МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Сибирский государственный университет науки и технологий
имени академика М.Ф. Решетнева»
Институт химических технологий
Кафедра химической технологии древесины и биотехнологии
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПРОЕКТ ОТДЕЛЕНИЯ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ 5,5 ТЫС. ТОНН ЖИВИЦЫ В ГОД
Обучающийся БХЛ 19-01,192313007М. Каюкова
Руководитель И. С. Почекутов
Красноярск 2022
Аннотация
К курсовому проекту
«Проект отделения первичной переработки 5,5 тысяч тонн живицы в год»
Ключевые слова: живица, канифоль, переработка, скипидар, производительность.
Цель данной работы: изучить технологию первичной переработки живицы.
Задачи:
- описать характеристику сырья
-изучить технологическую схему первичной переработки живицы
- рассмотреть непрерывно действующий отстойник живицы
- рассчитать материальный баланс
Работа состоит из двух разделов.
В первом разделе приводится характеристика сырья, используемого при производстве.
Во втором приводится технологическая схема с описанием, а также расчет материального баланса.
Курсовой проект включает: 46 страниц, 2 чертежа, 8 таблиц, 9 использованных источников.
живица отстойник переработка технологический
Содержание
1. Обзор научно-технической информации
2. Технологические решения
2.1 Выбор и обоснование технологической схемы производства
2.1.1 Складирование и первичная обработка живицы
2.1.2 Плавление живицы
2.1.3 Отстаивание живицы
2.2 Теоретические основы процесса
2.2.1 Осветление живицы
2.2.2 Очистка живицы от примесей
2.3 Технологическая схема и ее описание
2.4 Расчет материального баланса
2.4.1 Узел подготовки живицы
2.4.2 Узел фильтрации живицы и регенерации сора
2.4.3 Отделение отстаивания живицы и промывки терпентина
2.5 Потребность в оборудовании
2.6 Лабораторный контроль
2.7 Устройство и принцип действия непрерывно действующего отстойника
Заключение
Список использованных источников
Введение
Россия является страной с одним из самых больших запасов лесных ресурсов. Площадь лесов в нашей стране составляет 45 % от территории страны. Следовательно, развитие лесной промышленности, в том числе, лесохимической имеет большое значение в развитии промышленности в целом на территории нашей страны.
Лесохимическая промышленность - значимая отрасль народного хозяйства, которая производит более 100 наименований различных видов продукции, используемой в самых разных производствах. Основное сырье для лесохимии - сосновые пни, живица сосны, дрова лиственных пород, древесные отходы, а также сульфатное мыло.
Но в настоящее время промышленная заготовка сосновой живицы в Российской Федерации почти полностью прекратилась. Для восстановления утраченных позиций необходимо создание производственных мощностей по переработке сосновой живицы на местах ее добычи; вовлечение в процесс заготовки живицы лесных участков, находящихся в аренде по другим видам лесопользования; создание логистических схем для реализации живицы и продуктов ее переработки.
Одним из видов лесопользования, разрешенных в Российской Федерации, является заготовка живицы. Переработка живицы осуществлялась на лесохимических заводах. В европейской части России такие заводы находились в Вологде, Тихвине и Нижнем Новгороде. В процессе переработки из сосновой живицы получали два основных лесохимических продукта - сосновую канифоль и живичный скипидар. Там же на заводах производили модифицированные виды канифоли, удовлетворявшие требованиям различных потребителей к ее качеству, а также выпускали лакокрасочную продукцию на основе канифоли и скипидара. На протяжении почти всего советского периода данная технологическая цепочка успешно функционировала на крупных лесохимических заводах. С переходом российской экономики на рыночные отношения производственные связи по заготовке и переработке живицы разрушились. Основными причинами подобной ситуации стали падение спроса на живичную канифоль российского производства, вызванное экспортом более дешевой продукции из Китая, и замещение живичной канифоли на талловую, которую получают при варке целлюлозы на целлюлозно-бумажных предприятиях [1].
Кроме того, Россия почти лишилась сырьевой базы для осуществления работ по подсочке. В Лесном кодексе Российской Федерации не прописаны механизмы вовлечения в подсочку лесных участков, взятых в аренду для целей заготовки древесины.
Канифольно-терпентинные предприятия по объему в ценностном отношении занимают ведущую роль в лесохимической промышленности.
Основной задачей канифольно-терпентинного производства является переработка живицы с целью получения канифоли и скипидара.
Основным сырьем для канифольно-терпентинного производства является сосновая живица. Сосновая живица в химическом отношении представляет сложную смесь, содержащую около 75 % смоляных кислот и около 20 % терпеновых углеводородов. Основную часть сосновой живицы, получаемой при подсочке сосны обыкновенной (Pinus silestris), составляют смоляные кислоты, которые при переработке живицы образуют канифоль - хрупкую стекловидную массу. В живице также содержится 5-7 % неомыляемых (нейтральных) веществ, которые при перегонке ее целиком переходят в канифоль [2].
Добывают живицу путем подсочки. В России наиболее пригодна для подсочки сосна обыкновенная (Pinus silestris L.). Из сосны добывают около 99 % всей живицы [3]. Основную массу живицы в нашей стране добывают в течение июля - августа, в меньших объемах - в мае, июне, сентябре. Таким образом, живица является сезонным сырьем. Для обеспечения равномерной работы предприятия необходимо создавать запасы живицы.
При переработке живицы получают до 70-75 % канифоли и 16-20 % скипидара от общего объема вырабатываемых в нашей стране таких продуктов. Получаемые в процессе переработки живицы продукты пользуются большим спросом.
Живичная канифоль имеет весьма широкое применение. Потребителями ее являются около 70 отраслей промышленности: целлюлозно-бумажная, резинотехническая, полиграфическая; производство синтетического каучука; производство кожзаменителей, эмульсионных смазок и др.; производство канифольного клея, лаков и эмалей и др.
Живичный скипидар используется в промышленности в качестве растворителя при производстве различных красок, лаков мастики и вакс. Особая ценность скипидара заключается в том, что он является единственным крупным источником терпенов, которые широко используются в промышленности для синтеза целого ряда веществ: камфары, терпинеола и терпингидрата, производных пинена и камфена, окситерпеновых смол и окситерпеновых растворителей, мебельного лака.
Из разнообразного применения канифоли и скипидара в народном хозяйстве можно видеть, что различные виды модифицированной канифоли (диспропорционированная, полимеризованная, гидрированная), эфиры и резинаты на их основе, производные на базе скипидара и его индивидуальных компонентов - это целая гамма новых продуктов, которые в промышленности будут иметь все больший спрос в дальнейшем. Если учесть при этом, что получаемые из живицы канифоль и скипидар являются наиболее высокого качества, то становится совершенно очевидными дальнейшие перспективы роста и совершенствования подсочного хозяйства - одной из важнейших отраслей лесохимической промышленности.
1. Обзор научно-технической информации
В России промышленная добыча и промышленная переработка живицы была впервые организована в начале 20 века . Как и много лет назад, живица кедра, пихты и лиственницы традиционно находит разнообразное применение в народной медицине (в чистом виде, в составе живичных масел, мазей, кремов или бальзамов), а также широко используется для изготовления скипидара и канифоли. Получаемый из живицы путем перегонки с водяным паром скипидар (терпентинное масло), в свою очередь, является основным сырьем для производства камфоры, входящей в состав медицинских препаратов, используемых для лечения различных заболеваний мышц и суставов, растяжений и ушибов, болезней органов дыхания, заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем. Другой продукт промышленной переработки живицы - канифоль (получаемую при уваривании смолы хвойных деревьев до 170 градусов) применяют в качестве флюса при пайке и лужении, а также используют в лакокрасочной промышленности, в производстве смазочных материалов, резин, пластмасс, мыла, линолеума, электроизоляционных компаундов, мастик, клеевых паст для репеллентов [4].
На более крупных предприятиях был использован паровой способ переработки живицы, по которому нагрев живицы и отгонка скипидара осуществляется паром. Накопленный опыт эксплуатации первых заводов по переработке живицы позволил разработать наиболее надежные и совершенные технологические схемы переработки живицы, оснащенные отечественным оборудованием.
На канифольно-терпентинные заводы поступает сосновая живица, содержащая около 75 % канифоли, 18 % скипидара, 6 % воды и 1 % сора. Переработка живицы включает две стадии процесса: на первой происходит удаление из живицы сора и воды, получаемая при этом очищенная и расплавленная живица называется терпентином; на второй производят отгонку летучей части (скипидара) от нелетучих смоляных кислот. При этом происходит сплавление смоляных кислот с другими твердыми нелетучими компонентами живицы. Получаемый продукт называется живичной канифолью, а операция носит название уваривания канифоли.
Большая заслуга в создании современной технологии переработки живицы принадлежит инженерам К. П. Михееву, М. К. Жлобо, П. П. Полякову и другим работникам отрасли.
B настоящее время существенно изменилось потребление лесохимических продуктов, и образовался устойчивый спрос на них как за рубежом, так и в России. При этом заметно возросли и требования к качеству и потребительским свойствам продуктов, а также их производству, прежде всего технико-экономические и экологические [3].
Живица смолистая густая масса, выделяющаяся из разрезов на хвойных деревьях. По своему химическому составу живица представляет собой раствор твердых изомерных смоляных (дитерпеновых) кислот общей формулой в смеси терпеновых углеводородов, так называемым скипидаре, с общей формулой . Следует отметить, ч то, кроме монотерпеновых углеводородов, в живицах хвойных пород присутствуют кислородосодержащие монотерпеноиды: спирты, эфиры, борнилацетат, и сесквитерпеновые углеводороды и их кислородосодержащие производные (в основном спирты) и нейтральные дитерпеноиды [3].
В процессе добычи живицы в нее попадают сор и вода, качество живицы и ее приемка заводами регламентируется. Как показала практика, в живице, поступающей на канифольно-терпентинные заводы, содержится 71-79 % смоляных кислот, 14-20 % скипидара, 3-6 % воды и 0,7-1,0 % сора, Процент скипидара иногда сильно снижается при длительном хранении живицы [4].
По составу живицу делят на четыре сорта. Содержание тех или иных веществ в живице зависит от породы дерева, климата, места произрастания, возраста дерева и т. д.
В таблице 1 приведена характеристика сортов живицы сосновой (ОСТ 13- 128-93 ) [5].
Таблица 1- Характеристика сортов живицы сосновой
|
Сорт живицы |
Высший |
1-й |
2-й |
3-й |
|
|
Массовая доля смолистых веществ, %, не менее, в том числе: - скипидара, %, не менее |
94 13 |
93 13 |
88 13 |
85 Не нормируется |
|
|
Массовая доля воды, механических примесей и сухих веществ концентрата сульфитно-дрожжевой бражки, %, в том числе: - механических примесей и сухих веществ концентрата сульфитно-дрожжевой бражки, %, не более, в том числе: а) концентрата сухих веществ сульфитно-дрожжевой бражки, %, не более |
6 1,5 - |
7 1,5 0,1 |
12 2,5 0,5 |
15 8 0,7 |
К живице третьего сорта относится так называемый баррас, который остается на каррах после окончания сезона подсочки или при заготовках стволового осмола. В составе барраса содержание сора достигает 10-15 %, влаги - до 25 %, а содержание скипидара падает до 7-10 %. Баррас отличается от живицы большей вязкостью, меньшим содержанием скипидара и значительным содержанием стружки, доходящим до пяти и более процентов к весу барраса. Хранят баррас в деревянных бочках или рогожных кулях. Как правило, баррас на заводах перерабатывается совместно с живицей как добавка к ней в количестве 5-10 %. При этом качество канифоли ухудшается.
Кислота ортофосфорная () - это слабожелтая или желтая жидкость, при комнатной температуре представляет собой твёрдое вещество. Кислота обладает хорошей степенью растворимости во многих растворителях, а также она отлично растворяется в воде. В чистой форме при комнатной температуре эта кислота твердая, но при повышении температуры она становится вязкой сиропообразной жидкостью. В связи с этим ортофосфорная кислота применяется зачастую в качестве 85 % водного раствора.
Живичный скипидар представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с характерным запахом, он хорошо смешивается с большинством органических растворителей. На воздухе все компоненты скипидара легко окисляются. Наиболее склонны к автоокислению моноциклические терпены с сопряженной двойной связью - терпинен и др., потом идут бициклические б-, в-пинены и наиболее стойким является камфен.
Многочисленные исследования показали, что качественный химический состав скипидара практически постоянен. В его состав входят: б- пинен, в-пинен, -карен, дипентен, камфен, в -мирцен, б -терпинен, терпинолен, в -фелландрен, трициклен. Терпеновые углеводороды, входящие в состав скипидара, имеют алифатическую, моноциклическую, бициклическую или трициклическую структуру [3, 10]. Живичный скипидар должен быть прозрачным, без осадка и воды; выпускается трех сортов. Показатели качества живичного скипидара приведены в таблице 2 [6].