Технические лигносульфонаты. Ванилин. Переработка предгидролизатов

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования  «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова»

 

Кафедра технологии лесохимических производств и

биологически активных веществ

 

 

Курсовая работа

по теме:

Технические лигносульфонаты. Ванилин. Переработка предгидролизатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:                .,                                       студентка ФХТБ

         Проверила:                  .    

 

         Дата:                                                                                     Оценка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012 г. 

 

Содержание

1. Лигносульфонаты технические………………………………………………………………...………………………………3

  1.1. Основные свойства………………………………………………………………………..……………………………3

  1.2. Использование ЛСТ…………………………………………………………………….………………………………4

2. Ванилин………………………………………………………………………………….……………………………………………..…..6

  2.1. Нахождение…………………………………………………………………...……………………………………………7

  2.2. Получение…………………………………………………………………………………………………………………...7

  2.3. Применение………………………………………………………………………………………………………………..8

3. Предгидролизаты………………………………………………………………………………………………...……………………8

  3.1. Получение и состав предгидролизатов……………………………………………………………………...8

  3.2. Подготовка предгидролизата к биохимической переработке…………………..………………9

4. Список литературы……………………………………………………………………………………………………………….…12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Лигносульфонаты технические

Лигносульфонаты технические (ЛСТ) — это природные водорастворимые  сульфопроизводные лигнина, образующиеся при сульфитном способе делигнификации древесины, то есть представляют собой  натриевые соли лигносульфоновых кислот с примесью редуцирующих и минеральных  веществ. Интерес к лигносульфонатам в первую очередь обусловлен их высокой поверхностной активностью, что позволяет использовать данные добавки в различных отраслях промышленности – нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, химической, строительной индустрии и металлургии, производстве смесей и бетона, литейном деле.

Наименование показателя	Жидкие ЛСТ	Порошкообразные ЛСТ
Внешний вид, цвет	Вязкая жидкость, темно-коричневого  цвета	Мучнистый порошок от светло-желтого  до коричневого цвета
Массовая доля сухих веществ, %, не менее	50,0	92,0
Массовая доля основного  вещества, %, не менее	-	58,0
Массовая доля золы к массе  сухих веществ, %, не более	26,0	24,0
Концентрация ионов водорода раствора ЛСТ, ед. pH, не менее	4,5	4,6
Предел прочности при  растяжении высушенных образцов, МПа, не менее	0,60	0,60
Вязкость условная, с., не менее	100	-
Массовая доля редуцирующих веществ к массе сухих веществ, %, не более	15	-
Плотность, кг/м3, не менее	1280	-

 

1.2. ЛИГНОСУЛЬФОНАТЫ ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКИЕ И ПОРОШКООБРАЗНЫЕ 
(лигносульфонат натрия, натриевая соль лигносульфоновой кислоты)

Класс опасности	4
Основные свойства и виды опасности
Основные свойства	Мучнистый порошок от светло-желтого  до коричневого цвета или вязкая жидкость темно-коричневого цвета.
Взрыво- и пожароопасность	Горючие вещества. Пожаро- и взрывобезопасны.  В очаге пожара происходит термораспад продукта с выделением токсичных газов – диоксида серы, диоксида углерода, аммиака. При небольших возгораниях применять пенные огнетушители, песок, воду, при объемном тушении – воду, пену, углекислый газ, порошки.
Опасность для  человека	Малотоксичный продукт, не обладает раздражающим и аллергическим действиями. Кумулятивные свойства не выявлены. Продолжительные контакты с продуктами термораспада, образующимися при температуре 130°С и более, могут вызвать поражение органов дыхания, печени, центральной нервной системы.
Средства индивидуальной защиты	Спецодежда (халаты, комбинезоны, рукавицы, защитные очки, респиратор).
Необходимые действия в аварийных ситуациях
Общего характера. При утечке, разливе и россыпи.	При ликвидации чрезвычайной ситуации удалить из опасной зоны лишний персонал. Не допускать попадания  продукта в грунтовые и поверхностные  воды, в почву. Изолировать опасную  зоны в радиусе 50 м. Собрать продукт  и передать на переработку. Остатки  обезвредить (сжигание), промыть при  помощи водораспылителя.
При пожаре	При пожаре изолировать опасную  зону в радиусе 200 м. Использовать полную защитную одежду. Тушить распыленной  водой, пеной. Средства индивидуальной защиты: изолирующий противогаз, фильтрующие противогазы В, БКФ.  Средства пожаротушения – вода, песок. При объемном тушении – распыленная вода со смачивателем, пена, порошок ПФ.
Меры первой помощи	При воздействии продуктов  термораспада необходимо: При вдыхании: вывести на свежий воздух, освободить от стесняющей одежды, тепло, покой, в случае сильного отравления – вызвать врача-токсиколога.  При контакте с кожей: удалить загрязненную одежду, промыть кожу водой, при раздражении обратиться за медицинской помощью.  При попадании в глаза: смыть большим количеством воды.  При попадании вовнутрь и органы пищеварения: промыть желудок большим количеством воды.

 

Транспортировка, хранение

Лигносульфонаты технические  сухие упаковываются и транспортируются автотранспортом, ж/д вагонами, полувагонами с соблюдением правил перевозки сыпучих грузов.  
            Лигносульфонаты технические жидкие транспортируются наливом в цистернах изготовителя или автоцистернах различной емкости. 
            Срок хранения жидкой фракции ЛСТ в закрытой таре (цистерны или бочки) при положительной температуре составляет около 6 мес. Срок хранения сухой фракции в мешках в сухом помещении составляет 1 год при температуре не выше 40ºС.

1.3. Лигносульфонаты технические используются:

В производстве бетона 
           Использование лигносульфонатов на основе натрия, относящихся к гидрофилизирующим пластификаторам, при производстве бетона и сухих строительных смесей позволяет снизить расход составляющих (цемент) на 10-15 %. Также уменьшается расслоение бетонной смеси и повышается ее плотность, замедляется скорость отвердения. 
            В цементно-сырьевую или бетонную смесь вводятся добавки лигносульфонатов в количестве 0,15-0,20%, а суперпластификаторов необходимо ввести 0,5-2,0% от массы сухого цемента. При замене суперпластификаторов лигносульфонатами повышается прочность бетона на 20-25%, морозостойкость в 3-4 раза и резко понижается стоимость смесей из-за добавления небольшого количества лигносульфонатов, что связано с их адсорбцией на поверхности твердой фазы. Использование лигносульфонатов снижает влажность сырьевого шлама при сохранении его текучести, что увеличивает производительность печи и снижает удельный расход топлива на обжиг клинкера.

В производстве стройматериалов 
            Благодаря своим вяжущим, клеящим и поверхностно активным свойствам лигносульфонаты технические используются в производстве теплоизоляционных и отделочных плит (древесно-стружечных, древесноволокнистых и минераловатных) в качестве упрочняющей добавки. Так как в качестве упрочняющей добавки в данном производстве применяются достаточно дефицитные, дорогостоящие, да еще и токсичные фенол-формальдегидные или карбамидо-формальдегидные смолы, то смешение в процессе изготовления модифицированных лигносульфонатов (20-30 %) и смолы позволяет получить совмещенное связующее. 
           Таким образом, на 50 % снижается токсичность плит, обработанных добавкой на основе лигносульфонатов. Если же использовать 40 кг/м3 лигносульфонатов при изготовлении минераловатных плит, то можно добиться резкого снижения расхода токсичных фенолоспиртов и, следовательно, значительного уменьшения вредных выбросов в атмосферу. Причем изделия в этом случае получаются более прочными и влагостойкими.

В производстве керамзита 
            Технические лигносульфонаты могут быть широко использованы в качестве корректирующей добавки в производстве керамзитового гравия. 
           Добавка ЛСТ натрия в количестве 12% от массы абсолютно сухого глинистого сырья позволяет получить прочие гранулы керамзита с пониженной плотностью 0,38043 г/см³.

Нефтяникам  
            В нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин лигносульфонаты используются в качестве реагента для регулирования основных параметров буровых растворов. Также они являются компонентом гелеобразующих систем, представляющих собой маловязкие растворы с pH 2.5-3.0. Образование геля приводит к перераспределению фильтрационных потоков и лучшему их регулированию, выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин, ограничению водопритока в процессах, что в свою очередь повышает нефтеотдачу. Использование в данных системах лигносульфонатов возможно за счет адсорбирующих свойств поверхностно-активных добавок. 
            Так же как и в горнодобывающей промышленности, технические лигносульфонаты используются для укрепления различного вида сооружений: 
буровых шахт, скважин и т. д.

Горнякам  
          В горнодобывающей промышленности технические лигносульфонаты применяются в качестве флотореагента - вещества, позволяющего добиться неполного смачивания выделяемых частиц, т.е. различных минералов руд, и делающего возможным сам процесс флотации. Тот факт, что технические лигносульфонаты являются одними из самых недорогих флотореагентов, а их известно несколько тысяч, способствует повышению спроса на данные реагенты в отрасли. 
          Помимо этого в горнодобывающей промышленности технические лигносульфонаты используются для укрепления буровых шахт. Их добавляют при возведении различных покрытий и оснований из грунтов. Данные сооружения укрепляются битумными эмульсиями, жидкими битумами или каменноугольными дегтями, смолами совместно с цементом или известью, в которые в свою очередь добавляются в лигносульфонаты.

Металлургам  
           Широко распространено применение лигносульфонатов в качестве связующего материала для формовочных и стержневых смесей в литейном производстве. 
           При изготовлении формовочных и стержневых смесей для чугунного, цветного и стального литья лигносульфонаты заменяют собой некоторые дефицитные и токсичные материалы: фенолоспирты, карбамидоформальдегидные и фенолформальдегидные смолы. 
           При использовании связующих на основе лигносульфонатов происходит снижение себестоимости годного сырья, увеличение прочности стержней, уменьшение их осыпаемости до 0,05-0,08 %, снижение температуры и сокращение времени теплового отверждения. 
           В производстве цветных металлов лигносульфонаты используются в качестве флотореагента и связующего реагента для брикетирования мелкозернистого сырья. Они широко применяются в качестве связующего и пластификатора при производстве чугуна, стали, агломерации руды, кислотном травлении и закалке металла и так далее. 
 
           Химикам  
          В химической промышленности лигносульфонаты применяются в производстве пестицидов и протравителей семян - как диспергатор и стабилизатор суспензий в производстве химических средств защиты растений. 
          Также широко распространено использование лигносульфонатов в пищевой и парфюмерной промышленности. Получаемый из лигносульфонатов и гваякола ванилин применяется для придания специфического запаха.

Упаковка

Жидкие технические лигносульфонаты  заливают в железнодорожные цистерны с нижним сливом, автоцистерны, бочки  и другие емкости.

Порошкообразные технические  лигносульфонаты упаковывают в  бумажные и полипропиленовые мешки, а также в мягкие специализированные контейнеры разового использования.

 
           Хранение

Лигносульфонаты технические  хранят в закрытых, проветриваемых складских помещениях в условиях, предупреждающих увлажнение продукта. В зимний период в случае загустения жидких лигносульфонатов разогрев их в цистерне осуществляется глухим паром, т.е. через змеевик, изготовленный из кислотоупорной стали, опускаемый в цистерну через верхний люк.

 

2. Ванилин

Ванилин — бесцветные игольчатые кристаллы с запахом ванили. Формула ванилина C₈H₈O₃. Он содержит такие функциональные группы как альдегидная, эфирная и фенольная. Ванилин содержится в виде гликозида в плодах и является основным компонентом экстракта ванили.     Применяется, в основном синтетический, в качестве ароматизатора в пищевой, парфюмерной и фармацевтической промышленности.

Также нашёл применение более дорогой, но с более сильным запахом  этилванилин. Он отличается от ванилина наличием этокси(-O-CH₂CH₃) группы вместо метокси(-O-CH₃).

Природный экстракт ванили — это профильтрованная настойка бобов ванили на смеси воды и этилового спирта. Помимо ванилина содержит сотни других соединений. Из-за недостатка и дороговизны природного ванилина были найдены пути его синтеза из более доступных компонентов. Исторически первым был синтез из гваякола. В настоящее время ванилин синтезируют как из гваякола, так и из лигнина — составной части древесины, являющейся побочным продуктом целлюлозно-бумажной промышленности. Ванилин на основе лигнина имеет более богатый аромат благодаря наличию примеси апоцинина.

2.1. Нахождение

Ванилин составляет 2 % сухого веса обработанных семян ванили, и он является главным ароматизатором среди 200 других ароматических веществ этого растения. В сушёных стручках высокого качества относительно чистый ванилин может быть виден как белая пыль или «иней» снаружи стручка. В малых концентрациях ванилин содержится в таких продуктах питания, как оливковое масло, сливочное масло, малина и плоды личи. Выдержка в дубовых бочках придаёт ванильный аромат некоторым винам и спирту. В других пищевых продуктах ванилин выделяется при термообработке — так ванилин вносит вклад в аромат кофе, кленового сиропа и блюд из цельных злаков, включая тортилью и овсяную кашу.

2.2. Получение

Натуральное производство