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".

Комментарии закрыты.