PL168096B1

PL168096B1 - Sposób wytwarzania oleju talowego PL

Info

Publication number: PL168096B1
Application number: PL91292944A
Authority: PL
Inventors: Keijo A Ukkonen; Sirpa H Lammi; Matti E Ravaska
Original assignee: Veitsiluoto Oy
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-12-23
Publication date: 1996-01-31
Also published as: JPH06340890A; SE9103811D0; CH682238A5; DE4141913C2; SK279772B6; ATA251091A; ITMI913363A1; FR2671096A1; FI93868C; GB2251248B; GB9126949D0; FI93868B; IT1252221B; AT399172B; GB2251248A; CS411991A3; ES2054541A1; NO915117D0; PL292944A1; CA2056836A1

Abstract

1. SPOSÓB WYTWARZANIA OLEJU TALOWEGO Z MAZISTEGO MYDLA OLEJU TALOWEGO PRZEZ ZA- KWASZANIE MAZISTEGO MYDLA OLEJU TALOWEGO I ODDZIELANIE TAK UZYSKANEGO OLEJU TALOWEGO, ZNAM IENNY TYM, ZE ZAKWASZANIE PRZEPROWADZA SIE PRZY UZYCIU KWASU SOLNEGO. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania oleju talowego z mazistego mydła oleju talowego wytwarzanego jako produkt uboczny w przemyśle celulozowym i przez oddzielenie tak wytworzonego oleju talowego z roztworu macierzystego i ligniny.

W przemyśle celulozowym jako wartościowy produkt uboczny wytwarzane jest maziste mydło oleju talowego, które zbiera się przy produkcji pulpy celulozowej na powierzchni roztworu podczas zatężania roztworu macierzystego, tj. w połączeniu z odparowaniem wody. Maziste mydło zeskrobuje się z powierzchni naczynia i zakwasza, przez co wytwarza się olej talowy. Dalej olej talowy destyluje się, przez co uzyskuje się cenne kwasy żywiczne i kwasy tłuszczowe jako frakcje destylacyjne.

Reakcja chemiczna jest prosta i kwasy żywiczne i tłuszczowe obecne w nim w postaci soli sodowych reagują z kwasem siarkowym, przez co powstają odpowiednie kwasy karboksylowe i siarczan sodowy.

Do zakwaszania mazistego mydła oleju talowego stosowano kwas siarkowy, dobrze dobrany do tego celu, ponieważ umożliwia dodawanie zobojętnionego kwasu siarkowego w chemicznym cyklu celulozowni. Tak wytworzony siarczan sodowy jest użytecznym dodatkiem uzupełniającym straty siarki w etapie roztwarzania. Jednakże z powodu ograniczeń związanych z ochroną środowiska celulozownie zredukowały wypuszczanie siarki do tego stopnia, że stosowany w etapie zakwaszania mazistego mydła oleju talowego kwas siarkowy nie może być już dłużej używany do uzupełniania znacznie zredukowanych strat siarki celulozowni. Dlatego podjęto starania nad opracowaniem alternatywnego zakwaszania przy wytwarzaniu oleju talowego.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że można do zakwaszania mazistego mydła oleju talowego stosować jednowartościowy kwas solny zamiast dwuwartościowego kwasu siarkowego. Potrzebna do jednakowej ilości mazistego mydła oleju talowego ilość kwasu solnego jest równa ilości dwuwartościowego kwasu siarkowego. Kwas solny jest tani, łatwo dostępny, a ścieki powstałe przy zakwaszaniu kwasem solnym są bardziej korzystne pod względem ekologicznym niż ścieki powstałe przy zakwaszaniu kwasem siarkowym.

Jeśli chodzi o właściwości korozyjne, kwasy siarkowy i solny są bardzo podobne. W pewnych warunkach i przy pewnych stężeniach kwas siarkowy jest jednak silniej korodujący niż kwas solny i również z tego powodu zastosowanie kwasu siarkowego nie jest polecane.

Istotne cechy wynalazku przedstawiono w towarzyszących zastrzeżeniach.

Co się tyczy kwasu solnego, można stosować rozcieńczony, stężony albo gazowy kwas solny, pod warunkiem, że ilość jego jest wystarczająca do zobojętnienia kwasów tłuszczowych i żywicznych występujących w mazistym mydle oleju talowego. Nadmiarowe ilości powodują dodatkowe koszty.

168 096

Zakwaszanie mazistego mydła oleju talowego przeprowadza się w temperaturze w zakresie 60 do 220°C, korzystnie w zakresie 85 do 100°C. W temperaturach powyżej 100°C należy rozważyć reakcję ciśnieniową. Czas reakcji nie ma większego znaczenia, ale stwierdzono, że najlepszy czas to 10 do 30 minut. Nie zyskuje się korzyści z przedłużonego czasu reakcji.

Zmiany jakości mazistego mydła oleju talowego zależą od jakości drewna użytego do wytwarzania masy celulozowej. Przy roztwarzaniu wyłącznie sosny uzyskuje się maziste mydło oleju talowego dobrej jakości; liczba kwasowa uzyskanego stąd oleju talowego wynosi 140 do 160 mg KOH/g, a zawartość kwasu żywicznego wynosi 30 do 50%. Jednakże, przy roztwarzaniu brzozy jakość mydła mazistego zmienia się tak, że liczba kwasowa odpowiedniego oleju talowego wynosi 100 do 120 mg KOH/g, a nawet niżej, a zawartość kwasu żywicznego wynosi wówczas 20 do 30%. Bez względu na jakość, można właściwie stosować kwas solny zamiast siarkowego w etapie zakwaszania.

Po etapie zakwaszania warstwę oleju talowego można oddzielić od warstw roztworu macierzystego i ligniny albo przez pozostawienie warstw do rozdzielenia, albo przez odwirowywanie ich w wirówce.

Wynalazek ilustrują następujące przykłady.

Przykład I.

Do 42 ml 37% kwasu solnego dodano 42 ml wody. Mieszaninę ogrzano do temperatury 80°C. Do mieszaniny dodano stopniowo 190 g 50% mazistego mydła talowego. Mieszaninę poddano mieszaniu przez 10 minut w temperaturze 80°C i 15 minut w temperaturze 90°C, po czym mieszaninę wylano do naczynia szklanego z podziałką. Warstwom pozwolono na rozdzielenie się w temperaturze 80°C, w ciągu 30 minut, po czym można było zdekantować olej talowy. Analiza tak otrzymanego oleju przedstawiała się następująco:

wydajność * % 5Ίβ liczba kwasowa mg KOH/g 150 kwasy żywiczne % 34 składniki nie zmydlające się % 12 kwasy tłuszczowe % 54 * wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Przykład II.

Do 50 ml wody dodano 50 ml 40% kwasu siarkowego. Mieszaninę ogrzano do temperatury 90°C i dodano 200 g mazistego mydła oleju talowego o temperaturze 45°C. Mieszaninę poddano mieszaniu przez 10 minut w temperaturze 80°C i przez 15 minut w temperaturze 90°C, po czym mieszaninę wylano do naczynia szklanego z podziałką. Warstwom umożliwiono rozdzielenie się w temperaturze 80°C przez 30 minut, po czym można było zdekantować olej talowy. Analiza tak otrzymanego oleju przedstawiała się następująco:

wydajność * % 55 liczba kwasowa mg KOH/g 150 kwasy żywiczne % 3 ii składniki nie zmydlające się % 12 kwasy tłuszczowe % 53 * wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Dla przykładów I i II przeprowadzono analizę z zastosowaniem chromatografii gazowej; użyto 25 metrowej kwarcowej kolumny kapilarnej z bursztynianem butanadiolu (BOS) jako fazą ciekłą. Analizę przeprowadzono izotermicznie, w temperaturze 197°C. Główne składniki były następujące:

168 096

	Przykład I	Przykład II
9 -C 18:1 (kwas oleinowy)	14,6%	14,4%
9,12 - C18 : 2 (kwas linolowy)	20,5%	19,9%
kwas abietynowy	13,1%	11,7%
kwas dehydroabietynowy	7,0%	7,0%

Z powyższych wyników widać, że po zastosowaniu kwasu solnego uzyskuje się wydajność i jakość oleju talowego całkowicie porównywalne do uzyskanych przy użyciu kwasu siarkowego.

Przykład III.

Sporządzono mieszaninę 34 ml 37% kwasu solnego i 34 ml wody. Mieszaninę ogrzano do temperatury 90°C. Do mieszaniny dodano stopniowo 280 g mazistego mydła oleju talowego o temperaturze 50°C. Mieszaninę poddano mieszaniu przez 30 minut w temperaturze 90°C, po czym wylano ją do szklanego naczynia z podziałką. Warstwom pozwolono rozdzielić się w temperaturze 90°C w ciągu 60 minut, po czym można było zdekantować olej talowy. Analiza tak otrzymanego oleju talowego przedstawiała się następująco:

wydajność * % 21 liczba kwasowa mg KOH/g 108 woda 4,5 kwasy tłuszczowe % 3^4 składniki nie zmydlające się % 12 • wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Przykład IV.

Sporządzono mieszaninę 34 ml 37% kwasu solnego i 34 ml wody. Mieszaninę ogrzano do temperatury 90°C i dodano 150 g mazistego mydła oleju talowego o temperaturze 50°C. Mieszaninę poddano mieszaniu przez 30 minut w temperaturze 90°C, po czym wylano ją do szklanego naczynia z podziałką. Warstwom pozwolono rozdzielić się w temperaturze 90°C w ciągu 60 minut, po czym można było zdekantować olej talowy. Analiza tak otrzymanego oleju talowego przedstawiała się następująco:

wydajność * % 37 liczba kwasowa mg KOH/g 149 woda 1,5 kwasy żywiczne % 32,7 kwasy tłuszczowe % 51,4 składniki nie zmydlające się % 15,9 * wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Dla przykładów III i IV wykonano analizę z zastosowaniem chromatografii gazowej;

użyto 25 metrowej kwarcowej kolumny kapilarnej z bursztynianem butanodiolu (BDS) jako fazą ciekłą. Analizę przeprowadzono izotermicznie, w temperaturze 197°C. Główne składniki były następujące:

	Przykład III	Przykład IV
9 -C18 : 1 (kwas oleinowy)	14,3%	17,7%
9,12 -C18: 2 (kwas linolowy)	19,3%	24,7%
kwas abietynowy	11,6%	16,0%
kwas dehydroabietynowy	7,8%	5,9%

168 096

Z powyższych wyników widać, że zmiana stosunku ilość mydła/ilość kwasu solnego nie ma większego wpływu na jakość oddzielonego oleju talowego lecz jedynie wpływa na szybkość rozdzielania się warstw.

Przykład V.

Zmieszano 34 ml 37% kwasu solnego i 34 ml wody. Roztwór kwasu ogrzano do temperatury 60°C i dodano do niego 190 g mazistego mydła oleju talowego o temperaturze 50°C. Mieszaninę poddano mieszaniu przez 30 minut w temperaturze 60°C, po czym wylano ją do szklanego naczynia z podziałką. Warstwom pozwolono rozdzielić się w ciągu 75 minut, po czym można było zdekantować olej talowy. Analiza tak otrzymanego oleju talowego przedstawiała się następująco:

wydajność * % 26 liczba kwasowa mg KOH/g 151 kwasy żywiczne % 35 składniki nie zmydlające się % 13 kwasy tłuszczowe % 52 * wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Z wyników widać, że w niższych temperaturach, jak w powyższym przykładzie uzyskuje się niższą wydajność, a rozdzielenie warstw staje się trudniejsze.

Przykład VI.

Użyto 63 g mazistego mydła oleju talowego, 11,3 ml stężonego 37% kwasu solnego i 11,3 ml wody. Składniki umieszczono w autoklawie i podniesiono temperaturę do 170°C. Zawartość mieszano przez 30 minut w temperaturze 170°C, po czym mieszaninę pozostawiono do ostygnięcia i zdekantowano oddzielony olej talowy. Analiza tak uzyskanego oleju talowego przedstawiała się następująco:

wydajność * % 50 liczba kwasowa mg KOH/g 1 34 kwasy żywiczne % 32,9 składniki nie zmydlające się % 14,7 kwasy tłuszczowe % 52,4 ’ wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Wykonano analizę za pomocą chromatografii gazowej oleju talowego uzyskanego w sposób opisany w przykładach V i VI (kolumna BDS, przebieg izotermiczny, w 197°C). Główne składniki oleju talowego były następujące:

	Przykład V	Przykład VI
9 -C18 : 1 (kwas oleinowy)	14,7%	13,9%
9,12-C18 : 2 (kwas linolowy)	20,4%	18,2%
kwas abietynowy	19,7%	18,8%
kwas dehydroabietynowy	6,8%	10,2%

Przykład VII.

Zmieszano 34 ml stężonego 37% kwasu solnego z 34 ml wody. Mieszaninę ogrzano do 97°C i dodano 190 g mazistego mydła oleju talowego o temperaturze 50°C. Mieszaninę poddano mieszaniu przez 30 minut w temperaturze 97°C, po czym wylano ją do szklanego naczynia z podziałką, a po chwili oddzieloną warstwę ligniny i oleju talowego zdekantowano znad roztworu macierzystego. Mieszaninę wlano do rury wirówki i odwirowywano z przyśpieszeniem odśrodkowym 5300 x g przez 20 minut. Analiza tak otrzymanego oleju talowego przedstawiała się następująco:

168 096 wydajność * % 47 liczba kwasowa mg KOH/g 152,5 składniki nie zmydlające się % 15,2 wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Na podstawie analizy metodą chromatografii gazowej (kolumna BDS, przebieg izotermiczny, w temperaturze 197°C) określono następujące główne składniki oleju talowego:

	Przykład VII
9 -C18 : 1 (kwas oleinowy)	12,3%
9.12 - Cl. 18:2 (kwas linolowy)	14,0%
kwas abietynowy	22,0%
kwas dehydroabietynowy	7,8%

Z analizy wynika, że oddzielony poprzez odwirowanie olej talowy jest dobrej jakości.

Przykład VIII.

Użyto 63 g mydła, 11,3 ml stężonego 37% kwasu solnego i 11,3 ml wody. Składniki umieszczono w autoklawie i podniesiono temperaturę do 220°C, przy ciśnieniu w autoklawie 14 x 10⁵ N/m2 Mieszaninę poddawano mieszaniu przez 30 minut w temperaturze 220°C, po czym pozostawiono ją do ostygnięcia i zdekantowano oddzielony olej talowy. Analiza tak uzyskanego oleju talowego przedstawiała się następująco:

wydajność * % 49 liczba kwasowa mg KOH/g 124 kwasy żywiczne % 29 składniki nie zmydlające się % 19 kwasy tłuszczowe % 48 * wyliczono ze stosunku: oddzielony olej talowy/maziste mydło oleju talowego x 100%

Niska wartość liczby kwasowej oddzielonego oleju talowego jest oczywiście spowodowana estrYiikacjjłalbo dekarboksylacją.

Wykonano analizę oleju talowego uzyskanego w przykładzie VIII z zastosowaniem chromatografii gazowej (kolumna BDS, przebieg izotermiczny, w temperaturze 197°C) określając główne składniki oleju talowego następująco:

	Przykład VIII
9 -C18 : 1 (kwas oleinowy)	12,2%
9,12 - C18 : 2 (kwas linolowy)	12,2%
kwas abietynowy	11,3%
kwas dehydroabietynowy	15,9%

Na podstawie analizy metodą chromatografii gazowej wydaje się, że w wyższej temperaturze zaczynają występować różnice w dystrybucji kwasów w porównaniu z wcześniejszymi przykładami; ma miejsce izomeryzacja kwasów linolowego i abietynowego.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,20 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania oleju talowego z mazistego mydła oleju talowego przez zakwaszanie mazistego mydła oleju talowego i oddzielanie tak uzyskanego oleju talowego, znamienny tym, że zakwaszanie przeprowadza się przy użyciu kwasu solnego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zakwaszanie przeprowadza się w temperaturze 60 do 220°C, korzystnie 85 do 100°C.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że reakcję zakwaszania przeprowadza się pod ciśnieniem, w temperaturze powyżej 100°C.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że liczba kwasowa tak uzyskanego oleju talowego wynosi 100 do 160 mg KOH/g.