几种溶剂萃取明子木片中树脂物质的方法

几种溶剂萃取明子木片中树脂物质的方法

本发明选用三种不同的溶剂——石油醚、甲基异丁基酮和乙醇在常压下 萃取树脂物质。本发明适用于木松香生产中从根株明子木片和板明子木片中 萃取出树脂物质，也适用于从木材加工剩余物，例如从富含树脂物质的刨花 中萃取树脂物质；同时，更适用于富含树脂木材的脱脂加工处理，以及从富 含树脂的松树球果及果壳中萃取树脂物质。

在木松香生产中，从根株明子木片和板明子木片中萃取树脂物质是生产 中的关键一环，它直接影响到产品得率和质量，以及加工成本等。而影响明 子木片树脂萃取率的因素很多，如明子木片的大小和含水率，溶剂的种类和 用量，溶剂循环次数，萃取时间，萃取温度和萃取压力等。本发明着重阐明 三种溶剂在不同的工艺条件下萃取树脂物质的方法。

有些学者对从明子木片中萃取树脂物质的方法作了一些研究，也有一些 工业应用的实例。

苏联《(水解与林产化学工业》1977年第二期以“在萃取松香生产中采用 新的溶剂”为题发表的论文中介绍了苏联列索西比尔工厂采用较高沸点的汽 油溶剂(БЛХ)代替常用的汽油溶剂(БР)萃取树脂物质，使明子木片 的干燥过程强化。高沸点汽油溶剂(БЛХ)是脂肪族和环烷烃的混合物， 其指标如下：

20℃(不大于)时的密度，kg/m³   750

蒸馏开始温度℃        不低于   105

馏出90％时的温度℃    不高于   125

馏出98％时的温度℃    不高于   130

蒸馏后地釜残％        不大于   2.0

含硫量％              不大于   0.025

同时介绍维尔贺图尔斯基工厂和新鲁将斯基工厂采用高沸点汽油(БЛ Х)及汽油溶剂(БР)的混合汽油萃取明子木片中的树脂物质，结果表明， 对于罐组逆流萃取法来说，高沸点汽油(БЛХ)是汽油溶剂(БР)的有 效代用品。索琴斯基工厂和列索西比尔斯基等工厂采用高沸点汽油(БЛХ) 溶剂，而不加汽油溶剂(БР)，均为罐组萃取分馏法，结果表明，采用高 沸点汽油溶剂比惯用的汽油溶剂更有效。废木片中的松香含量与除去树脂的 干木材比，减少1％～2％，松香萃取率增加5％～10％．1吨含水量为20％． 松香含量为15％的明子得率提高8～10kg。但以上方法的树脂萃取率不超过 80％。

苏联专利207,925．发明人ЛИCОВ,В.И等建议采用苯蒸汽萃取木 片中的树脂物质，并且已在工厂实际应用。该方法在相同的萃取时间内增加 了松香，松节油和浮选油的得率，缩短了萃取时间。

СТЕКОЛЬШИКОВ,М.Н等人在1976年苏联《石油化学合成技 术纲要》中提到二甲苯残液分馏得到的沸程为105～130℃的新溶剂石脑油已 应用于木材工业，尤其是松香萃取中，新溶剂符合所需要的指标。

БЕДРИН,А.К等人在1977年第二期7～9页以“介绍一种应用于松 香萃取工业的新溶剂”为题，报道了从二甲苯馏份蒸馏得到一种新的松香萃 取工业用溶剂石脑油，它由脂肪烃和环烷烃混合物组成，沸程为105～125℃。 新溶剂石脑油在松香萃取和含脂木片的干燥中比石脑油BR更有效，而对空气 和水污染相同。

苏联专利704,975，发明人КИВА,В.Н等，1979年12月25日批准，标题 为“从木片中提取松香的方法”，建议用含77.5％～83.3％脂肪烃(ПУ)， 15％～20％环烷烃(НУ),1.7％～2.5％芳烃(АУ)的有机溶剂——汽 油混合物于80～105℃从木片中提取松香，混合物馏程105～130℃。溶剂与 木片的比例为4.5～5.1。例如：萃取木片溶剂的平均比例(％)：83.3ПУ, 15НУ,1.7АУ，溶剂与原料之比为5∶1，萃取温度105℃，时间6h，常压， 萃取率达到85％，溶剂损失370kg/T松香。该方法与已知的方法比较，可降 低溶剂损失20％，提高萃取率4～12％。

ЧШКОВА,Е.В等人在苏联《木材剩余物中的化学机械加工》1981 年第7期52～57页中以“用氯化烃从充脂材中萃取树脂物质”为题，叙述了 二氯乙烷或三氯乙烯代替石油英萃取明子木片中的松香，萃取时间减少1/3， 松香得率增加了12％～13％，与石油英萃取得到的产物比较，二氯乙烷或三 氯乙烯得到的产物颜深，软化点高，且酸值低。

尹逢娟在中国《林产工业》1981年第5期41-44页上以“美国的松根 采集，松香和松节油加工问题”为题，介绍了美国赫格利斯公司曾用非极性 溶剂汽油加入芳香烃类物质作萃取溶剂，例如用苯作萃取剂。70年代改用极 性溶剂甲基异丁基酮，罐组逆流萃取，10个罐一组，萃取周期5h，操作压力 4.9×10⁵～6.2×10⁵Pa，每罐萃取效果40％，总萃取效率97％。新鲜木片 含松脂182kg/T，可浸出176.5千克，废木片含残脂5.5千克。溶剂用量为177 千克/吨木片，溶剂耗量为2.7～4.5千克/吨木片。

苏联专利2,039,782，1995年7月20日批准，标题为“木材中松脂的萃 取”，介绍四氯化碳蒸汽萃取含脂木材，萃取物用来制取松节油，松香和浮 选油。该方法能够提高松脂的得率和安全性、并降低蒸汽耗量。

为了探索适宜的萃取溶剂和工艺条件，我们进行了本发明的实验。

本发明采用的萃取溶剂分别为石油醚、甲基异丁基酮和乙醇。虽然美国 已使用甲基异丁基酮作树脂物质的萃取溶剂，但美国是在一定压力条件下进 行萃取的，而本发明是在常压下萃取树脂物质，这在工艺条件上具有本质的 不同。其它两种溶剂，石油醚和乙醇未见有应用于从明子木片中萃取树脂物 质方面的报道。

实验方法：本实验分别选用石油醚、甲基异丁基酮和乙醇作萃取溶剂， 采用罐组逆流萃取工艺，工艺流程简图如附图所示，选用6～8个萃取罐为一 组，每罐装有一定量的明子木片，溶剂从首罐(第一个罐)加入，在75℃、 85℃或95℃的恒温下萃取40～60min后，从第一罐放出萃取液，直接进入第 二个罐中，在第一个罐中重新加入溶剂；两罐同时在75℃、85℃或95℃条件 下萃取40～60min，依次往下循环操作，从最后一个罐(第6～8罐)中放出 萃取液，加工生产松香、松节油和浮选油，萃取残渣从首罐排出，分析残余 树脂含量，计算树脂萃取率。

实验方案1

选用石油醚作萃取溶剂，按照本发明的实验方法作萃取实验，工艺为罐 组逆流萃取。石油醚沸程为90～120℃，密度0.63～0.66，明子木片规格为 15mm～25mm×3mm×3mm。常压下萃取。

实例1．    萃取溶剂                石油醚

           萃取温度                75℃

           每罐装明子木片          500

           每罐循环一次的溶剂用量  1900

           溶剂循环间隔时间        50min

           溶剂循环次数            6次

           萃取率                  81.20％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

实例2．    萃取溶剂                石油醚

           萃取温度                85℃

           每罐装明子木片          500

           每罐循环一次的溶剂用量  1700

         溶剂循环间隔时间           60min

         溶剂循环次数               7次

         萃取率                     77.54％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

实例3．  萃取溶剂                   石油醚

         萃取温度                   95℃

         每罐装明子木片             500

         每罐循环一次的溶剂用量     1500

         溶剂循环间隔时间           50min

         溶剂循环次数               8次

         萃取率                     83.00％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

从实验结果可以看出，石油醚在85℃时的萃取效果最低，而在95℃时的 萃取效果最好。石油醚为轻质石油产品的一种，是低分子量的有机烃类混合 物，粘度较低，不溶于水，溶于大多数有机溶剂。鉴于石油醚的这些理化特 性和对明子木片具有较高的树脂萃取率，合于在木松香生产中作萃取溶剂， 用来萃取富含树脂木材中的树脂物质，萃取工艺采用罐组逆流萃取，萃取液 经蒸馏，分离出松香和松节油，利用油水分离的方法使石油醚回收，达到循 环利用的目的。

实验方案2．

选用甲基异丁基酮作萃取溶剂，按照本发明的实验方法作萃取实验，工 艺为罐组逆流萃取。木片规格为15mm～25mm×3mm×3mm。常压下萃取。

实例4．  萃取溶剂                 甲基异丁基酮

         萃取温度                 75℃

         每罐装明子木片           500

         每罐循环一次的溶剂量     1500

         溶剂循环间隔时间         60min

         溶剂循环次数             6次

         萃取率                   95.85％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

实例5．  萃取溶剂                 甲基异丁基酮

         萃取温度                 85℃

         每罐装明子木片           500

         每罐循环一次的溶剂用量      1900

         溶剂循环间隔时间            50min

         溶剂循环次数                7次

         萃取率                      97.23％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

实例6．  萃取溶剂                    甲基异丁基酮

         萃取温度                    95℃

         每罐装明子木片              500

         每罐循环一次的溶剂用量      1700

         溶剂循环间隔时间            40min

         溶剂循环次数                8次

         萃取率                      96.71％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

甲基异丁基酮为极性有机溶剂。密度0.8010，沸点116～118℃，折光率 1.396(20℃)。赫格利斯公司在木松香生产中使用该溶剂，萃取率达到97％。 但该公司是在4.9×10⁵～6.2×10⁵Pa的操作压力下使用甲基异丁基酮，而本 发明是在常压下操作，萃取率能达到97.23％，而且在常压下萃取，操作容 易控制，对设备要求不十分复杂，安全性高。

实验方案3．

选用乙醇作萃取溶剂，按照本发明的实验方法作萃取实验，工艺为罐组 逆流萃取。明子木片规格为15mm～25mm×3mm×3mm。常压下萃取。

实例7．  萃取溶剂                    乙醇

         萃取温度                    75℃

         每罐装明子木片              500

         每罐循环一次的溶剂用量      1700

         溶剂循环间隔时间            50min

         溶剂循环次数                7次

         萃取率                      91.40％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

实例8． 萃取溶剂                     乙醇

        萃取温度                     85℃

        每罐装明子木片               500

        每罐循环一次的溶剂用量       1500

        溶剂循环间隔时间           60min

        溶剂循环次数               8次

        萃取率                     91.90％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

实例7． 萃取溶剂                   乙醇

        萃取温度                   95℃

        每罐装明子木片             500

        每罐循环一次的溶剂用量     1900

        溶剂循环间隔时间           50min

        溶剂循环次数               6次

        萃取率                     92.82％

罐组逆流萃取，操作步骤见实验方法。

乙醇是极性有机溶剂，对树脂的萃取效果虽然次于甲基异丁基酮，但是 要好于石油醚，在75～95的温度下，萃取率均达到90％以上，而且乙醇价 廉易得，具有显著的经济效益，无污染，易操作。乙醇溶于水，回收利用时， 不能采用油水分离的方法，本发明采用超临界流体技术回收乙醇，使其循环 利用。

本发明选用的三种萃取溶剂中，甲基异丁基酮对明子木片的萃取效果最 好，萃取率最高达到97.23％，比美国赫格利斯公司在4.9×10⁵～6.5×10⁵Pa 压力下的萃取率(97.00％)高出0.23％，而且本发明是在常压下萃取，操作 上容易控制，对设备要求不复杂。在75～95℃条件下，萃取率为95.85％～ 97.23％。乙醇对明子木片的萃取效果次于甲基异丁基酮，但萃取率也达到 了91.40％～92.82％之间，看来在本发明的实验条件下，乙醇的萃取效果变 化不显著。乙醇的安全性要好于甲基异丁基酮和石油醚；也好于汽油溶剂和 高沸点汽油。乙醇的萃取效果也优于石油醚、汽油溶剂和高沸点汽油等溶剂。 由于乙醇溶于水，需要采用超临界流体技术来分离醇水，以利于乙醇的回收 利用，而超临界流体技术对醇水的分离效果极佳。石油醚是本发明所选用的 三种萃取溶剂中萃取效果最低的，对明子木片的萃取率为77.54％～83.00％。 萃取效果要好于汽油溶剂和高沸点汽油。