Способ переработки сульфатного мыла Советский патент 1992 года по МПК C11D13/04 

Изобретение относится к целлюлозно- бумажной промышленности, а именно к способу переработки сульфатного мыла, причем получаемый по предлагаемому способу препарат Ситобетол может быть использован в медицинской, косметической, целлюлозно-бумажной и химической промышленности.

Известны способы переработки сульфатного мыла путем удаления из него нейтральных веществ с целью получения высококачественных талловых продуктов и выделения из нейтральных веществ стеринов.

Известен способ переработки сульфатного мыла, который включает очистку сульфатного мыла от нейтральных веществ экстракцией этилацетатом и выделение стеринов из упаренного экстракта нейтральных веществ при добавлении воды.

Известен способ переработки сульфатного мыла, включающий очистку сульфатного мыла от нейтральных веществ экстракцией этилацетатом в присутствии воды, выделение из рафината таллового масла, а из экстракта нейтральных веществ

путем комплексообразования с хлоридом металла - стеринов.

Недостатком указанных способов является низкая эффективность многостадий- ность и длительность процесса, использование нескольких химических реагентов, большие затраты электроэнергии и воды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ переработки сульфатного мыла, включающий очистку его от нейтральных веществ экстракцией этилацетатом в присутствии воды, разделение рафината и экстракта, выделение из рафината таллового масла, получение концентрата нейтральных веществ и стерина чутем отгонки этилацетата из экстракта до содержания сухих веществ 20 - 30%, добавление в упаренный экстракт в количестве 3 - 4% от оставшегося этилацетата воды, охлаждения его до 4 - 15°С и отделения кристаллов стерина с последующим получением концентрата нейтральных веществ.

Недостатком известного способа является сравнительно низкая эффективность, что обусловлено дополнительными затратаю Ь5

ми электроэнергии для поддержания пониженных температур в течение времени кристаллизации и добавлением на стадии кристаллизации воды, Коме того, переработке подвергается в основном сульфатное мыло от варки хвойных пород древесины, которое содержит нейтральных веществ почти в два раза меньше, чем сульфатное мыло от варки смеси различных пород древесины, в том числе включающих березу, т.е.переработке подвергают хвойное сульфатное мыло, из которого без дополнительной очистки можно получить высококачественные талловые продукты.

Цель изобретения - повышение эффективности способа переработки сульфатного мыла и повышение выхода стеринов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу переработки сульфатного мыла, включающему очистку его от нейтральных веществ экстракцией этилацетатом в присутствии воды, разделение рафимата и экстракта, выделение из рафината таллово- го масла, отгонку этилацетата из экстракта нейтральных веществ, охлаждение упаренного экстракта, этилацетатом обрабатывают сульфатное мыло от варки смеси различных пород древесины, включающих березу. Это позволяет перерабатывать низкокачественное сульфатное мыло с большим содержанием нейтральных веществ, которое не может быть использовано для получения жирных и смоляных кислот. Отгонку этилацетата из экстракта ведут до содержания сухих веществ в упаренном экстракте 33,3 мас.% - это ведет к снижению объемов растворителя, что приводит к уменьшению объема используемой аппаратуры (кристаллизатора). Охлаждают упаренный экстракт до 18 - 22°С и выдерживают его при этой температуре в течение 2 - 9 ч.

Сокращение времени кристаллизации и проведение стадии кристаллизации при нормальных условиях (18 - 22°С) позволяет значительно сократить расход электроэнергии (по сравнению с известным на 8 - 12%), затрачиваемой на поддержание пониженных температур в кристаллизаторе в течение 20 ч. После кристаллизации отделяют стерины, при этом выход стеринов повышается на 17% по отношению к известному. Выделенные по предлагаемому способу стерины представляют собой смесь высокомолекулярных циклических спиртов и могут быть названы препаратом Ситобето- лом (по первым буквам основных компонентов ситостерина и бетулина, окончание указывает на то, что все компоненты, входящие в состав кристаллического продукта, являются спиртами).

Ситобетол - белый кристаллический продукт, содержащий 35 - 55% ситостерина, 35-55% бетулина, а также сопутствующие имкампестерин и 24-метиленциклоартенол в

количестве до 18%. Интервал плавления Ситобетола 180-200°С.

В процессе переработки сырого сульфатного мыла гк предлагаемому способу экстракт упаривают до содержания сухих

0 веществ 10-33,3 мас.%. При содержании в упаренном экстракте менее 10 мас.% нейтральных веществ резко падает выход Ситобетола, При высоком содержании нейтральных веществ более 33,3 мас.% за5 труднено отделение кристаллического продукта от раствора нейтральных веществ на стадии фильтрации.

Упаренный раствор нейтральных веществ охлаждают с 80 - 95°С (при этой тем0 пературе осуществляют отгонку этилацетата из экстракта) до 18 - 22°С. При этой температуре благодаря присутствию бетулина в нейтральных веществах березы происходит кристаллизация Ситобетола. При повыше5 нии температуры кристаллизации выше 22°С снижается выход Ситобетола. Понижение температуры кристаллизации ниже 18°С существенно не влияет на выход продукта, поэтому технологически целесооб0 разно осуществлять кристаллизацию при комнатной температуре (18 - 22°С). Кристаллизацию Ситобетола проводят в течение 2 - 9 ч. При уменьшении времени кристаллизации менее 2 ч снижается выход

5 продукта, а увеличение времени кристаллизации более 9 ч ухудшает качество продукта, так как вместе с ситобетолом дополнительно осаждаются соединения, входящие в состав нейтральных веществ. После

0 отделения кристаллического продукта Ситобетола фильтрацией маточный раствор нейтральных веществ подают на упаривание растворителя.

Необходимость присутствия березы в

5 смеси различных пород древесины, используемых для получения сульфатного мыла, обусловлена тем, что только нейтральные вещества березы содержат бетулин. Существенность отличий объясняется и тем, что

0 п рисутствие бетули на способствует п роцес- су кристаллизации Ситобетола при 18 - 22°С в течение 2 - 9 ч. Из маточного раствора нейтральных веществ отгоняют этилаце- . тат до исчезновения следов растворителя.

5 Получают концентрат нейтральных веществ в количестве 15-19 мас.% в зависимости от содержания нейтральных веществ в исходном сырье.

Пример1.170г сырого сульфатного мыла (влажность 35,7%, содержание нейтральных веществ 12,8%) от переработки следующих пород древесины, %г сосна 26; ель 24; береза 25,5; осина 24,5; растворяют в 170 мл воды, затем добавляют 110 мл этилацетата. Всю смесь перемешивают до образования гомогенной массы, которую экстрагируют 3 раза по 450 мл этилацетата. Весь экстракт объединяют (1350 мл), отделяют от рафината и упаривают до 86 мл. При этом соотношение нейтральные вещества: этилацетат 1:5, содержание сухих веществ в упаренном экстракте 16,6 мас.%. После охлаждения экстракта до 18°С начинается кристаллизация. Через 2 ч после начала кристаллизации отделяют кристаллический продукт - фильтрацией с вакуумом и промывкой этилацетатом. Затем кристаллы сушат при 105°С. Выход Ситобетола 1,19 г или 1,1% от сухого сульфатногно мыла. Фильтрат направляют на упаривание с получением концентрата нейтральных веществ.

Пример 2. 50 г сульфатного мыла (влажность 40%, содержание нейтральных веществ 18,4%) от переработки древесины следующих пород древесины, %: сосна 54; ель 6; береза 34: осина 6, растворяют в 50 мл воды, добавляют 35 мл этилацетата для образования гомогенной смеси (при перемешивании), которую экстрагируют 3- кратным количеством этилацетата. После отделения рафината получают 405 мл экстракта, который упаривают до 51 мл, при этом соотношение нейтральные вещества: этилацетат 1:8 (содержание сухих веществ 11,1%). Затем охлаждают до 22°С и ставят на кристаллизацию в течение 4 ч. Кристаллический продукт отделяют фильтрацией, промывают на фильтре 10 м этилацетата. Кристаллы сушат. Выход Ситобетола 0,398 г или 1,3% к сухому сульфатному мылу. Фильтрат упаривают с получением концентрата нейтральных веществ.

Пример 3. 50 г сульфатного мыла (влажность 50%, содержание нейтральных веществ 9%) от переработки следующих пород древесины, %: сосна 6; ель 4; береза 45; осина 45, растворяют в 50 мл воды, добавляют 35 мл этилацетата для образования гомогенной смеси. Всю смесь экстрагируют 3 раза по 135 мг этилацетата. Весь экстракт объединяют (420 мл), отделяют от рафината и упаривают до 21 мл, при этом соотношение нейтральные вещества:этилацетат 1:9 (содержание сухих веществ 10,0 мас.%). При охлаждении до 24°С из экстракта выпаривают кристаллы Ситобетола. Через 4 ч отфильтровывают и промывают кристаллы, а затем их сушат. Выход Ситобетола 1% от сухого сульфатного мыла.

Пример 4. 50 г сульфатного мыла (влажность 35%, содержание нейтральных веществ 12,8%) от переработки следующих пород древесины, %: сосна 26; ель 24: бере- за 25,5; осина 24,5, растворяют в 50 мл воды, затем добавляют 38 мл этилацетата. Всю смесь перемешивают до образования гомогенной массы, которую экстрагируют 3 раза по 150 мл этилацетата. Весь экстракт обье0 диняют (400 мл), отделяют от рафината и упаривают до 13 мл, при этом соотношение нейтральные вещества:этилацетат 1:2 (содержание сухих веществ 33,3%). При охлаждении экстракта до 20°С начинается

5 кристаллизация. Через 9 ч отфильтровывают и промывают кристаллы Ситобетола, а затем их сушат. Выход Ситобетола 2% от сухого сульфатного мыла.

П р и м е р 5. 170 г сырого сульфатного

0 мыла (влажность 35,7%, содержание нейтральных веществ 12,8%) от переработки следующих пород древесины, %: сосна 26; береза 25,5; осина 24,5; ель 24, растворяют в 170 мл воды, затем добавляют 110 мл эти5 лацетата. Всю смесь перемешивают до образования гомогенной массы, которую экстрагируют 3 раза по 450 мл этилацетата Весь экстрактобъединяют(1350 мл), отделяют и упаривают до 36 мл. При этом соотно0 шение нейтральные вещества:этилацетат 1:1,5 (содержание сухих веществ в упаренном экстракте 40 мас,%). Упаренный экстракт охлаждают до 22°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч. В рас5 творе образуются мелкие кристаллы, которые не отделяются при фильтрации от густого маточного раствора.

Пример 6. 50 г сульфатного мыла (влажность 35%, содержание нейтральных

0 веществ 12,8%) от переработки следующих пород древесины, %: сосна 26; ель 24; береза 25,5; осина 24,5, растворяют в 50 мл воды, а затем добавляют 38 мл этилацетата. Всю смесь экстрагируют 3 раза по 150 мл этила5 цетата. Экстракт объединяют(400 мл), отделяют от рафината и упаривают до 68мл. При этом соотношение нейтральные вещест- ва:этилацетат 1:15 (содержание сухих веществ в упаренном экстракте 6,2 мас.%).

0 Упаренный экстракт охлаждают до 16°С и выдерживают при этой температуре в течение 12ч. Кристаллизация при этих условиях не происходит.

Пример. 50 г сульфатного мыла от

5 варки хвойных пород древесины (влажность 28%, содержание нейтральных веществ 10%) растворяют в 50 мл воды, добавляют 35 мл этилацетата, перемешивают и экстрагируют 3 раза по 135 мл этилацетата. Весь экстракт объединяют (420 мл), отделяют от

рафината и упаривают до 22 мл. При этом соотношение нейтральные вещества:этила- цетат 1:5 (содержание сухих веществ в упаренном экстракте 16,6 мас.%). После охлаждения экстракта до 20°С оставляем раствор на кристаллизацию в течение 8 ч при 20°С. Кристаллизация не идет, так как кристаллизация ситобетола при 18 - 22°С обусловлена присутствием бетулина в нейтральных веществах березы. В данном примере использовали сульфатное мыло от варки хвойных пород древесины.

Примере. 50 г сульфатного мыла (влажность 40%, содержание нейтральных веществ 18,4%) от переработки древесины следующих пород. %: сосна 54; ель 6; береза 34; осина 6, растворяют в 50 мл воды, добавляют 35 мл этилацетата для образования гомогенной смеси, которую экстрагируют 3-кратным количеством этилацетата. После отделения рафината получают 405 мл экстракта, который упаривают до 17 мл, при этом соотношение нейтральные вещест- ва:этилацетат 1:3 (содержание сухих веществ 25%), Охлаждают смесь до 18°С и ставят на кристаллизацию в течение 9 ч. Кристаллический продукт отделяют фильтрацией, промывают на фильтре и сушат. Выход Ситобетола 4,2% к сухому сульфатному мылу.

Состав кристаллического продукта - Ситобетола и условия его выделения представлены в табл.1 и 2.

Результаты опытов доказывают, что предлагаемый способ более эффективен, чем известный и позволяет получить новый продукт - Ситобетол.

Характеристика кристаллического продукта, получаемого из нейтральных веществ по известному и по предлагаемому способам и области их использования приведены

в табл.3.

Предлагаемый способ обеспечивает эффективную переработку низкочастотного сульфатногамыла с большим содержанием нейтральных веществ от варки смеси

различных пород древесины, включающих березу, которое не перерабатывается промышленностью, а также позволяет сократить расход энергии на 8 - 12% и время переработки сульфатного мыла на 11 - 18 ч

и повысить выход стеринов на 17%. Формула изобретения Способ переработки сульфатного мыла, получаемого при варке древесины, включающий экстракцию мыла этилацетотам в присутствии воды, отделение экстракта от рафината, выделение из рафината таллово- го масла, предварительную отгонку этилацетата из экстракта упариванием, охлаждение упаренного экстракта и его выдержку, отделение выпавших кристаллов стеринов и окончательную отгонку этилацетата из оставшегося экстракта с получением концентрата нейтральных веществ, отличающийся тем, что, с целью повышения

выхода стеринов и упрощения процесса, сульфатное мыло используют из смеси различных пород древесины, включая березу, предварительную отгонку ведут до содержания сухих веществ 10 - 33,3%, охлажден ие упаренного экстракта проводят до температуры 18 - 22°С, а выдержку осуществляют в течение 2 - 9 ч.

Использование: целлюлозно-бумажная промышленность, технология переработки сульфатного мыла, получаемого при варке древесины Сущность изобретения: сульфатное мыло из смеси различных пород древесины, включая березу, экстрагируют этилацетатом в присутствии воды. Экстракт упаривают до содержания сухих веществ 10-33,3%, охлаждают до 18-22°С и выдерживают 2 - 3 ч для выделения стеринов 3 табл.

Таблица 1

Известный

К упаренному экстракту перед кристаллизацией добавлено 3% воды

17,0

1:5

10

20,0

1,5

135-137

Кристаллический продукт

Химический состав по данным ГЖХ

Очищенный фитостерин Препарат Ситобетол

-Ситостерин 68-87% Кампестерин

Алифатические спирты 8-23%

JS-Ситостерин 35-55% Кампестерин 2-5,0%

2 -Метиленциклоар- тенол 3-12% Бетулин 35-55%

115-137

В медицинской промышленности в качестве сырья гормональных препаратов

В косметической промышленности как биоэмульгатор

В целлюлозно-бумажной промышленности как светостабилизатор ТМИ и бумаги

Таблица}

JS-Ситостерин 35-55% Кампестерин 2-5,0%

2 -Метиленциклоар- тенол 3-12% Бетулин 35-55%

180-200

В медицинской промышленности как средство против чесотки, а также возможно использование для предотвращения новообразований

В косметической промыленности как биоэмульгатор с антисептическими свойствами

В целлюлозно-бумажной промышленности как светостабилизатор ТНМ и бумаги