Почтовый адрес: САФУ, Редакция «Лесной журнал», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002, ауд. 1425

Тел.: 8(8182) 21-61-18
Сайт: http://lesnoizhurnal.ru/ 
e-mail: forest@narfu.ru

RussianEnglish



архив

Промывка смешанного сульфатного мыла нейтрализованной кислой водой

 Версия для печати

Е.В. Старжинская, А.М. Кряжев, С.И. Третьяков, А.А. Глуханов

Рубрика: Химическая переработка древесины

Скачать статью (pdf, 0.7MB )

УДК

668.473

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.5.194

Аннотация

Сульфатное мыло – ценный побочный продукт производства целлюлозы сульфатным способом, является смесью омыленных смоляных и жирных кислот и неомыляемых веществ (стеринов, жирных спиртов, алифатических углеводородов и др.). При отстаивании щелока, образующегося при промывке целлюлозы, мицеллы сульфатного мыла укрупняются и в процессе всплытия могут увлекать за собой некоторое количество черного щелока, содержащего растворенный лигнин, а также примеси соединений кальция. Основной способ удаления черного щелока – доотстаивание сульфатного мыла после его сбора перед переработкой. Рационально и экономически выгодно использовать для промывки раствор солей от разложения мыла или кислую воду, нейтрализованную до рН 8...14. Показана необходимость промывки сульфатного мыла при варке целлюлозы из смешанных пород древесины. В качестве промывного раствора применяли образующуюся при разложении мыла нейтрализованную кислую воду в количестве 10, 20 и 30 % от объема сульфатного мыла. Промывку осуществляли при температуре 20...80 °С. В ходе эксперимента определены оптимальные условия для промывки смешанного сульфатного мыла: температура – 20...40 °С, расход промывного раствора – 10...20 %. Установлено, что при оптимальных условиях промывки смешанного сульфатного мыла нейтрализованной кислой водой увеличивается выход сырого таллового масла и его кислотное число, уменьшается содержание щелочи и лигнина, предотвращается снижение доли смоляных кислот в талловом масле.

Сведения об авторах

Е.В. Старжинская1, инж.-технолог; ResearcherID: E-2862-2019, ORCID: 0000-0002-4989-264X
А.М. Кряжев2, д-р техн. наук, гл. технолог; ORCID: 0000-0002-3287-6387
С.И. Третьяков3, канд. техн. наук, проф.; ResearcherID: S-2192-2019, ORCID: 0000-0003-1783-5349
А.А. Глуханов3, канд. техн. наук, доц.

1ООО «Техсервис», ул. Советов, д. 4, оф. 300, г. Новодвинск, Россия, 164900; e-mail: Lesochimik-lena@mail.ru
2ООО «Адвис Плюс», наб. Обводного канала, д. 150, корп. 363, оф. 232, Санкт-Петербург, Россия, 191011; e-mail: kryazhev@advisplus.com
3Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; e-mail: s.tretyakov@narfu.ru

Ключевые слова

смешанное сульфатное мыло, талловое масло, черный щелок, лигнин, промывка

Для цитирования

Старжинская Е.В., Кряжев А.М., Третьяков С.И., Глуханов А.А. Промывка смешанного сульфатного мыла нейтрализованной кислой водой // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 194–202. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.194

Литература

  1. А. с. 502992 СССР, МПК D21С 11/00. Способ очистки сырого сульфатного мыла: № 2008646/28-12: заявл. 21.03.74; опубл. 15.02.76 / Н.Ф. Комшилов, Н.С. Полежаева. [Komshilov N.F., Polezhayeva N.S. A Method of Crude Sulfate Soap Purification. Authorship Certificate USSR, no. 502992, 1976].

  2. Богомолов Б.Д., Сапотницкий С.А., Соколов О.М, Соколова А.А., Филлипов Б.С., Мариев А.А., Тиранов П.П., Третьяков С.И., Новожилов Е.В., Гельфанд Е.Д., Селянина Л.И., Борисов Г.И. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков: учеб. для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 360 с. [Bogomolov B.D., Sapotnitskiy S.A., Sokolov O.M., Sokolova A.A., Filippov B.S., Mariyev A.A., Tiranov P.P., Tret’yakov S.I., Novozhilov E.V., Gelfand E.D., Selyanina L.I., Borisov G.V. Processing of Sulfate and Sulfite Liquors: Textbook for Universities. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1989. 360 p.].

  3. Богомолов Б.Д., Соколова А.А. Побочные продукты сульфатно-целлюлозного производства (химия и технология). М.: Гослесбумиздат, 1962. 280 с. [Bogomolov B.D., Sokolova A.A. By-products of Sulfate Pulp Production (Chemistry and Technology). Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1962. 280 p.].

  4. Головин А.И., Трофимов А.Н., Узлов Г.А., Жукова И.П., Киприанов А.И., Прохорчук Т.И., Ковалев В.Е. Лесохимические продукты сульфатцеллюлозного производства. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 288 с. [Golovin A.I., Trofimov A.N., Uzlov G.A., Zhukova I.P., Kiprianov A.I., Prokhorchuk T.I., Kovalev V.E. Wood Chemical Products of Sulfate Pulp Production. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1988. 288 p.].

  5. Кузнецов С.Н. Исследование процесса пенной промывки сульфатного мыла // Лесохимия и подсочка: реф. информ. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1988. № 7. С. 4. [Kuznetsov S.N. Phenomenology of Foam Washing of Sulfate Soap. Referativnaya informatsiya «Lesokhimiya i podsochka», 1988, no. 7, p. 4].

  6. Минина Е.В., Третьяков С.И., Селянина С.Б. Промывка сульфатного мыла кислой водой // Тез. докл. Кластер-конференций по органич. химии «ОргХим-2013», СПб. (п. Репино), 17–21 июня 2013 г. С. 415–416. [Minina E.V., Tret’yakov S.I., Selyanina S.B. Sulfate Soap Washing with Acid Water. Abstracts of the Cluster Сonference on Organic Chemistry “OrgChem-2013”, Repino Village, Saint Petersburg, July 17–21, 2013. Saint Petersburg, 2013, pp. 415–416].

  7. Патент 2528196 Российская Федерация, МПК с11В 13/00. Способ изготовления неочищенного таллового масла промыванием мыла с отделением карбоната кальция: № 2528196: опубл. 10.09.2014 / Р. Боулз, Д. Форэн, Д. Гриффин, Э. Суонн. опубл. 10.09.2014, Бюл. № 25. [Boulz R.I., Forehn D.S., Griffin D.Kh., Suonn E.H. Method of Manufacturing Crude Tall Oil by Soap Washing with Separation of Calcium Carbonate. Patent RF, no. 2528196, 2014].

  8. Селянина Л.И., Селянина С.Б. Переработка низкокачественного сульфатного мыла: моногр. Архангельск: АГТУ, 2008. 208 с. [Selyanina L.I., Selyanina S.B. Recycling of Low-Quality Sulfate Soap: Monography. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2008. 208 p.].

  9. Селянина С.Б., Селиванова Н.В. Гидрофильно-олеофильные свойства сульфатного лигнина // Журн. прикладной химии. 2007. Т. 80, № 7. С. 170–175. [Selyanina S.B., Selivanova N.V. Hydrophilic-Oleophilic Properties of Sulfate Lignin. Zhurnal prikladnoy khimii [Russian Journal of Applied Chemistry], 2007, vol. 80, no. 7, pp. 170–175].

  10. Селянина С.Б., Шварев П.О. Влияние промывки сульфатного мыла на процесс получения таллового масла // Лесн. журн. 1996. № 1-2. С. 157–161. [Selyanina S.B., Shvarev P.O. The Effect of Sulfate Soap Washing on Tall Oil Obtaining. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1996, no. 1-2, pp. 157–161].

  11. Tретьяков С.И., Глуханов А.А. Оптимизация промывки сульфатного мыла кислой водой и оценка соответствия качества получаемого таллового масла требованиям стандартов // Лесн. журн. 2018. № 3. С. 149–160. [Tret’yakov S.I., Glukhanov A.A. Optimization of Sulphate Soap Washing with Acid Water and the Quality Conformance Assessment of Tall Oil with Regulatory Requirements. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2018, no. 3, pp. 149–160]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.3.149; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/29e/149_160.pdf

  12. Труфанова М.В., Селянина С.Б. Влияние минеральных компонентов на процесс утилизации отработанных варочных растворов сульфат-целлюлозного производства // Материалы Междунар. молодеж. экол. форума стран Баренц-региона, Архангельск, 2–5 июля 2001 г. Архангельск: АГТУ, 2001. С. 167–168. [Trufanova M.V., Selyanina S.B. The Influence of Mineral Components on the Disposal of Spent Cooking Solutions of Sulfate Pulp Production. Proceedings of the International Youth Ecologist Forum of the Countries of the Barents Region, Arkhangelsk, July 2–5, 2001. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2001, pp. 167–168].

  13. Эффективность промывки сульфатного мыла различными растворами // Лесохимия и подсочка: реф. информ.. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1975. № 8. С. 5. [The Effectiveness of Sulfate Soap Washing with Various Solutions. Referativnaya informatsiya «Lesokhimiya i podsochka», 1975, no. 8, p. 5].

  14. Chemical Pulping. Part 2, Recovery of Chemicals and Energy. Ed. by P. Tikka. Finland, Paper Engineers’ Association, 2008. 387 p.

  15. Foran С.D. Tall Oil Soap Recovery. TAPPI Kraft Recovery Short Course, Tampa, FL, USA, June 17–20, 2005. Tampa, FL, Tappi, 2005, pp. 4.3-1–4.3-21.

  16. Foran С.D. Tall Oil Soap Recovery. Chemical Recovery in the Alkaline Pulping Processes. Tappi, 2007, pp. 45–56.

  17. Foran C.D., Swann F.E., Bowles R.E. Process for Recovering Crude Tall Oil. Patent US, no. 10041020, 2018.

  18. Hofstedt A.G. Method and System for Washing of Crude Tall Oil Soap. Patent WO/2016/093765, 2016.

  19. Hofstedt A.G. Method and Arrangement for the Separation of Tall Oil Products from Black Liquor. Patent US, no. 9719048, 2017.

  20. Johansson A. Purification of Sulphate Soap. International Tall Oil Symposium, Imatra, Finland, June 7–9, 1983. Turku, Åbo Akademis kopieringscentral, 1983, p. 99–109.

  21. Kovasin K., Tikka P., Laxén T. Solving Soap and Turpentine Related Process Problems in Softwood Kraft Mills. Pulp and Paper: Canada, 2002, vol. 103, iss. 6, pp. 30–35.

  22. Morris C.W., Watkins G.S. Tall Oil Recovery. Patent US, no. 3575952, 1971.

  23. Nogueira J.M.F., Castanho M.A.R.B. Crude Tall-Oil Sodium Salts Micellization in Aqueous Solutions Studied by Static and Dynamic Light Scattering. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2001, vol. 191, iss. 3, pр. 263–268. DOI: 10.1016/S0927-7757(01)00692-6

  24. Panda H. Handbook on Tall Oil Rosin Production, Processing and Utilization. New Delhi, Asia Pacific Business Press Inc., 2013. 480 p.

Ссылка на английскую версию:

Mixed Sulfate Soap Washing with Neutralized Spent Acid
MIXED SULFATE SOAP WASHING WITH NEUTRALIZED SPENT ACID

E.V. Starzhinskaya1, Process Engineer; ResearcherID: E-2862-2019, ORCID: 0000-0002-4989-264X
A.M. Kryazhev2, Doctor of Engineering, Chief Technologist; ORCID: 0000-0002-3287-6387
S.I. Tret’yakov3, Candidate of Engineering, Prof.; ResearcherID: S-2192-2019, ORCID: 0000-0003-1783-5349
A.A. Glukhanov3, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.

1LLC “Tekhservis”, ul. Sovetov, 4, of. 300, Novodvinsk, 164900, Russian Federation; e-mail: Lesochimik-lena@mail.ru
2LLC “Advis Plus”, nab. Obvodnogo kanala, 150, korp. 363, of. 232, Saint Petersburg, 191011, Russian Federation; e-mail: kryazhev@advisplus.com
3Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: s.tretyakov@narfu.ru

Sulfate soap, being a valuable by-product of pulp production by the sulfate process, is a mixture of saponified resin and fatty acids and unsaponifiables (sterols, fatty alcohols, aliphatic hydrocarbons, etc.). Sulfate soap micelles enlarge and during surfacing may entrain a portion of black liquor containing dissolved lignin, as well as impurities of calcium compounds; when settling the liquor formed in pulp washing. The main method of removing black liquor is additional settling of sulfate soap prior its processing. It is reasonable and cost effective to use for washing a solution of salts formed in decomposition of soap or spent acid neutralized to pH = 8–14. The article shows the necessity of washing of sulfate soap obtained from different wood species in pulping. Neutralized spent acid received in soap decomposition was used as a washing solution in an amount of 10, 20, and 30 % of sulfate soap volume. Washing was carried out at a temperature of 20–80 °C. The optimal conditions for mixed sulfate soap washing were determined: temperature (20–40 °C), and flow rate of the washing solution (10–20 %). It was found that under optimal washing conditions of mixed sulfate soap with neutralized spent acid, the yield of crude tall oil and its acid number increase, the alkali and lignin content decrease, and the decrease of resin acids in tall oil is prevented.

For citation: Starzhinskaya E.V., Kryazhev A.M., Tret’yakov S.I., Glukhanov A.A. Mixed Sulfate Soap Washing with Neutralized Spent Acid. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 194–202. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.194

Keywords: sulfate soap, tall oil, black liquor, lignin, soap washing.

Поступила 07.02.19 / Received on February 07, 2019