувной резервуар с полного рабочего давления.

Выдувной резервуар — это приемная емкость, в которой накапливается перед промывкой масса из котлов и выделяются пары вскипания, образующиеся в большом объеме при выдувке. По форме выдувной резервуар напоминает варочный котел, состоящий из цилиндрической средней части высотой 6—8 м, заканчивающийся конусами — верхним высотой 5—7 м и нижним высотой 2—4 м. Общая высота резервуара 16—22 м. Рабочая вместимость его должна составлять не менее трех вместимостей варочного котла (от 600 до 1600 м3).

Группу варочных котлов (4—6) соединяют с выдувным резервуаром трубопроводом, который подведен по касательной к верху цилиндрической части. Масса из котла поступает в верхнюю часть резервуара по касательной к внутренней стенке. Пары вскипания отводятся в теплоулавливающую установку, а масса концентрацией 11—12% поступает в рабочий объем резервуара. В нижний конус подается черный щелок для разбавления массы до концентрации 35%. Разбавленную массу насосом откачивают на промывку. Выдувной резервуар рассчитан на рабочее давление 0,1 — 0,11 МПа. При большем числе варочных котлов устанавливают два выдувных резервуара.



Осмотр котла. Осмотр проводят с помощью переносного светильника, опускаемого внутрь котла. Цель осмотра — проверка готовности котла к варке.

Сумма продолжительностей перечисленных операций от загрузки котла щепой до его осмотра составляет полный оборот котла.

Режимы периодической сульфатной варки. В промышленности главным образом нашли распространение медленный и быстрый режимы сульфатной варки. Для медленной варки характерна невысокая конечная температура 165—168 °С. Целью такой варки, график которой рассмотрен на рис. 8, является получение высококачественной прочной целлюлозы с повышенным выходом из древесины (выход 52—55 %).

Быстрая варка применяется преимущественно для получения целлюлозы высокого выхода (ЦВВ) (55—65%) и целлюлозы нормального выхода — дреднежесткой (48—52 %) и мягкой (белимой ) — 35—40 %. Для нее характерны пропарка щепы, повышенный расход щелочи, быстрая заварка, повышенная конечная температура варки (174—178°С) и выдувка массы с полного давления. На сульфатцеллюлозных заводах оборот котла для варки различных видов целлюлозы составляет 4—8 ч. В табл. 4 приведены режимы варок некоторых видов целлюлозы на отечественных предприятиях.

Непрерывная варка сульфатной целлюлозы. Разработка непрерывного метода варки, впервые осуществленного в СССР проф. Л. П. Жеребовым в 1936 г. и получившего воплощение в 50-е годы в установках Камюр и Хемипальпер-Пандия,


явилась новой прогрессивной ступенью в развитии целлюлозного производства. Большая производительность варочных установок за счет исключения операций загрузки щепы, закачки щелоков и выгрузки массы, получение целлюлозы, более однородной по качеству, компактность 

оборудования, снижение расхода пара на варку и ее значительное ускорение, меньшая потребность в производственных площадях, меньшая численность обслуживающего персонала, полная механизация и автоматизация всех технологических операций — вот преимущества, поставившие непрерывный метод в число передовых, по которому уже в настоящее время вырабатывается свыше 30 % целлюлозы и полуцеллюлозы [4].

Различают два метода непрерывной варки — медленный и быстрый. Принципиальное отличие их в том, что в первом методе сохраняется деление варки на заварку и собственно варку, а во втором — щепа попадает сразу в зону температуры, соответствующей конечной температуре варки.

Медленная варка. Наибольшее распространение получила медленная варка в непрерывно действующих установках Камюр, мировое производство целлюлозы в которых превысило 50 млн. т в год. В СССР эксплуатируются установки с суточной производительностью 300, 450—500, 800—900 т целлюлозы. На рис. 9 показана схема варочной установки Камюр с горячей диффузионной промывкой целлюлозы в котле. Основным элементом установки является варочный котел цилиндрической формы производительностью 450—500 т в сутки; диаметр котла 4,7 м, общая высота 45 м. В варочном котле установлены ситовые пояса а, б, в и г. По высоте котла различают три температурные зоны: заварки — от загрузочного устройства до уровня ситовых поясов а; варки — от уровня ситовых поясов б до ситовых поясов в; диффузионной промывки — от уровня ситовых поясов в и до низа котла.

Варка целлюлозы в непрерывнодействующих котлах Камюр осуществляется при полностью заполненном щелоком варочном котле и избыточном гидравлическом давлении (на 0,1—0,2 МПа больше, чем давление, соответствующее температуре кипения варочного раствора). Рабочее давление в котле, таким образом, оказывается равным 1—1,2 МПа. Применяемый прием позволяет предотвращать кипение щелока и тем самым создавать различные температурные зоны по высоте котла.

После удаления из щепы металлических включений с помощью магнитного сепаратора щепа поступает в бункер и далее через расходомер в питатель 

низкого давления, а из него в пропарочную цистерну, где винтовым конвейером перемещается к


питателю высокого давления. Щепа пропаривается парами вскипания, образующимися в циклоне-испарителе, и свежим паром низкого давления. Давление в пропарочной цистерне 0,06— 0,17 МПа, температура 105—120 °С. Время пропаривания 5—6 мин. Воздух, вытесняемый из щепы, и пары скипидара (терпентинные сдувки) из пропарочной цистерны вместе с парами вскипания из другого циклона-испарителя направляются на теплоулавливающую установку (конденсатор) и далее на переработку. Пропаренная щепа из цистерны поступает в питатель высокого давления роторного типа.

Питатель высокого давления осуществляет питание котла щепой и одновременно является запорным клапаном, разделяющим область высокого давления в котле (1—1,2 МПа) от области низкого давления в пропарочной камере (0,07—0,15 МПа). Питатель состоит из корпуса и ротора, в теле которого имеются сквозные бочкообразные накопители (от 2 до 8). Когда очередной накопитель оказывается в вертикальном положении, происходит его загрузка щепой из пропарочной цистерны. Для удержания щепы в накопителе вход в патрубок для отвода избытка щелока закрыт металлической сеткой. После загрузки ротор поворачивается в горизонтальное положение и щепа из накопителя вымывается в питательный трубопровод щелоком, подаваемым насосом высокого давления. Щелок транспортирует щепу в загрузочное устройство варочного котла. Процесс 

загрузки повторяется поочередно со всеми накопителями. Чем больше накопителей, тем равномернее загрузка щепы в котел.

Загрузочное устройство котла состоит из цилиндрической сетки и вращающегося в ней вертикального винта. Щепа из питательного трубопровода попадает к винту и им подается в зону заварки, а избыток щелока отфильтровывается через цилиндрическую сетку и опять возвращается насосом к питателю высокого давления. Необходимые для варки количества белого и черного щелоков подаются насосами в верхнюю часть котла. Соотношение их строго регулируется. Щепа под действием собственной массы медленно продвигается вниз и последовательно проходит зоны заварки, варки и, превратясь в целлюлозную массу,— зону диффузионной промывки. В начале зоны заварки температура поддерживается ПО—115°С (поступает пропаренная щепа и горячий щелок). По мере продвижения щепы к ситовому поясу а температура повышается до 150°С за счет нагрева в подогревателе непрерывно циркулирующего через него щелока. Щелок забирается насосом из зоны сита и, пройдя подогреватель, возвращается в эту же зону. До конечной температуры варки 170— 172°С постоянно циркулирующий щелок нагревается в другом подогревателе. Щелок забирается насосом с уровня сита и также возвращается в эту зону.

массы абсолютно сухой древесины в зависимости от жесткости целлюлозы.

Быстрая варка. Осуществляется в непрерывнодействующих

1 — бункер; 2 — питатель высокого давления; 3 — пропиточная труба; 4 — бак циркулирующего' щелока; 5 — бак белого щелока; 6 — разгрузочное устройство; 7 — варочные трубы.



установках Пандия (рис. 10). Установка состоит из варочных труб, оборудованных винтовыми транспортерами. Трубы расположены горизонтально одна над другой в вертикальной плоскости. Число варочных труб зависит от вида вырабатываемого полуфабриката и производительности установки и составляет 2—8 шт. Диаметр труб 0,6—1,2 м, длина 6—12 м.

В установках Пандия щепа из бункера, пройдя дозатор, питателем высокого давления винтового типа подается в пропиточную трубу. Винтовой питатель по направлению к загрузочному патрубку пропиточной трубы сужается, за счет чего щепа уплотняется и исключает прорыв пара из трубы в питатель. Спрессованная щепа (пробка) попадает в пропиточную трубу, где, перемещаясь к противоположному концу трубы, под действием винта, пара и щелока рассыпается, хорошо смешивается со щелоком и пропитывается. Проходя затем последовательно варочные трубы, Щепа проваривается и через разгрузочное устройство передувается в выдувной резервуар. Температура варки во всех варочных трубах поддерживается 160—180°С, продолжительность варки 15—60 мин.

В установках Пандия. можно получать различные волокнистые полуфабрикаты, но чаще всего они используются для получения ЦВВ и полуцеллюлозы из лиственной древесины или целлюлозы из тростника и соломы. Производительность таких установок при выработке лиственной полуцеллюлозы с выходом 75 % составляет 200—250 т в сутки. При переработке тростниковой сечки с выходом 60—70 % производительность установки достигает 145—175 т в сутки [4].

Основные преимущества установок: быстрота варки; простота конструкции; небольшой габарит; возможность получать полуфабрикаты с различным выходом и равномерным проваром. К недостаткам можно отнести: более низкий выход и меньшую прочность целлюлозы из-за интенсификации варки; отсутствие промывки одновременно с варкой в одном аппарате; низкую производительность.

Сульфатная варка с предварительным гидролизом. Это по существу комбинированный метод варки, который проводится с целью получения целлюлозы с низким содержанием гемицеллюлоз. Большое содержание гемицеллюлоз в целлюлозе обычной сульфатной варки препятствует 

применению ее для химической переработки. Удаление гемицеллюлоз из древесины достигается обработкой щепы 0,3—0,5 %-ной серной кислотой при температуре. 120—130С в течение 2—3 ч или водой при температуре 160—170 °С в течение 0,5—3 ч до проведения сульфатной варки. Обработка щепы кислотой или водой по указанным режимам называется предварительным гидролизом (предгидролизом).

Сульфатную варку с предгидролизом можно проводить как в периодически так и в непрерывно работающих котлах. Выход целлюлозы из древесины составляет 37—40%. Этим методом получают сульфатную вискозную и кордную целлюлозы. Предгидролизат после обработки щепы, содержащий около 17 % растворенных веществ древесины (главным образом углеводов), направляется на биохимическую переработку, в частности для получения белковых кормовых дрожжей.

В настоящее время в мире разработаны и нашли применение многие разновидности установок для непрерывной варки целлюлозы. Все технические решения, осуществленные в установках, направлены на повышение эффективности использования древесного и недревесного сырья, увеличение выхода целлюлозы, варки низкокачественной древесины, опилок, тростника и соломы, однолетних растений, увеличение производительности и упрощение конструкций установок.

Регенерация щелочи. Черный щелок и его подготовка к регенерации. Черный щелок представляет собой водный раствор сложной многокомпонентной смеси органических и минеральных веществ. В процессах регенерации наиболее важное значение имеют удельный вес, вязкость, теплоемкость и температура кипения щелока. Удельный вес щелока зависит от содержания в нем сухого остатка (суммы органических и минеральных веществ в пересчете на абсолютно сухую массу). Очевидно, что чем меньше выход целлюлозы из древесины, тем выше содержание сухого остатка и наоборот. Содержание сухого остатка существенно влияет на все характеристики черных щелоков.

легко переводимый в NаОН. Для этого система регенерации включает процессы: упаривания и сжигания черных щелоков; каустизации зеленого щелока и обжига известкового шлама.

Черный щелок на регенерацию поступает с промывного отдела где он отделяется от целлюлозы. Пройдя подготовку к упариванию, черный щелок 

направляется в систему регенерации. Подготовка щелока к упариванию включает операции по определению от щелока мелкого волокна, выделению сырого сульфатного мыла и окислению черного щелока.

Упаривание черного щелока. При промывке целлюлозы черный щелок в 2—3 раза разбавляется промывной водой и в таком виде поступает на регенерацию. Содержание сухих веществ в нем составляет 13—17 %. Щелок с такой концентрацией сухих веществ не горит и поэтому не может быть подан непосредственно на сжигание. Черный щелок может сжигаться, если концентрация сухих веществ в нем не ниже 60—65 %. Концентрацию сухих веществ в черном щелоке повышают до 50—55 % упариванием из него воды.

Упаривание щелока проводят в выпарных аппаратах различных систем. Общее количество воды, которое необходимо удалить из щелока в процессе упаривания, рассчитывают по формуле


— начальная и конечная концентрации сухих веществ в щелоке, %.

В целлюлозно-бумажной промышленности применяют многокорпусные вакуум-выпарные установки, составленные из четырех—семи выпарных аппаратов. Эффективность работы установки основана на многократном использовании тепла, отдаваемого свежим паром на испарение воды. Упаренный щелок из установки выходит с концентрацией сухих веществ 50—55 %. Эффективность работы установки оценивается экономичностью, под которой понимают число килограммов воды, упаренных 1 кг свежего пара, Экономичность выпарной установки возрастает с увеличением числа корпусов:


На практике ограничиваются 6—7-корпусными установками, дальнейшее увеличение числа корпусов повышает паропроизводительность незначительно. Производительность вакуум-выпарных установок по упариваемой воде составляет 100—350 т/ч; давление свежего пара 0,3—0,35 МПа; температура 135—145°С; вакуум в последнем выпарном аппарате 73—90,6 кПа.



Сжигание черного щелока. Упаренный щелок сжигают в специальных содорегенерационных котлоагрегатах (СРК). СРК — это, почти не отличающийся от обычного паровой котел, в качестве топлива в котором используется упаренный черный щелок с концентрацией сухого остатка 60—65 %. Сухой остаток состоит из 65—70 % органической части (продуктов разрушения древесины: лигнина, углеводов, экстрактивных веществ) и 30— 35 % минеральной части (свободных едкого натра, сульфида натрия, карбоната натрия и щелочи, связанной с продуктами разрушения древесины). В среднем при выходе целлюлозы 35—65 % с черным щелоком на сжигание поступает 1700—920 кг сухих веществ на 1 т в. с. ц. по варке. Потери сухого остатка черного щелока в процессах промывки и упаривания составляют примерно 10 %. Непосредственно перед подачей в топку СРК упаренный до концентрации 50—55 % черный щелок проходит газоконтактный каскадный испаритель. За счет контакта с горячими дымовыми газами из щелока дополнительно удаляется часть воды, и горячий щелок с концентрацией 60—65% направляется к форсункам для подачи щелока в топку. Кроме того, к нему добавляется сульфат натрия N32804 для восстановления производственных потерь щелочи. Температура в топке 800—1100 °С. Под высоким давлением щелок форсунками впрыскивается в топку, быстро высыхает и сгорает. В процессе сжигания сгорает органическая часть щелока, а минеральная часть образует расплавленный остаток (плав), который собирается на поду топки.

Плав состоит главным образом из карбоната натрия (соды), в который превращается в процессе сжигания весь свободный и связанный едкий натр, и сульфида натрия, образовавшегося восстановлением сульфата натрия окисью углерода. Эти процессы можно представить уравнениями: 2ЫаОН + С02-^-Ыа2СОз-|-Н20; Ыа2504 + 4СО->-Ка25 +4С02.

Плав по мере накопления на поду топки с температурой 850— 900°С стекает в растворитель плава, где он растворяется слабым белым щелоком с получением раствора зеленого цвета, называемого зеленым щелоком. Показатели работы СРК черного щелока приведены в табл. 5. Производительность работающих в СССР СРК по сухому остатку щелока от 350 (СРК-350) до 1750 (СРК-1750) т/сутки.




выпадает в осадок и называется каустизационным шламом. В растворе остаются едкий натр и сульфид натрия, т. е. снова получается белый щелок.

От каустизационного шлама белый щелок отделяется на вакуум-фильтрах и собирается в баке. Шлам скапливается в бункере шлама, промывается горячей водой на вакуум-фильтрах и поступает на регенерацию. Фильтрат представляет собой слабый белый щелок, который используется для растворения плава.

достигает 90%. При выходе целлюлозы 48% технико-экономические показатели работы отдела каустизации следующие:


Получаемая негашеная известь вновь используется для каустизации зеленого щелока. Производительность вращающихся известо-регенерационных печей от 30 до 250 т извести в сутки.



  1. 

  2. Пиролиз древесины



Пиролиз древесины основан на способности сложного комплекса органических веществ древесины разлагаться на более простые без доступа воздуха, при воздействии высокой температуры. В процессе пиролиза древесины получают жидкие, газообразные и твердые продукты. Процесс пиролиза древесины осуществляется в специальных аппаратах (ретортах). Твердым продуктом процесса пиролиза древесины является древесный уголь, остающийся в реторте в виде твердого остатка после завершения пиролиза древесины. Газообразные и жидкие продукты выделяются одновременно в виде сложной парогазовой смеси, которая при последующем охлаждении разделяется на жидкий конденсат (жижку) и неконденсируемые газы.

^ Сырье для пиролиза древесины

Сырье пиролиза древесины — это специально заготовленная технологическая древесина, или дрова, а также древесные отходы. Заготовленную в лесу древесину доставляют на склад сырья предприятия, на котором осуществляется ее деление на части длиной 1 м и подготовку к пиролизу. Если применяется естественная сушка дров на складе то нужно выжидать 12-месячный срок, тогда как при искусственной сушке, который применяется сейчас на всех предприятиях, достаточно 3-5-месячного запаса.

Подготовка(разделка) древесины ведется по методу поточного производства на основе комплексной механизации всех операций. При данном способе организации производства производительность труда увеличивается не менее чем в 2 раза. В последнее время почти все предприятия перешли на хранение дров в кучах, что позволило значительно уменьшить площадь, занимаемую складками, и позволило механизировать погрузочно-разгрузочные работы. Если дрова хранятся в кучах, то максимальный их объем равен 52 тыс. м3 плотной массы древесины при высоте до 15 м. Диаметр круглых куч и ширина прямоугольных куч не более 52 м.

Древесину предназначенную для пиролиза разделяют по породам на две группы: мягко-лиственные ( ива, осина, тополь, ольха) и твердолиственные (бук, береза, ясень, ильм, граб, клен, вяз, дуб). Наиболее пригодны для пиролиза древесина первой группы. Исходя из многолетнего опыта видно, 

что древесина лиственных пород лучше хранить в расколотом и окоренном виде, при этом приспосабливая под кучи соответствующие основания и приспособления для проветривания.

Кроме древесины, для термического разложения для пиролиза можно применять отходы деревообрабатывающего производства и лесозаготовок, по причине того что они по химическому составу они мало отличаются от стволовой древесины и по существу представляют полноценное технологическое сырье. Больше уксусной кислоты получают из твердолиственных пород (бук, дуб, береза, клен), меньше из мягко-лиственных (липа, осина и др.) и еще меньше из хвойных. В уксусно-кислотном производстве используют главным образом березу, бук, частично допускают осину и некоторые другие лиственные породы.

^ Товарные продукты пиролиза древесины и их применение

Древесный уголь. Является твердым продуктом процесса пиролиза древесины. При пиролизе в одинаковых условиях из древесины различных пород производят уголь почти одинакового качества. При обычной температуре пиролиза 410-460°С уголь из древесины пихты, ели, осины и березы получается с содержанием % углерода 81,4-82,7, водорода 3,9-4,3, кислорода (вместе с азотом) 14,8-15,4. При температуре пиролиза 520 °С содержание (%) углерода в угле повышается до 90, при 610°С — до 93, при 1100 °С — до 99. Качество угля можно считать хорошим, если масса 1 м3 березового угля нормальной влажности будет не менее 177 кг, осинового-144, соснового-133, елового-122 кг.

Основной потребитель угля — это химическая промышленность, которая вырабатывает, различные виды активированных углей и которая потребляет почти одну треть производимого угля. Из примерно 26 % угля производят сероуглерода, который в основном используется для выработки искусственного (вискозного) шелка. Примерно 24 % угля потребляет металлургическая промышленность для производства ферросплавов, цветных металлов, и для смазки в прокатных печах. Развитие полупроводниковой техники стало причиной потребления в больших количествах древесного угля для производства кристаллического кремния. Небольшой процент угля применяют в сельском хозяйстве в качестве добавки в корм птице и скоту.



Широко применяется в технике высокая адсорбционная способность древесного угля, объясняемая его пористостью. Так пористость древесного угля березового, елового, осинового при плотности 272, 425 и 310 г/дм3 соответственно равна 86, 78 к 84%. Высокая адсорбционная способность древесного угля способствует его частому самовозгоранию. Это довольно таки нежелательное явление объясняется лавинообразным авто-окислением угля на воздухе вследствие химического поглощения кислорода и быстрым повышением температуры. Самовозгоранию угля способствует высокое содержание летучих веществ (до 33%) -продуктов пиролиза древесины. Для того чтобы стабилизировать уголь во избежании самовозгорания был предложен способ его охлаждения воздухом в тонком слое и увлажнение перед погрузкой в вагоны.

Древесный, уголь имеет высокую теплоту сгорания, которая для обычной температуры пиролиза (410-460 °С) составляет около 30 000 кДж/кг. В связи с эти его широко используют в качестве топлива. В последние годы постоянно растет спрос на древесный уголь, однако промышленность пиролиза древесины пока полностью не восполняет потребность народного хозяйства в этом ценном продукте.

Уксусная кислота является важнейшим продуктом народного хозяйства. В пищевой промышленности применяется только лесохимическая уксусная кислота. В связи с этим ее производство продолжает развиваться.

Выработка лесохимической уксусной кислоты достигает 42 тыс. т в год. Примерно 34%-на получение сложных эфиров (бутилацетата и этилацетата), применяющихся в качестве растворителей в лакокрасочной и других отраслях промышленности, около 55 % уксусной кислоты расходуется на производство искусственного шелка (ацетатного), остальные 11% расходуются в текстильной (протравка), химической (гербициды, пластмассы, красители и др.), пищевой (консервирование), фармацевтической и других отраслях промышленности. Из хорошо очищенных сортов производят пищевую, ледяную и реактивную уксусную кислоту. Ледяная 97-99 %-ная уксусная кислота затвердевает при 14-16 °С в прозрачные «ледяные» кристаллы.

В отличие от природной смолы хвойных деревьев (живицы), которая образуется в процессе пиролиза древесины, называют пирогенными 

смолами. Различают растворимую и отстойную смолы, объединяемые под названием суммарные смолы. Примерная потребность в этих смолах превышает 85 тыс. т отстойной и более 27 тыс. т растворимой. При переработке отстойной смолы производят масла для флотации цветных металлов и ингибитор, которые применяются в качестве антиокислителя при стабилизации крекинг-бензинов (повышает качество автомобильных и авиационных бензинов) и в качестве антиполимеризатора для регулирования степени полимеризации синтетического каучука. Из растворимой смолы производят крепители и фенолы, которые применяют в производстве гербицидов, фенолформальдегидных смол и т. д.

Спиртовые продукты представляют собой смесь легкокипящих растворителей, отгоняемых из жижки. Эти продукты представлены главным образом метиловым спиртом, небольшим содержанием этилового спирта, альдегидов и кетонов. Наибольшую ценность представляет метанол, большей частью перерабатываемый на формальдегид.

^ Технология пиролиза древесины


Процесс пиролиза древесины разделяют на 4 стадии:



Первая стадия пиролиза древесины — это сушка древесины до температуры 130-155°С за счет подвода тепла из вне, данный процесс сопровождается удалением из древесины воды и изменением ряда компонентов древесины, что существенно сказывается на последующем процессе пиролиза;

Вторая стадия пиролиза древесины — это начало разложения древесины которое происходит при температуре 155-280°С и сопровождается распадом менее стойких ее составных частей; на этой стадии, идущей с подводом тепла, образуются углекислый газ, окись углерода, уксусная кислота и ряд других веществ;

Третья стадия пиролиза древесины — это испарение и образование основного количества продуктов разложения древесины происходит при температуре 280-455 °С, сопровождается бурным выделением тепла (экзотермический процесс); при этом выделяются большие количества CO2, СО, CH4, эфиров, карбонильных соединений, углеводородов, уксусной кислоты, ее гомологов и метанола, а под конец начинается удаление смолы;

Четвертая стадия пиролиза древесины — это прокаливание древесного остатка; данный процесс протекает при температуре 455-560 °С за счет дополнительного подвода тепла извне; в этот период выделяется и удаляется тяжелая смола, а также СО2, Н2, СО и углеводороды; на этой стадии процесс пиролиза заканчивается остаток после его завершения представляет собой древесный уголь.

В действительности указанные стадии пиролиза древесины резко не разграничиваются. Так, на стадии прокаливания угля при более высоких температурах процесс разложения продолжается.

Продукты разложения древесины удаляются из реторты в виде сложной парогазовой смеси. При охлаждении парогазовой смеси в конденсаторах она разделяется на жидкий конденсат и неконденсируемые газы. Таким образом, в результате пиролиза древесины получают жидкий конденсат (жижку), уголь и газы. Жижка при отстаивании разделяется на два слоя: верхний водный слой — отстоявшаяся жижка и нижний — отстойная смола.

Выход продуктов пиролиза древесины значительно колеблется в зависимости от величины кусков древесины, температуры процесса, его продолжительности, влажности древесины. В среднем для обычных пород 

древесины выход составляет, %: угля 35-40, жижки 47-50, газов 15-23. При этом выход уксусной кислоты для хвойных пород равен 2,6-3 %, для лиственных от 4 до 8 %, выход метанола соответственно 0,65-0,85 и 1,5-2,5 % массы а. с. д.



  1. 

  2. Талловое масло или таллоль



Талловое масло (таллоль) - смесь органических соединений, получаемая разложением сульфатного мыла серной кислотой. Темноокрашенная жидкость с резким запахом.

^ 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 содорегенерационные 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 пароэжектором 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).

Рис. 11.1. Схема установки для непрерывного разложения сульфатного мыла

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 таллового масла, но требует дорогостоящих сепараторов и запасных 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 таллового 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 разложения 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.




Свойства таллового масла

Выпускается по ТУ 13-00281074-26-95 - масло талловое дистиллированное

Вязкость 410-1660 кв. мм/с (при 40 гр. Ц).

Средняя теплоемкость 1,65-4,1 кДж/кг*К (293-373К).

Теплопроводность 0,130-0,153 Вт/м*К (при 20 гр. Ц).

Температура вспышки 221 гр. Ц.

Температура самовоспламенения 304-311 гр. Ц.

В зависимости от состава древесного сырья вырабатываемое из него таловое масло имеет следующие характеристики:

Показатель

Из хвойных пород


Из смеси хвойных и лиственных пород

Из лиственных пород с малой примесью хвойных


Плотность (20 гр. Ц), г/куб, см

0,994-1,001


0,950-0,955


0,960-0,965


Содержание, % по массе Смоляных кислот

40-50


18-22


5-12


Свободных жирных кислот


35-37


34-38


47-54


Нейтральных веществ


17-20


27-31


32-45


Окисленных веществ


4-5


5-6


6-7




Лигнина


0,5-1,0


1,5-2,0


2-3


Воды


0,5-1,0


1-2


1-2


Число Кислотное

150-155


120-125

96-110


Омыления


155-165

134-145


136-148




^ Содержит в своем составе

Смоляные кислоты - абиетиновая, неоабиетиновая, палюстровая, пимаровая и др. Жирные кислоты - смесь в основном ненасыщенных нормальных кислот С8 -С24 (олеиновая, линолевая, линоленовая и т.д.), а также 

некоторого кол-ва насыщенных к-т. Нейтральные вещества - смесь омыляемых и неомыляемых компонентов.

^ Применение таллового масла

Таловое масло из древесины хвойных пород перерабатывают вакуум-ректификацией в таловую канифоль (применяют в синтезе ее эфиров и иных продуктов, модифицированную фумаровой кислотой или малеиновым ангидридом - для выработки проклеивающих материалов в производствах бумаги и картона), жирные кислоты и дистиллированное масло, главное направление использования которых - получение защитных ЛКМ, а также талового пека. Таловый пек применяют как компонент вяжущих материалов для дорожных покрытий, заменитель канифоли в производстве креолина, эмульгатор при регенерации резин. Талловое масло используется как компонент смазочно-охлаждающих жидкостей, для изготовления обычного мыла, металлического мыла, смачивающих веществ, эмульгаторов для текстильной и бумажной промышленности, высыхающих масел или производства лаков, красок или линолеума, масел для обработки металлов, для изготовления дезинфицирующих средств, мастик и т.п.; также используется в качестве пластификаторов каучука и все в большей степени как источник жирных кислот таллового масла и смоляных кислот таллового масла.




Литература

Л. В. Гордон, С.О.Скворцов, В.И.Лисов “Технология и оборудование лесохимических производств”




Скачать файл (681.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации