CN1235997A - 几种溶剂萃取明子木片中树脂物质的方法 - Google Patents

几种溶剂萃取明子木片中树脂物质的方法 Download PDF

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Abstract

发明名称为“几种溶剂萃取明子中树脂物质的方法”,主要用石油醚、甲基异丁基酮和乙醇萃取明子和富含树脂的木材、球果和果壳中的树脂物质,应用于木松香生产和木材脱脂中。本发明在常压下萃取。甲基异丁基酮的萃取率为95.85%～97.23%,乙醇为91.40%～92.82%。石油醚为77.54%～83.00%。乙醇的萃取效果虽次于前者,但是安全性要好,易操作,价廉易得,无污染。对乙醇萃取液加工时,醇水分离需采用超临界流体技术。

Description

几种溶剂萃取明子木片中树脂物质的方法
本发明选用三种不同的溶剂——石油醚、甲基异丁基酮和乙醇在常压下萃取树脂物质。本发明适用于木松香生产中从根株明子木片和板明子木片中萃取出树脂物质，也适用于从木材加工剩余物，例如从富含树脂物质的刨花中萃取树脂物质；同时，更适用于富含树脂木材的脱脂加工处理，以及从富含树脂的松树球果及果壳中萃取树脂物质。
在木松香生产中，从根株明子木片和板明子木片中萃取树脂物质是生产中的关键一环，它直接影响到产品得率和质量，以及加工成本等。而影响明子木片树脂萃取率的因素很多，如明子木片的大小和含水率，溶剂的种类和用量，溶剂循环次数，萃取时间，萃取温度和萃取压力等。本发明着重阐明三种溶剂在不同的工艺条件下萃取树脂物质的方法。
有些学者对从明子木片中萃取树脂物质的方法作了一些研究，也有一些工业应用的实例。
苏联《(水解与林产化学工业》1977年第二期以“在萃取松香生产中采用新的溶剂”为题发表的论文中介绍了苏联列索西比尔工厂采用较高沸点的汽油溶剂(БЛХ)代替常用的汽油溶剂(БР)萃取树脂物质，使明子木片的干燥过程强化。高沸点汽油溶剂(БЛХ)是脂肪族和环烷烃的混合物，其指标如下：
20℃(不大于)时的密度，kg/m3   750
蒸馏开始温度℃        不低于   105
馏出90％时的温度℃    不高于   125
馏出98％时的温度℃    不高于   130
蒸馏后的釜残％        不大于   2.0
含硫量％              不大于   0.025
同时介绍维尔贺图尔斯基工厂和新鲁将斯基工厂采用高沸点汽油(БЛХ)及汽油溶剂(БР)的混合汽油萃取明子木片中的树脂物质，结果表明，对于罐组逆流萃取法来说，高沸点汽油(БЛХ)是汽油溶剂(БР)的有效代用品。索琴斯基工厂和列索西比尔斯基等工厂采用高沸点汽油(БЛХ)溶剂，而不加汽油溶剂(БР)，均为罐组萃取分馏法，结果表明，采用高沸点汽油溶剂比惯用的汽油溶剂更有效。废木片中的松香含量与除去树脂的干木材比，减少1％～2％，松香萃取率增加5％～10％．1吨含水量为20％．松香含量为15％的明子得率提高8～10kg。但以上方法的树脂萃取率不超过80％。
苏联专利207,925．发明人ЛИCОВ,В.И等建议采用苯蒸汽萃取木片中的树脂物质，并且已在工厂实际应用。该方法在相同的萃取时间内增加了松香，松节油和浮选油的得率，缩短了萃取时间。
СТЕКОЛЬШИКОВ,М.Н等人在1976年苏联《石油化学合成技术纲要》中提到二甲苯残液分馏得到的沸程为105～130℃的新溶剂石脑油已应用于木材工业，尤其是松香萃取中，新溶剂符合所需要的指标。
БЕДРИН,А.К等人在1977年第二期7～9页以“介绍一种应用于松香萃取工业的新溶剂”为题，报道了从二甲苯馏份蒸馏得到一种新的松香萃取工业用溶剂石脑油，它由脂肪烃和环烷烃混合物组成，沸程为105～125℃。新溶剂石脑油在松香萃取和含脂木片的干燥中比石脑油BR更有效，而对空气和水污染相同。
苏联专利704,975，发明人КИВА,В.Н等，1979年12月25日批准，标题为“从木片中提取松香的方法”，建议用含77.5％～83.3％脂肪烃(ПУ)，15％～20％环烷烃(НУ),1.7％～2.5％芳烃(АУ)的有机溶剂——汽油混合物于80～105℃从木片中提取松香，混合物馏程105～130℃。溶剂与木片的比例为4.5～5.1。例如：萃取木片溶剂的平均比例(％)：83.3ПУ,15НУ,1.7АУ，溶剂与原料之比为5∶1，萃取温度105℃，时间6h，常压，萃取率达到85％，溶剂损失370kg/T松香。该方法与已知的方法比较，可降低溶剂损失20％，提高萃取率4～12％。
ЧШКОВА,Е.В等人在苏联《木材剩余物中的化学机械加工》1981年第7期52～57页中以“用氯化烃从充脂材中萃取树脂物质”为题，叙述了二氯乙烷或三氯乙烯代替石油英萃取明子木片中的松香，萃取时间减少1/3，松香得率增加了12％～13％，与石油英萃取得到的产物比较，二氯乙烷或三氯乙烯得到的产物颜色深，软化点高，且酸值低。
尹逢娟在中国《林产工业》1981年第5期41-44页上以“美国的松根采集，松香和松节油加工问题”为题，介绍了美国赫格利斯公司曾用非极性溶剂汽油加入芳香烃类物质作萃取溶剂，例如用苯作萃取剂。70年代改用极性溶剂甲基异丁基酮，罐组逆流萃取，10个罐一组，萃取周期5h，操作压力4.9×105～6.2×105Pa，每罐萃取效果40％，总萃取效率97％。新鲜木片含松脂182kg/T，可浸出176.5千克，废木片含残脂5.5千克。溶剂用量为177千克/吨木片，溶剂耗量为2.7～4.5千克/吨木片。
苏联专利2,039,782，1995年7月20日批准，标题为“木材中松脂的萃取”，介绍四氯化碳蒸汽萃取含脂木材，萃取物用来制取松节油，松香和浮选油。该方法能够提高松脂的得率和安全性、并降低蒸汽耗量。
为了探索适宜的萃取溶剂和工艺条件，我们进行了本发明的实验。
本发明采用的萃取溶剂分别为石油醚、甲基异丁基酮和乙醇。虽然美国已使用甲基异丁基酮作树脂物质的萃取溶剂，但美国是在一定压力条件下进行萃取的，而本发明是在常压下萃取树脂物质，这在工艺条件上具有本质的不同。其它两种溶剂，石油醚和乙醇未见有应用于从明子木片中萃取树脂物质方面的报道。
实验方法：本实验分别选用石油醚、甲基异丁基酮和乙醇作萃取溶剂，采用罐组逆流萃取工艺，工艺流程简图如附图所示，选用6～8个萃取罐为一组，每罐装有一定量的明子木片，溶剂从首罐(第一个罐)加入，在75℃、85℃或95℃的恒温下萃取40～60min后，从第一罐放出萃取液，直接进入第二个罐中，在第一个罐中重新加入溶剂；两罐同时在75℃、85℃或95℃条件下萃取40～60min，依次往下循环操作，从最后一个罐(第6～8罐)中放出萃取液，加工生产松香、松节油和浮选油，萃取残渣从首罐排出，分析残余树脂含量，计算树脂萃取率。
实验方案1
选用石油醚作萃取溶剂，按照本发明的实验方法作萃取实验，工艺为罐组逆流萃取。石油醚沸程为90～120℃，密度0.63～0.66，明子木片规格为15mm～25mm×3mm×3mm。常压下萃取。
实例1．    萃取溶剂                石油醚
           萃取温度                75℃
           每罐装明子木片          500
           每罐循环一次的溶剂用量  1900
           溶剂循环间隔时间        50min
           溶剂循环次数            6次
           萃取率                  81.20％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
实例2．    萃取溶剂                石油醚
           萃取温度                85℃
           每罐装明子木片          500
           每罐循环一次的溶剂用量  1700
         溶剂循环间隔时间           60min
         溶剂循环次数               7次
         萃取率                     77.54％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
实例3．  萃取溶剂                   石油醚
         萃取温度                   95℃
         每罐装明子木片             500
         每罐循环一次的溶剂用量     1500
         溶剂循环间隔时间           50min
         溶剂循环次数               8次
         萃取率                     83.00％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
从实验结果可以看出，石油醚在85℃时的萃取效果最低，而在95℃时的萃取效果最好。石油醚为轻质石油产品的一种，是低分子量的有机烃类混合物，粘度较低，不溶于水，溶于大多数有机溶剂。鉴于石油醚的这些理化特性和对明子木片具有较高的树脂萃取率，合于在木松香生产中作萃取溶剂，用来萃取富含树脂木材中的树脂物质，萃取工艺采用罐组逆流萃取，萃取液经蒸馏，分离出松香和松节油，利用油水分离的方法使石油醚回收，达到循环利用的目的。
实验方案2．
选用甲基异丁基酮作萃取溶剂，按照本发明的实验方法作萃取实验，工艺为罐组逆流萃取。木片规格为15mm～25mm×3mm×3mm。常压下萃取。
实例4．  萃取溶剂                 甲基异丁基酮
         萃取温度                 75℃
         每罐装明子木片           500
         每罐循环一次的溶剂量     1500
         溶剂循环间隔时间         60min
         溶剂循环次数             6次
         萃取率                   95.85％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
实例5．  萃取溶剂                 甲基异丁基酮
         萃取温度                 85℃
         每罐装明子木片           500
         每罐循环一次的溶剂用量      1900
         溶剂循环间隔时间            50min
         溶剂循环次数                7次
         萃取率                      97.23％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
实例6．  萃取溶剂                    甲基异丁基酮
         萃取温度                    95℃
         每罐装明子木片              500
         每罐循环一次的溶剂用量      1700
         溶剂循环间隔时间            40min
         溶剂循环次数                8次
         萃取率                      96.71％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
甲基异丁基酮为极性有机溶剂。密度0.8010，沸点116～118℃，折光率1.396(20℃)。赫格利斯公司在木松香生产中使用该溶剂，萃取率达到97％。但该公司是在4.9×105～6.2×105Pa的操作压力下使用甲基异丁基酮，而本发明是在常压下操作，萃取率能达到97.23％，而且在常压下萃取，操作容易控制，对设备要求不十分复杂，安全性高。
实验方案3．
选用乙醇作萃取溶剂，按照本发明的实验方法作萃取实验，工艺为罐组逆流萃取。明子木片规格为15mm～25mm×3mm×3mm。常压下萃取。
实例7．  萃取溶剂                    乙醇
         萃取温度                    75℃
         每罐装明子木片              500
         每罐循环一次的溶剂用量      1700
         溶剂循环间隔时间            50min
         溶剂循环次数                7次
         萃取率                      91.40％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
实例8． 萃取溶剂                     乙醇
        萃取温度                     85℃
        每罐装明子木片               500
        每罐循环一次的溶剂用量       1500
        溶剂循环间隔时间           60min
        溶剂循环次数               8次
        萃取率                     91.90％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
实例7． 萃取溶剂                   乙醇
        萃取温度                   95℃
        每罐装明子木片             500
        每罐循环一次的溶剂用量     1900
        溶剂循环间隔时间           50min
        溶剂循环次数               6次
        萃取率                     92.82％
罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。
乙醇是极性有机溶剂，对树脂的萃取效果虽然次于甲基异丁基酮，但是要好于石油醚，在75～95的温度下，萃取率均达到90％以上，而且乙醇价廉易得，具有显著的经济效益，无污染，易操作。乙醇溶于水，回收利用时，不能采用油水分离的方法，本发明采用超临界流体技术回收乙醇，使其循环利用。
本发明选用的三种萃取溶剂中，甲基异丁基酮对明子木片的萃取效果最好，萃取率最高达到97.23％，比美国赫格利斯公司在4.9×105～6.5×105Pa压力下的萃取率(97.00％)高出0.23％，而且本发明是在常压下萃取，操作上容易控制，对设备要求不复杂。在75～95℃条件下，萃取率为95.85％～97.23％。乙醇对明子木片的萃取效果次于甲基异丁基酮，但萃取率也达到了91.40％～92.82％之间，看来在本发明的实验条件下，乙醇的萃取效果变化不显著。乙醇的安全性要好于甲基异丁基酮和石油醚；也好于汽油溶剂和高沸点汽油。乙醇的萃取效果也优于石油醚、汽油溶剂和高沸点汽油等溶剂。由于乙醇溶于水，需要采用超临界流体技术来分离醇水，以利于乙醇的回收利用，而超临界流体技术对醇水的分离效果极佳。石油醚是本发明所选用的三种萃取溶剂中萃取效果最低的，对明子木片的萃取率为77.54％～83.00％。萃取效果要好于汽油溶剂和高沸点汽油。

Claims (3)

  1. 本发明选用三种不同的溶剂——石油醚、甲基异丁基酮和乙醇作萃取溶剂，萃取明子木片、松根和富含树脂的木材、球果及果壳等中的树脂物质，以用于木松香生产中的萃取过程和木材脱脂处理等工序。本发明是在常压下萃取，采用罐组逆流萃取工艺。
    要求的权利：
    1．石油醚为树脂萃取溶剂时，对明子木片、松根、富含树脂的木材、球果和果壳进行萃取。该发明操作步骤为：在每个萃取罐中加入500份明子木片，在首罐中加入明子木片3～5倍的石油醚，在75～95℃、常压下萃取40～60min，然后将萃取液移入下一个萃取罐，在首罐中继续加入石油醚，两罐同时在75～95℃、常压下萃取40～60min，依次往下进行6～8次，从尾罐中放出萃取液。工艺条件如下：
    萃取压力               常压
    萃取温度              75～95℃
    溶剂循环间隔时间      40～60min
    溶剂循环次数          6～8次
    溶剂体积与木片重量比  3∶1～5∶1
    每罐明子木片          500
    上述萃取树脂物质的方法适用于木松香生产和含脂木材的脱脂过程。萃取率达到77.54～83.00％。
  2. 2．甲基异丁基酮作为树脂萃取溶剂时，对明子木片、富含树脂的木材、球果、果壳和松根进行萃取，该发明的操作步骤为：在每个萃取罐中加入500份明子木片，在首罐中加入明子木片重量3～5倍的甲基异丁基酮，在75～95℃，常压下萃取40～60min，然后将萃取液移入下一个萃取罐，在首罐中继续加入甲基异丁基酮，网罐同时在75～95℃，常压下萃取40～60min，依次往下进行6～8次，从尾罐中放出萃取液。工艺条件如下：
    萃取压力                 常压
    萃取温度                75～95℃
    溶剂循环间隔时间        40～60min
    溶剂循环次数            6～8次
    溶剂体积与木片重量比    3∶1～5∶1
    每罐明子木片            500
    上述萃取树脂物质的方法适用于木松香生产的萃取工序和含脂木材的脱脂过程。树脂萃取率为95.85％～97.23％。
  3. 3．乙醇作为树脂萃取溶剂时，对明子木片、富含树脂的木材、球果和果壳进行萃取，该发明的操作步骤为：在每个萃取罐中加入500份明子木片，在首罐中加入明子木片重量3～5倍的乙醇，在75～95℃常压下萃取40～60min，然后将萃取液移入下一个萃取罐，在首罐中继续加入乙醇，两罐同时在75～95℃，常压下萃取；依次往下进行6～8次，从尾罐中放出萃取液。工艺条件如下：
    萃取压力                 常压
    萃取温度                75～95℃
    溶剂循环间隔时间        40～60min
    溶剂循环次数            6～8次
    溶剂体积与木片重量比    3∶1～5∶1
    每罐明子木片            500
    上述萃取树脂物质的方法适用于木松香生产和含脂木材的脱脂过程，萃取率为91.40％～92.82％。
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