Получение берестяного дегтя

Сырьем для этого производства служит внешний слой бере­зовой коры: белая, гибкая береста, иначе называемая скалой. Она резко отличается по физико-химическим свойствам от лубяного слоя — зазелени и тем более от стволовой части дере­ва. По данным В. И. Шаркова, состав березовой коры характе­ризуется следующими данными (табл. 14).

Таблица 14

Состав березовой коры в %

Березовая кара

Зола

Вод­ный экст­ракт

Спир­товой экст­ракт

Ме — ток — сил

Лету­чие ки­слоты

Целлю­лоза

Гексо — заны

Урано­вые кисло­ты

Пен-

То-

Заны

Субе­рин

Лиг­нин

Береста

0,52

4,49

24,78

2,59

1,1

3.85

2,2

4,8

34,4

Дуб . .

2,42

21,80

13,1

3,2

0,77

19,3

5,1

7,35

12,5

0

24

Бересту заготовляют различными способами, что очень влияет на выход и качество, конечного продукта — берестяного дегтя. Наилучшее сырье — «соковую» бересту заготавливают в сезон сокодвижения: практически в апреле, мае. Для опреде­ления начала сбора на бересте надрезают ножом небольшой треугольник. Если углы треугольника отойдут от луба и начнут заворачиваться, значит наступило подходящее для сбора время, в противном случае следует подождать еще несколько дней.

Бересту без луба снимают с растущих деревьев. Пригодным древостоем считаются березняки в возрасте 40—60 лет с диамет­ром на высоте груди не менее 10—12 см. Специальным «коса­рем»— ножом, снабженным ограничителем глубины, делают надрез вдоль ствола на высоту до 4 м. Береста в виде полого Цилиндра легко отделяется от луба, Если нож, прорезав зазе — лень, не задел камбиальный слой, такая операция проходит почти безболезненно для дерева. На месте снятой бересты выра­стает новая, тонкая коричневатая «барма», малопригодная для повторного использования, но обеспечивающая жизнь дереву. Норма выработки сырой бересты 100—150 кг на рабочий день, в отдельных случаях, при высококачественных древостоях и хо­рошо организованной работе, до 400 кг. Выход в среднем 1,5 т С 1 га чистого березняка (от 400 до 2500 кг). Пласты березы сушат в пачках или кучах и в дальнейшем прессуют на прими­тивных установках — «жомах».

1 м3 сырья (Оу = 20%) непрессованной бересты весит 90—100 кг, прессованной 140—150 кг.

Валежниковую бересту собирают в захламленных или горе­лых лесах (паловая береста). Береста сохраняется, потому что очень устойчива по сравнению со ствольной частью и лубом по отношению к грибам и бактериям.

Этот вид сырья является второстепенным. Близка к не­му по качеству береста, снимаемая с кряжей на фанерных заводах.

Наихудшим сырьем для дегтекурения является береста, сни­маемая с дров. Снимают ее специальным загнутым двухручным ножом — скобелем. Окорка таким путем 1 скл. м3 березовых дров требует для снятия более или менее чистой бересты до 8 часов, для снятия коры в целом (береста и луб) около 2 часов. Выход из 1 скл. м3 дров: чистой бересты 8—15 кг, бересты с лу­бом до 40 кг. В среднем выход бересты от ошкуривания около 14 кг.

Почти вне зависимости от дальнейшей технологии соковая береста дает 27—30% по весу дегтя I сорта = 0,925—0,950, валежниковая 25% II сорта d20 = 0,950—0,970, дровяная (от ошкуривания) 13—20% III сорта D20=0,980—0,990.

Технология переработки бересты заключается в ее термиче­ском разложении без доступа воздуха в аппаратах, обогревае­мых голым огнем в металлических казанах — прямоугольных ретортах.

Казаны выполняются клепаными или сварными из трехмил­лиметрового железа с геометрической емкостью 0,68 м3, в кото­рую помещается 0,5—0,55 м3 (75—80 кг) бересты. Казаны обмурованы в простейшем печном устройстве, обогреваемом колосниковой топкой. Охлаждается парогазовая смесь в трубча­том холодильнике. Для приема конденсата имеется небольшой сборник, для отстаивания деревянный чан-отстойник. Запрессо­ванную бересту пакетами вертикально ставят в казан через загрузочную дверку. Дверка герметизируется. В первый период, до появления капель дистиллята, процесс ведут интенсив­но, далее до окончания — умеренно, по ходу выделения сырого дегтя.

Деготь отстаивают от поддегтярной воды в течение 2—3 суток при хорошем качестве сырья. После отстаивания поддегтярную воду сливают, а готовый товарный деготь разливают в тару: лучше всего в осиновые, эмалированные животным клеем бочки. При переработке дровяной бересты отстаивание значительно замедляется (7—10 суток) и выпадает осадочная березовая смола.

Оборот казана составляет около суток, из них самый процесс занимает около 80% времени. Таким образом, в одном казане можно переработать при 30 оборотах в месяц около 2,5 т воз — душно-сухой бересты. Следует заметить, что обычно дегтекурен — ные установки состоят не из одного казана, а нескольких (4—8—16), обмурованных в одной кладке.

Расход топливных дров можно принять в 5 скл. м3 на 1 т бе­ресты.

III

Полученный деготь должен отвечать требованиям (ОСТ 2098), приведенным в табл. 15.

Таблица 15

Требования к дегтю

Сорт

Показатели

Удельный вес……………………………………..

Кислотность водной вытяжки (в пе­ресчете на уксусную кислоту) в % не выше

Коэффициент кислотности ….

Число омыления ……..

Эфирное число не выше………………………

Нерастворимых в петролейном эфи­ре веществ в % не более. . . .

0,925-0,950

0,5 15-25 36-60 45

0,950-0,970

1,0

До 35 до 85 53

8

3

Содержание поддегтярной воды в % не более

Существуют и простейшие методы определения качества берестяного дегтя. Среди них упомянем два, позволяющие обна­ружить примесь древесной пирогенной смолы, которая довольно часто встречается в практических условиях.

1- й способ. Взболтать небольшое количество дегтя (20—10 г) в стакане с чистой водой. При наличии древесной смолы вода окрашивается в бурый цвет и деготь липнет на стенках. При чистом дегте вода почти не окрашивается и легко отделяется.

2- й способ. Каплю дегтя помещают на пористую бумагу (фильтровальную, непроклеенную газетную). Чистый деготь

Смоляных кислот в процентах в сосновой живице сразу после истечения ее из дерева следующее: D — пимаровая 10, / —пима — ровая 30; а — сапиновая 55, (3— сапиновая 5%. В основе строе­ния всех смоляных кислот лежит фенантреновое кольцо. Струк­турные формулы основных смоляных кислот живицы приведены ниже.

Сн3 соон

Получение берестяного дегтя

Сн3 соон

Денстропимаровая ни с/юта Левопимаробая нислота. T плавления 2F? °С T плавление >50 "С

СООн

Получение берестяного дегтя

ОС — сапиновая кислота, T плавления 144 °С

Структурная формула абиетиновой кислоты представляется в двух вариантах. t

Си ч ГООН

Получение берестяного дегтя

ЛбаегпинаВая наслотп.

Получение берестяного дегтя

Кроме этого, известны неоабиетиновая кислота, СН3 СООН

/СН3

Сн3

Неоадие/линоЗпн кислота

А также продукты гидрирования и диспропорционирования абиетиновой кислоты:

Получение берестяного дегтя

СН-. соон

С н 1

Тетра гидроабиешиноВая кислота

Сн3 соон

Получение берестяного дегтя

Миг цдроабиети ноВая кислота

СН -1 СООН

Получение берестяного дегтя

Сн3

ДегидроабиетиноВар

Нислота

Сн3

При дегидрировании абиетиновой кислоты с серой или селе­ном получается углеводород ретен (1-метил-7-изопропилфенан — трен)

Сн з

I

С

Получение берестяного дегтя

Решен

Как видно, смоляные кислоты живицы различаются между собой главным образом размещением двойных связей. Кроме того, они имеют разные температуры плавления, кипения и отли­чаются одна от другой неодинаковой оптической активностью.

Физико-химические показатели канифоли согласно ГОСТ 797 — 55 приведены в табл. 17.

Канифоль как технический продукт является аморфным, твердым, хрупким веществом, с характерным раковистым изло­мом и стеклянным блеском.

Таблица 17

Физико-химические свойства канифоли

Сорт канифоли

Свойство

Высший

Первый

Второй

Цвет не темнее цвета эталонов……………………………

Светлого

Желтого или оран­жевого

Темного

Содержание влаги в % не более……………………………

0,3

0,4

0,5

Содержание золы в % не более…………………………….

0,05

0,05

0,07

Содержание механических примесей в % не

0,05

0,10

0,10

Температура размягчения в °С не ниже. .

69

65

52

Кислотное число не менее…………………………………..

168

166

150

Содержание неомыляемых веществ в % не более…..

6,5

7,5

10

Канифоль хорошего качества имеет светло-желтую окраску или почти бесцветна. Низшие сорта канифоли сильно окрашены, едва просвечиваются, с черно-бурым и рубиново-красным оттен­ками. Цвет канифоли определяют путем сравнения (в проходя­щем свете) образца канифоли в виде кубика с размером ребра 22 мм с кубиком такого же размера стандартной шкалы, которая содержит четыре эталона.

Стандартная шкала для определения цвгта канифоли

Эталон Цвет эталона

Светлый………………………………………………… Бледно-желтый

Желтый…………………………………………………. Желтый

Оранжевый……………………………………………. Оранжевый

Темный…………………………………………………. Рубиново-красный

Канифоль хорошо растворяется на холоде в метиловом и этиловом спиртах, эфире, хлороформе, ацетоне, сероуглероде, четыреххлористом углероде, трихлорэтилене, уксусной кислоте, бензоле, толуоле, ксилоле, анилине, эфирных и жирных маслах и частично — в бензиновых и керосиновых погонах нефти.

В холодной воде канифоль нерастворима, а в горячей — час­тично эмульгируется.

При хранении на воздухе канифоль поглощает кислород. Измельченная канифоль окисляется очень быстро. Если она находится в бочках, то поглощение кислорода протекает весьма слабо. Канифольная пыль в смеси с воздухом образует взрывча­тую смесь. Канифоль не является химически однородным веще­ством. Поэтому физико-химическая характеристика ее носит групповой характер.

Удельный вес канифоли колеблется в пределах от 1,070 до 1,085. Теплоемкость — 0,54 ккал/кг ■ град. При горении 1 кг кани­фоли выделяет 9074 — 9171 кал тепла. Горит канифоль ровным коптящим пламенем. Теплопроводность ее 0,11 кал1м-час °С. Теплота плавления 15,8 ккалкг.

Теплота испарения канифоли в зависимости от остаточного давления при вакуумной перегонке составляет:

Остаточное давление в мм Рт. ст 2 4 б 10 15 20 30

Скрытая теплота испарения (ккал1кг) 40,4 40,7 41,1 42 42,8 44 46

Коэффициент объемного расширения расплавленной кани­фоли по расчетным данным Коллерова составляет 0,00055. Отсю­да зависимость удельного веса жидкой канифоли от темпера­туры определяется

<*, = </„-( 1 -0,000550-

Вязкость канифоли зависит от температуры. Кроме того, на величину вязкости влияет состав канифоли, степень изомериза­ции и окисления смоляных кислот. В табл. 18 приведена вяз­кость разных видов канифоли в градусах Энглера.

Для кабельных канифолей большее значение имеет электро­проводность. Сопротивление изоляции (в ом/см) при температу­ре 110° должно быть не менее 200-1010. Так как кабельную канифоль получают при полимеризации с серной кислотой, то в ней определяется содержание серы по Эшка. В процентах от веса канифоли сера должна составлять не более 0,015 (Времен-

Таблица 18

Темпе­ратура, °С

Вязкость канифоли, °Е

Живичная

Экстрак­ционная № 6 (.Вахтам")

Абиетино­вая смола № 7 (Тихвин­ский)

Тихвинская № 1

Горьков — ская 2

№ 3 из КНР

№ 4 из КНР

Киевская № 5

110

119,0

79,7

82,2

10«,1

101,0

120

38,8

33,5

26,3

45,2

130

23,0

11,2

14,0

12,0

25,4

140

7,2

6,5

4,4

12,4

150

4,5

1,7

3,1

2,8

3,0

6,6

160

2,4

2,0

2,2

77,6

170

1,6

1,7

2,4

17,0

180

1,8

1,5

1,5

Ь7

190

1,4

1,5

1,4

-—

1,5

200

1,4

1,3

1,4

1)4

3,1

210

1,3

1,2

1,3

1,2

‘220

1,1

1,1

225

1,3

Ные технические условия на канифоль кабельную ВТУ 779— 57).

При длительном нагревании до 250—300° и выше без доступа воздуха канифоль разлагается с образованием целого ряда жидких продуктов, называемых канифольным маслом.

Важным техническим свойством канифоли является взаимо­действие ее со щелочами по уравнению

С19 Н, э СООН + NaOH = С1Э Н2Э COONa + Н2 О.

Образовавшаяся соль — резинат натрия — растворима в воде и называется канифольным мылом. Кальциевое канифольное мыло в воде нерастворимо.

Кислотное число показывает количество кислот в канифоли. Оно выражается в миллиграммах КОН, пошедших на нейтрали­зацию 1 г канифоли. Если бы канифоль нацело состояла только из смоляных кислот формулы С2оН3о02, то максимальное значе­ние кислотного числа составляло бы 185,4. Практически кислот­ное число канифоли колеблется от 140 до 180.

Коэффициент омыления — число миллиграммов КОН, пошед­ших на нейтрализацию всех кислот, как свободных, так и связан­ных, содержащихся в 1 г канифоли. Кислотное число опреде­ляют титрованием спиртового раствора канифоли щелочью на холоде, а коэффициент омыления — при кипячении спиртового раствора канифоли с избытком щелочи. Коэффициент омыления канифоли колеблется от 150 до 200.

Как с одноатомными, так и с многоатомными спиртами кани­фоль образует эфиры. Чаще всего получают глицериновый эфир канифоли, обрабатывая расплавленную канифоль глицерином при высоких температурах (280—300°). Реакция протекает по ■схеме:

СН2ОН НООСН29С(9 CH2OOCH29C, g

СНОН +■ НООСНгдС, д—»- СНООСН 2g Cig + 3H20

СН2ОН НООСН 29 С ig СНгООСНгдС^

Чтобы придать канифоли устойчивые свойства, ее гидрируют. Водород присоединяется по двойным связям (смотри структур­ные формулы смоляных кислот, стр. 184—185). Кроме смоляных кислот, являющихся главной составной частью как живицы, так и канифоли, в незначительных количествах в них содержатся:

1) растворимые в воде горькие вещества, которые способны легко окисляться на воздухе, давая при этом темноокрашенные продукты, придающие канифоли темный цвет;

2) углеводороды нейтрального характера состава С20Н30 (дитерпены), с температурой кипения 270—360°С;

3) резены — высокомолекулярные инертные вещества угле­водородного характера, очень стойкие по отношению к химиче­ским реагентам, в щелочах нерастворимы, но растворимы в орга­нических растворителях.

Жидкая часть живицы — скипидар (СюН^) является нату­ральным эфирным маслом. В зависимости от условий местопроизрастания насаждений, а также от способов получения состав живичных скипидаров бывает далеко неодинаковым. В табл. 19 приведен состав скипидара из живицы сосны обык-

Таблица Vj

Состав скипидара из живицы сосны обыкновенной

Компоненты скипидара

Содержание компонентов скипидара в % по данным

Арбузова (1929 г.)

Крестин-

Ского (1931 г.)

Пигулев — ского (1950 г.)

Бардышсва (1951 г.)

А-Пинен…………………………………

81

68-70

76,5

62,68

(5-Пинен……………………………….

6,36

А3-Карен……………………………….

14,3

14,9

13,67

28,82

/-Терпен……………………………….

6,87

Камфен………………………………..

5,0

Лимонен с дипентеном……………..

3,73

Высшие фракции (фелландрен, сеск — витерпены и пр.)…………………….

4,7

15,1 — 17,1

1,20

5,41

Новенной по исследованиям разных авторов, а в табл. 20 — со­став скипидара из живицы деревьев многих хвойных пород.

Таблица 20

Состав скипидара из живицы хвойных пород

Породы

Содержание компонентов в %:

А — Пннен

Кам — фен

Пинен

Мир — цен

Д’- ка — рен

Лимо­нен

[З-фел лун — дрсн

Бор — нил — ацетат

Оста­ток

Ель обыкновенная. .

40,0

40,0

33,0

10,0

10

10,1)

7,0

Кедр сибирский. . .

69,0

7,0

2,0

17

2,0

3,0

Пихта сибирская. . .

25,0

19,0

8,0

2,0

8

Есть

18

15

5,0

Лиственница даурская.

50,0

25,0

15,0

15

Сосна крымская. . .

83,7

4,0

2,5

0,7

1,4

4,6

Сосна австрийская. .

86,4

2,4

1,9

1,6

4,4

3,3

Основным компонентом скипидара является а-пинен. Это один из широко распространенных терпенов в растительном мире, а-пинен кипит при температуре 155—156°. Встречается в правовращающей и левовращающей формах; удельный вес 0,8518. Сравнительно легко подвергаясь изомеризации и окисле­нию, а-пинен является исходным сырьем для синтеза камфары. Д3-Карен кипит при температуре 172—172,5°. Вращает плоскость поляризации вправо [а]д +1Ь°. В осмолъных скипидарах найден и правовращающий и левовращающий Д3-карен.

Д3-Карен легко окисляется кислородом воздуха. Удельный вес — 0,8616.

Структурные формулы основных терпенов, входящих в состав живичных скипидаров, таковы:

Получение берестяного дегтя

АС — пи ней Л2— парен Д пинен

Качественный состав углеводородной части скипидаров, полу­ченных из живицы ели, кедра сибирского и лиственницы даур­ской, почти одинаков и аналогичен составу скипидара из сосны обыкновенной. В состав живичных скипидаров в незначительных количествах входят терпеновые спирты общей формулы С10Н17ОН (терпинеолы, фенхиловый спирт и др.). Физико-хими­ческие показатели терпентинного масла по ГОСТ 1571 — 54 при­ведены ниже:

Цвет, выраженный числом миллилитров рас­твора бихромата калия, не более….

Удельный вес <1й в пределах……………….

Показатель преломления п'{° в пределах. .

Температура начала кипения в °С не менее.

Объем отгона при температуре до 170° в % не менее

Остаток от испарения в % но весу не более

Кислотное число не более……………………

Скипидар легко смешивается с большинством органических растворителей, а также с жирными маслами и солями жирных и смоляных кислот. При хранении на свету, особенно в стеклян­ных бутылях, терпентинное масло окисляется с выделением липкого смолистого осадка.

Продукты окисления скипидара: кетон вербеной (СюН40); спирт вербенол (СюН^О).

Под действием солнечного света в скипидаре образуется спирт собрерол (CioHisO). Удельный вес живичного скипидара обычно принимают 0,86. При повышении температуры он замет­но понижается:

Температура в "С……………………… 40 60 80 100

Удельный вес живичного скипидара. . 0,84 0,83 0,81 0,789

Скрытая теплота испарения скипидара составляет

68—70 ккалкг. Вязкость при 20° равна 1,49 спз, а при 100° —

Только 0,35. Удельная теплоемкость 0,45—0,47 ккал/кг ■ град И теплопроводность скипидара 0,117 ккал/м • час".

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв