17.09.2019
На сегодняшний день услуги профессионального клининга пользуются большим спросом среди разнообразных коммерческих учреждений и...


17.09.2019
На сегодняшний день многие люди относятся к подоконнику как к чему-то само собой разумеющемуся и применяют его, как максимум, в...


17.09.2019
На сегодняшний день автоматизация производственных процедур является важнейшим этапом развития любой компании. Ленточный конвейер...


17.09.2019
Мебель из дерева издревле является наиболее популярной. Известно, что даже трон у египетского Фараона был выполнен из массива...


17.09.2019
В нынешнем темпе жизни городского жителя, очень часто можно наблюдать картину, когда окружающая среда настолько начинает влиять...


16.09.2019
Выбор букмекерской конторы – важный этап, без правильного прохождения которого успешная и длительная игра на ставках будет просто...


Окисленные лигнины (нитролигнин и хлорлигнин)

15.07.2019

Лигнин входит в состав древесины и различных веществ растительного происхождения. Содержание лигнина в древесине колеблется от 35 до 90%. Большая часть лигнина в настоящее время не используется из-за его химической инертности. Только в последние годы найдены пути практического применения лигнина, одним из которых является использование его для получения химических реагентов.

Лигнин состоит из смеси различных полимеров, содержащих метаксильные группы OCH3 и гидроксильные группы ОН. Наиболее характерной частью молекулы лигнина являются группировки, подобные следующим:

Приведенные структурные формулы показывают, что группировки, входящие в состав лигнина, являются производными фенола (I), пирокатехина (II) и пирогаллола (III). Хвойные породы древесины содержат в основном группировки, подобные (II), а лиственные породы — группировки, подобные (III).

В зависимости от способа переработки древесины получают различные формы лигнина или его производных, в том числе нитролигнин и хлорлигнин.

Нитролигнин. Сырьем для получения нитролигнина служит гидролизный лигнин, который является отходом при производстве спирта из древесины и различных растительных отходов (кукурузная кочерыжка, хлопковая шелуха, подсолнечная лузга, одубина и т. п.). С химической точки зрения гидролизный лигнин представляет собой сшитый полимер со сложной трехмерной структурой и высоким молекулярным весом. Гидролизный лигнин почти совсем не растворяется в воде и в щелочах и поэтому долгое время ему не находили практического применения.

В 1956 г. группой ученых (Н.Н. Шорыгина, Т.В. Изумрудова, И.Б. Адель и др.) было предложено использовать продукты окисления гидролизного лигнина в качестве понизителей вязкости глинистых растворов. Для получения окисленного лигнина были исследованы различные способы и получены продукты, обладающие высокой активностью как понизители вязкости. К числу таких продуктов относятся нитролигнин и хлорлигнин.

Нитролигнин можно получить двумя способами. По первому способу реакция окисления гидролизного лигнина осуществляется путем его обработки 6—12%-ной азотной кислотой при температуре 40—50° С. Азотная кислота окисляет и нитрует структурные элементы лигнина. При этом в бензольные ядра вводится нитрогруппа. Кроме того, в результате нитрования в молекуле лигнина образуются карбоксильные группы. Вследствие частичной деструкции молекул лигнина образуются 3,5-динитрогваякол и щавелевая кислота. По окончании реакции (6—8 ч) осуществляется отделение и промывка полученного нитролигнина от непрореагировавшей кислоты с помощью декантаторов и фильтров или на центрифуге. После этого отмытый нитролигнин сушится в специальных сушительных установках. В южных районах осуществляется естественная сушка. Получаемый в настоящее время на Андижанском гидролизном заводе нитролигнин имеет влажность около 50%, растворяется только в щелочной среде.

Недостатками первого способа получения нитролигнина являются некоторое усложнение технологической схемы производства, большая продолжительность основной реакции и вспомогательных процессов и связанная с этим низкая производительность установок. Преимуществами — высокое качество и однородность продукта.

По второму способу, разработанному ИОХ АН УзССР, окисление гидролизного лигнина осуществляется орошением концентрированной азотной кислотой. Лигнин предварительно подсушивается. Преимуществом второго способа является высокая производительность установки. Недостатками — неоднородность продукта, трудности улавливания отходящих вредных газов, включающих окислы азота и цианистые соединения, высокая кислотность получаемого нитролигнина. Вопрос о возможности использования нитролигнина, получаемого по второму способу, для обработки глинистых растворов еще не решен. Поэтому он используется только для переработки на сунил.

Действие нитролигнина как понизителя вязкости основано на наличии в составе его молекулы большого числа функциональных групп: карбоксильных, гидроксильных, в том числе фенольных гидроксильных. Нитролигнин содержит 2,28—3,5% азота и 6—10% карбоксильных групп.

Согласно М.И. Чудакову и М.Г. Окунь, действие азотной кислоты на структурное зерно молекулы лигнина вызывает образование нитрогрупп и карбоксильных групп в соответствии со следующей схемой:

Реагент из нитролигнина на буровой приготовляют путем растворения нитролигнина в щелочной воде. Соотношение между нитролигнином и щелочью от 10:2 до 10:5. Зависимость растворимости нитролигнина от концентрации щелочи показана на рис. 32.

По разжижающему действию нитролигнин превосходит синтан ПЛ и приближается к квебрахо. Нитролигнин может применяться для снижения вязкости и статического напряжения сдвига пресных и слабоминерализованных (до 3% NaCl) утяжеленных глинистых растворов, причем содержание солей кальция не должно превышать 0,1 %.
Окисленные лигнины (нитролигнин и хлорлигнин)

Хлорлигнин можно получать путем хлорирования гидролизного лигнина хлорной водой. Для проведения реакции хлоратор заполняется водой и охлаждается до 10—12° С. Затем осуществляется хлорирование воды с доведением содержания хлора до 10—15%. После этого в хлоратор загружается расчетное количество лигнина. Смесь перемешивается в течение 0,5 ч, затем отделяется от жидкости и промывается до нейтральной реакции. После подсушивания до влажности 30—40% хлорлигнин готов к употреблению.

Хлорлигнин по свойствам и области применения близок к нитролигнину, хотя и уступает ему в активности. Поэтому авторы рекомендовали в качестве понизителя вязкости нитролигнин.

Хлорлигнин получают также путем хлорирования гидролизного лигнина газообразным хлором.

При этом происходит окисление молекулы лигнина, приводящее к значительному увеличению количества карбоксильных групп.

Хлорлигнин, так же как и нитролигнин, растворяется в щелочной среде, имеет те же особенности, что и нитролигнин, но менее эффективно снижает вязкость. Для использования на буровых приготавливают 5%-ный раствор хлорлигнина в 1—2%-ном растворе щелочи. Следовательно, соотношение между хлорлигнином и щелочью будет от 5:1 до 5:2.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна