автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Технология получения таллового масла с использованием ультразвукового поля

Введение

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8 1.1. Направления использования и переработки сульфатного мыла 8 1.2 Основные технологические решения, направленные на повышение выхода таллового масла.

1.2.1. Методы подготовки сульфатного мыла перед разложением

1.2.2. Способы совершенствования технологии разложения сульфатного мыла

1.2.3. Способы обработки таллового масла-сырца и дополнительные источники получения таллового масла

1.2.4. Решение проблем загрязнения окружающей среды на установках разложения сульфатного мыла 1.3. Применение ультразвукового поля для разделения суспензий и эмульсий

1.3.1. Воздействие ультразвука на гидрозоли, явление ультразвуковой кавитации

1.3.2. Действие ультразвука на процессы коагуляции и седиментации в жидких средах

Для успешного выполнения задач научно-технического прогресса в целлюлозно-бумажной промышленности, необходимо наиболее полно использовать получаемые продукты и увеличивать их выход из исходного сырья, что может расширить возможности их комплексного использования. Это относится и к целлюлозно-бумажной промышленности. Несмотря на то, что в данной отрасли используется низкосортная древесина и отходы лесопиления, повышение комплексности использования сырья весьма важно, поскольку выход целлюлозы составляет около 50% от перерабатываемой древесины. Остающиеся органические вещества древесины переходят в варочный раствор и при недостаточно глубокой регенерации являются опасными химическими загрязнителями окружающей среды.

С другой стороны, эти вещества являются сырьем для производства таких ценных лесохимических продуктов, как талловая канифоль, талло-вые жирные кислоты, дистиллированное талловое масло. Область их применения весьма обширна. Они используются в лакокрасочной промышленности для получения различных лаков; для получения пеногася-щих композиций; в кожевенной промышленности; термообработанное талловое масло используют в производстве древесноволокнистых плит; окисленное талловое масло применяют как добавку к смазочным материалам; продукты переработки таллового масла используют в качестве эмульгаторов и мягчителей при регенерации резины; сырое талловое масло применяют в составах для бурения скважин. Таким образом, извлечение и утилизация растворенных компонентов древесины является важным аспектом для целлюлозно-бумажного производства. Существующие на сегодняшний день технологии переработки варочных растворов позволяют на 15-20% повысить экономическую эффективность целлюлозного производства. Одновременно улучшается экологическая обстановка, а технология производства приближается к малоотходной.

В настоящее время промышленное применение нашли два основных способа производства целлюлозы - сульфитный и сульфатный. Последний из них доминирует и считается экологически менее опасным. Именно при использовании этого способа происходит утилизация смолистых веществ с получением талловых продуктов.

Учитывая ценность талловых продуктов, необходимым является увеличение выхода, а также улучшение качества таллового масла, что может быть достигнуто путем усовершенствования технологии его получения из сульфатного мыла. Выход и качество талловых продуктов напрямую связаны с составом перерабатываемого сырья. Вовлечение в про» изводство все большей доли лиственной и низкосортной древесины (в т.ч. отходов лесопиления) при существующем способе переработки приводит к ухудшению качества талловых продуктов и к увеличению их потерь.

Сырое талловое масло получают периодическим или непрерывным способом. Первый - весьма неэкономичен, малопроизводителен и сопровождается большими потерями таллового масла с побочными продуктами разложения. Поэтому в настоящее время почти всеми предприятиями отрасли используется непрерывный способ. Его отличительными особенностями являются смешение сульфатного мыла с разлагающим агентом (серной кислотой) в эжекторах и разделение образующейся реакционной смеси в центробежных сепараторах. Несмотря на очевидные преимущества (компактность оборудования при высокой производительности, малое потребление пара, воды и электроэнергии, сравнительно небольшие потери таллового масла), использование в технологической схеме сепараторов приводит к возникновению ряда проблем. Они высокоэффективны в данном процессе (фактор разделения выше 3000), но при этом потребляют большое количество электроэнергии, требуют дополнительного расхода воды на разбавление сульфатного мыла и быстро изнашиваются в агрессивной среде. Кроме того, сепараторы дороги и сложны в эксплуатации (в частности, необходимы периодические остановки в их работе для выгрузки тяжелой фазы (шлама), приводящие к дополнительным потерям таллового масла).

Проблемы, возникающие при выделении таллового масла из реакционной смеси связаны с тем, что в присутствии лигнина, растворенного в черном щелоке, уносимом сульфатным мылом на разложение, масло и отработанная (кислая) вода образуют чрезвычайно стойкую эмульсию, очень плохо разделяющуюся гравитационным отстаиванием. Для устранения этой проблемы необходимо либо удалять лигнин из мыла перед разложением, либо тем или иным способом разрушать эмульсию. Первый вариант осуществляется путем промывки мыла. Попутно данный способ позволяет несколько уменьшить расход серной кислоты на разложение и количество выделяющегося сероводорода. Однако на практике примене

•г ние промывки затруднено из-за нестабильности и многофакторности процесса.

Для разрушения эмульсии гравитационный и центробежный способы малоэффективны. Поэтому в настоящее время существует проблема поиска способа, позволяющего разделять реакционную смесь с наименьшими потерями таллового масла и затратами энергоресурсов.

Серьезной проблемой является и утилизация побочных продуктов разложения - кислой воды и лигнина. Они либо возвращаются в черный щелок, что весьма неэкономично, либо вывозятся в отвал, что неблагоприятно сказывается на экологической обстановке. Поэтому поиск путей применения этих продуктов является весьма актуальной задачей.

На основании вышеизложенного, целью данной работы является исследование коллоидно-химических свойств систем, содержащих талло-вое масло и сульфатное мыло и их поведения в ультразвуковом поле, и модернизация процесса разложения сульфатного мыла, а именно разработка технологии получения таллового масла из сульфатного мыла с использованием ультразвуковой интенсификации разделения реакционной смеси, промывки сульфатного мыла перед разложением отработанной кислой водой и термообработки таллового масла для повышения его качества.