Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли

Из отстойников очищенная живица поступает в канифоле- варенные аппараты. Состав очищенной живицы (в %): кани­фоли 70—71, скипидара 29—30, воды не более 0,5. Скипидар от живицы необходимо отгонять при умеренных температурах, чтобы избежать изомерных превращений терпенов и смоляных кислот. Кроме того, .при температуре около 300° смоляные кис­лоты разлагаются. Скипидар отделяют от канифоли полностью, чтобы не снизить температуру размягчения продукта и не полу­чить липкую канифоль. Начальная температура кипения ски­пидара 156° (а-пинен). Присутствие в скипидаре твердой фазы значительно повышает температуру его отгонки от живицы. Так, если содержание канифоли равно 20%, то начальная темпера­тура кипения скипидара составит 161°, при 50% канифоли в жи­вице—168°, при 70% —179°, при 85% —195° и т. д. Остатки скипидара будут отгоняться при температуре около 250—300", что приведет к потемнению канифоли и понижению темпера­туры размягчения вследствие образования жидких канифольных масел. Для снижения температуры отгонки скипидара от живи­цы можно применять перегонку: 1) с водяным паром; 2) под вакуумом; 3) в струе инертного газа (С02 и др.). На заводах скипидар от живицы отгоняют паром. В проектах новых кани- фольно-терпентинных заводов предполагается применять и пар и вакуум. При теоретическом насыщении паров воды парами скипидара при атмосферном давлении будет перегоняться 4 ве­совые части воды с 5 весовыми частями скипидара, или на 1 часть скипидара 0,8 части воды. При других давлениях будет изменяться температура перегонки и весовые соотношения.

На канифольно-терпентинных заводах отгоняют скипидар, пропуская водяной пар через живицу. Острый пар, проходя че­рез живицу, образует благоприятные условия для испарения скипидара, который уходит вместе с парами воды. Скрытая теп­лота испарения скипидара сообщается глухим паром. Острый пар, если он не перегрет, практически в теплопередаче не уча­ствует. Он хорошо перемешивает живицу и тем самым предо­храняет ее от пригорания на змеевиках и содействует равномер­ному нагреву. На заводах для отгонки скипидара от живицы обычно применяют нар с высокой температурой (170—180°). Ко­личество паров скипидара, которое диффундирует и уносится с парами воды, при этом увеличивается. Кроме того, при повы­шении температуры перегонки увеличивается парциальная упру­гость паров скипидара и, следовательно, уменьшается расход водяного пара. Если перегонку вести при 150°, то упругость паров скипидара будет равна 606 мм рт. ст., а ларов воды 760—605=155 мм. Расход пара на 1 кг скипидара составит:

Ff ‘ .If. =0,034 кг, или соотношение воды и скипидара бу­дет 1:30. Вышеуказанные соотношения перегоняющихся воды и скипидара являются теоретическими и предельными. Практи­чески же эти соотношения бывают меньше, так как водяной пар уходит из канифолеваренных аппаратов не полностью насыщен­ным парами скипидара. К мероприятиям, улучшающим насы­щение паров воды парами скипидара, относятся:

1. Увеличение слоя живицы, через который проходит водя­ной пар. При этом повышается время. контакта.

2. Уменьшение размеров пузырьков водяного пара, чтобы создать эффективность испарения скипидара. Отверстия на бар — ботере, через который вводится водяной пар, должны быть мень­ше, а число их больше.

В зависимости от указанных условий эффективность перегон­ки чистого скипидара изменяется практически в пределах от 0,5 до 0,9. При отгонке скипидара от живицы процесс ослож­няется тем, что содержание скипидара в живице все время уменьшается. При этом изменяется парциальная упругость его паров и температура кипения такой смеси. Упругость паров ле­тучего компонента над слоем жидкости (в растворе) всегда бы­вает ниже, чем при перегонке чистого летучего растворителя.

Наибольшее количество острого пара требуется в конце от­гонки скипидара, когда упругость паров его над поверхностью живицы резко снижается. Упругость паров скипидара в конце отгонки понижается еще и потому, что при этом перегоняются более высококипящие терпены (дипентен и др.) и канифольные масла, которые имеют меньшую упругость пара, чем а-пинен, отгоняющийся вначале. Для сокращения расхода пара темпера­туру в конце перегонки повышают до 170° и выше.

Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли произ­водится в аппаратах периодического действия — канифолеварен­ных кубах или аппаратах непрерывного действия — канифолева­ренных колоннах.

Канифолеваренный куб (рис. 51,а) изготовляют из листовой меди толщиной 3—5 мм. Внутри он имеет змеевики, оформляе­мые обычно в виде нескольких секций, и барботер, уложенный по дну куба. В верхней части куба расположены каплеулавли- вающие устройства (отбойные тарелки) и штуцер для отвода паров в холодильник. Режим работы: куб загружают живицей до 2/з его высоты. После загрузки живицу нагревают до 105—110° глухим паром, чтобы избежать вспенивания ее при впу­ске в куб острого пара. При этом испаряется вода, содержащая­ся в живице. По окончании подсушки в куб осторожно вводят острый пар для отгонки скипидара. За ходом отгонки наблю­дают по вытекающему из холодильника конденсату. Отгонку скипидара заканчивают, когда в конденсате будет сверху тон­кий слой скипиддра или отдельные капли его на поверхности воды в пробе. Температуру в конце отгонки поднимают до 140—150°. Оставшуюся в кубе канифоль прогревают глухим

Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли

Смотровые стекло Tf • 125мм по норн НИИХИММАШ

Нмпчт-ю

Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли

Рис. 51. Каннфолевареш’ый куб: а — периодически действующий: I — куб; 2 — загрузочной штуцер; 3 — коллектор для глухого пара; 4 — барботер; 5 — слив канифоли; б — сепаратор; 7 — трубы, ведущие в камеру сепаратора; 8 — перего­родка; 9 — труба из сепаратора в куб; 10 — штуцер для отвода паров в холодильник; б — непрерывнодействующий

Паром до 160—170° и сливают в сборник. Перед сливом берут пробу канифоли из краника, по которой устанавливают готовность продукта. Оборот куба зависит от его емкости и величины по­верхности нагрева. Обычно он равен 40—60 мин, если загру­жается 1 т живицы и змеевики имеют поверхность нагрева 7 м

Канифолеваренные кубы в настоящее время применяются на мелких канифольно-терпентинных заводах местной промышлен­ности, а также на Рижском, Алитусском и Тартуском заводах.

На Тихвинском лесохимическом заводе отгоняют скипидар от живицы и уваривают канифоль на непрерывнодействующем мало­габаритном канифолеваренном кубе (D—1000 мм, Н—2500Мм). Устройство его показано на рис. 51,6. Живица после подогрева­теля непрерывно поступает в верхнюю часть куба и проходит по тарелкам, на которых имеются змеевики. Острый пар подают снизу через барботер. Канифоль отводится из куба по трубе примерно на уровне ввода живицы. Штуцер канифольной трубы находится на высоте 2/з куба, чем и поддерживается определен­ный уровень живицы в кубе. В верхней части куба имеются от-бонные тарелки, пройдя по которым пары скипидара и воды уходят в холодильник. Производительность этого куба состав­ляет примерно 2,5—3 т живицы в час.

Более совершенными аппаратами, чем кубы, для переработки очищенной живицы являются непрерывнодействующие канифо­леваренные колонны. Уже первые крупные канифольно-терпен — тинные заводы (1929—1930 гг.) были оборудованы этими аппа­ратами. Сначала применялись колонны Дюпона, в которых кол — пачковые тарелки сочетались с барабанами. Проходя по ним, живица нагревалась от паровых рубашек. На колпачковых та­релках отгонялся скипидар от живицы. Внизу колонны имелся барботер для впуска острого пара и змеевики для прогрева ка­нифоли. Верхняя царга снабжалась наклонными полками для улавливания капель живицы, механически увлеченных парами. Подогретая до температуры 140—150° в подогревателе, живица поступала на первую верхнюю тарелку колонны и проходила по ней нисходящим током. Эти колонны были сложны по конструк­ции и малопроизводительны. К. П. Михеев упростил конструк­цию французских канифолеваренных колонн, освободив их от барабанов и паровой рубашки. В колонне остались одни кол — пачковые тарелки, число которых увеличилось в 1,5 раза (12—14 тарелок). У колонны Михеева был подогреватель для живицы и подсушник для окончательного прогрева канифоли после отгонки летучих. В процессе широкого применения этих колонн на наших канифольно-терпентинных заводах выявились их существенные недостатки. Так как они имели змеевики только внизу, то живица, проходя по ним сверху вниз, остывала вслед­ствие отдачи тепла на испарение скипидара. При пониженных температурах в средней и нижней частях колонн десорбция остатков скипидара водяным паром протекала медленно в силу

Незначительном парциальной уп­ругости его паров и при боль­шом расходе острого пара. Начи­ная с 1953 г. проводилась модер­низация канифолеваренных ко­лонн, а именно: колпачковые та­релки, особенно в верхней части колонны, где испаряется много скипидара из живицы и, следова­тельно, расходуется большое ко­личество тепла, заменены ситча — тыми, на которых удобнее распо­лагать змеевики. Живица подо­гревалась по всей высоте колон­ны. Чтобы создать одинаковую скорость паров в любом живом сечении колонны, верхняя часть ее, где испаряется основная мас­са скипидара, расширена с увели­чением диаметра колонны с 500 до 600—700 мм.

В модернизированной колон­не пары скипидара и воды с верх­ней тарелки уходят в дефлегма­тор, который представляет собой колонну с двумя колпачковыми тарелками. Пары проходят по стаканчикам и прорезям в кол­пачках, при этом частично кон­денсируются. Вместе с конденса­том отделяются от паров и капли живицы, механически увлеченные из колонны паровой смесью. В верхней части дефлегматора имеется змеевик, по которому циркулирует холодная вода, еще больше содействующая конденса­ции. Образовавшаяся флегма сте­кает на нижнюю тарелку дефлег­матора. Так как флегма состоит из высококипящих компонентов скипидара, то ее целесообразно направлять в отдельный сборник. Через верхний штуцер пары ски­пидара и воды после дефлегма­тора уходят из колонны в холо­дильник.

Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли

Рис. 52. Канифолеварочная колонна непоепывного дей­ствия:

15 А. К, Славянский /—12 — ситчатые и колпачковые тарелки; а — труба для подачи живицы; 6 — слив канифоли; Q — ввод острого пара; г — отвод паров в холодильник; д — ввод глухого пара в змеевики или тарелки; е — отвод конденсата; Ж — змеевики на тарелках

На рис. 52 схематично показаны колпачковая и ситчатая та­релки канифолеваренной колонны. При 12 тарелках в колонне они располагаются следующим образом сверху вниз: 7 ситчатых тарелок со змеевиками (1, 4, 6, 8, 9, 10 и 11-я); 5 тарелок кол — пачкового типа (2, 3, 5, 7 и 12-я). Поверхность нагрева змееви­ков на них: тарелка 9-я 2 м2, а на остальных по 1 м2 на каждой тарелке. Если колонна состоит из 15 тарелок, то они распреде­ляются следующим образом: колпачковых 8, ситчатых 7. На ситчатой тарелке находятся змеевики, переливные трубы с кол­пачками. Трубы имеют внизу распределительную тарелку с четырьмя трубками для равномерной подачи живицы на сле­дующую ниже расположенную тарелку. Пары снизу вверх лро-

Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли

Р, ис 53. Схема расположения колонн, вспомогательных аппаратов и основной коммуникации: / — отстойник для живицы: 2 — контрольная коробка; 3 — насос для подачи терпентина на переработку; 4 — напорный бак; 5 — БПУ; 6 — расходомеры к колоннам; 7 — подо­греватели; 8— колонны канифолеварочные; 9— холодильники для отбора высококипящих фракций скипидара; 10 — холодильники к колоннам; II — сборник готовой клнифоли;

12 — барабан-охладитель; 13 — флорентина; 14 — сборник терпентинного масла

Ходят через отверстия в ситчатой тарелке. Колпачковая тарелка обычная, как у ректификационных колонн. В результате модер­низации производительность канифолеваренных колонн увели­чилась почти в 2 раза (с 35—40 до 70 г живицы в сутки).

При пуске колонны нужно соблюдать следующую последо­вательность операций: 1) прогрев колонны глухим и острым па­ром; 2) заполнение колонны живицей; 3) регулировка подачи пара и живицы до получения устойчивого соотношения скипи­дара и воды в конденсате и качественной канифоли. При оста­новке колонны прекращают сначала подачу живицы, а затем отключают острый пар и сливают недовар в бочки. После этого колонну промывают скипидаром, подавая растворитель при по­мощи живичного насоса. Для удаления остатков растворителя из колонны ее пропаривают острым паром. Схема колонн, вспо­могательных аппаратов и коммуникаций к ним показана на рис. 53.

Опытная станция в Оласти, штат Флорида (США), рекомен­дует для переработки живицы колонну (рис. 54), состоящую из полой трубы с паровой рубашкой 1 и сепаратора 2. Живица, подогретая в подогревателе 3 (труба в трубе) до температуры 170—175° с давлением 3—3,5 атм, распыляется через форсунку сепаратора. Острый пар вводят в колонну через специальные на­садки для создания паротерпентинной эмульсии. В сепараторе испаряется 60—70% скипидара, остальная часть — в трубе при температуре 145—150°. В нижней части. полой колонны путем

Отгонка скипидара от живицы и уваривание канифоли

Рис. 54. Пульверизационная колонна опытной станции в Оласти (США)

Обогрева глухим паром поддерживается температура 170°. Здесь из паротерпентинной эмульсии отгоняются остатки скипидара и прогревается канифоль, которая отводится из колонны через гидравлик. Наполнение колонны кольцами Рашига вызывает обильное вспенивание живицы и перебросы ее в холодильник. Пары уходят из колонны в соотношении 1:1. При этом необхо­димо отметить, что идея десорбции терпентина в распыленном состоянии впервые возникла в СССР. Автор изобретения В. Г. Штанагей в 1931 г. предлагал отгонять скипидар из живи­цы в струе острого пара, который через особую форсунку рас­пыляет и выбрасывает живицу в специальный сепаратор. Кани­фоль из сепаратора сливается в трубчатку, в которой оконча­тельно доваривается.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв