SU707526A3 - Способ очистки мыла растительного происхождени - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ МЫЛА PACTI-ГГЕЛЬНОГО ПРОИСХОВДЕНИЯ талловых масел с большим содержанием неомыл екых веществ. Это направление дополнительно стимулируетс  из-за по сто нйО 1эаспростран кх .1(егос  хранени  древесины, особенно в виде щепы, стру жки, опилок, так как хранение служит причиной значительного увеличени  относительного содержани  неомьш емых веществ в составе вырабатываемого тал лового масла. Высокое содержание неомьш емых веществ резко ухудшает качество экстрагируемого сырого таллового масла, отличайцегос  малой величиной кислотного числа. Например, в случае применени  твердых пород древесины в сульфат .ном процейсб, особенно при использовании березовой древесины в качестве побочного продукта образуетс  сырое масло, содержащее 15-30% неомьш ющих ;веществ. Такой продукт не удаетс  очистить экономично с помощью обычной вакуумной перегонки. Перегонка сопровождаетс  образованием значительных количеств малоценного остатка и смоли стых з гр знений. Дол  смолы может со ставл ть от 40 до 50%, счита  на количество сырого таллового масла, на-. правл ёмого на перегонку. Исследовайи  показали, что неомыл емые йейтраДЬные вещества, состо щие -преимущественно из высок сэмоле кул  р ных спиртов , таких как терпеновые и жирные, ёв зыёватъ жирные кислоты в форме сложных эфиров жирных кислот во Врем  кислотной обработки сырого суль фатного мыла и во врем  промывки, высушива1ни  и хранени  сырого таллового масла. Сырое талловое масло, получаемое по известным обычным спосо0ам может содержать от 7 до4% жир ных кислот, св занных со спиртами в форме сложных эфиров. Летучесть этих слб1«нШ жирной кислоты невелиКа , что приводит к образованию зна чительного Количества смол при попыт ках перегонки. Присутствие с высокой степенью содержани  неомьш еких веществ вызывает также другие трудноети во врем  продолжени  очистки с по мощью перегонки. Кислотные числа про дуктов перегонки получаютс  небольши ми, так. как совместно, с кислотами пе регоншртс  также некоторые нермыл ейыё йёЩёсзтва. Кроме тогр, дистилл т сырых уалловых масел имеет темную ок раску ИЗ-за высокого содержани  нейтраль rfcix веществ. Такие трудности об щи дл -, всех типов сырых талловых масел с высоким содержанием неомьш емых веществ. Известен способ очистки сульфитного масла путем растворени  его в йоде, к которой прибавлен низкр1уюле кул  р ный спирт, экстраг ировани.  неомыл ёйых веществ, несмещивакщимс  с водой органическим растворителем с последующим разделением органической и водноП фаз и выделением HeoMt-jJineмых веществ и солей жирных и смол ных кислот . Общее количество растворителей, не смешивающихс  с водой, составл ет 10,03 вес.ч. на 1 вес.ч. сухого мыла 1. Недостаток заключаетс  в необходимости полного удалени  спирта из раствора мыла до обработки его кислотой . Даже в присутствии остаточного спирта образуютс  сложные эфиры из-за реакции между спиртом и свободными кислотами, преимущественно цепными жирными кислотами, которые таким путем утрачиваютс . Однако полное удаление спирта из раствора мыла затруднительно дл  осуществлени  или в технических услови х вообще невозможно из-за трудностей, вызываемых вспениванием , особенно в конце обработки. Кроме того, недостатком способа  вл етс  использование больших количеств пол рных и не смешивакхцихс  с водой органических растворителей. Целью изобретени   вл етс  упрощение способа. Дл  достижени  поставленной цели предлагаетс  способ очистки растительного происхождени  путем растворени  его в воде в присутствии смешиваюцегос  с водой органического растворител , экстрагировани  нермы-. л емых веществ не смешивающимс  с водой органическим растворителем с последующим разделением органической и водной фаз и выделением неомыл емых веществ и солей исирных и смол ных кислот, в котором в качестве сме-. шивающегос  с водой органического растворител  используют ацетон или метилэтилкетон в количестве 0,5вес .ч.на 1вес.ч.влажного мыла и не ;Смеши6ающийс  с водой органический растворитель используют в соотношении 0,5-1 вес.ч. на 1 вес.ч. сухого мыла. В качестве не смааивакадегос  с водой органического растворител  желательно использовать бензин, гексан, . гептан, бензол или петролейный эфир. Мыло, содержащее неомыл емые нейтральные вещества, смешивают с ацетоном или метилэтилкетоном и с водой в таких пропорци х, что добавление не смаиивающегос  с водой растворител  приводит к расслаиванию двух жидких фаз лишь через несколько минут. Наиболее подход гдее соотношение при смешении млла, ацетона и воды может несколько измен тьс , однако легко поддаетс  определению путем опытного подбора в пробирках. Существует возможность очистки в соответствии с изобретением масел, содержащих свободные жирные или смол ные кислоты вместе с нейтральными веществами, такими как экстрактивные

ве1г(ества древесины, смол ное талловое масло, твердые или полутверйые остатки п.осле перегонки, галлового масла, раститель 1ые масла или их фракции.

Эти масла перйоначально омыл ют щелочной обработкой. Предварительную обработку можно проводить раздельно, а в качестве варианта - путем непосредственного смешени  масла, щелочи , воды и кетона в таких пропорци х, чтобы полученный в результате реак .ции омылени  раствор экстрагировалс  непосредственно растворител ми, не смешивающимис  с водой.

Раствор кыла экстрагируют не смешивающимс  с водой растворителем дл  неокил емых нейтральных веществ. Как найдено, дл  такой цели особенно выгодны жидкие фракции нефт ных углеводородов , содержащие в качестве главных -компонентов такие как гексан и/ или гептан, но в некоторых случа х можно употребл ть и другие не смешивающиес  с водой растворители, такие как алифатические, ароматические, алициклические и галоидированные углеводороды . В услови х производства экстрагирование можно проводить, и,эвестными пут ми в системе типа смеситель - осадитель, действующей нет1рерывно или периодически; противоточную экстракцию осуществл ют; в аппарате , колонного типа в специальных сепараторах центробежного действи  и

т.д.,,

Существует возможность объединени  первой и второй стадий. Экстрагирова ние приводит к двум разделительным жидким фазам: перва  фаза содержит в

качестве растворенного веществалишь неомыл ёмые нейтральные вещества при

отсутствии сЬлей жирных или смол ных кислот, а друга  фаза содержит в растворенном виде соли жирной и/или смол ной кислот. Последн  , мыльна  фаза может содержать неомыл еладе нейтральные вещества в св зи с тем, что зачастую полное экстрагирование неомыл емых веществ невыгодно с экокомической точки зрени . Например, в сыром сульфатном мыле и в сыром (по степени чистоты) талловом масле возможно наличие до 10% остакщихс  неомыл емых нейтральных веществ. Мыл-р можно раствор ть и экстрагировать при различных температурах. Выгодно использовать высокие температуры . Вместе с тем температуры должны быть ниже температур кипени  примен емых растворителей.

Фазу, содержащую раствор нейтральных веществ, упаривают, что приводит получению нейтрального маслообразного продукта, содержащего лишь нейтральные вещества, преимущественно стеролы, терпеновые спирты, углевоороды и прочие не поддающиес  омылению вещества, содержап1иес  в составе мыл растительного происхождени . Такие вещества можно дополнительно фракционировать путем кристаллизации , экстрагировани , прессовани  или применени  других известных способов . Растворитель, извлекаемый при обработке фазы, содержащей нейтральные вещества, можно использовать повторно дл  экстрагировани  неоьил емых веществ,

0

Экстрагированную мыльную фазу подвергают перегонке дл  удалени  растворителей , преимущественно низкомолекул рных кетонов. Особенно легко поддаетс  извлечению ацетон. В случае

5 применени  кетонов становитс  возможным удал ть последние остатки растворителей , наход щихс  в кислотной среде или пойле проводимой обычно вдальнейшем кислотной обработке мыльного

0 раствора. При обычном применении спиртов полного удалени  растворител  не происходит.

При обработке мыльной фазы минеральной кислотой обычным образом мож5 но получать маслообразный продукт с высоким содержанием свободных жирных и/или смол ных кислот. Например, качество масла, получаемого При обработке сырого сульфатного мыла по ука0 занному выше способу; сырого по степени чистоты таллового масла, существённо улучшаетс  за счёт низкого содержани  неомыл емых веществ и сложных эфиров. Такое масло можно подвергать очистке обычным образом. При

5 этом получают продукты фракционированной перегонки кислоты с высокими выходами и кислотными числами при образовании Лишьнезначительного количества смолистых примесей.

0

При использовании смеси кетонов с водой в надлежащей пропорции достигаетс  практически полное растворение мыла. При использовании спирта, например , метанола Неизвестном способе

5 в соответствующих услови х образуетс  объемистый нерастворимый материал, состо щий преимущественно из лигнина, который собираетс  в слое, раздел ющем фазы и затрудн ет их разделение.

0 В случае применени  метанбла необходимо создание специальной стадии дл  , отделени  нерастворимого Материала данного, типа, например, до продолжени  экстрагировани  в аппарате колон5 ного типа.

Углеводородный раствор, содержащий 10-30% низкоглэлекул рного кетона, представл ющий фазу дл  экстрагировани  по изобретению, обладает существенно

0 лучшей экстрагирующей способностью по сравнению с примен емыми дл  экстрагировани  pacTBopciMH, полученными с применением низкомолекул рных спиртов . При проведении сравнительного

5 опыта по одностадийному экстрагированию 1 кг обычного сырого сульфатного ЙЁйта геТйсаном в сочетанни с ацетоном получаютс  нейтральные вещества с выхбдбм 56,4 60,8 г.-При использовании йетанол а и этанола выход ней веществ составил соответственно 38,2 - 40,9 и 42,8 - 43,5 г. ПрО|веден№1й йналйз показал, что особейносгёаришл и другие спирты экстра Й1руютс  лучше в случае применени  й ггейгУё вШсгтОспиртов в качестве ра створителей. Начертеже показана схема осущест влени  способа, соответствующа  изоб ретению: Сырое мыло, выделенное из состава Шлока натронной варки на предпри ти по производству сульфатной целлюлозы пропускают по линии 1 на установку дл  экстрагировани . К этой же установке подают воду по линии 2 и органические растворители по линии 3. Предпочтительно используютс  ацетон или смесь кетона с одним или большим , Числом органических растворителей, нерастворимых в воде, таких как петролейный эфир, легроин, бензол и/или д;нхлорэтан (линии 4 и 5) . Смесь орга нических растворителей, воды и сырого млла эффективно перемешивают и за тем направл ют в сепаратор 6. В сепараторе происходит отделение органической фазы, состо щей из раст ворител , нерастворимого в воде, и цейтралъных веществ, извлеченных пу т№1« экстрагировани  от водной фазы, содержащей мьшо и растворитель, раOTBOtMaNjHft в воде. Органическую фазу после сепаратора ПОДают в отпарную колонну 7 дл  йавШЧё й раст ворите л  , нерастворимого в воде. Продукт, полученный из нижней части колонны содержит одноврёменйо кристаллические и маслообразные продукты. Р1етвЪ 5йтеЛь извлекают выпаривани ем и конденсацией затем отёод т в сборник 8, соединенный с резервуаром 9 дл  хранени . Регенерированный рас ВЪритель перекачивают по линии 1 дл  Э1КстЕ агйровани . Кубовый продукт после отпарной йо онны подают в кристаллизатор 10 им  отдеЛёйи  1 ристаллйческйх спиртов по линии 11 от маслообразных ней тральнух веществ по линий 12. /Водную фазу после сепаратора направл |ют в другую отпарную колонну 13 длг аШттёЧёни  органического раст ворител  . Этот растворитель, отбираёмый от головной части отпарной ко Шнйы подайт в др|угую отпарную кОлон ну 7 дл  регенерации органического растворител . Растворитель .ют головного продукта отпарной колон Ныпутём конденсации и направл ют в сборник 14. ДЛЯ Хранени  го растворител , растворимого в воде служит сборник 15, соединенный со сборником 14. Кубовый продукт, который содержит . экстрагированное сырое масло, направл ют в 6бычн(й испаритель 16 . Возможный растворитель, отпарени.дй из испарител , конденсируют и.отвод т в сборник 14. После кип чени  сырого масла его очищают в реакторе 17 и отвод т в сборник 18 дл  сырого масла, выделенного из м гкой твердой древесины . Пример. Сырое сульфатное мыло, полученное при переработке на пульпу древесины березы и содержащее менее 20%.компонентов м гкой древеси нО,прёийуществен но сосновой, содержит 30% маслообразных веществ, из которых 24% относ тс  к неомыл емым нейтральным веществам, и 50% влаги. Мыло раствор ют в смеси ацетона и воды, причем весовые соотношени  между сырым мылом, ацетоном и водой составл ют соответствен но 1:0,8:0,4. Эту смесь экстрагируют при температуре 50°С двум  порци ми петролейно .г6 эфира. Кажда  порци  составл ет 0,4 вес.ч. Фазу, содержащую петролейный эфир, отдел ют и выпаривают, получают светло-йс ел тую маслообразную смесь в количестве 5,5 вес.%, счита  на сырое сульфатное ило. Полученную смесь нейтральных веществ экстрагируют с применением небольших количеств петролейного эфира. Получают белую кристаллическую смесь. Из раствора в петролейнОм эфире после отделени  растворител  получают желтовато-коричневый в зкий масло-,, образный продукт. Из раствора, полученного пос.ле экстрагировани  и содержащего сырое сульфатное мыло, извлекают большую часть добавленных растворителей путем выпаривани . После обработки серной кислотой, вз той в количестве, несколько превышающем эквивалентное, промывани  водой и .высушивани  в течение 12 ч при температуре 130с получают сырое по степени чистоты березовое мыло, содержащее 10% нейтральных веществ и имеющее кислотное число 154 мг гидрата окиси кали  на 1 г. Остаток после перегонки составл ет 23%. Пример 1А (дл  сравнени ). Сырое березовоё масло получают из сырого сульфатного мыла по примеру 1 без предварительного экстрагировани  нейтральных веществ. Сырое масло, полученное так-им путем, имеет кислотное число 115 и содержит 32% нейтральных , веществ. При опытной перегонке масло дает 47% остатка. Пример 2, Дл  исследовани  берут сырое сульфатное мыло, характеризуемое низким содержанием компонентов , свойственных твердой породе древесины. Мыло содержит около 20% компонентов, обусловленных твердыми породами древесины, преимущественно березовой и, кроме того, вещества, относ щиес  к экстракту хвойной древесины . Мыло имеет содержание масла в размере 53% (содержание воды соста л ет 38% неомыл емых нейтральных веществ ) . Сырое мыло раствор ют в смеси ацетона и воды при весовом соотно шении 1:1:0,6. Раствор экстрагируют при температуре бензином двум  порци ми по 0,4 вес.ч. кажда . Бензиновую фазу отдел ют и растворитель выпаривают. В виде остатка получают желтый кристаллический маслообразный продукт в количестве 6,5% от исходного сырого мыла. В результате кристаллизации из бензинового раствора, содержащего 30 об.% ацетона выдел ют желтовато-белые кристаллы. Из маточного раствора после отгонки растворител  получают желтовато-коричневое маслообразное вещество. Экстрагированное мыло освобождают от остатков растворител  и обрабатывают серной кислотой с целью извлечени  сырого березового масла. Масло промывают водой и высушивают в течение 15 ч при 120С. Полученное сырое масло имеет кислотное число 167 и 6% нейтральных веществ. После опытной перегонки масла получено 12% остатка. Пример 2А (дл  сравнени ). То же сульфатное мыло, что в примере 2, обрабатывают, однако без предвари тельного экстрагировани  неомыл емых нейтральных веществ. Получено сырое масло, которое после промывани  и вы сушивани  имеет кислотное число 153 содержание нейтральных веществ 22%. После опытной перегонки этого .масла остаток после перегонки составил,33% П р и м е р 3. То же мыло, что в примере 2, экстрагируют следующим образой. . К 1 вес.ч. водного ылa добавл ют 0,8 вес.ч. метилэтилкетона и дополнительно 1,0 вес.ч. воды. Полученный прозрачный раствор экстрагируют при 50°С 0,68 -вес.ч. петролейного эфира (интервал температуры кипени  6080°С ). После 10-минутного отстаивани  отдел ют прозрачный всплывший раствор , соде13жащий одни лишь нейтраль ные вещества. Выпаривание этого раст вора приводит к остатку в размере 3,6% сырого мыла. Второе экстрагиров ние того желаемого раствора таким же количеством петролейного эфира дало нейтральные вещества в количестве 2,8% от исходного сырого мыла. Анали показал состав нейтральных веществ такой же. Пример 4. Дл  экстрагировани  выбрано мыло, содержащее лишь компонент, обусловленный хвойной дре веснной, преимущественно сосновой и, кроме того, содержащее компоненты, свойственные еловой древесине, {temo имеет следующий состав, вес;%: сухое вещество 64; талловое масло 56 и нейтральные неомыл емые вещества 7,6. 1 вес.ч. водного мыла смешивают с 0,7 вес.ч. ацетона и с 0,5 вес.ч. гексана. Полученную смесь нагревают до 45°С. После добавлени  0,5 вес.ч. воды достига1лось отделение прозрачного раствора нейтральных веществ, который раздел ют декантированием. Раствор мыла дополнительно экстрагируют трем  порци ми гексана. Экстрагированный мыльный раствор перегон ют , после чего раствор кип т т с разбавленной серной кислотой и извлекают последние остатки ацетона. После промывани  и высушивани  получают очищенное талловое масло, имеющее кислотное число, равное 176 и содержание нейтральных веществ 1,6%. Раствор нейтральных веществ упаривают до 0,1 по сравнению с первоначальным рбъемом и оставл ют дл  постепенного охлаждени  до , причем происходит кристаллизаци . Пример 5. Липкий смолистый остатр.к, полученный путем перегонки сырого .по степени чистоты таллового масла, содержащего более 20% неомыл емых веществ, имел следующий состав, вес.%: свободные смол ные кислоты 51; свободные жирные кислоты 16 и нейтральные вещества 33. Смола имела кислотное число 141. 200 г смолы раствор ют в 400 мп гексана и 500 мл ацетона. К этому раст ,вору добавл ют 170 МП раствора гидрата окиси кали , содержащего 34 г КОН Раствор нагревают при перемешивании до кипени  и продолжают нагревать при температуре кипени  с обратным холодильником 1 ч. Затем добавл ют 80 мл воды. Наблюдалось быстрое разделение раствора на две жидких фазы. Верхнюю фазу отдел ют и упаривают. Получают ;остатки в виде 47 г густого маслообразного продукта, имеющего коричневую окраску, содержащего нейтральные вещества, преимущественно сложную смесь углеводородов. После обработки мыльной фазы разбавленной серной кислотой получают очищенную смолу, содержащую , лишь 12 нейтральных веществ и имею1цую кислотное число 168. П р и м е р 6. После очистки отобрана порци  ацетонового экстракта сосновой древесины, растворима  в петролейном эфире. Кислотное число темно-коричневого масла с высоким содержанием смол 238. Из 100 г масла приготовлен раствор мыла путем растворени  его в 87 г ацетона и путем прибавлени  17,8 г гид.рата окиси кали , растворенного в 88,5 г воды. Раствор

нагревают ДО кипени  и кип т т в течение 2 ч. После прибавлени  195 г пётролейного эфира (температура кипени  eV-TS C) образовались две фазы, Верхнюю фазу отдел ют. Затем провод т экстракцию при помощи дополнительных 67 г пётролейного эфира. Объединенные фазы, представл ющие собой выт жки в пётролейном эфире, выпаривают ив качестве остатка получают 10,8 г масла низкой в зкости, содержащего нейтраль ные вещества, лишь с высокой долей диметиловых эфиров пиносильвина и дитерп новых альдегидов. Мыльную фазу подве ргают дистилл  ции дл  регенерации растворителей и после этого обрабатывают разбавленной серной кислотой . При этШ вьйел ют желтоват6-к6ричневое масло, которое содержит 85% смол ных;кислот и 13% жирных кислот. Кислотное число масла 174..

Упрощение способа заключаетс  .в резком уменьшении использовани  растворителей (примерно на 70%) .

Общее количество растворителей, не смейшвающихс  с водой,составило 1,3 вес.ч. на 1 вес.ч. части сухого мыла/в сравнении с 10,03 вес.ч. в известном способе.

Таким образом, применение кетонов  вл етс  предпочтйтельньм по сравнению со спиртами, такими как метанол.

Claims (2)

1. Способ очистки мыла растительного происхождени  путем растворени  его в воде в присутствии смешивающегос  с водой органического растворител , экстрагировани  неомыл емых веществ не смёишвающимс  с водой органическим растворителем с последующим разделением органической и водной Фаз и выделением неомыл емых веществ , солей жирных и смол ных кислот , отличающийс   тем, что, с целью упреждени  способа в качестве смешивающегос  с водой органического растворител  используют ацетон или метилэтилкетон в количе-. стве 0,5-1 вес.ч. на 1 вес.ч. влажного млла и не смешивающийс  с водой органический растворитель используют в соотношении 0,5-1. вес.ч. на 1 вес. сухого мыла.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве не смешивающегос  с водой органического растворител  используют бензин, гексан , гептан, бензол или петролейный эфир. .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2530809, кл. 260-97.6, опублик. 1968 (прототип ) .