Переработка осмола

Задача канифольно-экстракционного производства, как показывает само название,— извлечение (экстракция) смолистых веществ из осмола с целью получения канифоли, скипидара и флотационного масла. Технология канифольно-экстракционного производства включает следующие основные стадии процесса: измельчение осмола в щепу; экстракцию смолистых веществ из щепы органическим растворителем (бензином); переработку бензиновых растворов с целью получения товарных продуктов и регенерацию растворителя.

Хранение и подготовка осмола. Поступающий на заводы Осмол укладывают для хранения на складе сырья. В настоящее время применяют метод хранения в кучах, при котором осмол с помощью козловых кранов укладывают в кучи объемом до 10тыс. пл. м3. Для бесперебойной работы завода на складе сырья должен быть 2—3-месячный запас осмола. Сильно загрязненный осмол иногда перед измельчением промывают водой, подаваемой под высоким давлением из брандспойтов,, а крупные куски его распиливают бензопилами или раскалывают механическим или гидравлическим колунами. Для экстракции смолистых веще ств др евесину измельчают в щепу, степень измельчения которой определяется необходимой скоростью извлечения канифоли из щепы. Осмол измельчают на дисковых рубительных машинах. Для получения более однородной по размерам щепы ее сортируют. Крупная щепа, из которой канифоль извлекается плохо, направляется на доизмельчепие в специальную дробилку. При измельчении осмола получается осмольная технологическая щепа размером от 3 до 25 мм по длине волокна и от 1,5 до Змм по толщине. При этом щепы размером до 15 мм по длине волокна, являющейся наиболее приемлемой, получается около 85% (по массе). Отходы при измельчении составляют 5—8% массы осмола. В результате измельчения осмола в щепу происходит увеличен ие ее о бъема. Коэффициент перевода объема осмола в щепу принимается в среднем равным 1,35. Масса 1 м3 щепы из осмола влажностью 20% обычно равна 230—250 кг и зависит от содержания смолистых веществ в щепе. Полученная в измельчителыюм отделении щепа ленточным транспортером и ковшовым элеватором поднимается в бункер экстракционного отделения, откуда поступает на заготовку в экстракторы.

Экстракция. В канифольно-эктракциопном производстве под экстракцией понимают извлечения смолистых веществ из осмола летучими растворителями, главным образом бензином. Экстракция смолистых веществ из древесины является процессом сложным и малоизученным. Чтобы извлечь смолистые вещества из осмоленной щепы, растворитель должен прежде всего проникнуть в толщу щепы и пропитать ее. Проникновение бензина происходит под действием капиллярных, электрокинетических, диффузионных и гидростатических сил. Смолистые вещества растворяются и переходят в растворитель главным образом по законам молекулярной и конвективной диффузии. На скорость процесса экстракции существенное влияние оказывают следующие факторы.

Вид и степень измельчения осмола. Эффективность извлечения смолистых веществ через поверхность щепы уменьшается в следующем порядке в зависимости от. е е вида — торцовая, тангенциальная, радиальная. Чем мельче щепа, тем больше поверхность ее контакта с растворителем и скорость экстракции. Однако приготовление мелкой щепы удорожает и затрудняет процесс, поэтому технологическая осмольная щепа должна быть не больше 15—20 мм по длине волокна.

Влага замедляет процесс экстракции, препятствует проникновению растворителя в щепу. Лучше извлекается смола из воздушносухого осмола (влажность 20%)

%:

— содержание канифоли в щепе до и после экстракции, % массы

обесмоленной абс. сухой древесины.

Обычно пневый осмол содержит 15—18 % канифоли (в пересчете на древесину 20%-ной влажности). Остаточная смолистость в отработанной щепе составляет 3,5—5,5 % в пересчете на обессмоленную абс. сухую древесину.

При повышении температуры растворимость смолистых веществ в растиорителе возрастает. Высокая температура способствует окислению смоляных кислот с образованием продуктов темного цвета. На экстракционных установках, работающих без избыточного давления, температура экстракции близка к температуре кипения растворителя. Экстракция в установках, работающих под давлением, осуществляется при температуре 120—150°С и давлении 0,4— 0,5 МПа.

Давление ускоряет пропитку щепы растворителем, но замедляет выход смолистых веществ изнутри щепок наружу. Повышение давления выше 0,4— 0,5 МПа считается нецелесообразным, так как, кроме замедления экстракции, требует особой герметичности и прочности аппаратуры вследствие огне - и взрывоопасных растворителей.

Гидродинамические условия оказывают существенное влияние на скорость процесса экстракции. Экстракция в неподвижном растворителе идет медленнее, чем в движущемся. Поэтому в современных установках осуществляется перемещение растворителя циркуляционными насосами.

К растворителям предъявляются следующие требования: высокая избирательная растворяющая способность (растворять только смолистые вещества); низкая удельная теплота испарения; относительно низкая температура кипения; нерастворимость и несмешиваемость с водой; химическая стойкость при многократном обращении в производстве; отсутствие токсичности и корродирующей способности; малая летучесть; невысокая плотность; доступность по цене; широкая распространенность и крупнотоннажное производство.

По отношению к перечисленным требованиям наиболее подходящим растворителем оказался бензин. Для экстракции применяется бензин марки БР-1 или БР-2 с температурой кипения 80—120°С (БР — бензин-растворитель).

Продолжительность и методы экстракции. Продолжительность экстракции является функцией всех перечисленных факторов и устанавливается экономической целесообразностью удаления остаточных смолистых веществ. Продолжительность экстракции в заводских условиях, например при батарейно-противоточном методе, составляет 5—7 ч.

В промышленной практике получили распространение периодический , батарейный и непрерывный методы экстракции, из которых ведущее место принадлежит батарейно-противоточному, применяемому в нескольких разновидностях. В этом методе несколько экстракторов (от 6 до 10) соединяют коммуникацией друг с другом в батарею. Технологический процесс при батарейно-противоточном методе экстракции с предварительной подсушкой щепы парами бензина и раствором из хвостового экстрактора заключается в том, что рабочий растворитель подается в нижнюю часть хвостового экстрактора и прокачивается через батарею экстракторов противотоком по отношению к щепе от хвостового до головного. Проходя последовательно экстракторы, растворитель обогащается растворяемыми в нем смолистыми веществами и отбирается из верхней части головного экстрактора вместе с парами бензина и воды. Крепкий раствор смолистых веществ в растворителе носит название мисцеллы. Мисцелла вместе с парами бензина и воды направляется в сепаратор, отделяется от них и поступает в выносной испаритель, где происходит ее концентрирование. Вначале пары бензина из сепаратора н испарителя, а затем бензин из отключенного хвостового экстрактора поступают в экстрактор, загруженный свежей щепой, где кипячением бензина производится подсушка щепы (отгонка влаги с парами растворителя). Затем этот экстрактор в качестве головного подключают к противоточной батарее. Хвостовой экстрактор, освобожденный от раствора, ставят на отдувку (удаление остаточного бензина из щепы с помощью пара), а на сушку ставят следующий экстрактор со свежезагруженной щепой. Затем опять отключают хвостовой, подключают экстрактор С подсушенной щепо й- и т. д.

Обессмоленную Щепу после отдувки растворителя выгружают из экстрактора и направляют на дальнейшую переработку. Эта щепа успешно используется для производства ДВП и ДСП, активированных углей, а также в качестве топлива в котлоагрега-тах . Исследуется возможность применения ее для варки целлюлозы.

Рассмотренный метод позволяет извлекать из древесины около 85 % канифоли при начальном ее содержании около 28 %; остаточное содержание составляет около 4 %• Мисцела после упаривания в среднем содержит 220—250 г/л канифоли.

Мисцелла, полученная в процессе экстракции, подвергается дальнейшей переработке, в ходе которой из нее регенерируется бензин, получается неосветленная канифоль и скипидар-сырец. Неосветленная канифоль выпускается как товарный продукт или, что целесообразнее, подвергается модификации или осветлению. Скипидар-сырец ректифицируют, выделяя бензин, товарный скипидар и флотомасло-сырец. Переработку мисцеллы и ректификацию скипидара-сырца осуществляют на установках непрерывного действия.