侯文彪车锦楷李 前李 伟

（1.广西梧州日成林产化工股份有限公司，广西 梧州 543100；2.广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004）

松脂蒸馏的方法及应用

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（1.广西梧州日成林产化工股份有限公司，广西 梧州 543100；2.广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004）

松脂蒸馏的方法有滴水法、水蒸汽法、导热油法和CO2/N2循环活气法，从能量消耗、过程装备、产品质量以及“三废”排放等方面，对各种松脂蒸馏方法进行比较。结果表明，CO2/N2循环活气法比水蒸汽法节省能量消耗近一倍，减少冷却水用量13.23～16.18m3/t松香；CO2/N2循环活气法蒸馏松脂不需要油水分离器、盐滤器，又因为不需要带走活气的冷凝热，冷凝冷却器的换热面积也减少，也不需要建造大型过热水蒸汽锅炉；CO2/N2循环活气法蒸馏松脂所得的产品不含水份，松香无结晶现象，松节油透明无混浊；而且该法蒸馏松脂无三废产生，克服了水蒸汽法排放含松节油废水、废气和工业废盐的缺点，是一种清洁的生产方法。

松脂；蒸馏；松香；松节油

松脂蒸馏是整个松香松节油生产过程中的关键工序，它决定了松脂加工能耗的高低以及松香产品质量的重要指标—色泽、软化点和结晶现象的优劣［1］。松脂蒸馏的方法有滴水法、水蒸汽法、导热油法和CO2或N2循环活气法等［2-7］，其中滴水法是最古老的方法，仅有一些小松脂厂还在应用；水蒸汽法是松脂蒸馏最传统的方法，现在大多数松脂企业都是应用水蒸汽法［2］；导热油法是在水蒸汽法的基础上改进的一种松脂蒸馏节能、省投资的方法，目前仅有几个松脂企业采用该蒸馏方法［8］；CO2或N2循环活气法是一种节能减排的松脂蒸馏方法，目前该法正在进行松脂蒸馏过程的传热、传质和热力学特性的研究［9-13］，并在广西梧州日成林产化工股份有限公司进行工业化试验，该法在松脂行业具有广阔的应用前景。

1 滴水法

1.1 直火加热法

松香在史前就开始被我国人民认识和利用，直到唐代才出现独立的制作工艺——直火加热法［14］。后来经过发展改进有了比较简易的加工方法——滴水法也叫直火加热法［15-17］。该方法的松脂原料没经过熔解就直接放进蒸馏锅内，用火直接加热到一定温度使松节油出油量显著下降时，开始往蒸馏锅内滴入适量的热水，滴入的热水迅速产生水蒸汽降低松节油分压加速松节油的汽化，水蒸汽和松节油的蒸汽一起蒸出后经冷凝器冷却，然后依次进入油水分离器和盐滤器最后得到松节油产品。蒸完松节油后停止滴水再继续加热几分钟蒸出剩余的水分，最后放出的松香要趁热经过滤器除尽杂质后冷却包装。滴水法的优点是对技术要求低，加工设备简单，投资小，实施快，对整体过程动力要求低，适合靠近采脂林区的加工量不是很大的就地加工，这样既可以减少松脂运输过程中松香的氧化和松节油的挥发损失，也提高了松香的质量和松节油回收率；但该法安全性较差，容易酿成火灾；生产过程温度很难控制，直接火加热易造成局部过热，松香颜色加深，生产出的产品质量较低而且也不够稳定。

1.2 双锅滴水法

在直接火加热滴水法基础上经过改进的另一种松脂蒸馏方法是双锅滴水法［6］，该法是在蒸馏锅的同一灶斜上方增加一个熔解锅，熔解锅是利用低位差的蒸馏锅烟道气余热加热熔解松脂，熔解的松脂借助高位差首先经过过滤器滤去大颗粒杂质，然后流进蒸馏锅蒸煮，其生产工艺流程和操作与滴水法大体相同。双锅滴水法由于比滴水法多设置一个熔解锅有效利用了蒸馏锅的烟道气余热，所以生产效率有所提高，它比滴水法生产周期缩短30%～40%，燃料柴耗量降低 20%～40%，同时松脂所含的大部分杂质在蒸煮前就过滤除去，所以松脂色泽会有所变浅，一定程度上提高了产品质量。滴水法的主要缺点是生产规模小、效率低和产品质量差。

2 水蒸汽法

2.1 部分蒸汽法

为了克服滴水法的缺点。在双锅滴水法基础上改进后有了简易水蒸汽法［2，18，19］，该法又可以分为如下两种不同加工的流程。第一种是小水蒸汽法，该法和滴水法不同的是不再使用直接火加热，而改用过热蒸汽作为热源同时兼作解吸介质。小水蒸汽法在松脂原料质量较好时不需要加入熔解油，采用轮蒸法［20］，即一个熔解锅两个蒸馏锅轮流二次利用蒸馏过程过热蒸汽的热量，该方法可以减少蒸汽用量，降低能耗。第二种加工方法是部分蒸汽法，它是直接火和蒸汽法加工的结合，在生产量不多的时候，用直接火加热脂液，但用饱和蒸汽代替水滴，蒸馏时饱和蒸汽起到搅拌松脂液作用，强化了传热效果，该法和滴水法相比缩短了蒸馏时间，提高了产品质量。

2.2 过热水蒸汽活气法

现在比较常用的水蒸汽蒸馏法主要分三个工序［2-4］，即熔解工序，澄清工序和蒸馏工序。松脂熔解时需要加入适量的水和松节油以及草酸，加热熔解后经除渣器除去大部分杂质后送往澄清工序，澄清除去杂质和水分后才进入蒸馏锅进行蒸馏。蒸馏松脂使用的是间接水蒸汽盘管加热，直接过热水蒸汽作为活气搅拌脂液并解吸蒸出松节油，为了更好分离不同沸点区间的松节油，一般分三段依次蒸出松节油优油、中油和重油。根据松脂水蒸汽蒸馏加工法三个工段生产连续与否，又可以把水蒸汽蒸馏法分为连续式水蒸汽蒸馏法和间歇式水蒸汽蒸馏法。

过热水蒸汽活气法是将净松脂液送入蒸馏器内，用间接水蒸汽（闭气）加热、直接水蒸汽（活气）解吸蒸出松节油。根据文献［2］［3］介绍，松脂厂每生产1t松香消耗水蒸汽0.9～1.1t，其中 90%用于蒸馏， 而蒸馏工序又有 75%以上用于活气 ，可见如何减少活气的消耗量是降低生产成本的关键。活气一般采用 300～400℃的过热水蒸汽，其所起的作用一方面是降低系统中松节油的蒸汽分压，从而导致松脂泡点温度降，使蒸出组分更易于逸出，即起到解吸的作用；另一方面是加热和搅拌松脂液，促进相际间传热和传质，提高蒸馏速度和产品质量。从松脂蒸馏器出来的水和松节油混合蒸汽经冷凝冷却、油水分离、盐滤等工序，即可得到松节油。整个松脂蒸馏流程长、能耗高，不仅浪费了大量作为活气的水蒸汽的相变热，而且为了带走从松脂蒸馏器出来的水蒸汽的冷凝热，还需消耗大量的冷却水，同时所得的产品松香、松节油由于夹带活气残留的微量水分而质量降低，特别是当松香水分含量超过0.15%时［7］，结晶现象严重。

3 导热油法

导热油法［8］与间歇式水蒸汽蒸馏法相似，用过热或饱和直接水蒸汽作为活气解吸松节油。当采用减压蒸馏时，可用饱和直接蒸汽作为活气，当采用常压蒸馏时，则需要用过热水蒸汽作为活气。不同的是热源是用导热油替代过热水蒸汽作闭气加热脂液，导热油炉的加热利用的是锅炉炉膛烟气。工艺流程示意图如图1所示。

图1 导热油法工艺流程示意图

福建省泰宁县华森化工有限公司生产实践证明导热油取代过热蒸汽减压蒸馏新工艺是先进可行的［8］，使松香加工工艺上有新的突破，产品质量稳定，松香优级品率达 85%～90%以上。用温度低于 170℃的饱和蒸汽作为脂液蒸馏的活汽来源，产品结晶率与一般水蒸汽法炼香工艺无差异。导热油强制循环，节约能源。福建三明地区松香企业1996年综合平均能耗为0.213t标煤/t产品，导热油法工艺为0.179t标煤/t产品，能源节省 15%以上。燃油型导热油加热炉为自动控制，无须专人看管，节省了操作费用，生产操作安全，运行稳定可靠、方便，减轻了劳动强度，生产效率高。

4 CO2/N2循环活气法

为了减少水蒸汽法蒸馏松脂的能耗，解决用过热水蒸汽做活气发生两次相变的问题，陈小鹏等［1］研发的一种 CO2/N2循环活气法蒸馏松脂技术，并已获得中国发明专利［21］。该法较适宜的松脂蒸馏条件是CO2/N2流量140～160m3/h（1吨松脂）、蒸馏压力12.67～20.80kPa、蒸馏终温185～190℃。由于CO2/N2在蒸馏过程中没有发生相变化，从而节省了传统工艺用过热水蒸气作活气时的相变热，因此生产每吨松香的能耗减少了1.663～2.034 GJ。节约冷却水7.986～9.762 m3，减少能耗和节水近 1倍；减省了油水分离器、盐滤器和大型过热水蒸气锅炉的建造费用， 而且循环活气法蒸馏松脂所得的产品不含水分，松香无结晶现象，松节油透明无混浊，蒸馏过程无三废产生，是一种清洁生产方法。

CO2/N2循环活气法蒸馏松脂过程流程如图2所示。

图2 CO2/N2循环活气法蒸馏松脂工艺流程图

由图2可见，CO2/N2循环活气法蒸馏松脂不需松节油油水分离器和盐滤器，过程流程是全封闭的循环清洁生产过程。所采用的CO2/N2为含量98.5%左右的工业气体，其中含有的微量氧气对松香颜色稍有些影响，但由于CO2/N2在蒸馏系统中是循环使用，当蒸馏循环 1～2批物料后，则工业 CO2/N2中原来含有的微量氧气已消耗殆尽，对松香产品的颜色已无明显影响。

5 结语

松脂蒸馏方法有滴水法、水蒸汽法、导热油法和CO2/N2循环活气法，其中熔解、澄清与蒸馏三歩工序的水蒸汽法是大多数松脂企业正在应用的蒸馏方法；CO2/N2循环活气法是一种节能减排的松脂蒸馏方法，而且蒸馏所得的产品不含水份，松香无结晶现象，松节油透明无浑浊，蒸馏过程是全封闭式生产操作，没有含松节油废水、废气和工业废盐排放。

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The method and application of oleoresin distillation

The distillation of oleoresin has a variety of methods， such as water drop method， direct steam method， conduction oil method and circulating CO2or N2method. Comparison of those methods from the point of energy consumption， process equipment，quality of product and three waste discharge. The results showed that the consumptions of energy and cooling water by circulating CO2or N2method were decreased the number by half and 13.23～16.18m3/t， respectively， than steam direct method. For the method of circulating CO2or N2， the separator for oil from water， filter salt and large boiler producing overheated steam were not required， in addition， the range of heat transfer area for condensers was decreased， because the heat of condensation was not required to be taken away. Water was not contaminated in products manufactured； the rosin showed no crystallinity and turpentine was transparent without turbidity by the method of circulating CO2or N2. Furthermore， the shortcoming of traditional steam distillation that emission of waste water with turpentine， waste gas and waste salt have been overcome. Thus， the circulating CO2or N2method is a kind of cleaner production process.

Oleoresin； distillation； rosin； turpentine

TQ35

A

1008-1151（2016）08-0040-03

2016-07-13

广西科技计划项目（桂科转14122008-5）。

侯文彪（1969-），男，广西容县人，广西梧州日成林产化工股份有限公司高级工程师，从事松香深加工技术和产品的开发工作。