專利名稱：幾種溶劑萃取明子木片中樹脂物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明選用三種不同的溶劑——石油醚、甲基異丁基酮和乙醇在常壓下萃取樹脂物質(zhì)。本發(fā)明適用于木松香生產(chǎn)中從根株明子木片和板明子木片中萃取出樹脂物質(zhì)，也適用于從木材加工剩余物，例如從富含樹脂物質(zhì)的刨花中萃取樹脂物質(zhì)；同時，更適用于富含樹脂木材的脫脂加工處理，以及從富含樹脂的松樹球果及果殼中萃取樹脂物質(zhì)。
在木松香生產(chǎn)中，從根株明子木片和板明子木片中萃取樹脂物質(zhì)是生產(chǎn)中的關(guān)鍵一環(huán)，它直接影響到產(chǎn)品得率和質(zhì)量，以及加工成本等。而影響明子木片樹脂萃取率的因素很多，如明子木片的大小和含水率，溶劑的種類和用量，溶劑循環(huán)次數(shù)，萃取時間，萃取溫度和萃取壓力等。本發(fā)明著重闡明三種溶劑在不同的工藝條件下萃取樹脂物質(zhì)的方法。
有些學(xué)者對從明子木片中萃取樹脂物質(zhì)的方法作了一些研究，也有一些工業(yè)應(yīng)用的實例。
蘇聯(lián)《(水解與林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)》1977年第二期以“在萃取松香生產(chǎn)中采用新的溶劑”為題發(fā)表的論文中介紹了蘇聯(lián)列索西比爾工廠采用較高沸點的汽油溶劑(БЛХ)代替常用的汽油溶劑(БР)萃取樹脂物質(zhì)，使明子木片的干燥過程強化。高沸點汽油溶劑(БЛХ)是脂肪族和環(huán)烷烴的混合物，其指標(biāo)如下20℃(不大于)時的密度，kg/m3750蒸餾開始溫度℃不低于 105餾出90％時的溫度℃不高于 125餾出98％時的溫度℃不高于 130蒸餾后的釜殘％不大于 2.0含硫量％ 不大于 0.025同時介紹維爾賀圖爾斯基工廠和新魯將斯基工廠采用高沸點汽油(БЛХ)及汽油溶劑(БР)的混合汽油萃取明子木片中的樹脂物質(zhì)，結(jié)果表明，對于罐組逆流萃取法來說，高沸點汽油(БЛХ)是汽油溶劑(БР)的有效代用品。索琴斯基工廠和列索西比爾斯基等工廠采用高沸點汽油(БЛХ)溶劑，而不加汽油溶劑(БР)，均為罐組萃取分餾法，結(jié)果表明，采用高沸點汽油溶劑比慣用的汽油溶劑更有效。廢木片中的松香含量與除去樹脂的干木材比，減少1％～2％，松香萃取率增加5％～10％．1噸含水量為20％．松香含量為15％的明子得率提高8～10kg。但以上方法的樹脂萃取率不超過80％。
蘇聯(lián)專利207,925．發(fā)明人ЛИCОВ,В.И等建議采用苯蒸汽萃取木片中的樹脂物質(zhì)，并且已在工廠實際應(yīng)用。該方法在相同的萃取時間內(nèi)增加了松香，松節(jié)油和浮選油的得率，縮短了萃取時間。
СТЕКОЛЬШИКОВ,М.Н等人在1976年蘇聯(lián)《石油化學(xué)合成技術(shù)綱要》中提到二甲苯殘液分餾得到的沸程為105～130℃的新溶劑石腦油已應(yīng)用于木材工業(yè)，尤其是松香萃取中，新溶劑符合所需要的指標(biāo)。
БЕДРИН,А.К等人在1977年第二期7～9頁以“介紹一種應(yīng)用于松香萃取工業(yè)的新溶劑”為題，報道了從二甲苯餾份蒸餾得到一種新的松香萃取工業(yè)用溶劑石腦油，它由脂肪烴和環(huán)烷烴混合物組成，沸程為105～125℃。新溶劑石腦油在松香萃取和含脂木片的干燥中比石腦油BR更有效，而對空氣和水污染相同。
蘇聯(lián)專利704,975，發(fā)明人КИВА,В.Н等，1979年12月25日批準(zhǔn)，標(biāo)題為“從木片中提取松香的方法”，建議用含77.5％～83.3％脂肪烴(ПУ)，15％～20％環(huán)烷烴(НУ),1.7％～2.5％芳烴(АУ)的有機溶劑——汽油混合物于80～105℃從木片中提取松香，混合物餾程105～130℃。溶劑與木片的比例為4.5～5.1。例如萃取木片溶劑的平均比例(％)83.3ПУ,15НУ,1.7АУ，溶劑與原料之比為5∶1，萃取溫度105℃，時間6h，常壓，萃取率達到85％，溶劑損失370kg/T松香。該方法與已知的方法比較，可降低溶劑損失20％，提高萃取率4～12％。
ЧШКОВА,Е.В等人在蘇聯(lián)《木材剩余物中的化學(xué)機械加工》1981年第7期52～57頁中以“用氯化烴從充脂材中萃取樹脂物質(zhì)”為題，敘述了二氯乙烷或三氯乙烯代替石油英萃取明子木片中的松香，萃取時間減少1/3，松香得率增加了12％～13％，與石油英萃取得到的產(chǎn)物比較，二氯乙烷或三氯乙烯得到的產(chǎn)物顏色深，軟化點高，且酸值低。
尹逢娟在中國《林產(chǎn)工業(yè)》1981年第5期41-44頁上以“美國的松根采集，松香和松節(jié)油加工問題”為題，介紹了美國赫格利斯公司曾用非極性溶劑汽油加入芳香烴類物質(zhì)作萃取溶劑，例如用苯作萃取劑。70年代改用極性溶劑甲基異丁基酮，罐組逆流萃取，10個罐一組，萃取周期5h，操作壓力4.9×105～6.2×105Pa，每罐萃取效果40％，總萃取效率97％。新鮮木片含松脂182kg/T，可浸出176.5千克，廢木片含殘脂5.5千克。溶劑用量為177千克/噸木片，溶劑耗量為2.7～4.5千克/噸木片。
蘇聯(lián)專利2,039,782，1995年7月20日批準(zhǔn)，標(biāo)題為“木材中松脂的萃取”，介紹四氯化碳蒸汽萃取含脂木材，萃取物用來制取松節(jié)油，松香和浮選油。該方法能夠提高松脂的得率和安全性、并降低蒸汽耗量。
為了探索適宜的萃取溶劑和工藝條件，我們進行了本發(fā)明的實驗。
本發(fā)明采用的萃取溶劑分別為石油醚、甲基異丁基酮和乙醇。雖然美國已使用甲基異丁基酮作樹脂物質(zhì)的萃取溶劑，但美國是在一定壓力條件下進行萃取的，而本發(fā)明是在常壓下萃取樹脂物質(zhì)，這在工藝條件上具有本質(zhì)的不同。其它兩種溶劑，石油醚和乙醇未見有應(yīng)用于從明子木片中萃取樹脂物質(zhì)方面的報道。
實驗方法本實驗分別選用石油醚、甲基異丁基酮和乙醇作萃取溶劑，采用罐組逆流萃取工藝，工藝流程簡圖如附圖
所示，選用6～8個萃取罐為一組，每罐裝有一定量的明子木片，溶劑從首罐(第一個罐)加入，在75℃、85℃或95℃的恒溫下萃取40～60min后，從第一罐放出萃取液，直接進入第二個罐中，在第一個罐中重新加入溶劑；兩罐同時在75℃、85℃或95℃條件下萃取40～60min，依次往下循環(huán)操作，從最后一個罐(第6～8罐)中放出萃取液，加工生產(chǎn)松香、松節(jié)油和浮選油，萃取殘渣從首罐排出，分析殘余樹脂含量，計算樹脂萃取率。
實驗方案1選用石油醚作萃取溶劑，按照本發(fā)明的實驗方法作萃取實驗，工藝為罐組逆流萃取。石油醚沸程為90～120℃，密度0.63～0.66，明子木片規(guī)格為15mm～25mm×3mm×3mm。常壓下萃取。
實例1．萃取溶劑石油醚萃取溫度75℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1900溶劑循環(huán)間隔時間50min溶劑循環(huán)次數(shù)6次萃取率 81.20％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
實例2．萃取溶劑石油醚萃取溫度85℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1700
溶劑循環(huán)間隔時間 60min溶劑循環(huán)次數(shù) 7次萃取率 77.54％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
實例3． 萃取溶劑 石油醚萃取溫度 95℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1500溶劑循環(huán)間隔時間 50min溶劑循環(huán)次數(shù) 8次萃取率 83.00％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
從實驗結(jié)果可以看出，石油醚在85℃時的萃取效果最低，而在95℃時的萃取效果最好。石油醚為輕質(zhì)石油產(chǎn)品的一種，是低分子量的有機烴類混合物，粘度較低，不溶于水，溶于大多數(shù)有機溶劑。鑒于石油醚的這些理化特性和對明子木片具有較高的樹脂萃取率，合于在木松香生產(chǎn)中作萃取溶劑，用來萃取富含樹脂木材中的樹脂物質(zhì)，萃取工藝采用罐組逆流萃取，萃取液經(jīng)蒸餾，分離出松香和松節(jié)油，利用油水分離的方法使石油醚回收，達到循環(huán)利用的目的。
實驗方案2．選用甲基異丁基酮作萃取溶劑，按照本發(fā)明的實驗方法作萃取實驗，工藝為罐組逆流萃取。木片規(guī)格為15mm～25mm×3mm×3mm。常壓下萃取。
實例4． 萃取溶劑 甲基異丁基酮萃取溫度 75℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑量 1500溶劑循環(huán)間隔時間 60min溶劑循環(huán)次數(shù) 6次萃取率 95.85％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
實例5． 萃取溶劑 甲基異丁基酮萃取溫度 85℃每罐裝明子木片 500
每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1900溶劑循環(huán)間隔時間50min溶劑循環(huán)次數(shù)7次萃取率 97.23％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
實例6． 萃取溶劑甲基異丁基酮萃取溫度95℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1700溶劑循環(huán)間隔時間40min溶劑循環(huán)次數(shù)8次萃取率 96.71％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
甲基異丁基酮為極性有機溶劑。密度0.8010，沸點116～118℃，折光率1.396(20℃)。赫格利斯公司在木松香生產(chǎn)中使用該溶劑，萃取率達到97％。但該公司是在4.9×105～6.2×105Pa的操作壓力下使用甲基異丁基酮，而本發(fā)明是在常壓下操作，萃取率能達到97.23％，而且在常壓下萃取，操作容易控制，對設(shè)備要求不十分復(fù)雜，安全性高。
實驗方案3．選用乙醇作萃取溶劑，按照本發(fā)明的實驗方法作萃取實驗，工藝為罐組逆流萃取。明子木片規(guī)格為15mm～25mm×3mm×3mm。常壓下萃取。
實例7． 萃取溶劑乙醇萃取溫度75℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1700溶劑循環(huán)間隔時間50min溶劑循環(huán)次數(shù)7次萃取率 91.40％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
實例8． 萃取溶劑 乙醇萃取溫度 85℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1500
溶劑循環(huán)間隔時間 60min溶劑循環(huán)次數(shù) 8次萃取率 91.90％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
實例7． 萃取溶劑 乙醇萃取溫度 95℃每罐裝明子木片 500每罐循環(huán)一次的溶劑用量 1900溶劑循環(huán)間隔時間 50min溶劑循環(huán)次數(shù) 6次萃取率 92.82％罐組逆流萃取，操作步驟見實驗方法。
乙醇是極性有機溶劑，對樹脂的萃取效果雖然次于甲基異丁基酮，但是要好于石油醚，在75～95的溫度下，萃取率均達到90％以上，而且乙醇價廉易得，具有顯著的經(jīng)濟效益，無污染，易操作。乙醇溶于水，回收利用時，不能采用油水分離的方法，本發(fā)明采用超臨界流體技術(shù)回收乙醇，使其循環(huán)利用。
本發(fā)明選用的三種萃取溶劑中，甲基異丁基酮對明子木片的萃取效果最好，萃取率最高達到97.23％，比美國赫格利斯公司在4.9×105～6.5×105Pa壓力下的萃取率(97.00％)高出0.23％，而且本發(fā)明是在常壓下萃取，操作上容易控制，對設(shè)備要求不復(fù)雜。在75～95℃條件下，萃取率為95.85％～97.23％。乙醇對明子木片的萃取效果次于甲基異丁基酮，但萃取率也達到了91.40％～92.82％之間，看來在本發(fā)明的實驗條件下，乙醇的萃取效果變化不顯著。乙醇的安全性要好于甲基異丁基酮和石油醚；也好于汽油溶劑和高沸點汽油。乙醇的萃取效果也優(yōu)于石油醚、汽油溶劑和高沸點汽油等溶劑。由于乙醇溶于水，需要采用超臨界流體技術(shù)來分離醇水，以利于乙醇的回收利用，而超臨界流體技術(shù)對醇水的分離效果極佳。石油醚是本發(fā)明所選用的三種萃取溶劑中萃取效果最低的，對明子木片的萃取率為77.54％～83.00％。萃取效果要好于汽油溶劑和高沸點汽油。
權(quán)利要求
本發(fā)明選用三種不同的溶劑——石油醚、甲基異丁基酮和乙醇作萃取溶劑，萃取明子木片、松根和富含樹脂的木材、球果及果殼等中的樹脂物質(zhì)，以用于木松香生產(chǎn)中的萃取過程和木材脫脂處理等工序。本發(fā)明是在常壓下萃取，采用罐組逆流萃取工藝。要求的權(quán)利1．石油醚為樹脂萃取溶劑時，對明子木片、松根、富含樹脂的木材、球果和果殼進行萃取。該發(fā)明操作步驟為在每個萃取罐中加入500份明子木片，在首罐中加入明子木片3～5倍的石油醚，在75～95℃、常壓下萃取40～60min，然后將萃取液移入下一個萃取罐，在首罐中繼續(xù)加入石油醚，兩罐同時在75～95℃、常壓下萃取40～60min，依次往下進行6～8次，從尾罐中放出萃取液。工藝條件如下萃取壓力 常壓萃取溫度 75～95℃溶劑循環(huán)間隔時間 40～60min溶劑循環(huán)次數(shù) 6～8次溶劑體積與木片重量比 3∶1～5∶1每罐明子木片 500上述萃取樹脂物質(zhì)的方法適用于木松香生產(chǎn)和含脂木材的脫脂過程。萃取率達到77.54～83.00％。
2．甲基異丁基酮作為樹脂萃取溶劑時，對明子木片、富含樹脂的木材、球果、果殼和松根進行萃取，該發(fā)明的操作步驟為在每個萃取罐中加入500份明子木片，在首罐中加入明子木片重量3～5倍的甲基異丁基酮，在75～95℃，常壓下萃取40～60min，然后將萃取液移入下一個萃取罐，在首罐中繼續(xù)加入甲基異丁基酮，網(wǎng)罐同時在75～95℃，常壓下萃取40～60min，依次往下進行6～8次，從尾罐中放出萃取液。工藝條件如下萃取壓力 常壓萃取溫度75～95℃溶劑循環(huán)間隔時間40～60min溶劑循環(huán)次數(shù)6～8次溶劑體積與木片重量比3∶1～5∶1每罐明子木片500上述萃取樹脂物質(zhì)的方法適用于木松香生產(chǎn)的萃取工序和含脂木材的脫脂過程。樹脂萃取率為95.85％～97.23％。
3．乙醇作為樹脂萃取溶劑時，對明子木片、富含樹脂的木材、球果和果殼進行萃取，該發(fā)明的操作步驟為在每個萃取罐中加入500份明子木片，在首罐中加入明子木片重量3～5倍的乙醇，在75～95℃常壓下萃取40～60min，然后將萃取液移入下一個萃取罐，在首罐中繼續(xù)加入乙醇，兩罐同時在75～95℃，常壓下萃取；依次往下進行6～8次，從尾罐中放出萃取液。工藝條件如下萃取壓力 常壓萃取溫度75～95℃溶劑循環(huán)間隔時間40～60min溶劑循環(huán)次數(shù)6～8次溶劑體積與木片重量比3∶1～5∶1每罐明子木片500上述萃取樹脂物質(zhì)的方法適用于木松香生產(chǎn)和含脂木材的脫脂過程，萃取率為91.40％～92.82％。
全文摘要
發(fā)明名稱為“幾種溶劑萃取明子中樹脂物質(zhì)的方法”,主要用石油醚、甲基異丁基酮和乙醇萃取明子和富含樹脂的木材、球果和果殼中的樹脂物質(zhì),應(yīng)用于木松香生產(chǎn)和木材脫脂中。本發(fā)明在常壓下萃取。甲基異丁基酮的萃取率為95.85%～97.23%,乙醇為91.40%～92.82%。石油醚為77.54%～83.00%。乙醇的萃取效果雖次于前者,但是安全性要好,易操作,價廉易得,無污染。對乙醇萃取液加工時,醇水分離需采用超臨界流體技術(shù)。
文檔編號C09F1/00GK1235997SQ99106530
公開日1999年11月24日 申請日期1999年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月20日
發(fā)明者侯林英, 馬宏, 夏忠誠 申請人:侯林英