Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор. Состав, свойства и направления использования таллового пека 10
1.1 Физико-химические свойства и химический состав таллового пека 10
1.2. Получение таллового пека 16
1.3 Направления использования таллового пека 20
2 Методы проведения эксперимента 37
2.1 Объекты исследования, химикаты и вспомогательные материалы 37
2.2 Методика проведения модификации таллового пека 37
2.3 Методика получения лакокрасочных материалов на основе таллового пека. Анализ их физико-химических и потребительских свойств 39
2.4 Методика получения канифоли ТПМ. Анализ ее физико-химических и потребительских свойств 41
2.5 Методика получения эмульсий на основе таллового пека. Анализ их коллоидно-химических и потребительских свойств 42
2.6 Статистическая обработка результатов эксперимента 44
3 Исследование модифицирования таллового пека 45
3.1 Окисление таллового пека кислородом воздуха 45
3.2 Модифицирование таллового#пека параформальдегидом 50
3.3 Взаимодействие таллового пека с диенофильными агентами 57
4 Разработка новых продуктов на основе таллового пека 61
4.1 Разработка лакокрасочных материалов на основе таллового пека 61
4.1.1 Битумно-пековый лак БТП-5001 64
4.1.2. Грунтовка ГФ-021 быстросохнущая 70
4.1.3 Технологическая схема получения лакокрасочных материалов 73
4.2 Разработка добавок комплексного действия для производства шин и РТИ на основе таллового пека 76
4.2.1 Разработка рецептур и исследование потребительских свойств 77
4.2.2 Технологическая схема получения добавок 88
4.3 Разработка эмульсионного связующего теплового отверждения для производства литейных стержней и форм 90
4.3.1 Разработка рецептуры и исследование потребительских свойств 91
4.3.2 Технологическая схема получения эмульсионного связующего 98
5 Технико-экономические показатели производства новых продуктов на основе таллового пека и их эффективность 101
5.1 Показатели производства продуктов на основе таллового пека... 102
5.2 Экономическая эффективность производства 107
Выводы 110
Список использованных источников
- Получение таллового пека
- Методика получения лакокрасочных материалов на основе таллового пека. Анализ их физико-химических и потребительских свойств
- Модифицирование таллового#пека параформальдегидом
- Разработка рецептуры и исследование потребительских свойств
Введение к работе
Актуальность темы. Талловый пек - плавкий остаток от перегонки сырого таллового масла. В Российской Федерации на шести предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности ежегодно выпускается до 25 тыс.т таллового пека.
Являясь доступным и относительно дешевым сырьем растительного происхождения талловый пек в настоящее время не находит достаточного квалифицированного применения, а значительная его часть сжигается в смеси с мазутом непосредственно на сульфат-целлюлозных предприятиях. Одной из причин этого является недостаточность экономически обоснованных и готовых к внедрению в промышленное производство технологий переработки таллового пека в ценные продукты.
Кроме того, в существующих на сегодняшний день условиях рынка сульфат-целлюлозные предприятия мало заинтересованы в переработке таллового пека и его квалифицированном использовании. В то же время изменилась структура и экономическое состояние лесохимических предприятий. Резко, в 10 - 12 раз сократились объемы производства скипидара и канифоли живичной. Полностью прекращен выпуск скипидара и канифоли экстракционной, камфары медицинской и технической.
Поэтому побочные продукты сульфат-целлюлозного производства представляют несомненный интерес для лесохимических предприятий в плане разработки новых продуктов и технологий, что несомненно позволит улучшить финансово-экономическое положение предприятий. .
Цель и задачи исследований. Целью данной работы является разработка, создание и освоение высокоэкономичных экологически чистых производств продуктов из таллового пека на базе теоретических и экспериментальных исследований свойств таллового пека, и синтеза продуктов на его основе.
Задачами данного исследования являлись:
изучение способов модифицирования таллового пека: автоокисление, взаимодействие с параформальдегідам и диенофильными агентами;
разработка лакокрасочных материалов, технологии их получения, и внедрение в производство;
разработка добавок комплексного действия для изготовления шин и ре-зино-технических изделий, технологии их получения, и внедрение в производство;
разработка эмульсионного литейного связующего теплового отверждения для изготовления стержней и форм, технологии его получения, и внедрение в производство;
экономическая оценка эффективности созданных производств новых продуктов на основе таллового пека.
1 Автор выражает благодарность к.х.н цией
Радбилю А.Б. за помощь в работе над диссерта-
(
ЮС НАЦИОНАЛЬНАЯ ИеЛНОТЕКА С
О*
Научная новизна. Автором установлено, что процесс окисления таллово-го пека кислородом воздуха является автокаталитическим с ярко выраженным индукционным периодом. В присутствии инициатора окисления происходит значительное увеличение скорости процесса и существенное сокращение индукционного периода, а реакция протекает по механизму жидкофазного окисления углеводородов, инициированного пероксидными соединениями. В качестве инициатора окисления впервые использован частично окисленный талловый пек.
Показано, что при взаимодействии таллового пека с параформальдегадом коньюгированные связи соединений, входящих в его состав, не затрагиваются, а процесс сопровождается декарбоксилированием смоляных и жирных кислот. Получен модифицированный талловый пек с температурой размягчения 50-52 С.
Впервые на основе таллового пека и лигносульфонатов (ЛС) разработаны устойчивые эмульсии двух типов: «масло в воде» и «вода в масле». Установлено, что агрегативная устойчивость эмульсий повышается добавками гидротропов и сорастворителей - 2-пропанола, 1-гептанола, мочевины, глицерина. Новизна полученного продукта подтверждена патентом РФ на изобретение №2227080 «Эмульсионное связующее теплового отверждения для изготовления литейных стержней и форм».
Практическая ценность работы. На основании результатов экспериментальных исследований разработаны способ и технология окисления таллового пека с получением продукта с заранее заданными свойствами, а именно с температурой размягчения от 50 до 102С, для производства на его основе разнообразных товарных продуктов в зависимости от направления практического применения.
На основе окисленного таллового пека создано промышленное производство новых лакокрасочных материалов широкого спектра практического применения, обладающих высокими потребительскими свойствами и относительно низкой стоимостью.
Разработаны способ и технология получения из таллового пека эффективных добавок комплексного действия для производства шин и резинотехнических изделий - канифоли ТПМ (талловая пековая модифицированная).
Разработан способ и технология получения эмульсионного литейного связующего теплового отверждения литейных стержней и форм на основе таллового пека - «Пектем», обладающего высокими потребительскими свойствами.
Чистая прибыль предприятия - ОАО «Уральский лесохимический завод» - от реализации внедренных в производство разработанных новых продуктов на основе таллового пека составила около 16 млн. руб. (в ценах 2004 г.). Создано не менее 40 новых рабочих мест.
Основные положения, выносимые на защиту.
результаты исследований по модификации таллового пека;
технологии получения новых продуктов на основе таллового пека;
результаты создания и освоения производств продуктов из таллового пека и их экономическая эффективность.
Апробация работы и публикации. Результаты работы апробированы и внедрены на ОАО "Уральский лесохимический завод" (п.г.т. Нейво-Рудянка, Свердловской обл.).
Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на I и III Всероссийских конференциях «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2000; Саратов, 2004); Всероссийском семинаре «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2002); X Юбилейной российской научно-практической конференции резинщиков «Сырье и матер налы для резиновой промышленности» (Москва, 2003).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения; 5 глав, заключения, библиографического списка, включающего 90 наименований. Работа изложена на 120 страницах текста, содержит 27 таблиц, 10 рисунков.
Получение таллового пека
Талловый пек, как и все талловые продукты, получаемые при переработке сырого таллового масла, содержит четыре основные группы соединений: жирные и смоляные кислоты; так называемые, окисленные и неомыляемые вещества, а также эфиры жирных кислот (сумму неомыляемых веществ и эфиров называют нейтральными веществами) [1].
Талловый пек как товарный продукт вырабатывается сульфатно-целлюлозными предприятиями по ТУ 13-0281078-84 с изм. №1 «Пек талловый для дорожного строительства». Его характеризуют по кислотному числу (не более 70 мг КОН/г продукта), температуре размягчения (не ниже 19С) и условной вязкости (не ниже 200 с; цилиндр с диаметром отверстия (5±0.1) мм, температура измерения - (60±1)С).
По внешнему виду талловый пек представляет собой полутвердую темную массу, а при температуре выше 80С - подвижную жидкость. Вязкость пека в зависимости от температуры характеризуется следующими значениями: 50С - 15000-30000 спз; 70С -5000-10000 спз; 100С - 160-460 спз; 120С - 60 спз. Средняя молекулярная масса таллового пека составляет 560.
Талловый пек - горючее вещество, температура вспышки - 261 С, воспламенения - 283, стандартная температура самовоспламенения - 392С (по ГОСТ 12.1.044). По степени воздействия на организм продукт относится к веществам малоопасным, класс опасности - 4 (ГОСТ 12.1.077), сенсибилизирующим действием и кумулятивными свойствами не обладает.
Характеристика таллового пека, вырабатываемого отечественными предприятиями, приведена в таблице 1.1 [2,3].
масла остаются в пеке. Значительная часть пека образуется в результате взаимодействия гидроксилсодержащих соединений (алифатические спирты, стерины, оксикислоты, фенолы) с жирными и смоляными кислотами. Высокотемпературная обработка масла способствует также миграции двойных связей в молекулах, активации молекул компонентов с реакционно-способными заместителями. Разрежение способствует отводу газообразных и низкомолекулярных летучих продуктов (СО, СОг, Н20, НСООН, акролеин и др.) реакций, протекающих при нагревании таллового масла, что сдвигает равновесие в сторону образования продуктов деструкции.
Авторы [4] исследовали состав шести образцов таллового пека: четырех финских и двух американских (таблица 1.2). Финские образцы (1-4) были получены из древесины сосны обыкновенной с добавкой 10-30% древесины березы, а американские (5 и 6) - из древесины южной сосны. Кислотные числа и содержание, смоляных кислот в американских образцах ниже, чем в финских, что можно объяснить только различием эффективности ректификационных установок.
Групповой состав вышеописанных образцов теплового пека приведен в таблице 1.3. Сумма веществ, экстрагируемых водным раствором щелочи, составила 34.6-51.6% от массы пека. Методом газожидкостной хроматографии в этой фракции было определено 10-30% свободных кислот, в том числе 0.8-2.4% жирных и 3.3-12.5%о смоляных. Содержание смоляных кислот на 2-5.8% ниже, чем определено титрованием по методу Линдер-Персона, что можно объяснить присутствием веществ, которые не элюируются при ГЖХ-анализе.
Группу "другие кислоты" составляют в основном высокомолекулярные кислоты. Присутствие их обусловливает высокую эквивалентную массу свободных кислот. Димерные кислоты, образованные как из жирных, так и из смоляных кислот, были определены в образцах пека комбинированным методом газожидкостного и масс-спектрометрического анализа. Было найдено, что 3% от массы таллового пека составляют димерные жирные и смоляные кислоты. Часть высокомолекулярных свободных кислот содержит эфирные связи.
Этерифицированные кислоты, выделенные из нейтральных веществ после омыления, состоят в основном из жирных кислот и только 0.9-1.9% от массы образца пека составляют этерифицированные смоляные кислоты. Это хможно объяснять тем, что эфиры смоляных кислот трудно омыляются даже при жестких условиях. Другие кислоты представляют собой высокомолекулярные модифицированные вещества и составляют 8.8-23.5% от массы образцов пека.
В таблице 1.4 приведен компонентный состав пека по данным работы [4]. Основное количество свободных кислот составляют дегидроабиетиновая и абиетиновая кислоты. Этерифицированные кислоты представлены в основном олеиновой и линолевой кислотами.
Методика получения лакокрасочных материалов на основе таллового пека. Анализ их физико-химических и потребительских свойств
По патенту США [54] выделен р-ситостерин с выходом 70-90%, где наряду с нейтральной фракцией сырого сульфатного мыла используется талловыи пек.
В работе [55] также предложен эффективный способ получения р-ситостерина из таллового пека, по которому талловыи пек хвойных пород омыляют щелочью с последующей экстракцией спиртобензиновой смесью и выделением целевого продукта кристаллизацией водным раствором этилацетата при определенной температуре. При этом полученный продукт содержал до 95% трансформируемых стеринов при отсутствии вредных примесей сс-ситостерина. Полученный продукт использован для получения гормональных препаратов.
Однако в промышленности способы получения фитостерина из таллового пека реализации не получили.
Неомыляемая часть таллового пека, получаемого при сульфатной варке березовой древесины, может служить важным источником ценного вещества -бетулина, содержание которого в пеке достигает 1% Бетулин можно использовать для получения покрытий, пластификаторов, косметических препаратов. При синтезе полимеров бетулинола с полиизоцианатами в толуоле были получены полимеры с молекулярной массой около 7200 [56]. При реакции бетулина с хлорангидридами кислот были получены полиэфиры. В последнее время на основе бетулина и диметилхлорсилана синтезированы олигомерные вещества с молекулярной массой порядка 3000 [57].
Одним из перспективных потребителей таллового пека и продуктов на его основе является шинная промышленность.
Проблема переработки старых шин имеет большое экономическое и экологическое значение. В работах [58,59] на основании испытаний регенерата в шинных смесях выданы рекомендации по промышленному применению раствора таллового пека в легком талловом масле (в соотношении 2:1) в производстве дисперсионного порошкового регенерата "Диспор". Установлено, что применение раствора таллового пека в сланцевом мягчителе позволяет улучшить физико-механические показатели регенерата.
На основе таллового пека разработаны также повысители клейкости резины: пектол С - смесь таллового пека со стабилойлом-18 (1:1), пектол П -смесь таллового пека с маслом ПН-6Ш (1:1) взамен канифоли и октофора N.
Проведенные лабораторные и производственные испытания резиновых смесей с использованием пектолов С и П, которые сравнивали с серийными резиновыми смесями, содержащими октофор N и канифоль, показали, что смеси, содержащие пектолы, находятся на одном уровне по качеству со смесями, содержащими октофор, и уступают при равном содержании смесям с канифолью. Однако увеличение дозировки пектолов приводит к ухудшению физико-механических свойств резиновых смесей [60].
Разработан способ получения добавки для повышения клейкости резиновых смесей на основе щелочного лигнина, соосажденного с омыленным талловым пеком [2]. Способ получения добавки включает приготовление суспензии щелочного лигнина в щелочной среде, смешение суспензии лигнина и эмульгированного пека с образованием эмульсии, подкисление эмульсии с образованием суспензии соосажденных лигнинпековых частиц и их последующую сушку. Следует отметить, что указанный способ сложен по технологии и аппаратурному оформлению и его использование в промышленном производстве нецелесообразно по экономическим соображениям.
Как было указано выше, низкая температура размягчения затрудняет транспортировку, хранение и дальнейшее использование пека в качестве ингредиента в составе резиновых смесей.
Для улучшения товарной формы таллового пека проводилось модифицирование его серой [61]. Для этой цели талловый пек расплавляли и при температуре 180С и перемешивании добавляли в него 10-12% серы. Полученную смесь выдерживали при температуре 210-220С в течение 2-3 ч.
Модифицированный пек с температурой размягчения до 78С использовали в рецептуре различных резиновых смесей в качестве добавки взамен канифоли.
Испытания показали, что применение модифицированного серой таллового пека позволяет получать резины, качество которых в целом удовлетворяет требованиям установленных норм. Однако в ряде случаев наблюдалось увеличение склонности резиновой смеси к преждевременной вулканизации [62].
Кроме того, в процессе модификации пека серой происходит выделение сероводорода, что не отвечает современным экологическим требованиям к промышленному производству. Полученный продукт имеет специфический запах, для устранения которого требуется дополнительная стадия -дезодорация.
Повышения температуры размягчения пека можно достичь также путем его обработки гексаметилентетрамином [63]. Процесс ускоряется при использовании сиккативов - оксида цинка, таллатов свинца или марганца.
Процесс осуществляли в следующей последовательности. Навеску пека расплавляли в реакторе и нагревали до температуры 200-220С. Далее при постоянном перемешивании равномерно загружали ГМТА с катализатором в течение 30-40 мин. После загрузки компонентов температуру массы повышали до 260-280С и поддерживали на этом уровне до конца реакции, который определяли по температуре размягчения продукта. Оптимальная продолжительность процесса при использовании оксида цинка — 6 ч, смешанного катализатора - 5-6 ч и оксида кальция - 2.5-3 ч.
Модифицирование таллового#пека параформальдегидом
Температуру в реакторе поддерживали постоянной (±2С) путем циркуляции ВОТ (кремнеорганической жидкости) от термостата через рубашку аппарата. По достижении содержимым реактора заданной температуры включали перемешивающее устройство, и начинали подачу очищенного воздуха с расходом 35-36 л/ч на 1 кг пека (скорость подачи воздуха контролировали по ротаметру). При этом образующиеся в ходе реакции вода и масла отводятся через прямой холодильник в приемник, а несконденсированные газообразные продукты реакции - в ловушку, заполненную 15%-ным водным раствором NaOH. Через определенные промежутки времени отбирали пробу реакционной смеси и анализировали окисленный талловый пек по показателям кислотное число и температура размягчения. За результат анализа принимали среднее значение по трем параллельным опытам.
Кислотное число окисленного пека определяли по ГОСТ 17823.3. Температуру размягчения окисленного пека определяли по ГОСТ 23863 с изменениями №1 и №2, метод кольца и шара.
Модифицирование талловых продуктов ПФ проводили в реакторе, снабженном прямым и обратным холодильниками, перемешивающим устройством турбинного типа и обогреваемой рубашкой. В реактор загружали расчетное количество таллового пека, предварительно нагретого до температуры около 80С или мелко раздробленной талловой канифоли. Температуру в реакторе поддерживали постоянной (±2С) путем циркуляции ВОТ (кремнеорганической жидкости) от термостата через рубашку аппарата. По достижении содержимым реактора температуры 120С включали перемешивающее устройство и через 15 мин порциями, не допуская вспенивания и выброса реакционной массы из реактора, добавляли расчетное количество ПФ. При этом происходило самопроизвольное понижение температуры на 7-10С, поскольку процесс взаимодействия ПФ с компонентами таллового пека или канифоли является эндотермическим. По завершении эндотермической реакции поднимали температуру в реакторе до заданной и начинали отсчет времени. Образующиеся в ходе реакции терпеновые масла и воду через обратный холодильник собирали в приемник. Через определенные промежутки времени отбирали пробу реакционной смеси и анализировали модифицированный продукт по показателям кислотное число и температура размягчения. В некоторых опытах определяли массовую долю соединений с сопряженными двойными связями. За результат анализа принимали среднее значение по трем параллельным опытам.
Модифицирование таллового пека МА или ФК проводили аналогично реакции с ПФ. Загрузку диенофилов начинали при достижении содержимым реактора температуры 150С. Процесс модификации таллового пека МА и ФК является изотермическим.
Кислотное число модифицированного пека определяли по ГОСТ 17823.1. В качестве растворителя использовали смесь толуола и этанола в соотношении 4:1. Индикатор - фенолфталеин.
Температуру размягчения модифицированного пека определяли по ГОСТ 23863 с изменениями №1 и №2, метод кольца и шара.
Массовую долю соединений с сопряженньши двойными связями определяли УФ-спектрофотометрически согласно методике, указанной в [70].
Методика получения лакокрасочных материалов на основе таллового пека. Анализ их физико-химических и потребительских свойств
Приготовление битумно-пекового лака осуществляли в лабораторном смесителе. Для этого в смеситель загружали необходимое количество органических растворителей, окисленного таллового пека и битума, и вели перемешивание до получения однородной массы. Приготовленный продукт анализировали следующим образом: - внешний вид по ГОСТ 312; - условная вязкость по ГОСТ 8420; - массовая доля нелетучих веществ по ГОСТ 17537; - время высыхания до степени 3 по ГОСТ 190074; - эластичность пленки при изгибе по ГОСТ 6806; - стойкость пленки к статическому воздействию по ГОСТ 9.403; - стойкость пленки к статическому воздействию 10% раствора соляной кислоты по ГОСТ 9.403; - твердость пленки по прибору Н-3 по ГОСТ 312.
Битумно-пековый лак БТ-577, противошумную мастику и праймер готовили в том же смесителе согласно разработанным рецептурам. Физико-химические показатели лакокрасочных материалов определяли по общепринятым методикам [71].
Получение грунтовки ГФ-021 осуществляли в лабораторном дисольвере. Для этого в лабораторном смесителе предварительно готовили пленкообразующую основу путем смешения необходимого количества окисленного таллового пека и органических растворителей до получения однородной массы. Затем загружали определенное количество пленкообразующей основы в лабораторный дисольвер, добавляли туда же наполнители и другие ингредиенты согласно разрабатываемой рецептуре и вели перетир массы до необходимой степени перетира. Физико-химические показатели грунтовки на основе таллового пека определяли по методикам, указанным в ГОСТ 25129 на грунтовку ГФ-021.
Приготовление эмалей ПФ-115 вели на этом же оборудовании по той же схеме с предварительным получением пленкообразующей основы с участием окисленного таллового пека. Физико-химические показатели полученного продукта определяли по методикам, указанным в ГОСТ 6465 и ТУ 6-27-105-98 на эмали ПФ-115 и ПФ-115С. Методика получения канифоли ТПМ. Анализ ее физико-химических и потребительских свойств
Получение канифоли ТПМ марки 0/100 на основе окисленного таллового пека проводили аналогично методике окисления таллового пека, описанной в разделе 2.2.
Приготовление канифоли ТПМ других марок проводили в реакторе, снабженном прямым и обратным холодильниками, перемешивающим устройством турбинного типа и обогреваемой рубашкой. В реактор загружали расчетное количество смеси таллового пека, предварительно нагретого до температуры около 80С и мелко раздробленной талловой канифоли. ТехМпературу в реакторе поддерживали постоянной (±2С) путем циркуляции ВОТ (кремнеорганической жидкости) от термостата через рубашку аппарата. По достижении содержимым реактора температуры 120С включали перемешивающее устройство и через 15 мин порциями, не допуская вспенивания и выброса реакционной массы из реактора, добавляли расчетное количество ПФ. При этом происходило самопроизвольное понижение температуры на 7-10С, поскольку процесс взаимодействия ПФ с компонентами таллового пека или канифоли является эндотермическим. По завершении эндотермической реакции поднимали температуру в реакторе до (180±5)С и вели модифицирование в течение 1,5-2 ч до получения постоянной величины температуры размягчения содержимого реактора.
После этого в реактор загружали расчетное количество МА (ФК). Поднимали температуру в реакторе до (200±5)С и вели модифицирование в течение 1,5-2 ч по достижении продуктом заданной температуры размягчения. Образующиеся в ходе реакции терпеновые масла и воду через обратный холодильник собирали в приемник.
Разработка рецептуры и исследование потребительских свойств
Выполненные исследования, а именно разработанные рецептуры лакокрасочных продуктов и технологии их получения показали, что промышленный процесс получения лакокрасочных материалов на основе таллового пека можно осуществлять на имеющемся действ\ющем оборудовании ОАО «Уральский лесохимический завод» (п.г.т. Нейво-Рудянка, Свердловской обл.).
Выше было отмечено, что в основу создания новых пековых лакокрасочных материалов положено использование окисленного таллового пека с температурой размягчения не ниже 90С (по КиШ). Поэтому технология его получения является основной стадией для производства всех созданных нами лакокрасочных продуктов. На основании проведенных исследований по автоокислению таллового пека и с учетом имеющегося оборудования нами были выбраны наиболее целесообразные условия ведения процесса окисления таллового пека с получением продукта с заданной температурой размягчения — не ниже 90С (по КиШ), а именно: температура процесса - 260С с введением 5 мае. % инициатора окисления - частично окисленного таллового пека.
Разработанная и внедренная на предприятии технологическая схема получения окисленного таллового пека как составляющая часть схемы комплексной переработки таллового пека, включающей, в частности, и узел получения лакокрасочных материалов, приведена на рисунке 4.1.
Талловый пек, поступающий в железнодорожных цистернах-термосах, снабженных системой электроразогрева продукта, разогревают до температуры 120-150С. Далее при помощи сжатого воздуха (Р=1 кгс/см ) и погружного насоса пек перекачивают в приемную коробку поз. 1, снабженную змеевиком «глухого» пара. Температуру в коробке поз. 1 поддерживают- 120-150С.
С пековой коробки поз. 1 талловый пек самотеком подается в реактор поз. 2, предварительно нагретый до температуры 120-140С. Затем содержимое реактора поз. 2 при включенном перемешивающем устройстве нагревают до температуры (260±2)С. Обогрев реактора поз. 2 производят высокотемпературным органическим теплоносителем. Далее с мерного бака поз. 3 самотеком загружается инициатор окисления в количестве 5 % от массы пека. В качестве инициатора окисления служит частично окисленный талловый пек (см. раздел 3.1).
После загрузки инициатора в реактор поз. 2 при постоянном перемешивании и температуре (260±2)С подают сжатый воздух в количестве 35-36 м3 на 1 т пека в час. Окисление пека производят до получения продукта с температурой размягчения не ниже 90С (по КиШ). Первый отбор пробы окисленного таллового пека осуществляют через 4 ч после начала подачи сжатого воздуха в реактор поз. 2, далее - каждый час до получения требуемого показателя. Продолжительность реакции окисления составляет 10-11 ч.
В течение процесса окисления выделяются терпеновые масла и вода, которые охлаждаются в холодильнике поз. 5 и направляются во флорентину поз. 6, где происходит их разделение. Воду с флорентины сливают в канализацию промстоков и далее направляют на очистные сооружения завода. Терпеновые масла сливают в бочки или в автоемкость и направляют на участок лаков и эмалей для приготовления пропиточного состава КФ-301 для пропитки древесины (защита от биоповреждений).
Несконденсированные парогазы поступают в ловушку поз. 7, заполненную 15-20%-ным водным раствором NaOH, и после очистки выбрасываются в атмосферу.
Окисленный талловый пек охлаждают в реакторе поз. 2 до температуры 180-200С и направляют на участок приготовления лакокрасочных материалов в смеситель поз. 15. Кроме того, предусмотрена возможность слива окисленного таллового пека в картонные или металлические барабаны, а также гранулирование для его последующей отгрузки потенциальным потребителям в качестве самостоятельного продукта.
Следует отметить, что, регулируя режим окисления таллового пека, по выше описанной технологической схеме можно получить окисленный талловый пек с заранее заданной температурой размягчения, которая, как уже отмечалось, определяет область и направления его практического использования.
Производство битумных лаков, мастик и праймера осуществляют в смесителе поз. 15, снабженном перемешивающим устройством рамного типа. Для этого из мерников поз. 16 самотеком согласно рецептуре производится загрузка органических растворителей и специальных добавок. Далее из реактора поз. 2 в смеситель поз. 15 самотеком загружают при работающих мешалках реактора поз. 2 и смесителя поз. 15 расчетное количество окисленного таллового пека и производят перемешивание до получения однородной массы. При необходимости в смеситель поз. 15 загружают расчетное количество битума и вновь производят перемешивание до получения однородной массы. После чего осуществляют отбор пробы и при соответствии продукта нормам и требованиям нормативно-технической документации разливают его в тару.
Получение грунтовки ГФ-021 и эмалей ПФ-115 ведут в две стадии. На первой стадии получают пленкообразующую основу в смесителе поз. 15. Для этого в смеситель поз. 15 из мерников поз. 16 загружают расчетное количество органических растворителей. Затем в смеситель поз. 15 из реактора поз. 2 загружают окисленный талловыи пек и ведут перемешивание до получения однородной массы. В случае производства эмали к полученному раствору пекового пленкообразующего добавляют расчетное количество алкидного лака и вновь перемешивают содержимое смесителя поз. 15 до получения однородной массы.
Расчетное количество приготовленной пленкообразующей основы из смесителя поз. 15 перекачивают насосом поз. 18 в шаровую мельницу поз. 17. Туда же производят загрузку пигментов, наполнителей, сиккатива и других ингредиентов согласно рецептуре, после чего осуществляют перетир массы в течение 16-28 ч до получения необходимой степени перетира. По окончании процесса полученный продукт анализируют на соответствие требованиям и нормам нормативно-технической документации, фильтруют и разливают в тару.
Таким образом, в результате проведенной работы на основе таллового пека создано промышленное производство ряда новых эффективных лакокрасочных материалов, обладающих высокими потребительскими свойствами и относительно низкой стоимостью, которые имеют самое разнообразное практическое применение.
