Способ получения дегтя, пригодного для использования в медицинских целях

 

Использование: медицинская промышленность. Берестовый деготь-сырец заливают в герметичную перегонную емкость, которую нагревают через стенки. Продукты разложения охлаждаются, и жидкие фракции разделяются. Перегонку проводят при монотонном плавном нагреве от 70 до 280°С. Средняя скорость нагрева не должна превышать 0,7 град/мин при температуре от 70 до 170°С, а в диапазоне от 170 до 280°С составляет около 1 град/мин. Объем заливаемого в емкость дегтя-сырца не превышает 50% объема емкости. Контроль температуры продуктов разложения ведется как в перегонной емкости, так и в отводящем трубопроводе. Технический результат - способ обеспечивает получение кондиционного медицинского дегтя при повышении надежности и безопасности процесса.

Изобретение относится к области получения медицинского дегтя, отвечающего установленным требованиям, путем разгонки берестового дегтя.

Параметры медицинского дегтя определены требованиями Государственной Фармакопеи СССР, издание IX, 1961 г., стр. 387 (Г.Ф.). В частности, удельный вес дегтя должен составлять 0,925... 0,95 г/см³; деготь должен также соответствовать заданным числовым параметрам: кислотное числа - 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 зеленовато-синий отлив.

Известны способы получения дегтя из березовой коры-бересты путем сухой перегонки (См. "Краткий политехнический словарь" Государственное издательство технико-теоретической литературы, М., 1955 г.).

А также известно получение дегтя, пригодного для использования в медицинских целях, путем перегонки дегтя-сырца (См. Химическая энциклопедия, т. 2. М., "Советская энциклопедия", 1990, с. 117).

Однако деготь, отвечающий требованиям ст. 387 Г.Ф. и пригодный для использования в медицинских целях, методом сухой перегонки бересты и древесины получить невозможно, что было неоднократно проверено (См. Протокол анализа N 268 от 30 января 1996 года Контрольно-аналитической лаборатории Челябинского ОПО "Фармация").

Цель предлагаемого изобретения - разработка процесса перегонки (разгонки) берестового дегтя-сырца, обеспечивающего производство дегтя, пригодного для медицинского применения, обеспечение безопасности производства.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения дегтя, пригодного для использования в медицинских целях, путем перегонки берестового дегтя-сырца, заключающемся в заливке дегтя-сырца в герметичную емкость, нагрев через стенки емкости с последующим охлаждением и разделением продуктов разложения, перегонку проводят при монотонном плавном нагреве от 70^o до 280^oC, причем средняя скорость нагрева в диапазоне температур продуктов разложения от 70^o до 170^oС не превышает 0,7 град/мин, а в диапазоне от 170 до 280^oC составляет в среднем 1 град/мин, кроме того, объем заливаемого в емкость дегтя-сырца не должен превышать 50% объема емкости, а температуру продуктов разложения контролируют непосредственно в емкости и в отводящем продукты разложения трубопроводе.

Получение дегтя, соответствующего требованиям Г.Ф., обеспечивается тем, что разделение продуктов разложения дегтя-сырца на фракции, образующие медицинский деготь, происходит при температуре от 170^o до 280^oC, причем нагрев от 70^oC до 170^oC ведется очень медленно со скоростью не более 0,7 град/м, т. к. в этом диапазоне температур деготь кипит нестабильно, при увеличении скорости нагрева резко вспенивается, а при нагреве от 170^o до 280^oC скорость повышения температуры составляет около 1 град/мин, что обеспечивает стабильное кипение и разделение фракций.

В связи с тем, что деготь при закипании резко увеличивает объем, количество дегтя-сырца, заливаемого в герметичную емкость, составляет не более 50% объема емкости, что позволяет стабильно вести процесс и снизить его пожароопасность.

Надежность контроля температуры продуктов разложения обеспечивается расположением измерителей температуры в нескольких точках: как непосредственно в верхней части емкости, так и в трубопроводе, отводящем продукты разложения для охлаждения. Надежность контроля обеспечивает четкость разделения фракций.

Способ осуществляется следующим образом.

Деготь-сырец заливается в герметичный бак-куб, выполненный из нержавеющей стали и закрывающийся герметичной крышкой. Бак вмонтирован в печь. Обогрев бака производится горячими газами, образуемыми в топке печи, в которой зона горения отделена от дна бака рассекателем. Горячие газы обогревают дно бака и стенки равномерно. Кроме того, для обеспечения равномерности нагрева ко дну бака приварены стальные кронштейны-уголки.

Газообразные продукты разложения (легкие фракции) выходят в трубу, проходящую через крышку бака, и попадают в конденсационную трубу, расположенную 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 поддувальной дверцей с задвижкой для плавной подачи воздуха в зону горения, обеспечивающей поддержание необходимой температуры и плавное ее повышение.

Для контроля температуры продуктов разложения установлены два измерителя температуры, один на крышке бака для измерения температуры непосредственно в баке, а второй установлен на трубе, отводящей продукты разложения, перед водяными рубашками. Это исключает искажение результатов контроля температуры, например, из-за образования в баке застойных зон.

Деготь-сырец заливают в бак так, чтобы его объем не превышал 50% объема бака. На дно бака укладывается устройство, предотвращающее всплытие дегтя при закипании (т.н. "сторожок" - выгнутую пластинку из нержавеющей стали).

Печь разжигается, начинается монотонное повышение температуры. Процесс перегонки начинается при 70^oC - температуре закипания дегтя.

При температуре от 70^oC до 100^oC выходит легкая фракция с удельным весом менее 0,9 г/см³ темно-фиолетового цвета.

При температуре 100^oC выходит вода. При температуре от около 105^oC до 170^oC выходит легкое масло с удельным весом 0,9...0,925 г/см³ от светло-фиолетового до зеленоватого цвета, которое на воздухе окисляется и окрашивается в фиолетовый цвет. При достижении температуры от 170^o до 230^oC выходит среднее масло с удельным весом 0,925...0,935 г/см³ зеленоватого цвета. С температуры 230^oC до температуры 280^oC выходит тяжелое масло с удельным весом 0,935...0,95 г/см³ зеленоватого цвета.

В дальнейшем печь тушится, из сливного крана сливается тяжелая фракция, процесс прекращается.

Согласно проведенным анализам чистый медицинский березовый деготь, соответствующий требованиям ст. 387 Г.Ф., состоит из двух фракций - среднего и тяжелого масла.

Т. к. легкое масло, получающееся при температуре до 170^oC, окисляется на воздухе и меняет свой цвет на фиолетовый уже на следующий день после перегонки, то даже его небольшая примесь в общей массе дегтя медицинского приводит к изменению цвета всей массы на фиолетовый, что недопустимо (ст. 387 Г.Ф.). Поэтому очень важно отделить легкое масло от среднего и тяжелого, и большое значение имеет точность поддержания заданного температурного режима, плавное изменение температуры, надежность ее контроля.

Пример конкретного выполнения способа.

В бак объемом 216 дм³ заливалось 100 литров дегтя-сырца, печь разжигалась, контроль температур велся двумя ртутными термометрами с пределами измерения от 0 до 500^oC. При температуре 70^oC начался процесс кипения. Дальнейший подъем температуры до 100^oC проходил в течение 50 минут. Температура в 170^oC была достигнута через 109 минут после достижения 100^oC, т.о. средняя скорость в диапазоне от 70 до 170^oC составила 0,629 град/мин и не превышала 0,642 град/мин. Этот этап перегонки можно охарактеризовать, как этап выхода на режим с нестабильным кипением, наличием шумов в баке, таких как постукивание "сторожка" по дну бака и различные хлопки.

В диапазоне температур до 100^oC вышло около 5 литров легкой фракции, при температуре около 100^oC вышла вода - примерно 5 литров. При дальнейшей перегонке до температуры 170^oC вышло 15 литров легкого масла. Нагрев от температуры от 170^o до 280^oC (собственно режим) занял 110 минут. На этом этапе кипение идет довольно спокойно, нет никаких шумов, скорость нагрева около 1 град/мин. При увеличении скорости нагрева могут появиться явления нестабильности процесса. Кроме того, при случайном повышении температуры свыше 280^oC при отборе дегтя медицинского в отдельную емкость может попасть более тяжелая фракция, что изменит его удельный вес и другие показатели. Количество медицинского дегтя (среднего и тяжелого масла) составило 55 литров.

Слив жидких фракций проводится в отдельные емкости из нержавеющей стали. Недопустим контакт чистого дегтя с металлами, т.к. из-за кислой среды он вступает в реакцию и меняет свой цвет. Исключение составляет пищевая нержавеющая сталь.

Контроль удельного веса сливаемых фракций ведется ареометром.

Проверка в "Областном центре по контролю качества лекарственных сред" показала, что полученный деготь пригоден для использования в медицинских целях.

После окончания перегонки печь тушится. После того, как температура в баке упала до 190^o...200^oC, открывается сливной кран, из бака сливается тяжелая фракция - гудрон, т.к. сразу после перегонки гудрон перегрет и при разливе разбрызгивается, необходимо его слегка остудить.

Особо следует отметить, что увеличение на этапе выхода на режим (от 70^o до 170^oC) скорости роста температуры более чем на 0,7 град/мин приводит к нестабильному и опасному процессу - деготь резко вспенивается, его объем увеличивается более чем в два раза, происходит выброс жидкости через систему трубопроводов. Были случаи при увеличении скорости нагрева до около 0,8 град/мин подъема крышки бака и возгорания выброшенного дегтя. Уменьшение скорости нагрева ниже 0,5 град/мин ведет к затягиванию процесса.

Накопленный опыт показывает, что даже небольшое увеличение количества заливаемого дегтя-сырца (примерно на 10 мм по высоте бака от отметки, соответствующей половине его объема) приводило к выбросу закипевшей массы через трубопровод охлаждения.

Также выяснилось, что для получения медицинского дегтя по п. 387 Г.Ф. необходима одна перегонка дегтя-сырца. При последующей перегонке получается вещество с кислотным числом около 10, что не соответствует установленным требованиям (15...20).

Кроме того, в процессе работы установлено, что кондиционный деготь получается только из свежевыгнанного дегтя-сырца, изготовленного из чистой бересты, при этом в чан для выгонки дегтя нельзя добавлять даже небольшое количество какой-либо древесины. Медицинский деготь, изготовленный из старого дегтя-сырца, хранившегося, например, около трех лет, долго не хранился и быстро менял свой цвет.

Можно сделать вывод, что предложенный процесс перегонки дегтя-сырца, характеризующийся скоростью повышения температуры от 0,5 до 0,7 град/мин от 70^o до 170^oC и около 1 град/мин в диапазоне 170^o...280^oC, соотношением объемов заливаемого дегтя-сырца и перегонкой емкости один к двум, обеспечением многоточечного контроля температуры, позволяет получать медицинский березовый деготь по ст. 387 Г.Ф. при повышении стабильности процесса и обеспечении его пожаробезопасности.

Формула изобретения

Способ получения дегтя, пригодного для использования в медицинских целях, путем перегонки дегтя-сырца, отличающийся тем, что берестовый деготь-сырец заливают в герметичную емкость, нагревают через стенки емкости с последующим охлаждением продуктов разложения и их разделением, при этом перегонку проводят при плавном монотонном нагреве от 70 до 280^oС, причем средняя скорость нагрева в диапазоне температур продуктов разложения от 70 до 170^oС не превышает 0,7 град/мин, а в диапазоне от 170 до 280^oС составляет в среднем 1 град/мин, кроме того, объем заливаемого в емкость дегтя-сырца не должен превышать 50% объема емкости, а температуру продуктов разложения контролируют непосредственно в емкости и в отводящем продукты разложения трубопроводе.