天然树脂生产工艺学参考资料

1、天然树脂生产工艺学参考资料一、专业术语1.采脂：在松树立木树干上有规律地开割伤口，收集分泌出松脂的作业。2.常法采脂：常指单割面、窄侧沟、不用化学药剂或刺激剂涂抹割沟的下降式采脂方法。3.化学法采脂：用植物激素或化学药剂刺激松树，促使多分泌松脂或延长流脂时间，从而达到提高松脂产量和劳动生产率为目的的采脂方法。4.割面负荷率：割面宽度占树干周长的百分率。割面宽度S=割面负荷率树干的周长。5.松香：松香是一种无定形的透明固体树脂，主要化学成分为树脂酸，分子式为C19H29COOH.还含有少量脂肪酸和中性物质。松香是一种天然固体树脂，主要是一系列同分异构体树脂酸的熔合物，分为脂松香、木松香、浮油松香

2、。6.中性物质：松香中不能与碱起皂化反应的非酸性物质，统称为中性物。7.重力沉降：微粒在液体中受到重力的作用慢慢降落而从液体中分离出来的过程。 8.优油：指油品在170时馏出液体积大于90%的商品松节油。松节油的优油成分：-蒎烯81-89%、-蒎烯5-10%. 松香软化点74-76、松香酸价164-166mgKOH/g.9.中油：指组成与优油相似，但倍半萜烯含量稍多的松节油。10.重油：指以高沸点的倍半萜烯为主要成分的松节油。11.松香的酸价：中和1克松香所消耗KOH的毫克数（mgKOH/g）。松香的酸价大小反映松香中树脂酸和脂肪酸的量，一般情况下其酸价和软化点成正比关系。12.松节油的酸价：

3、中和1克松节油中树脂酸所消耗KOH的毫克数。13.松香返生：松香放置一段时间后出现一团团，一片片松脂状的物质，俗称松香的返生。造成松香返生的原因是松脂蒸馏不充分，松香中局部含油含水过多而造成的。14.结晶现象：在厚而透明松香块中形成了树脂酸晶体，使松香变浑浊不透明，肉眼可见晶体的现象。树脂：液相温度。聚合松香：浓硫酸。 松香甘油酯：氧化锌。萜烯树脂AlCl315.结晶趋势：松香在一定温度下，在有机溶剂中或热融状态下析出树脂酸晶体的倾向。16.涌散：孵化出的紫胶幼虫从孵化腔大量地向外爬行觅食的现象。17.涌散期：幼虫群体从涌散开始到结束称为涌散期。紫胶虫喜欢23年枝条。18.固定：涌散出来的紫胶

4、虫在寄主枝条上选择适宜部位或群定居下来的现象。19.泌胶：从紫胶虫体壁上的紫胶腺分泌出半流体胶质。20.紫胶树脂：由多羟基脂肪酸和倍半萜烯酸组成的聚酯混合物。21.松根明子：经过采伐以后的松根长期埋藏在土壤中充脂的部分。22.高温结晶：松脂蒸馏的温度过高，时间过长，树脂酸热异构剧烈，放香后松香冷却缓慢，形成大量枞酸晶体，松香比旋光值负值较大时（-8以上），易产生高温结晶。析出晶体的温度在115120，分离出后晶体主要是枞酸晶体。23.低温结晶：松脂蒸馏后温度较低，放香后松香冷却较快，树脂酸热异构缓和，长叶松酸异构最剧烈点190没有达到，松香中长叶枞酸含量多，松香比旋光值正值较大时（+10以上）

5、，易产生低温结晶。析出晶体的温度在100110，分离出后的晶体主要是长叶松酸晶体。24.中层脂液：在澄清槽里，介于澄清脂液与废水之间有一层由松脂、细微杂质和水分组成的深褐色混合物。加入砂子，助虑作用。25.南亚松含有二元酸，所以酸价很大。松脂池保养水：超过水面10-20cm.芳香醇：-蒎烯经过加氢、氧化、还原、裂解制得。二、填空题1.天然树脂工艺学研究的对象为：松树树脂、冷杉树脂、紫胶树脂、生漆等。2.用松根明子作原料，采用汽油、甲基异丁基酮等有机溶剂浸提松根明子碎片，浸提液经分离、加工得到产品，即浸提松香、浸提松节油（又称木松香、木松节油）。3.用硫酸盐法松木制浆生产中的废液、废气经分离和精

6、制后生产出浮油松香、硫酸盐松节油。 松香中的含油量代表了松香中的中性物质含量。4.用松脂作原料，净化后的脂液经水蒸汽蒸馏制得脂松香、脂松节油。5.我国的主要采脂树种：马尾松、云南松、思茅松、南亚松、湿地松、红松、油松。6.树脂采集法有:常法采脂和化学法采脂。化学采脂药剂分为：植物激素和化学药剂类。采脂的方式分为：下降式采脂工艺、上升式采脂工艺和混合式采脂工艺。采脂技术因素包括：采脂的方式方法、割面负荷率、侧沟宽度、侧沟深度、割沟间隔期、施放化学药剂等。正确的采割松脂对松树生长没有显著的影响。7.纯净的松脂由固体树脂酸和液体萜烯物质两部分组成。8.树脂酸的类型有：枞酸型树脂酸、海松酸型树脂酸和双

7、环型树脂酸。9.间歇蒸馏主要设备：一级蒸馏、二级蒸馏、冷凝冷却器、油水分离器和盐虑器等。10.活气：对物料进行直接加热的蒸汽，也叫直接蒸汽或开口蒸汽。 闭气：对物料进行间接加热的蒸汽，只作传热不传质，也叫间接蒸汽或闭口蒸汽。11.松香、松节油的生产工艺数据：松香（溶解油3540%、草酸0.10.3%，熔解温度95左右）12.枞酸型树脂酸包括枞酸、左旋海松酸、新枞酸、长叶松酸、脱氢枞酸、二氢枞酸、四氢枞酸。海松酸型树脂酸：海松酸、异海松酸、-异海松酸、山达海松酸。双环型树脂酸：湿地松酸、南亚松酸。13.紫胶是寄生在寄主枝条上的紫胶虫，吸取树汁而分泌出来的天然树脂。14.同寄主枝条一起采下的紫胶称

8、为紫梗。用于放养下一代紫胶虫的紫梗称为种胶。从紫梗上剥离出的块状紫胶称为原胶。原胶的主要成分是紫胶树脂、紫胶蜡、紫胶色素。15.聚合松香生产有催化聚合和热聚合两种生产工艺。16.萜烯树脂是通过萜烯的阳离子催化聚合而制得的高分子碳氢化合物。17.思茅松松香不易结晶，南亚松、湿地松松香不结晶。18.松脂加工的方法：按加热的方式分：蒸汽法加工和简易法加工。蒸汽法中按工艺不同分：连续蒸汽法和间歇蒸汽法生产工艺。19.松脂熔解的目的：使松脂液化，除去松脂中的部分杂质并进行脱色，以便下一步的输送、澄清和蒸馏。熔解的方式：间歇式熔解、连续式熔解。加油的目的：降低脂液的密度和粘度，有利于脂液澄清时分离出杂质和

9、水分。加油至澄清脂液含油量达到35-40%，具体视松脂含油量而定。水溶性杂质包括：水溶性植物色素、单宁、无机盐、草酸及草酸亚铁等可溶物。加水的作用：洗涤除去松脂中的水溶性色素和其它杂质，使松香的颜色浅化、降低灰分含量，工艺要求加水量在8-15%。加草酸的作用：草酸具有还原脱色作用，可除去松脂中深色的树脂酸铁，使松香颜色变浅，提高松香的颜色等级。熔解工艺要求加草酸量为0.1-0.2%，质量好的松脂可少加草酸或不加草酸。熔解温度：松脂的熔解温度在95左右，在生产特级松香时熔解温度以93-95为宜，温度过高，树脂酸受热氧化严重。压脂时的蒸汽压力：工艺要求压脂蒸汽的压力在0.15-0.2Mpa，视锅的

10、结构。20.马尾松松脂中，以富含长叶烯等倍半萜烯为主要特征。马尾松松脂的蒸馏温度是较高的，蒸馏的最终蒸馏温度200-22021.松香最易结晶的温度在90-130之间，在这临界区间降温速度越快越好，避免结晶。22.热乙醇不溶物主要是一些机械杂质，生产中通过过滤和澄清工序来除去不溶物。23.优油、一级油以单萜烯为主，重油中含有较多的倍半萜烯(倍半萜长叶烯和石竹烯)。24. 影响松香软化点的主要因素是松香中性物质含量，提高松香软化点的方法只能从蒸馏着手。（1）采用延长蒸馏时间或提高放香温度的方法。（2）用中油或优油作熔解油，减少脂液的重油量。（3）采用减压水蒸汽蒸馏工艺。25.影响脂液澄清效果的因素

11、：（1）沉降粒子的大小（2）水与脂液的重度差（3）脂液的粘度（4）澄清时间。三、简答题1.采脂对松树生长和木材性质的影响：松脂是松树树脂道泌脂细胞所形成的混合物，是松树生理代谢的自然产物。采用合理的采脂工艺，根据采脂年限和树干直径确定恰当的割面负荷率、适合的侧沟宽度和深度，以及合理的割沟间隔期等技术，采脂不会影响松树的正常生长。2.松香颜色的来源：树脂酸受氧化后颜色变深，松脂状态时受自然氧化，加工过程中树脂酸受热氧化；松香中含有其它色素，不挥发色素，如单宁、植物色素等，无机盐，如铁盐，泥浆等。3.松香颜色变深的预防措施：（1）从原料着手，尽量减少松脂氧化变质。鼓励脂农及时交售松脂，贮存松脂时要

12、加保养水，隔离空气接触。（2）采用草酸脱色工艺，增加水洗工艺。加草酸熔解，除去树脂酸铁盐，熔解前水洗，漂洗去树皮屑、木片，松脂熔解后水洗，将脂液中水溶性色素除去。（3）缩短松脂在高温的加工时间，减少与氧气接触。蒸馏重油时尽量加快蒸馏速度，加大活气量，采用真空水蒸汽蒸馏工艺，放香后尽量加快松香冷却速度。（4）采用优劣松脂搭配生产，提高松香优级品率。4.提高软化点的方法：（1）延长蒸馏时间或提高放香温度。（2）采用中油或优油作溶解油，减少重油含量。（3）采用减压蒸馏工艺。要提高松香的软化点，生产中通常是采用降低松香的含油量来达到目的。具体方法是：延长蒸馏时间或提高放香温度，尽量把高沸点的长叶烯等倍

13、半萜烯蒸馏出来，使松香的含油量降低。5.防止乙醇不溶物含量过高的措施：（1）脂液溶解时要熔透，不能有小颗粒松脂存在。（2）澄清脂液要细滤器过滤除去悬浮细小杂质。（3）脂液含量在3540%，含油量偏低时脂液粘度大，密度差变小，会影响澄清效果。（4）脂液澄清时的温度不能小于85，要保证有58h的澄清时间。6.松香返生的防止方法：（1）蒸馏时间要保证，活气喷管排布合理，无死角。（2）热香贮器和包装桶内不得有水和有机溶剂。（3）间歇蒸馏时，一级锅的放脂阀不能漏脂，在二级锅放香时如果有生脂漏入热香中就会明显造成松香返生。7.对于马尾松松脂的蒸馏，采用减压水蒸汽蒸馏工艺有何优缺点？答：采用减压水蒸汽蒸馏工

14、艺的优点：（1）可降低松香的含油率，提高松香质量（2）减少树脂酸氧化，防止松香颜色变深（3）减少蒸汽消耗量，降低生产成本（4）减少松香的结晶现象。缺点：与常压蒸馏相比，减压蒸馏的设备稍复杂，设备投资大，抽真空所消耗的动力大，蒸出的松节油其酸价较大，操作的工艺条件要求高些。8.松节油初馏点达不到指标要求的原因。答：（1）混入了参假杂油，如汽油（120150）。（2）油贮存时间过长，萜烯氧化后生成低沸点小分子化合物。（3）油样中有水造成沸点降低。9.松香结晶的主要因素。答：（1）松脂加工过程中树脂酸的热异构。（2）松香的冷却速度。（3）水分对松香结晶的影响。（4）品种对松香结晶的影响。（5）震动对

15、松香结晶的影响。10.防止松香结晶的措施。答：（1）选择适宜的蒸馏工艺。根据原料的组成特点，确定适宜的蒸馏温度和时间。（2）采用恰当的冷却工艺。高温放香，必须加速冷却速度，控制放香后的热异构，低温放香可采用罐车保温和加盖保温等措施，延长放香后的热异构进程，使松香中的树脂酸比例处在不易结晶的范围。（3）降低松香含水率。保证过热蒸汽的温度（360）和干度，蒸馏设备中闭气加热管不能泄漏，进脂阀不能泄漏，放香管、放香桶不应有水分等。（4）避免在热香中混入晶种，保持松香包装工段热香罐的清洁。（5）防止松香在冷却中震动。11.用中油作熔解油的原因答：用优油作熔解油时，所蒸出的重油量最少，蒸馏所用的时间较短

16、，特别是蒸重油的高温时间短，消耗的活气量也少，降低了能耗，同时对脂液澄清也有利（优油比重小，使脂液与水的重度差值大），但从经济上考虑是不合算的，优油要作为工厂的产品出售，单价在6000元/T，只有在中油不够用时才补充优油。用重油作熔解油时，每锅要比用优油或中油熔解要多蒸出高沸点的重油，使得蒸馏时间延长、蒸馏温度提高（205-215），这会使得松香在高温的时间太长，加速树脂酸的氧化，松香的颜色变深，对松香的质量不利，同时也消耗更多的蒸汽，增加生产成本，造成生产的恶性循环。若用重油作熔解油，脂液与水的重度差值变小，不利于澄清分离。12.当松节油呈黄色或棕色时，可能的原因答：（1）松脂蒸馏时控制不好

17、，有冲料现象发生，把泡沫、松脂带入油中。（2）蒸馏温度高、松节油存放时间过长、存放处温度高，烯被氧化成氧化萜烯。（3）蒸馏的管道或存油设备有污染物，如橡胶垫片、杂油、铁锈等。13.贮脂池组的优点答：（1）多个小池共用一台螺旋输送机，可节省设备投资。（2）分为多个小池，便于分级贮存松脂和松脂搭配使用。（3）便于加水保养松脂。 缺点：结构少复杂。14.螺旋输送机输送的工作原理：答：利用带有螺旋叶片的转轴的转动将叶片间的物料沿机槽向前推进的输送机。松脂由进料口进入机槽内，当螺旋转动时，松脂由于自身的重量以及松脂与槽壁之间的摩擦力作用，松脂不随同转动轴一起转动，而是沿着轴向滑动，作用力为螺旋轴旋转而产

18、生的轴向推力由叶片直接作用到松脂上而推动松脂前进。15.草酸脱色原理答：由于草酸的酸性比树脂酸强，在加热和搅拌的条件下，草酸分子与树脂酸铁分子反应，生成树脂酸和草酸铁，草酸铁不溶于水，呈絮状物沉淀下来，可在澄清时随渣水排出。另一方面，草酸铁又可发生还原作用，在过量的草酸作用下草酸铁被还原为草酸亚铁（草酸被氧化为CO2和H2O），草酸亚铁溶于水，随废水排出。草酸铁和亚铁盐在澄清时随渣水排出，树脂酸铁被还原为树脂酸，松香颜色得到了浅化。16.压送熔解脂液时为何不用压缩空气来输送？答：（1）压缩空气温度较低，会使熔解脂液降温。（2）避免空气与松节油蒸汽形成混合爆炸气体，压脂快结束时，达到爆炸极限范围

19、的空气松节油混合气会以高速摩擦管壁，静电火花可引燃油汽发生爆炸事故。17.松脂蒸馏的基本原理答：脂液中松节油与水互不相溶，受热后各自具有独立的蒸汽分压，当各分压之和等于外界压力时脂液沸腾，松节油在较低的蒸馏温度下蒸出。含油量在40%的松脂液加热到170时才沸腾，而采用水蒸汽蒸馏方式，当温度达到96时脂液就沸腾并蒸出松节油。在松节油组成中，-蒎烯的沸点为156，采用水蒸汽蒸馏可明显降低脂液的蒸馏温度。18.蒸馏时，使用过热蒸汽，在比较高的温度下进行蒸馏，则更有利，原因是答：（1）水蒸汽温度越高，单位质量水蒸汽的体积越大，其形成气泡面积越大，扩散出来随着水蒸汽所带走的松节油蒸汽数量越多。（2）温度

20、增高，则蒸馏液的部分蒸汽压力加大，因此单位重量水蒸汽所能蒸出的松节油量就增多。（3）过热蒸汽干度大，锅内无水层存在，最后可使松香中的水分降至最低限度，从而保证了产品质量，防止松香结晶。天然树脂生产工艺学课程作业及答案1、松香生产中常遇到中油不够熔解用的情况，此时应补充优油作熔解油还是用重油作熔解油？分析它们对脂液澄清分离、脂液蒸馏、松香质量有什么影响。答：在生产上当中油不够熔解用的时候，此时应补充优油作熔解油，而不要加重油作熔解油，否则，会造成在生产中的脂液澄清分离、脂液蒸馏、产品质量上的严重影响，形成生产上的恶性循环，对生产极为不利。影响：(1)在松香生产中加入熔解油可降低脂液的密度和粘度，

21、脂液的比重变小，澄清时脂液浮在水面上，脂液与水层的重度差增加，有利于从脂液中分离出杂质和水分，加熔解油量控制在35%-40%范围，在保证了脂液澄清效果的前提下，可用32-36%的含油量，以提高劳动生产率。(2)用重油作熔解油时，由于重油中含有较多的高沸点倍半萜烯成分，使得蒸馏脂液时要用更多的活气把它们蒸馏出来，蒸馏操作的负荷增大，消耗更多的蒸汽，增加了生产成本。(3)用重油作熔解油时，由于重油中含有较多的高沸点倍半萜烯成分，要把它们蒸馏出来就得提高蒸馏的温度或是延长蒸馏的时间，造成脂液蒸馏时树脂酸的氧化和加剧热异构作用，使得松香的颜色加深、结晶趋势大，直接影响了产品的质量。2、某螺旋输送机每小

22、时输送15吨松脂 , 试确定螺旋输送机的螺旋直径和电机的额定功率 。 已知: S = 0.8D ; n = 85 r.p.m ; = 1.03 ; C = 0.25 = 0.88 ; = 10 ; k = 1.3 H = 8.8 m ; = 22解：生产能力 额定功率3、某松脂的出香率为 75.5% ,含油量为17.5% ,求澄清脂液含油量为37.5%，熔解进料为1.85吨松脂/锅时的加油量。解：A=75%1.85=1387.5（kg/锅）B=17.5%1.85=323.8（kg/锅）含油量C=37.5% 相当于299.6（kg/T）4、某澄清锅内脂液温度为90 ，水的密度1 = 965.3

23、/m3 , 脂液的密度2 = 936 /m3 , 脂液的粘度为= 15 cP 。分别求水粒直径为d1 =2.5 mm； d2 = 0.25 mm ; d3= 0.025 mm 时的沉降速度和沉降 1.2 m 所需的时间。解：，t= 分析讨论：管理、生产技术、开发、素质、市场、原料、调整产品结构等角度分析。5、某澄清锅进料W = 3.5 m3/h，澄清锅的直径为3.5 m，求生产工艺条件下可沉降水粒的直径是多少？已知: = 15 cP ； g = 9.81 = 12 =29.5 kg/m3 解：D=3.5m，F=， ， 求出d6、某间歇蒸馏在常压下分三个阶段进行, 在一级锅蒸出优油(占蒸出总油量

24、的45% , 温度从120- 150) , 在二级锅中分别蒸出中油(占总油量的45% , 温度为150 -180 ) 和重油（占总油量的10 % , 温度为185-195 ) 。每锅生产松香1350 , 其中松香含油量为2.2% ( 重油, 以长叶烯为主) , 进料脂液的含油量为37.5% , 取各阶段的汽化效率 E优 =0.85 ; E中 =0.78 ; E重 =0.70 , 计算蒸馏松脂的水蒸汽量 。 已知: 优油的平均分子量M优 = 96%136 + 4%204中油的平均分子量M中 = 75%136 + 25%204 重油的平均分子量M重 = 20%136 + 80%204 长叶烯、石竹

25、烯分子量M = 204解：优油的平均分子量M优 = 96%136 + 4%204=138.72 中油的平均分子量M中 = 75%136 + 25%204=153.00 重油的平均分子量M重 = 20%136 + 80%204=190.4 长叶烯、石竹烯分子量M = 204每锅纯松香量W香 =1350（1 2.2%）=1320.3 nR = 1320.3/ 302 = 4.372( kmol ) 每锅脂液中松节油总量(1)计算优油段的蒸汽消耗量: 进入一级锅时松节油的平均分子量 M1 M1 = 45%138.72 45%15310%190.4 =150.31一级锅中脂液的松节油量nA1 = 81

26、0*（1-0.022）/ 150.31 = 5.270 ( kmol ) 蒸完优油后(进入二能锅时)松节油的平均分子量 蒸完优油后(进入二能锅时)松节油的量 nA2 取优油阶段平均温度 T 1 = （120150)/ 2 =135 T 1 = 140 ，查P136 表图 3 49 得： 优油的PA= 458.4 (mmHg) （ log PA = 7.7483 - 2101.98/(273.2140)代入M.C.Adams公式 S优 = 5.0836 ( kmol ) = 91.51 (活汽） 优油阶段平均油水比555. 640% : 91.51 =1 : 0.33说明:因PA值随着蒸馏液中含油量的降低而不断变化,如能把优油阶段分段进行计算 , 如以每段10进行计算 , 算出的数值更精确 。(2)中油阶段的蒸汽消耗量计算： 中油段开始时（蒸优油结束时）松节油的量nA2 = 1.94799 ( kmol ) 蒸完中油后松节油的平均分子量 M3 = M重 = 193.8 蒸完中油后脂液中松节油的量 nA3 取中油阶段的平均蒸馏温度计 T2 = (155+185)/2T2 = 170, 查 P136的表图 3 - 49 得 , P中 = 576 (mmHg) 代入M.C.Adams公式 = 10.5658 ( kmo