Уваривание канифоли

  Главная       Учебники - Лесное производство      Технология лесохимических производств (В.А.Выродов)

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

Уваривание канифоли

 

 В поступающей после отстойников из буферных баков живице массовая доля канифоли составляет 58—60 %, скипидара 40—49 и воды около 0,8 %. Сущность процесса уваривания канифоли сводится к отгонке от нее скипидара. Отгонка скипидара от канифоли должна быть полной, так как остатки скипидара резко снижают температуру размягчения канифоли и придают ей липкие свойства. Начальная температура кипения скипидара (а-пинена) 156 °С. Наличие канифоли в живице значительно повышает ее температуру кипения, что видно из следующих данных.

Содержание канифоли в скипидаре, %..............20 50 70 85

Температура кипения живицы, °С ................161 163 179 195

Остатки скипидара будут отгоняться при температуре 250— 300 °С. Но так как терпеновые углеводороды, содержащиеся в скипидаре, и смоляные кислоты, входящие в состав канифоли,
 

при повышенных температурах склонны к изомеризации, что приводит к снижению их качества (при температурах свыше 230—250 °С канифоль разлагается), то ведение отгонки скипидара при высоких температурах недопустимо. Для снижения температуры отгонки скипидара от канифоли этот процесс можно вести при пониженном давлении в системе, в токе инертного газа (N2, СО2 и др.) и с водяным паром.

На наших заводах отгонку скипидара ведут только в токе острого водяного пара. Несмотря на простоту этого способа и его экономичность, он имеет существенный недостаток, так как приводит к образованию дополнительного объема сточных вод, составляющих до 30 % от общего объема промышленных стоков канифольно-терпентинных заводов.

Многие взаимонерастворимые вещества при кипении образуют пары азеотропной, или нераздельно кипящей, смеси. Причем температура кипения азеотропной смеси всегда имеет температуру кипения ниже ее низкокипящего компонента.

В результате исследований было показано, что это положение хорошо согласуется с законом Дальтона, по которому общее давление паров в системе F складывается из суммы парциальных давлений ее компонентов.

 

 

Температура, при которой будет идти процесс перегонки, может быть определена на основании парциальных упругостей перегоняемых жидкостей. Для скипидара из сосны, произрастающей в СССР, температура перегонки с водяным паром при атмосферном давлении принимается 96 °С. Это легко определяется графическим способом (рис. 8).

Величины упругости паров жидкостей на графике нанесены в виде кривых. По оси абсцисс отложена температура кипения, по оси ординат — соответствующие величины упругостей. Кривая упругости паров воды нанесена в обратном положении, начало кривой по оси ординат лежит в точке, соответствующей

101,32 кПа. При таком положении она будет пересекать кривые упругости всех других жидкостей в точках, соответствующих температуре кипения азеотропа этих жидкостей.

Нетрудно убедиться в том, что перпендикуляр, опущенный из точки пересечения кривой для воды с кривой для другой жидкости на ось абсцисс, дает температуру кипения смеси, а сумма отрезков на оси ординат для точки пересечения кривых равна 10 132 кПа.

Если кривые упругости паров воды провести, начиная с ординаты не 101,32 кПа, а, например, при остаточном давлении

в системе 39,9 или 13,3 кПа, то пересечение этих кривых с кривыми упругости других жидкостей дадут точки, соответствующие температурам кипения смеси при этих давлениях в системе.

 

Эффективность испарения летучего вещества зависит от его физико-химических свойств и условий перегонки. Чем меньше молекулярная масса вещества, тем выше эффективность перегонки. Эффективность перегонки зависит и от высоты слоя перегоняемой жидкости, размеров пузырьков водяного пара и от скорости его прохождения через слой испаряемой жидкости. Увеличение скорости прохождения паров воды способствует тур-булизации системы и, таким образом, повышению поверхности контакта фаз и росту коэффициента насыщения пузырьков водяного пара летучим веществом. В зависимости от этих условий эффективность испарения для чистой жидкости может изменяться в пределах 0,5—0,9.

В случае отгонки скипидара от живицы, когда летучий компонент отгоняется от нелетучего остатка, процесс осложняется еще и тем, что в ходе отгонки происходит сплошное обеднение смеси летучим компонентом и вследствие этого непрерывно изменяется упругость паров летучего компонента и растет температура кипения смеси.

Упругость паров летучего вещества над его раствором с нелетучим остатком всегда ниже, чем над слоем его в чистом виде.

 

Из этого следует, что. с уменьшением в живице скипидара (летучего компонента) величина коэффициента К будет падать, а значит, и упругость паров скипидара будет уменьшаться, так как закон Рауля будет иметь вид:

Рек = К РCK Xcк (27)

где рек — парциальная упругость скипидара над раствором при температуре перегонки; Рс к — упругость паров скипидара над жидкостью в чистом виде при той же температуре; хСк — мольная доля скипидара в растворе.

Вместе с уменьшением К, т. е. концентрации летучего компонента в смеси, упругость паров скипидара будет понижаться, что приведет к увеличению расхода острого водяного пара.

 

Рис. 9. Канифолеварочная колонна:
1 — штуцер для отвода паров скипидара и воды;
2 — сепарационное устройство; 3 — штуцер для входа терпентина; 4 — вход пара в змеевик; 5 — выход конденсата; 6 — гидравлический затвор;
7 — переливная труба; 8 — сетчатая тарелка;
9 — колпачковая тарелка; 10 — штуцер для входа пара в барботер; 11 — штуцер выхода канифоли



Методом вычисления можно показать, что если вести отгонку скипидара при 96 °С, то при остаточном содержании его в канифоли (около 1 %) расход водяного пара на 1 кг отгоняемого скипидара составит примерно 100 кг. Это обстоятельство приводит не только к неоправданному росту расхода тепла, но и к образованию большого объема промышленных стоков. Для избежания этого уваривание ведут при повышенных температурах, 165—170 °С. Отгонку скипидара от живицы и уваривание канифоли производят в канифолеварочных колоннах преимущественно непрерывным способом, а на заводах малой мощности — в канифолеварочных кубах.
 

Непрерывнодействующая канифолеварочная колонна изображена на рис. 9. По технологической схеме хорошо отстоявшаяся живица с помощью насоса через фильтры поступает в бачок постоянного уровня, откуда непрерывно через подогреватель направляется в распределительный лоток, находящийся в верхней части колонны. Нагрев живицы, поступающей в верхнюю часть колонны, в подогревателе производится до 160—165 °С. Острый водяной пар подается через барботер, расположенный в нижней части колонны. Для поддержания необходимой температуры (165—170 °С) в колонне вводится дополнительное количество тепла с глухим паром, подаваемым в подогреватели и змеевики, расположенные на тарелках по всей высоте колонны. Во избежание конденсации водяного острого пара он подается в канифолеварочную колонну в перегретом состоянии при 800— 1200 кПа.

При установившемся режиме на каждой тарелке колонны образуется слой живицы. Перетекая через переточныетрубки, нагретая живица движется вниз, острый пар поднимается вверх, нагревает слой жидкости на тарелках до температуры кипения азеотропа скипидар — вода и увлекает его с собой в паровой фазе. Из верхней части колонны пары скипидара и воды поступают в дефлегматор, где наиболее тяжелокипящие компоненты скипидара-конденсата и часть водяных паров конденсируются.

Конденсат из дефлегматора направляется во флорентину, где скипидар отделяется от воды и поступает в бак оборотного скипидара, который в свою очередь используется для разбавления живицы в плавильном отделении цеха.

Основная масса паров воды и скипидара после дефлегматора поступает в конденсатор-холодильник, из которого при температуре 20—25 ЧС поступает во флорентину. В скипидаре после разделения его с водой во флорентине содержится небольшая масса эмульгированной в нем влаги, поэтому он имеет мутноватый цвет.

Для освобождения от влаги скипидар поступает на сушку в соляно-ватные фильтры. В результате связывания влаги солью скипидар после фильтров становится прозрачной бесцветной жидкостью и поступает в баки товарного скипидара, откуда перекачивается на склад готовой продукции.

Вода из флорентины после отделения от нее скипидара собирается в промежуточные баки и используется в качестве оборотной воды при приготовлении осветляющего раствора фосфорной кислоты, гидравлического удаления сора из плавильников, мойки бочек и других целей. Уваренная канифоль из нижней части колонны через гидрозатвор с паровым обогревом при температуре 165—170 °С поступает в сборник. Перед поступлением в сборник канифоль охлаждается в теплообменнике до 145— 155 °С. Производительность колонны по живице составляет до 200 т/сут.
 

 

Рис. 10. Непрерывнодействующии канифолеварочный куб:
1 — тарелка; 2 — змеевик; 3 — каплеулавливающая тарелка; 4 — каплеотбойник; 5 —барботер

 

На предприятиях небольшой мощности применяют непрерывнодействующие канифолеварочные кубы (рис. 10). Куб представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат высотой 2,5 м и диаметром 1 м. Внутри аппарата смонтировано пять-шесть секций змеевиков глухого пара, между которыми установлены ситчатые тарелки.

Живица, пройдя предварительный нагрев в змеевиковом подогревателе, непрерывно подается в среднюю часть куба. В нижней его части вмонтирован барботер острого пара. Отбор паров скипидара и воды производится через верхнюю часть куба, канифоль также непрерывно выводится из нижней части. Производительность куба при площади нагрева змеевиков 25 м2 составляет 40—45 т живицы в сутки.