Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прикладная химия. Сырьевые ресурсы химической промышленности. Учебное пособие
.pdf
Молочная сахарная слизевая
Смоляные и высшие жирные кислоты, содержащиеся в
древесине, постепенно переходят в раствор («варочный щелок») в
виде натриевых солей, так называемое сульфатное мыло, которое
выделяют при отстаивании. При действии на сульфатное мыло
разбавленной серной кислотой выделяют смесь органических кислот,
которую называют сырым талловым маслом.
Сырое талловое масло на 90 - 95 масс.% состоит из смеси
органических кислот - смоляных и высших жирных кислот (линолевой
С17Н31СООН, олеиновой С17Н33СООН, пальмитиновой С15Н31СООН).
Формулы высших жирных кислот:
СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН линолевая
СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН олеиновая
СН3(СН2)14СООН пальмитиновая
Смоляные кислоты выделяются из дистиллированного
таллового масла кристаллизацией, состоят главным образом из
абиетиновой кислоты и ее производных и называются талловой
канифолью.
Дистиллированное талловое масло является полноценным
заменителем растительных масел в мыловарении, в производстве
лаков, олиф, сиккативов. Кроме того, оно применяется в производстве
эмульгаторов, алкидных смол, линолеума и др.
В твердой фазе остается техническая целлюлоза, которую отделяют,
облагораживают и отбеливают. Сульфатную целлюлозу применяют
для выработки мешочных и оберточных бумаг, веревок, технической
бумаги, картона.
Значительные количества целлюлозы используют для получения
простых и сложных эфиров целлюлозы. Эти соединения, благодаря
ценным свойствам, используют в различных отраслях техники - при
получении волокон и пленок (ацетаты и нитраты целлюлозы),
91
пластмасс (ацетаты, нитраты, этиловые, бензиловые эфиры), лаков и
электроизоляционных покрытий, в качестве стабилизаторов суспензий
и загустителей в нефтяной и текстильной промышленностях
(карбоксиметилцеллюлоза).
4.2.3.2. Производство бумаги и картона
Ассортимент бумаги и картона очень широк – более 500 видов
бумаги и 100 видов картона. Для каждого вида бумаги и картона
установлена определенная композиция, т.е. соотношение количества и
вида волокнистых полуфабрикатов и различных добавок
(наполняющих, проклеивающих и других веществ).
Например, в композицию по волокну газетной бумаги входит:
25-30 масс.% небеленой сульфитной целлюлозы;
70-75 масс.% древесной массы.
В композицию типографской бумаги высшего качества входит:
70-80 масс.% сульфитной беленой хвойной целлюлозы;
0-20 масс.% сульфатной беленой хвойной целлюлозы;
10-20 масс.% сульфатной беленой лиственной целлюлозы.
В композицию мешочной бумаги входит 100% сульфатной небеленой
хвойной целлюлозы и т.д.
Более 40 видов бумаги и картона (в основном тароупаковочные
материалы и санитарно-гигиенические изделия) содержат очищенную
волокнистую массу из макулатуры.
В композицию некоторых специальных видов бумаги входят
асбестовые, стеклянные, синтетические волокна.
Производство бумаги и картона начинается с приготовления
бумажной массы (суспензии волокна в воде). Сначала производят
размол волокнистых полуфабрикатов с целью повышения
пластичности волокон и способности их к сцеплению между собой.
Далее массу проклеивают гидрофобными (водоотталкивающими)
веществами, главным образом канифольным клеем.
Клей вводят в бумажную массу, перемешивают и осаждают
частицы на волокне с помощью коагулянтов (сульфата алюминия,
алюмината натрия, квасцов), создающих кислую среду (рН 4.5 – 5).
Расход канифоли 0.5 – 3.5% от массы волокна, в зависимости от
требуемой степени проклейки, однако, многие виды бумаги
вырабатывают без проклейки.
92
Применяют также различные виды композиционного клея,
например канифольно-парафиновый и др.
Для проклейки некоторых видов картона, где допустим темный
цвет, применяют более дешевые проклеивающие вещества – битумные
и латексные эмульсии, клей из таллового пека и др. Для проклейки
оберточной бумаги используют также клеевые составы на основе
сульфатного лигнина.
При изготовлении многих видов бумаги, особенно для печати и
письма, вводят минеральные наполнители, чаще всего каолин,
улучшающие белизну и печатные свойства бумаги. Для лучшего
удержания наполнителя волокном добавляют полиакриламид или
другие реагенты. В массу для выработки окрашенных сортов бумаги
вводят также соответствующие красители.
4.2.4. Экстрактивное производство
Экстрактивное производство основано на извлечении из
древесины экстрактивных веществ. Извлечение проводят водой или
органическими растворителями, а также отгонкой с водяным паром.
Во всех случаях экстрактивные вещества выделяются без изменения
строения и состава самой древесины.
К экстрактивным веществам, выделяемым из древесины
относятся:
- смолистые вещества – содержатся как в древесине, так и в хвое, коре
и корнях многих хвойных деревьев;
- эфирные масла – добываются из коры и хвои некоторых хвойных
деревьев и из листьев, цветов и плодов многих растений;
- различные камеди, например, лиственничная камедь – получается из
древесины лиственницы.
Экстрактивными веществами являются и дубильные вещества
(танниды), которые содержатся в коре и древесине многих деревьев
(дуб, ива, ель и др.).
Смолистые вещества можно получать не только из живого
дерева (путем подсочки), но и из сосновых пней. Значительное
количество смолистых веществ содержится в осмоле, т.е. в старых
сосновых пнях, пробывших в земле после рубки деревьев 3-5 лет.
Наибольшее значение получили канифольно-скипидарные
производства.
93
Сырьем для канифольно-скипидарного производства служит
C
H
живица – смолообразная масса, вытекающая из надрезов на стволах
хвойных пород дерева (сосны, ели, лиственницы). Живица является
природным раствором смоляных кислот в скипидаре.
При перегонке с водяным паром из смолы выделяют скипидар, в
перегонном кубе остается канифоль.
Скипидар – сложная смесь терпеновых углеводородов состава С10Н16.
Терпены представляют собой продукты циклической полимеризации
изопрена (CH2=CH(CH3)–CH = CH2, 2-метилбутадиен-1,3).
Одной из составных частей скипидара является бициклический терпен
-пинен - он имеет приятный запах сосновой хвои и имеет следующее
строение:
3
CH
H3C
3
α-пинен
Наиболее крупным потребителем скипидара является
лакокрасочная промышленность, где он широко используется как
растворитель для лаков, красок, эмалей и др.
В текстильной промышленности скипидар применяют для протравки
тканей перед нанесением краски, обезжиривании шерсти при мойке и
т.д.
Скипидар используется для получения смазочных и
флотационных масел, ядохимикатов, инсектицидов (для уничтожения
вредных насекомых), изготовления сапожной мази, кремов и др.
Скипидар и другие эфирные масла хвойных пород широко
применяются для дезинфекции воздуха в помещениях.
Кроме того, скипидар (-пинен) используется как сырье для
получения синтетической камфоры.
Камфора представляет собой бициклический терпеновый
кетон с эмпирической формулой С10Н16О. Известны два вида камфоры
– естественная (природная) и синтетическая.
Природную камфору добывают из древесины и листьев камфорного
дерева, произрастающего на острове Тайвань, в южной части
94
континентального Китая и в Японии. Она встречается в шалфейном,
C
H
C
H
розмариновом эфирных маслах, а также в эфирном масле из
тысячелистника, дикой рябины и т.д.
Камфора используется в медицине как средство, возбуждающее
сердечную деятельность; как стабилизатор пороха; как пластификатор
при получении целлулоида, из которого получают кино- и
фотопленку, небьющееся стекло для автомобилей и самолетов,
детские игрушки, пуговицы, расчески и т.д.
Поскольку природные источники полностью не удовлетворяют
потребность в камфоре, её производят синтетическим путем:
- из скипидара;
- дегидрированием борнеола, извлекаемого из эфирного масла
сибирской пихты (40 масс.%) в виде ацетата.
Получение камфоры из скипидара:
CH
3
HCl
CH
3
Cl
3
Cl
- пинен хлористый борнил
CH
CH
3
Cl
H2O
3
OH
[O]
3
O
хлористый борнил борнеол камфора
95
Получение камфоры дегидрированием борнеола:
C
H
C
H
COO
H
CH
3
O-C(O)-CH
3
+ H2O
3
OH
3
O
- CH3COOH
- H
2
ацетат борнеола камфора
Дегидрирование борнеола осуществляется над катализатором
(осажденными основными углекислыми солями меди и никеля) при
температуре 245 – 2600С. Расход пихтового масла в расчете на 33
масс.% борнилацетата составляет 4.5 т на 1 т камфоры.
Канифоль представляет собой твердое хрупкое стеклообразное
смолистое вещество от светло-желтого до почти темного цвета.
По способу получения различают живичную канифоль и
экстрактивную канифоль. Живичную канифоль выделяют из живицы,
экстрактивную – из осмола. Экстрактивная канифоль более темного
цвета и имеет более низкую температуру размягчения.
Канифоль состоит преимущественно из смеси смоляных кислот (80 95 масс.%), имеющих общую формулу С19Н29СООН, и неомыляемых
веществ - фитостеринов, ароматических спиртов, углеводородов.
Состав смоляных кислот различен и зависит от пород хвойных
деревьев и места их произрастания.
Так, в состав канифоли, получаемой во Франции, входит
главным образом пимаровая кислота, получаемой в России и США –
абиетиновая кислота С19Н29СООН:
H3C
CH
3
CH(CH3)
2
Абиетиновая кислота
96
Основными потребителями канифоли являются бумажная,
жировая, лакокрасочная, пищевая, электротехническая и другие
отрасли промышленность. Она используется также в производстве
пластмасс и резины.
В бумажной промышленности канифоль применяется для
изготовления канифольного клея, которым проклеивают бумагу.
Непроклеенная бумага пропускает чернила и не принимает
типографскую краску. В среднем канифоль составляет от 1.3 до 1.6%
веса в писчих и печатных бумагах.
В жировой промышленности канифоль применяется в
мыловарении. При варке с каустической содой, а также со щелочами
канифоль дает соли, которые называют канифольным мылом. Оно
обладает большой моющей способностью, хорошо растворяется в
воде, мылится и пенится. Входя в состав жировых мыл, оно улучшает
их качество. Туалетные мыла содержат 10-15 масс.%, а хозяйственные
- до 50 масс.% канифоли от их жировой основы.
В электротехнической промышленности канифоль
используется в качестве диэлектрика при изготовлении
электроизоляционных материалов, а также в виде лака для покрытия
частей машин и пропитки обмоток.
В лакокрасочной промышленности из канифоли изготовляют
лаки. При изготовлении олифы, клея соли смоляных кислот канифоли
используются в качестве сиккативов, ускоряющих высыхание олифы и
лаков.
В пищевой промышленности канифоль используется для
эмалировки пивных бочек и др.
В резиновой промышленности канифоль идет на изготовление
галошного клея, линолеума, используется как пластификатор и
смягчитель в технической резине, для придания пластичности и
морозоустойчивости (автопокрышки).
Кроме того, канифоль используется в фармацевтической
промышленности при изготовлении хирургических пластырей и
специальных мыл.
Канифоль применяют также в производстве креолина,
консистентных и эмульсионных смазок, мастики для натирки
паркетных полов, сургучей, липких лент для мух и др.
Специальные сорта так называемой скрипичной канифоли
используются музыкантами для натирки смычков.
97
5. РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА И ЖИВОТНЫЕ ЖИРЫ
5.1. Жиры и масла
Жиры широко распространены в природе и являются одной из
важных составных частей пищи человека. Длительное отсутствие
жиров в пище влечет за собой серьезные расстройства функций
организма и потерю трудоспособности.
Жиры являются важнейшим, основным материалом в
производстве мыла, которое, подобно пищевым продуктам, служит
предметом ежедневного потребления каждого человека.
Огромные количества жиров расходуются в производстве
олифы, лаков и масляных красок, линолеума, клеенки, искусственной
кожи и других подобных материалов или изделий. Жиры
используются также в производстве смазочных материалов,
парфюмерно-косметической продукции, стеарина и олеина,
глицерина, высших жирных кислот и т.д.
Жиры входят в состав животных и растительных организмов.
У растений жир содержится главным образом в семенах. Семена
некоторых растений, содержащих большое количество жиров, принято
называть масличными (подсолнечник содержит до 30 – 60 масс.%
жиров, хлопчатник – 20 – 30 масс.%, соя – 30 – 50 масс.%). Они
служат сырьем для промышленной добычи растительных жиров.
Богаты жирами плоды некоторых растений (например, плоды
кокосовой пальмы содержат 65 – 70 масс.%, оливкового дерева – 25 –
50 масс.% жира).
Жиры, добываемые из растительного сырья, принято называть
растительными маслами.
У животных жир сосредоточен главным образом на
внутренних органах и в подкожной клетчатке, особенно в брюшной
полости. У морских животных и рыб много жира находится в печени.
Обладая низкой теплопроводностью, жир в подкожном слое служит
хорошим изолятором тела, предохраняя животных от переохлаждения.
Это свойство жира очень важно для морских животных, например для
китов, моржей, тюленей – они легко переносят пребывание в холодной
воде.
Одновременно жир (резервный) у животных играет роль
аккумулятора химической энергии, которую организм использует при
98
недостатке пищи. Содержание жира у китов составляет 25 – 30% от их
веса, толщина слоя подкожного жира достигает 40- 45 см.
Жир содержится также в молоке животных: коровы - 3,7 масс.% жира,
козы – 5 масс.%, овцы – 7 масс.%, оленя – 17 масс.%, дельфина – 46
масс.%.
Все природные жиры имеют ряд общих свойств:
- жиры легче воды, их относительная плотность при нормальной
температуре 0.9 – 0.98;
- все жиры нерастворимы в воде, но растворимы во многих
органических растворителях (в эфире, бензине, хлороформе, ацетоне и
т.д.);
- жиры являются веществами нелетучими, и при нагревании до
температуры 250 - 300 0С они разлагаются с образованием летучих
веществ, выделяющихся в виде паров, газа и дыма;
- жиры принадлежат к веществам, обладающим низким
поверхностным натяжением (30103 - 3710-3 Н/м на границе с
воздухом), благодаря чему они могут проникать в капиллярные
каналы, чем объясняется подъем их по фитилю свечи и образование
прозрачного масляного пятна на бумаге;
- жиры являются плохими проводниками тепла и электричества;
- жиры не имеют строго определенной температуры плавления,
вследствие того, что они состоят из смеси триглицеридов.
5.1.1. Классификация жиров
Жиры классифицируют по следующим признакам:
- в зависимости от природы их происхождения жиры делят на
животные жиры и растительные жиры (масла);
- в зависимости от количества содержания твердых глицеридов
различают жиры жидкие (при температуре 20 0С) и жиры твердые.
Растительные жиры и масла бывают твердыми и жидкими, животные –
твердыми.
Жиры животного происхождения делят на:
- жиры наземных животных – молочный, свиной, говяжий, бараний,
костный;
- жиры морских млекопитающих и рыб – китовый, кашалотовый,
рыбный;
Жиры растительного происхождения делят на:
99
- масла из семян (жидкие) – соевое, подсолнечное, рапсовое,
арахисовое, оливковое, хлопковое, кукурузное, льняное, горчичное,
кориандровое, маковое, конопляное, касторовое;
- масла из плодов (твердые) – масло какао, кокосовое, пальмовое,
пальмоядровое.
5.1.2. Состав жиров
Жиры представляют собой смесь разнообразных по составу
органических веществ. Натуральные жиры содержат 95 – 97 масс.%
глицеридов жирных кислот.
В состав смеси входит также некоторое количество сопутствующих
веществ (фосфатиды, стерины, воски, красящие вещества, витамины)
и примеси.
5.1.2.1. Глицериды
Глицериды – сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Общая
формула глицеридов:
CH2– O – COR
CH – O – COR
CH2– O – COR
1
2
3
где R1, R2, R3 – радикалы жирных кислот.
Структурные элементы глицеридов:
Глицерин Высшие карбоновые кислоты
Природные жиры представляют собой смесь различных
глицеридов – простых и смешанных. Простые глицериды (или
однокислотные) - глицериды, в которых все три гидроксила спирта
этерифицированы одной какой-нибудь кислотой:
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]