способ получения дегтя, пригодного для использования в медицинских целях

Формула изобретения

Способ получения дегтя, пригодного для использования в медицинских целях, путем перегонки дегтя-сырца, заливаемого в герметичную емкость в объеме не более 50% объема емкости и нагреваемого через стенки емкости с последующим охлаждением продуктов разложения и их разделением, причем контроль температуры продуктов разложения осуществляют не менее чем в двух точках, отличающийся тем, что проводят перегонку свежевыгнанного дегтя-сырца при нагреве в диапазоне 87 - 350^oС, причем средняя скорость нагрева в диапазоне температур продуктов разложения 87 - 230^oС не превышает 0,7 град. /мин, а в диапазоне 230 - 350^oС составляет не более 1 град. /мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения препаратов, используемых в медицине, в частности к получению дегтя, пригодного для использования в медицинских целях.

Параметры медицинского дегтя определены требованиями Государственной Фармакопеи СССР, издание IX, 1961 г. , стр. 387 (Г. Ф. ) В частности, удельный вес дегтя находится в пределах 0,925. . . 0,95 г/см³; деготь должен также соответствовать заданным числовым параметрам: кислотное число 15. . . 25, число омыления 36. . . 60, эфирное число не более 45 и т. д. Заданы требования и по цвету - в отраженном свете деготь имеет голубовато-зеленый или зеленоватый отлив.

В медицине используется деготь, получаемый из коры березы (отборной бересты). Известны способы получения дегтя из бересты методом сухой перегонки (См. Краткий политехнический словарь. М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956 г. ).

Однако методом сухой перегонки практически невозможно в больших количествах получать деготь, отвечающий установленным медициной требованиям.

Известен также способ получения дегтя из березовой смолы (АС СССР 710938) путем ее термообработки в кубе огневой разгонки. Смолу монотонно нагревают до 65^oС, затем создают в кубе разрежение, доводят в течение шести-восьми часов до температуры 190. . . 220^oС, отключают вакуумный насос, а потом при линейном нагреве со скоростью около 15 градусов в час ведут полную отгонку при температуре 220-370^oС.

Этот эффективный способ получения дегтя из продуктов отходов пиролиза березовой древесины усложнен использованием вакуумного оборудования, кроме того, не всегда продукция, полученная по этому способу, отвечает требованиям Г. Ф.

Очень близок к предлагаемому усовершенствованному способу первоначально применяемый автором способ получения медицинского дегтя по патенту РФ 2146692, в котором медицинский деготь получают при охлаждении и разделении продуктов разложения дегтя-сырца, имеющих температуру от 70 до 280^oС при определенных скоростях нагрева дегтя-сырца. Известный способ недостаточно эффективен, хотя по нему и возможно получение медицинского дегтя, но получаемый деготь не всегда пригоден к длительному хранению с сохранением требований Г. Ф. Кроме того, в известном способе выход дегтя не оптимален. При усовершенствовании способа путем изменения точек отбора температуры и введения более совершенных первичных преобразователей температуры повысилась точность замера температуры и выявились наиболее оптимальные режимы перегонки дегтя.

Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности получения качественного медицинского дегтя путем использования параметров процесса, обеспечивающих оптимальный выход дегтя при безопасном процессе.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения медицинского дегтя путем перегонки дегтя-сырца, заливаемого в герметичную емкость в объеме не более 50% объема емкости и нагреваемого через стенки емкости с последующим охлаждением продуктов разложения и их paздeлeниeм, при контроле температуры продуктов разложения не менее чем в двух точках, перегонку проводят при плавном монотонном нагреве от 87^o до 350^oС, причем средняя скорость нагрева в диапазоне температур продуктов разложения от 87^oС до 230^oС не превышает 0,7 град. /мин, а в диапазоне 230^oС до 350^oС составляет в среднем 1 град. /мин.

Получение дегтя, соответствующего требованиям Г. Ф. , обеспечивается тем, что разделение продуктов разложения дегтя-сырца на фракции, образующие медицинский деготь, происходит при температуре свыше 170^oС, однако эффективный выход этих фракций обеспечивается при температуре продуктов разложения от 230 до 350^oС, при этом нагрев от 87 до 230^oС ведется очень медленно, со скоростью не более 0,7 град. /мин, т. к. в этом диапазоне (особенно до 170^oС) деготь кипит нестабильно, может резко вспениваться при увеличении скорости нагрева, а при нагреве от 230 до 350^oС скорость повышения температуры составляет около одного градуса в минуту, что обеспечивает стабильность кипения и разделения и выделение устойчивых фракций, составляющих медицинский деготь.

Способ отличается от известных по следующим параметрам. Скорости, указанные в описании к а. с. СССР 710938, значительно меньше предлагаемых, что объясняется меньшим - пятидесятипроцентным заполнением бака дегтем-сырцом в предлагаемом способе. Отбор кондиционного дегтя начинается с температуры 230^oС, а не с 190 - 220^oС, что исключает попадание в общую массу более легких быстроокисляющихся фракций, а перегонку оканчивают при 350^oС, а не 370^oС, т. к. после 350^oС последние антраценовые фракции окрашивают при анализе воду в розоватый цвет, что недопустимо. Кроме того, кислотное число дегтя - 21,4, а по предлагаемому способу - 15,4-15,6.

В отличие от способа, защищенного патентом 2146692, предлагаемые режимы обеспечивают как безопасность способа, так и надежность получения кондиционного медицинского дегтя, верхний предел перегонки увеличен до 350^oС, что позволяет повысить количество выхода дегтя, а снижение скорости до 0,7 град. /мин в диапазоне от 170 до 230^oС позволит дальнейшее увеличение безопасности процесса.

Способ осуществляется следующим образом.

Деготь-сырец заливается в герметичный бак-куб из нержавеющей стали, закрывающийся герметичной крышкой и вмонтированный в печь.

Бак равномерно обогревается горячими газами, образуемыми в топке печи.

Газообразные продукты разложения дегтя-сырца охлаждаются в конденсационной трубе, расположенной в системе охлаждения, где и происходит переход легких фракций из газообразной фазы в жидкую. Образующаяся жидкость собирается в специальные емкости-мерники. Система охлаждения включает водяные рубашки с замкнутой циркуляцией воды. Снизу к баку приварен кран для слива тяжелой фракции.

Печь оборудована устройствами, обеспечивающими поддержание необходимой температуры и плавное ее повышение. Для контроля температуры продуктов разложения установлены несколько измерителей температуры, включающих первичные преобразователи и регистрирующее устройство, одни на крышке бака для измерения температуры непосредственно в баке, а другие установлены на трубе, отводящей продукты разложения, перед водяными рубашками. Это исключает искажение результатом контроля температуры.

Деготь-сырец заливают в бак, объем бака должен превышать объем залитого дегтя-сырца не менее чем в два раза. На дно бака укладывают устройство, предотвращающее всплытие дегтя при закипании.

Печь разжигается, начинается монотонное повышение температуры. Первые признаки закипания дегтя появляются при температуре около 70^oС, однако эффективная перегонка дегтя начинается при температуре не ниже 87^oС. При температуре от 87^oС до 100^oС выходит легкая фракция с удельным весом менее 0,9 г/см³ темно-фиолетового цвета. При температуре около 100^oС выходит вода.

При температуре свыше 105^oС до 170^oС выходит легкое масло с удельным весом около 0,9 г/см³ от светло-фиолетового до зеленоватого цвета, которое на воздухе окисляется и окрашивается в фиолетовый цвет.

При достижении температуры продуктов разложения диапазона от 170 до 230^oС выходит среднее масло с удельным весом 0,925 г/см³ зеленоватого цвета, которое при длительном хранении при незакрытых емкостях приобретает фиолетовый оттенок. С температуры 230^oС до температуры 350^oС выходит тяжелое и антраценовое масло с удельным весом 0,935-0,95 г/см³ зеленоватого цвета.

В дальнейшем печь тушится, через сливной кран удаляется тяжелая фракция, процесс прекращается.

Согласно проведенным анализам чистый медицинский березовый деготь, соответствующий требованиям ст. 387 Г. Ф. состоит из двух фракций - тяжелого и антраценового масла, т. к. среднее масло, получаемое при температуре до 230^oС, хотя и соответствует требованиям по удельному весу и цвету, но имеет тенденцию к нестабильности по цвету, т. е. при хранении эта фракция склонна к изменению цвета, что может испортить всю партию дегтя, образованного из смеси масел.

Поскольку легкое масло, получаемое при температуре до 170^oС, легко окисляется и меняет свой цвет непосредственно после перегонки, его малейшая примесь в общей массе медицинского дегтя недопустима. Хотя среднее масло, получаемое при температуре до 230^oС, соответствует требованиям Г. Ф. , но в связи с нестабильностью поддержания его цвета примеси такого масла могут также скомпрометировать всю массу дегтя медицинского, что приводит к изменению цвета всей массы дегтя на фиолетовый, что недопустимо (ст. 387 Г. Ф. ). Поэтому очень важно отделить среднее и легкое масло от тяжелого и антраценового.

Пример конкретного выполнения способа.

В бак объемом 216 дм³ заливалось 100 литров дегтя-сырца, печь разжигалась, контроль температуры велся термопарами, связанными с вторичными преобразователями.

При температуре 70^oС появляются первые признаки закипания, а после 87^oС деготь закипает. Дальнейший подъем температуры до 100^oС проходил в течение 20 минут. Температура в 230^oС была достигнута через 210 минут после достижения 100^oС, т. о. средняя скорость в диапазоне от 87 до 230^oС составила 0,62 град. /мин и не превышала 0,65 град. /мин. Этот этап перегонки можно охарактеризовать как этап выхода на режим с нестабильным кипением, наличием шумов в баке.

В диапазоне температур до 100^oС вышло около 5 литров легкой фракции, при температуре около 100^oС вышла вода - примерно 5 литров.

При дальнейшей перегонке до температуры 230^oС вышло 15 литров легкого и среднего масла. Нагрев от 230^oС до 350^oС занял 130 минут. На этом этапе нагрев идет довольно спокойно без шумов, а скорость нагрева составила около 0,9 град. /мин. При увеличении скорости нагрева процесс может дестабилизироваться, а при превышении температуры свыше 350^oС при отборе дегтя в отдельную емкость может попасть тяжелая фракция, изменяющая удельный вес массы дегтя и дающая розовый оттенок воды при анализе. Кроме того, при температурах, близких к 370^oС, выходит очень густое масло, оседающее на внутренних стенках трубопроводов и засоряющее их.

Количество медицинского дегтя (тяжелого и антраценового масла) составило около 55 литров.

Отбор жидких фракций производился в отдельные емкости из нержавеющей стали. Недопустим контакт чистого дегтя с окисляющимися металлами, т. к. он может вступить в реакцию с изменением цвета. Исключение составляет пищевая нержавеющая сталь.

Контроль удельного веса сливаемого вещества ведется, например, ареометром.

Проверка показала, что полученный деготь пригоден для использования в медицинских целях.

После окончания перегонки печь тушится. После того как температура в баке упала до 280 290^oС открывается сливной кран и сливается чуть остывший гудрон.

Особо важно отметить, что увеличение на этапе выхода на режим от 87^oС до 230^oС, а особенно этап 87. . . 170^oС, скорость изменения температуры более чем на 0,7 град. /мин приводит к увеличению опасности процесса - деготь резко вспенивается, его объем увеличивается более чем в два раза, может произойти выброс жидкости через систему трубопроводов. При увеличении скорости роста температуры свыше 0,75 град. /мин возрастает вероятность подъема крышки бака и возгорания паров дегтя.

Следует отметить, что для получения медицинского дегтя по п. 387 Г. Ф. достаточно однократной перегонки дегтя-сырца, т. к. последующие перегонки дают продукт с кислотным числом менее 15, не соответствующий медицинским требованиям.

Также установлено, что кондиционный деготь получается только из свежевыгнанного дегтя-сырца.

Можно сделать вывод, что предложенный процесс перегонки дегтя-сырца, характеризующийся скоростью повышения температуры не выше 0,7 град. /мин в диапазоне от 87^oС до 230^oС и около 1 град. /мин от 230^oС до 350^oС, 50-процентным первоначальным заполнением перегонного куба, многоточечным контролем температуры, позволяет получать медицинский деготь при небольших объемах производства стабильно и относительно безопасно.