Особенности получения и применения таллового пека

На сегодняшний день целлюлозно-бумажная промышленность является серьезным источником смолистых веществ, которые представляют собой экстрактивную часть древесины. При переработке различных пород древесины в целлюлозу, преимущественно сульфатным способом, происходит трансформация древесных смолистых веществ в сульфатный щелок, сульфатное мыло, затем в талловое масло и другие побочные продукты. Проблемой остается недостаточность областей применения, направлений и экономического обоснования промышленной переработки побочных продуктов целлюлозно-бумажной отрасли.

В этой связи актуальным является выявление особенностей получения, возможностей модификации и потенциальных направлений применения таллового пека, как одного из побочных продуктов переработки древесины.

Талловый пек является плавким остатком перегонки сырого таллового масла и представляет собой многотоннажный побочный продукт сульфатцеллюлозного производства. Например, ежегодно более 25 тыс. тонн таллового пека образуется на таких лесоперерабатывающих и целлюлознобумажных комбинатах (ЛПК и ЦБК) как Котласский, Соломбальский, Сегежский, Селенгинский, Братский, Усть-Илимский и др. [1].

Талловый пек образуется при вакуумной ректификации сырого таллового масла в виде отделяемой нелетучей фракции и состоит из сложных эфиров смоляных и жирных кислот, олигомеров смоляных и жирных кислот, высококипящих нейтральных веществ - углеводородов и спиртов, фитостеринов и т.п.

По структуре талловый пек является полутвердым веществом, включающим нейтральные вещества в диапазоне 24-38%, окисленные

(нерастворимые в нетролейном эфире) вещества 12–29%, смоляные кислоты 6–26%, жирные кислоты 28–41%. Свойства и состав таллового пека определяются составом и технологией переработки сырого таллового масла. Талловый пек является малотоксичным горючим веществом, с температурой вспышки 263-2770С и воспламенения – в районе 4000С. [2].

Выпуск талового пека осуществляется по ТУ 13 -400177-184-84, и в зависимости от места производства пек может иметь различные показатели свойств (таблица 1).

Таблица 1 – Свойства пека в зависимости от места производства (составлено автором по данным [1])

Считается, что переработка таллового масла на многоколонных ректификационных установках в целях получения пека нецелесообразна, т.к. пек представляется малоценным продуктом, а ректификационные колонны предпочтительнее использовать для получения канифоли. В этой связи таловый пек зачастую сжигается в смеси с мазутом на целлюлознобумажных производствах.

С другой стороны, развитие переработки пека в ценные продукты и формирование рынков их сбыта приведет к оптимизации и повышению эффективности лесоперерабатывающего и целлюлозно-бумажного производств. В этой связи, наиболее часто пек используют в операциях проклейки картона и мешочной бумаги. На основе окисленного таллового пека освоен выпуск лаков и красок с физико-механическими параметрами, превышающими аналогичные значения для традиционных лаков и красок на основе битумов [1].

Кроме того, талловый пек используется для синтеза ингибиторов коррозии, а также при изготовлении резинотехнических изделий как компонент в смягчителях резины и добавках, повышающих адгезию резины к металлокорду. Пек применяют в качестве экологического топлива и в качестве связующего компонента при производстве асфальта в ходе дорожного строительства. Талловый пек используется в промышленности стройматериалов в качестве вспучивающейся добавки при получении керамзита и в виде воздухововлекающей добавки при изготовлении пенобетона [3]. В нефтедобывающей промышленности, талловый пек находит применение в качестве компонента буровых растворов.

Известен пример применения талового пека как перспективного сырья для связующего пека анодной массы электролизеров в алюминиевой промышленности, взамен традиционно используемого каменноугольного пека. Показано, что в отличие от содержащих канцерогенные бензопирены каменноугольнольных пеков, талловый пек более экологичен и отвечает необходимым физико-механическим свойствам [4].

Предложен способ использования таллового пека при получении упаковочного антисептического материала для металлопродукции. Материал содержит крепированную бумагу, пропитанную смесью дистиллятного гача или парафина с талловым пеком, при соотношении компонентов: крепированная бумага 20–45 % масс., дистиллятный гач или парафин 20–40% масс., битум 20–50 % масс., талловый пек 1–5 % масс. В данном случае талловый пек выполняет функции антисептической добавки [5].

Существуют исследования, направленные на оптимизацию способов брикетирования штыбов, заключающихся в склеивании частиц угля с использованием различных связующих материалов. Традиционными связующими веществами для брикетирования антрацитовых штыбов, являются различные продукты нефтепереработки, например, нефтебитумы. В данном случае в связи с дефицитом продуктов нефтепереработки решалась задача использования отходов других производств. Получено новое комплексное связующее, в основе которого находятся технические лигносульфонаты, гидрофобизированные раствором таллового пека в уайт-спирите [6].

Таким образом, проведенный анализ позволил выявить проблемы использования побочных продуктов производств ЛПК и ЦБК. Показано, что недостаточно развита дальнейшая промышленная переработка таллового пека. Показаны примеры исследований возможностей применения пека в различных отраслях промышленности, как в исходном, так и в модифицированном состоянии. Выявлено отсутствие масштабных внедрений результатов исследовательских работ в промышленное производство, что делает необходимым дальнейшие исследования по поиску эффективной технологии использования таллового пека в различных отраслях промышленности.