Исследование скипидара
Различие в устройстве перегонных аппаратов и в способах работы, различный сырой материал вызывают чрезвычайное разнообразие обращающихся на русском рынке скипидаров, которые можно разделить на следующие группы: 1) серные скипидары, 2) паровые, з) печные, 4) ретортные, 5) котельные и 6) пековые.
Первые две группы скипидаров не представляют продуктов сухой перегонки дерева, но они должны рассматриваться вместе с остальными, так как по своим физическим и химическим свойствам принадлежат к той же категории продуктов, отличаясь только своим высоким качеством.
Живичный скипидар получается из живицы при перегонке ее с водяным паром и представляет высший и самый дорогой сорт. Он состоит главным образом из пиненов и других терпенов, кипящих ниже 180° Ц,
Паровой скипидар является продуктом перегонки с водяным паром не жлвицы, а смолистой древесины. От живичного скипидара он отличается более высокой точкой кипения и более высоким уд. весом. Паровой скипидар был хорошо исследован в лаборатории германской фирмы Шиммель и К8; в нем были найдены следующие химические соединения: альфа-пинен, бета-пинен, дипентен, лимонен, камфен, цинеол, •альфа-терпинеол, борнеол, фенхиловый спирт, камфара и метилхеви - кол. Первые шесть соединений кипят ниже 180° Д. н должны быть рассматриваемы, как составные части живичного скипидара, а остальные пять, кипящие выше 200&Ц., являются характерными для парового скипидара.
Из скипидаров, продуктов сухой перегонки дерева, наилучшим по качеству, как мы видели, является печной скипидар и худшим — котельный, К последнему близко стоит так называемый' пековый скипидар, который получается прн перегонке смолы на пек.
Главными факторами, определяющими качество скипидара, являются; удельный вес, цвет, запах и содержание легко кипящих фракций, К ним присоединяются еще коэффициент рефракции, угол вращения плоскости поляризации и температура вспышки.
Удельный вес точно определяется весами Вестф'аля-Мора при 15° Ц. Для приведения его к этой температуре делают температурные поправки '0,00088 На каждый градус.
Цвет скипидаров—от слабо-желтоватого до красного—обусловливается содержанием в них смолистых веществ и определяется на основании особой колориметрической шкалы; rfa практике это определение производится на глаз и носит чисто субъективный характер.
Еще более субъективной является оценка скипидара по запаху, на который промышленники обращают особое внимание, и который не поддается никаким физико-химическим измерениям.
Наиболее точный и простой способ определения качества скипидара представляет фракционированная перегонка, посредством которой приблизительно определяется, с одной стороны, содержание пинена, и с другой — содержание дипентеяа.
Б. А. Смирнов[13]) производит разгонку скипидара в Вюрцев - ской колбе, емкостью 250 см[14], длина шейки колбы 17 см, длина пароотводной трубки 16,7 см, угол уклона пароотводной трубки Расстояние отверстия пароотводной трубки до поверхности жидкости— 7,5 см. Дефлегматор не применяется, термометр с делением от о до 340° Ц выступает за пределы колбы делением но®. Нагревание производится голым огнем, под колбу подкладываются три железных сетки с асбестовыми накладками. Холодильником служит внутренняя трубка холодильника Либиха, длиной 50 см. Навеска скипидара для разгонки берется 150 г, скорость гонки 60 капель в минуту. Указанный способ разгонки скипидара с предумышленно неудобным нагревом—без водяного холодильника—был применен Б. А. Смирновым специально с целью дать наиболее простые и доступные условия для технического анализа скипидара. Отбор фракций производится через каждые 10 градусов.
Рис. 100. |
При сравнении полученных результатов раз гонок более 50 образцов наиболее типичных скипидаров выяснилось, что характерными фракциями являются отгоны до 160° и до 170° Д. Эти же фракции с достаточной для промышленных целей точностью будут характеризовать и химический состав скипидара.
Кляр рекомендует производить лабораторные исследования сырого скипидара в аппарате следующего устройства (рис. юо). А — представляет сосуд для парообразования, В — колба, емкостью в 1500 &и3; она нагревается на масляной ванне и закрывается Пробкой с пятью отверстиями. Одно из этих отверстий предназначено для трубки, идущей от парообразователя А и доходящей до дна
') Б. А, Смирнов, Русский скнпндары, их происхождение, качество и рациональная номенклатура. Москва 1923.
Кол бы В, второе отверстие служит для предохранительной трубки,, третье —для соединения колбы В с колбой С, в четвертое отверстие вставляется 1ермомегр почти до дна колбы В и через пятое колба В Соединяется с холодильником Либиха Р. Си!) — колбы, вместимостью в 1000 *см* каждая, они также нагреваются на масляной ванне и наполняются 5-процентным раствором едкого натра. Е— Либиховский холодильник, связанный с колбою D.
1000 г исследуемого скипидара помещаются в взвешенную колбу В н колбы С и D наполняются едким натром по 300 смй каждая. В парообразователе А поднимают пар и нагревают три масляных ванны, на которых поставлены колбы В, С и D. Ванну В нагревают до 170° Ц., каковой температуре соответствует температура внутри колбы В в 150 Ц°, и все пары, переходящие до этой температуры, поступают при открытом зажиме в холодильник Р, где они конденсируются и стекают в взвешенную приемную колбочку. Как Только прекратится выделение дестиллята при указанной температуре (150° Д рн^три В), зажим Ь закрывают, открывают зажим с и пускают пар из парообразователя А в колбу В. Все три колбы—В, С и I)—нагреваются так, чтобы в них не могла происходить конденсация воды и чтобы жидкость в С и D стояла на одном уровне. Дестиллят, вытекающий из холодильника Е, поступает в измерительный цилиндр и делится на в фракций, по 150 г в каждой.
Перегонка ведется до полного прекращения выделения дестиллята из холодильника После этого смолистый остаток в колбе В Взвешивается, и таким образом определяется содержание смолы в исследуемом скипидаре. Все дестилляты из холодильников Е и Р взвешиваются; из суммы этих весов и веса смолистого остатка в колбе В высчитывается потеря при перегонке (фенолы, альдегиды, летучие кислоты и пр.). Затем во всех фракциях определяются удельный вес и точка кипения, Полученные цифры представляют достаточно точный материал для суждения о выходах очищенного скипидара.
Для оценки исследуемого скипидара являются особенно важными три фракции, полученные при вышеописанной перегонке с водяным паром;
1) Скипидар доджей быть чист, прозрачен, бесцветен, как вода, во слабый приятный запахом.
2) Капля скипидара на листе белой бумаги должна при температуре 20° Д совершенно испариться, не оставляя после себя никакого следа.
Ь) Удельный вес прн 16° Д должен быть не менее 0,862 и не
Выше 0,872.
J
4) Бели скипидар подвергнуть перегонке, то не менее взятой пробы должны перегоняться между 153 и 165° Д.
6) Если определенное количество скипидара выпарить на водяной бане в открытой чашке,( то в остатке должно быть не более,2% взятого количества.
В) Температура вспышки скипидара не должна быть нк^е 41° Д. Она определяется следующим образом.' В фарфоровый тигель наливается столько исследуемого скипидара, что уровень его находятся. на 6,4 мм ниже верхнего края тигля. Наполненный скипидаром тигель опускается в металлическую чашку с водой, на которой он свободно плавает. Вода в чашке равномерно нагревается, при чем температура, Начиная с 15° Ц, повышается на 2° в минуту. Берут льняную или бумажную нитку, которая горит однообразным пламенем и не содержит никаких посторонних веществ. Начиная с 30е Ц, при каждом повышении температуры на 1° подносят зажженную нитку в отвесном положении над поверхностью скипидара в уровень с краем тигля. Температура определяется термометром, который опускается в скипидар настолько, что ртутный шарик должен быть совсем закрыт. Температура скипидара, при которой он вспыхивает при указанных Условиях, представляет температуру вспышки.
7) Проба с серной кислотой. В стеклянный цилиндр, емкостью в 30 Cms, с делениями до '/io сл3 и с притертой стеклянной пробкой, наливается 6 исследуемого скипидара и затем дополняется до самой верхней черты (30 е. и3) концентрированной серной кислотой. Жидкости дают охладиться, закрывают цилиндр пробкой и тщательно взбалтывают: если при этом цилиндр нагреется, то охлаждают водой. Затем при обыкновенной температуре оставляют цилиндр стоять в течение не менее получаса и отсчитывают количество нерастворенного скипидара, которое при хорошем качестве продукта не должно быть более 6% взятой пробы.
Чем более удовлетворяет этим требованиям очищенный скипидар, тем выше степень его очистки и тем ближе по своему качеству он стоит к настоящему живичному скипидару.
Ценность скипидара находится в зависимости от содержания В нем пинена (точка кипения 155 —156" Ц>, который вращает плос-
Кость поляризации вправо. Так как в скипидаре заключаются и другие вещества, вращающие плоскость поляризации в ту или другую сторону, то вращательная способность скипидара зависит не только от содержания пинена, но тем не менее при преобладающем содержании пинена, при его значительной вращательной способности оаа может дать приблизительное указание на возможное содержание в скипидаре пинена,- Поэтому в лабораториях при испытаниях скипидара обращают внимание на определение его способности вращать плоскость поляризации.
/Вращение плоскости поляризации разными сортами скипидара очень различно, что видно из следующих определений русских скипидаров.
Угол вращения
1, Вятский лимонный (котельный) ..... около в"
2. Вятский белый „ ........................... „ 7° 54'
3. Вологодский печной скипидар......................... „ loft—15°
4. Тобольский „ „ ....... 14ft37'39*
5, Мннскийчнз польских котлов.............................. 17°36'
6, Владимирский из печи-сушилки..... „ 20°
Разгонка разных сортов скипидара и определение вращательной способности отдельных фракций дала следующие результаты (см. табл. на стр. 397);
Из вышеприведенных определений видно, что присутствие в скипидаре терпенов, перегоняющихся при более высокой температуре, понижает угол вращения, поэтому фракции, переходящие при более низкой температуре, вращают плоскость поляризации сильнее и представляют наиболее ценную часть скипидара.
На качество скшшдара оказывает влияние не только устройство аппарата п характер сырья, но и приемы работы по отгонке скипидара и его очистке; так, например, высокая температура и перегрев аппарата действуют на низ коки пящие составные части скипидара, превращал пинен в дипентен. Поэтому случается, что, работая в одинаковых аппаратах и с одинаковым материалом, получают в разных местах скипидары разного качества; так, исследование Вельских и Важских (Шенкурских) печных скипидаров показало довольно значительную разницу в их качестве, как это видно из следующей таблицы (стр. 399),
В пояснение этой таблицы нужно сказать, что браковка северных скипидаров производится в Арзангельске на 4 сорта: U (от английского usual—обыкновенный), 0, 00 и ООО; в таблице показаны
Диализ северных печных скипидаров
|
Только три низших сорта и Важский ООО: анализ Вельского скипидара высшего сорта ООО не мог быть приведен—за отсутствием данных. Скипидар бракуется специалистами браковщиками, главным образом по цвету и запаху. Отсюда понятны такие несуразности, что по количеству фракций в пределах 155—1650 Важский скипидар ООО стоит ниже Важского же скипидара 00 или Важский U стоит выше Вельского 00.