RU2183653C2

RU2183653C2 - Method of pitch production

Info

Publication number: RU2183653C2
Application number: RU2000111361/04A
Authority: RU
Inventors: В.В. Вершаль; В.К. Станкевич
Original assignee: Иркутский институт химии СО РАН
Priority date: 2000-05-06
Filing date: 2000-05-06
Publication date: 2002-06-20

Abstract

FIELD: chemical and metallurgical industries. SUBSTANCE: method includes treatment of wooden raw materials with phenol-containing solvent in presence of catalytic amounts of organic or inorganic acids with weight ratio of solvent and wooden raw materials from 1 to 2.1 at temperature of 220-250 C during 2.5-5 h. EFFECT: higher yield of pitch. 3 cl, 5 tbl

Description

Изобретение относится к получению пека из древесного сырья и может быть использовано в химической и металлургической промышленности путем применения пека как связующего и органического наполнителя. The invention relates to the production of pitch from wood raw materials and can be used in the chemical and metallurgical industries by using pitch as a binder and organic filler.

Известен способ получения пека термополиконденсацией нагретого сырья и фракционированием легких продуктов термополиконденсации в одном аппарате, из которого выводят пек и пары с последующим охлаждением и разделением на газы и дистиллятную фракцию [Хайрутдинов И.Р., Кутлугульдин Н.Э., Истомин Н.Н., Гаскаров Н.С., Султанов Ф.М., Мячин С.И., Лиштаков А.И., Жирнов Б.С., Имашев Б. У. , Кризский Г.И., Плевин Г.В. Патент РФ 2115690, кл. С 10 С 1/16, 3/06, 1998] . Термополиконденсация и фракционирование осуществляется в отдельных секциях аппарата, снабженного устройством подачи паров легких продуктов термополиконценсации из одной секции в другую. При этом в процессе фракционирования осуществляется отбор по крайней мере одной дистиллятной фракции, а полученный пек в качестве рециркулята возвращается на смешение с исходным сырьем. В данном способе в качестве сырья используют смолу пиролиза нефтепереработки. A known method of producing pitch by thermopolycondensation of heated raw materials and fractionation of light products of thermopolycondensation in one apparatus, from which the pitch and vapors are removed, followed by cooling and separation into gases and distillate fraction [Khayrutdinov I.R., Kutluguldin N.E., Istomin N.N. , Gaskarov N.S., Sultanov F.M., Myachin S.I., Lishtakov A.I., Zhirnov B.S., Imashev B.U., Krizsky G.I., Plevin G.V. RF patent 2115690, cl. C 10 C 1/16, 3/06, 1998]. Thermopolycondensation and fractionation is carried out in separate sections of the apparatus, equipped with a device for feeding vapors of light products of thermopolycondensation from one section to another. At the same time, at least one distillate fraction is selected in the fractionation process, and the resulting pitch as a recycle is returned to mixing with the feedstock. In this method, a crude oil pyrolysis resin is used as raw material.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является способ получения древесного пека посредством перегонки древесной смолы, являющейся продуктом пиролиза древесины, на смолоперегонных установках периодического действия или в непрерывно действующих трубчатых печах [Киприанов А. И. Процесс разгонки древесной смолы в трубчатых печах. М., 1970] . Недостатком данного способа является низкий выход пека: до 5-7% от массы абсолютно сухой древесины. Такой низкий выход обусловлен тем, что выход смолы составляет 10-14% от массы древесины, подвергшейся пиролизу, а выход древесного пека составляет 30-50% от массы древесной смолы, взятой на перегонку [Химическая энциклопедия: в 5 т., т.3, М.: Большая Российская энциклопедия, 1992, с.451]. Closest to the proposed combination of essential features is a method for producing wood pitch by distillation of wood resin, which is a product of wood pyrolysis, in batch resin distillation plants or in continuously operating tube furnaces [A. Kiprianov, Process for distilling wood resin in tube furnaces. M., 1970]. The disadvantage of this method is the low yield of pitch: up to 5-7% by weight of absolutely dry wood. Such a low yield is due to the fact that the resin yield is 10-14% of the mass of wood subjected to pyrolysis, and the yield of wood pitch is 30-50% of the mass of wood resin taken for distillation [Chemical Encyclopedia: 5 tons, vol. 3 , M.: Big Russian Encyclopedia, 1992, p.451].

Цель изобретения - повышение выхода древесного пека. The purpose of the invention is to increase the yield of wood pitch.

Поставленную цель достигают обработкой древесного сырья растворителем с последующей отгонкой избытка растворителя. В качестве растворителя используют фенолсодержащее сырье. Предварительную обработку древесного сырья проводят следующим образом: в металлический автоклав из нержавеющей стали емкостью 0,15 л помещают навеску древесного сырья, добавляют расcчитанное количество растворителя и каталитические количества органических и неорганических кислот, нагревают до температуры 220-250^oC и выдерживают в течение 2,5-5 ч для растворения древесного сырья. По окончании процесса растворения из системы отгоняют избыток растворителя и низкокипящие продукты разложения древесного сырья.This goal is achieved by treating the wood with a solvent, followed by distillation of the excess solvent. As a solvent, phenol-containing raw materials are used. The pretreatment of wood raw materials is carried out as follows: in a 0.15 L stainless steel metal autoclave, a sample of wood raw materials is placed, the calculated amount of solvent and catalytic amounts of organic and inorganic acids are added, heated to a temperature of 220-250 ^o C and kept for 2, 5-5 hours for dissolving wood raw materials. At the end of the dissolution process, excess solvent and low-boiling decomposition products of wood raw materials are distilled off the system.

Следующие примеры иллюстрируют данное изобретение
Пример 1
В автоклав помещают 20 г щепы сосны, 30 г фенола, 0,15 мл катализатора (30%-ный водный раствор НСl) и нагревают реакционную смесь при 250^oС в течение 4 ч. По окончании процесса автоклав охлаждают, а полученный раствор фенодревесины переносят в перегонную колбу. В процессе перегонки раствора фенодревесины из системы отбирают фракцию с температурой кипения 100-200^oС. Кубовый остаток представляет собой пек (образец 1, таблица 1).The following examples illustrate the invention.
Example 1
20 g of pine wood chips, 30 g of phenol, 0.15 ml of catalyst (30% aqueous HCl) are placed in the autoclave and the reaction mixture is heated at 250 ^° C for 4 hours. At the end of the process, the autoclave is cooled and the resulting phenol wood solution is transferred in a distillation flask. In the process of distillation of the pheno-wood solution from the system, a fraction with a boiling point of 100-200 ^° C is selected ^. The bottom residue is pitch (sample 1, table 1).

Пример 2
Условия те же, что в примере 1, за исключением того, что в качестве фенолсодержащего растворителя используют регенерат, образующийся в процессе дистилляции продукта растворения древесины, с температурой кипения более 100^oС (образец 2, таблица 1).Example 2
The conditions are the same as in example 1, except that the phenol-containing solvent used is the regenerate formed during the distillation of the wood dissolution product with a boiling point of more than 100 ^o C (sample 2, table 1).

Пример 3
Условия те же, что в примере 1, за исключением того, что в качестве фенолсодержащего растворителя используют фракцию экстрактивных фенолов каменноугольной смолы (образец 9, таблица 1). Состав фракции: фенол 62-65 мас.%, изомерные крезолы 32-35 мас.%, изомерные ксиленолы 3-6 мас.%.Example 3
The conditions are the same as in example 1, except that the fraction of extractive phenols of coal tar is used as the phenol-containing solvent (sample 9, table 1). The composition of the fraction: phenol 62-65 wt.%, Isomeric cresols 32-35 wt.%, Isomeric xylenols 3-6 wt.%.

Пример 4
Условия те же, что в примере 3, за исключением того, что реакционную смесь нагревают при температуре 240^oС (образец 7, таблица 1).Example 4
The conditions are the same as in example 3, except that the reaction mixture is heated at a temperature of 240 ^o C (sample 7, table 1).

Пример 5
Условия те же, что в примере 3, за исключением того, что реакционную смесь нагревают при температуре 230^oС (образец 4, таблица 1).Example 5
The conditions are the same as in example 3, except that the reaction mixture is heated at a temperature of 230 ^o C (sample 4, table 1).

Пример 6
Условия те же, что в примере 3, за исключением того, что реакционную смесь нагревают при температуре 220^oС (образец 3, таблица 1).Example 6
The conditions are the same as in example 3, except that the reaction mixture is heated at a temperature of 220 ^o C (sample 3, table 1).

Пример 7
Условия те же, что в примере 4, за исключением того, что в качестве фенолсодержащего растворителя используют регенерат, образующийся в процессе дистилляции продукта растворения древесины, с температурой кипения более 100^oС (образец 8, таблица 1).Example 7
The conditions are the same as in example 4, except that the phenol-containing solvent used is the regenerate formed during the distillation of the wood dissolution product with a boiling point of more than 100 ^o C (sample 8, table 1).

Пример 8
Условия те же, что в примере 5, за исключением того, что в качестве фенолсодержащего растворителя используют регенерат, образующийся в процессе дистилляции продукта растворения древесины, с температурой кипения более 100^oС (образец 6, таблица 1).Example 8
The conditions are the same as in example 5, except that the regenerate formed during the distillation of the wood dissolution product with a boiling point of more than 100 ^o C is used as a phenol-containing solvent (sample 6, table 1).

Пример 9
Условия те же, что в примере 8, за исключением того, что в реакционную смесь не добавляют катализатор (образец 5, таблица 1).Example 9
The conditions are the same as in example 8, except that no catalyst is added to the reaction mixture (sample 5, table 1).

Пример 10
Условия те же, что в примере 1, отличающиеся тем, что изменяли расход катализатора (от 0,1 до 1,0% к массе абсолютно сухой древесины) и его вид (соляная, серная, уксусная и муравьиная кислоты). Результаты приведены в таблице 2.Example 10
The conditions are the same as in example 1, characterized in that they changed the consumption of the catalyst (from 0.1 to 1.0% by weight of absolutely dry wood) and its type (hydrochloric, sulfuric, acetic and formic acids). The results are shown in table 2.

Пример 11
Условия те же, что в примере 1, отличающиеся тем, что массовое соотношение фенолсодержащего растворителя и древесного сырья изменяли от 1 до 2,1. Результаты приведены в таблице 3.Example 11
The conditions are the same as in example 1, characterized in that the mass ratio of phenol-containing solvent and wood raw material was changed from 1 to 2.1. The results are shown in table 3.

Пример 12
Условия те же, что в примере 1, отличающиеся тем, что в качестве древесного сырья использовали щепу хвойных и (или) лиственных пород, их опилки и кору. Результаты приведены в таблице 4.Example 12
The conditions are the same as in example 1, characterized in that coniferous and (or) hardwood chips, their sawdust and bark were used as wood raw materials. The results are shown in table 4.

Пример 13
Условия те же, что в примере 4, отличающиеся тем, что время высокотемпературной обработки реакционной смеси изменяли от 2 до 5 ч. Результаты представлены в таблице 5.Example 13
The conditions are the same as in example 4, characterized in that the time of high-temperature processing of the reaction mixture was changed from 2 to 5 hours. The results are presented in table 5.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет получить пек из древесины и отходов ее переработки с высоким выходом. Thus, the application of the proposed method allows to obtain pitch from wood and waste from its processing in high yield.

Claims

1. A method of obtaining pitch from thermal processing products of wood raw materials, characterized in that the wood raw materials are pretreated with a phenol-containing solvent in the presence of catalytic amounts of organic or inorganic acids, with a mass ratio of solvent and wood raw materials from 1 to 2.1, at a temperature of 220-250 ^o With, within 2.5-5 hours

2. The method according to p. 1, characterized in that the wood chips used are wood chips, sawdust and bark of coniferous or deciduous species.

3. The method according to p. 1, characterized in that as a phenol-containing solvent of wood raw materials, phenol, a phenolic fraction of the processing of coal tar, as well as a regenerate formed during the distillation of the wood product dissolution product are used.