Выделение сульфатного мыла из щелоков от варки смешанных пород древесины. С. 178–192

УДК

676.082:676.085.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-6-178-192

Аннотация

На процесс выделения сульфатного мыла из черного щелока влияет большое число факторов: породный состав древесины, физические свойства и состав компонентов щелока. Основы процесса достаточно широко изучены, но влияние некоторых факторов требует дополнительных исследований. Вместе с тем в связи с разнообразием породного состава перерабатываемой древесины и различными условиями варки состав и свойства щелока могут значительно отличаться и выделение мыла на разных предприятиях не всегда подчиняется установленным исследованиями закономерностям. Целью работы стало определение оптимальных параметров для выделения сульфатного мыла из полуупаренного черного щелока от варки смешанных пород древесины, а также подбор расхода добавок, позволяющих увеличить выход сульфатного мыла. Исследование построено на принципах математического моделирования процессов и проведено в лабораторных условиях. Для получения математической модели процесса съема мыла в зависимости от выбранных переменных и определения оптимальных значений параметров процесса использовали метод планированного эксперимента в виде ротатабельного композиционного униформ-плана второго порядка. В ходе эксперимента варьировали следующие факторы: температуру, продолжительность отстаивания мыла и плотность щелока. По итогам эксперимента определены оптимальные значения этих факторов для выделения сульфатного мыла из щелока, построена математическая модель процесса, найдены оптимальные параметры для эффективного отстаивания сульфатного мыла. Приведение производственных условий съема мыла к оптимальным может увеличить съем мыла с полуупаренных щелоков на 20 %. В результате оценки влияния добавок поверхностно-активных веществ различной природы в черный щелок разной плотности на полноту выделения сульфатного мыла подобраны их оптимальные дозировки, дающие наибольший положительный эффект – прирост съема мыла на 15 %.

Сведения об авторах

Е.В. Старжинская¹, инж.-технолог; ResearcherID: E-2862-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4989-264X
А.М. Кряжев², д-р техн. наук, гл. технолог;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3287-6387
С.И. Третьяков³*, канд. техн. наук, проф.; ResearcherID: S-2192-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1783-5349
А.А. Глуханов³, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: AAM-4805-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0775-9613
¹ООО «Техсервис», ул. Мельникова, д. 1, г. Новодвинск, Архангельская обл., Россия, 164900; Lesochimik-lena@mail.ru
²ООО «Адвис Плюс», наб. Обводного канала, д. 150, корп. 363, оф. 232, Санкт-Петербург, Россия, 191011; kryazhev@advisplus.com
³Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; s.tretyakov@narfu.ru*,
a.gluhanov@narfu.ru

Ключевые слова

регенерация сульфатных щелоков, сульфатное мыло, черный щелок, талловое масло, планированный эксперимент, параметры отстаивания, добавки для коагуляции

Для цитирования

Старжинская Е.В., Кряжев А.М., Третьяков С.И., Глуханов А.А. Выделение сульфатного мыла из щелоков от варки смешанных пород древесины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 178–192. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-178-192

Литература

1. Алферова Л.А. Выделение сульфатного мыла из черных щелоков // Лесохимия и подсочка. 1972. № 2. С. 16–17. 

2. Андранович О.С., Демьянцева Е.Ю., Филиппов А.П., Смит Р.А. Деэмульгирование сульфатного мыла при введении неионогенного поверхностно-активного вещества // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 6. С. 224–232. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.6.224

3. Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Третьяков С.И., Жабин В.И. Расчеты в планировании эксперимента. Архангельск: АГТУ, 2008. 124 с. 

4. Богомолов Б.Д., Сапотницкий С.А., Соколов О.М., Соколова А.А., Филиппов Б.С., Мариев А.А., Тиранов П.П., Третьяков С.И., Новожилов Е.В., Гельфанд Е.Д., Селянина Л.И., Борисов Г.В. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 360 с. 

5. 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. 

6. Личутина Т.Ф., Сажинов А.А., Краснова О.М. Совершенствование технологии выделения сульфатного мыла с применением поверхностно-активных веществ // Гидролиз. и лесохим. пром-сть. 1985. № 4. С. 18–20. 

7. Маслов В.А., Колобов Ю.В., Личутина Т.Ф. и др. Потери компонентов древесины в процессе открытого кучевого хранения щепы // Бумаж. пром-сть. 1974. № 3. С. 14–15.

8. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. II / под ред. В.А. Столярова. СПб.: Профессионал, 2005. 1142 с. 

9. Парфенова А.В., Демьянцева Е.Ю. Коагуляция органических веществ древесины в отработанных щелоках целлюлозно-бумажного производства // Инновационные технологии в науке и образовании: сб. ст. X Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Наука и Просвящение, 2019. С. 19–21. 

10. Патент 2570710 С2 РФ, МПК C11B 13/02. Способ выделения концентрированных порций продукта, состоящего из мыла таллового масла, из смеси черного щелока и продукта, состоящего из мыла таллового масла, и устройства для этого концентрированного продукта, состоящего из мыла таллового масла, и/или отделенного черного щелока: № 2012131912/13: заявл. 28.12.2010: опубл. 10.12.2015 / А.Г. Хофстедт (Швеция). 

11. Полубояринов О.И., Зарудная Г.И. Лесосырьевая база России // Технология целлюлозно-бумажного производства. Т. 1, ч. 1. СПб.: Политехника, 2002. С. 13–25. 

12. Свиридов В.В., Гомзиков А.И., Тагильцева В.С., Скрылев Л.Д., Узлов Г.А. Влияние технологических факторов на выделение сульфатного мыла из щелоков // Бумаж. пром-сть. 1980. № 1. С. 22–24. 

13. Селянина Л.И., Селянина С.Б. Переработка низкокачественного сульфатного мыла: моногр. Архангельск: АГТУ, 2008. 208 с. 

14. Фейгус Э.И., Храменков Б.А. Сбор сульфатного мыла и работа выпарных станций в условиях замкнутой системы водопотребления // Целлюлоза. Бумага. Картон. 1994. Вып. 11-12. С. 16–18. 

15. Харламова А.Н., Демьянцева Е.Ю. Исследование смешанных мицелл неионогенного и катионного ПАВ в водных растворах // Вестн. молодых ученых СПГУТД. 2018. № 1. С. 8–12. 

16. Цветков А.А., Богданович Н.И., Селянина С.Б. Извлечение сульфатного мыла, как способ увеличения эффективности работы предприятия ЦБП // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2014. № 7. С. 58–61. 

17. Analysis of Soda and Sulfate Black Liquor. Test Method T 625 CM-1985. TAPPI, 1985. 7 p.

18. Foran C.D. Tall Oil Soap Recovery. Savannah, Arizona Chemical Company, 2008. 49 p.

19. Pirttinen E., Stenius P., Vuorinen T., Kovasin K., Ala-Kaila K. A New Method to Improve Soap Separation in Black Liquor by Adding Extracted Neutrals of Tall Oil. Proceedings of the Engineering, Pulping, and PCE&I Conference. Atlanta, GA, TAPPI, 2004.

20. Svarz J.J., Duggirala P.Y., Worley G.E. Additives for Increasing the Separation Yield of Tall Oil Soap from Black Liquors. Patent US no. US 7,504,478 B2, 2009.

21. Tikka P. Chemical Pulping. Part 2. Recovery of Chemicals and Energy. Finland, Paperi ja Puu Oy, 2008. 383 p.

22. Tikka P., Kovasin K., Laxen T. Solving Soap and Turpentine Related Process Problems in Softwood Kraft Mills. Pulp & Paper Canada, 2002, vol. 103(6), pp. T149–T154.

23. Tourtellotte J.F. Recovery of Soap Fraction from Recycle Impregnating Cooking Liquor in a Continuous Rapid Pulping System. Patent US no. 3,562,096, 1971.