Способ выделения каучука из растений, не являющихся гевеями

Способ выделения каучука из растений, не являющихся гевеями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка испрашивает приоритет и любые другие преимущества на основании предварительной заявки США под номером 61/607448, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, НЕ ЯВЛЯЮЩИХСЯ ГЕВЕЕЙ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/607460, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR THE PURIFICATION OF GUAYULE-CONTAINING SOLUTIONS" (СПОСОБЫ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГВАЮЛУ) полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки, предварительной заявки США под номером 61/607469, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF BAGASSE FROM A GUAYULE-RUBBER CONTAINING SOLUTION" (СПОСОБЫ УДАЛЕНИЯ БАГАССЫ ИЗ РАСТВОРА, СОДЕРЖАЩЕГО КАУЧУК ГВАЮЛЫ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/607475, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR RECOVERING RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS USING BRIQUETTES" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БРИКЕТОВ) полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/607483, поданной 6 марта 2012 г., с названием "AGED BRIQUETTES CONTAINING PLANT MATTER FROM NON-HEVEA PLANTS AND PROCESSES RELATING THERETO" (ВЫДЕРЖАННЫЕ БРИКЕТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛ ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ, И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ СПОСОБЫ) полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; Предварительной заявки США под номером 61/660991, поданной 18 июня 2012 г., с названием "AGED BRIQUETTES CONTAINING PLANT MATTER FROM NON-HEVEA PLANTS AND PROCESSES RELATING THERETO" (ВЫДЕРЖАННЫЕ БРИКЕТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛ ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ, И СВЯЗАННЫЕ С НИМИМ СПОСОБЫ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/661064, поданной 18 июня 2012 г. с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/661052, с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки.

Уровень техники

Растение или дерево гевея (Hevea) (также называемое Hevea brasiliensis -гевея бразильская или резиновое дерево) является хорошо известным источником природного каучука (называемого также полиизопреном). Источники каучука, такие как Hevea brasiliensis, Ficus elastic (индийское резиновое дерево) и Cryptostegia grandiflora (мадагаскарское резиновое дерево) дают природный каучук в форме сока, содержащего каучук, суспендированный в водном растворе, который свободно вытекает и может быть получен путем нанесения насечек на растение. Также известно, что природный каучук содержится в различных растениях, не являющихся гевеями, но в них каучук располагается в отдельных клетках растения (например, в стеблях, корнях или листьях) и не может быть выделен путем сливания, каучук из этих растений может быть получен только путем разрушения клеточных стенок физическими или другими средствами. Соответственно, процессы выделения каучука из растений, не являющихся гевеей, обычно более сложны и имеют больше ограничений, чем способы добычи каучука из деревьев Hevea.

Раскрытие изобретения

Предложены основанные на использовании органических растворителей способы выделения каучука из растений, не являющихся гевеей. Предложенные способы пригодны для использования в лаборатории или на испытательной станции, а также могут быть масштабированы для промышленных предприятий, занимающихся сбором каучука из растений, не являющихся гевеей, в больших количествах.

В первом варианте реализации предложен способ повышения выделения каучука из растений, не являющихся гевеей. Указанный способ включает (А) использование брикетов, содержащих (i) прессованный измельченный растительный материал со средним размером 1,5ʹʹ или меньше, причем растительный материал содержит багассу, каучук, смолу и остаточную воду, и (ii) не более 5 масс. % листьев из растения, не являющегося гевеей, причем плотность брикетов на 40-325% выше плотности непрессованного растительного материала; (В) осуществление процедуры экстракции указанных брикетов органическим растворителем, в ходе которой брикеты смешивают с по меньшей мере одним полярным органическим растворителем и по меньшей мере одним неполярным органическим растворителем с получением суспензии, которая содержит 0,5-10 масс. % воды; и (С) обработку суспензии для удаления багассы и смолы и выделения по меньшей мере 95-99% по массе каучука, содержащегося в брикетах.

Во втором варианте реализации предложен многостадийный способ выделения каучука из растений гуаюлы. В этом способе вначале используют суспензию, содержащую (i) растительный материала из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, каучук и смолу), (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель, причем (ii) и (iii) присутствуют в количествах, по меньшей мере достаточных для солюбилизации смолы и каучука из растительного материала. Суспензия содержит 10-50% по массе растительного материала, 50-90% по массе совместно (ii) и (iii) и 0,5-10 масс. % воды из растительного материала. Из суспензии удаляют большую часть багассы с получением мисцеллы. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичным используемым в суспензии (а) или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости. Количество любого добавляемого в мисцеллу дополнительного полярного органического растворителя меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. Затем 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле пониженной вязкости или в мисцелле, из которой удалена большая часть багассы) удаляют из мисцеллы (мисцеллы пониженной плотности, полученной в результате добавления дополнительного растворителя (растворителей), или мисцеллы, из которой удалена большая часть багассы) с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой на этой второй фазе удаления, имеет размер частиц меньше 105 микрон. Необязательно, очищенную мисцеллу затем обрабатывают для дополнительного удаления багассы, получая в результате осветленный раствор каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общее количество багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной багассы характеризуется размером частиц меньше 45 микрон. Относительное количество полярного органического растворителя по сравнению с неполярным органическим растворителем в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается, что вызывает коагуляцию каучука. Из коагулированного каучука получают очищенный твердый каучук. Этот очищенный твердый каучук имеет такую степень чистоты, что если он содержит 0,8 масс. % летучего вещества, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого процесса осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении от 35 до 1000 КПа.

Осуществление изобретения

Предложены способы улучшенного выделения каучука из растений, не являющихся гевеями (Hevea). Для облегчения описания способы описаны как варианты реализации; использование этой терминологии предназначено исключительно для облегчения описания, его никоим образом не следует рассматривать как какое-либо ограничение раскрытых способов.

Определения

Приведенная ниже терминология служит исключительно для описания вариантов реализации, ее не следует воспринимать как ограничивающую изобретение в целом.

Предполагается, что в настоящем тексте термин "растение, не являющееся гевеей" охватывает растения, которые содержат природный каучук в отдельных клетках растения.

В настоящем тексте термин "багасса" используется для обозначения части молотого или измельченного растительного материала из растения, не являющегося гевеей, которая является нерастворимой и соответственно скорее суспендируется, чем растворяется в органических растворителях. В настоящем тексте багасса включает загрязнения и золу, если не указано иначе.

В настоящем тексте термин "растительный материал" обозначает материал, полученный из растения, не являющегося гивеей. Если не указано иначе, растительный материал включает корни, стебли, кору, древесину, сердцевину, листья и загрязнения.

В настоящем тексте термин "древесина" (древесный материал) обозначает проводящую ткань и материал меристемы, полученные из растения, не являющегося гивеей. Если не указано иначе, древесный материал не включает кору.

В настоящем тексте термин "кора" относится к плотному внешнему покрытию на стволах и корнях некоторых (в частности, древовидных или кустарниковых) растений, не являющихся гевеей, и включает все ткани снаружи от проводящего камбия. Не все растения, не являющиеся гевеей, имеют кору.

В настоящем тексте термин "смола" обозначает природные, отличные от каучука, химические вещества, содержащиеся в растительном материале, полученном из растения, не являющегося гевеей (Hevea), включая смолы (такие как терпены), жирные кислоты, белки и неорганические материалы, но не ограничиваясь ими.

В настоящем тексте термин "загрязнение" (применительно к очищенному твердому каучуку, получаемому описанными здесь способами) обозначает нерастительный материал, который может сопутствовать растениям, не являющимся гевеей, такой как земля, песок, глина и мелкие камни. Содержание загрязнений в очищенном твердом каучуке может быть определено путем полного повторного растворения твердого каучука и пропускания раствора через сито на 45 микрон. Сито затем промывают дополнительным количеством растворителя и сушат. Масса материала, задержанного на сите, представляет содержание "загрязнений" в очищенном твердом каучуке.

В настоящем тексте термин "зола" (используемый применительно к очищенному твердому каучуку, получаемому описанными здесь способами) обозначает неорганический материал (т.е. не содержащий углерода), который остается после сжигания каучука при 550°С±25°С.

В настоящем тексте термин "большая часть" обозначает больше 50%, но меньше 100%. В некоторых вариантах реализации этот термин обозначает 51-60%, а в других вариантах реализации 60-95%.

В настоящем тексте словосочетание "летучее вещество" относится к отличному от каучука веществу, которое может содержаться в образце очищенного твердого каучука, но которое улетучивается при 100+/-5°С (или при 160+/-5°С, если есть подозрение, что образец каучука содержит летучие углеводородные масла). Стандартным тестом для определения летучих веществ, содержащихся в образце каучука, является ASTM D1278-91 (1997).

Способы

В первом варианте реализации предложен способ повышения выделения каучука из растений, не являющихся гевеей. Способ включает (А) использование брикетов, содержащих (i) прессованный измельченный растительный материал со средним размером 1,5ʹʹ или (например, от 1/8ʹʹ до 1,5ʹʹ или меньше, как дополнительно обсуждается ниже), содержащий багассу, каучук, остаточную воду, и (ii) не более 5 масс. % листьев из растения, не являющегося гевеей, причем плотность брикетов на 40-325% выше плотности непрессованного растительного материала; (В) осуществление процедуры экстракции указанных брикетов органическим растворителем, в ходе которой брикеты смешивают с по меньшей мере одним полярным органическим растворителем и по меньшей мере одним неполярным органическим растворителем с получением суспензии, которая содержит 0,5-10 масс. % воды; и (С) обработку суспензии для удаления багассы и смолы и выделения по меньшей мере 95-99% по массе каучука, содержащегося в брикетах.

Во втором варианте реализации предложен многостадийный способ удаления каучука из растений гуаюлы. (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла.) Вначале получают суспензию, содержащую (i) растительный материала из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, каучук и смолу), (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель. Суспензия содержит 10-50% по массе растительного материала, 50-90% по массе совместно (ii) и (iii) и 0,5-10 масс. % воды из растительного материала. Большую часть багассы удаляют из суспензии с получением мисцеллы. Необязательно дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен растворителям, применявшимся в суспензии (а), или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости. Количество любого дополнительного полярного органического растворителя, который добавляют в мисцеллу, меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. Затем 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле пониженной вязкости или в мисцелле, из которой удалена большая часть багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или мисцеллы, из которой удалена большая часть багассы, с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой на этой второй фазе удаления, имеет размер частиц меньше 105 микрон. Большая часть удаленной (из мисцеллы пониженной вязкости) багассы имеет размер частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть затем необязательно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общее количество багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной багассы имеет размер частиц больше 45 микрон. Относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечить коагуляцию каучука. Из коагулированного каучука получают очищенный твердый каучук. Этот очищенный твердый каучук имеет такую степень чистоты, что если он содержит 0,8 масс. % летучего вещества, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого процесса осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении от 35 до 1000 КПа.

В некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации удаление багассы на стадии (b) включает использование центрифуги. В таких вариантах реализации вначале используют суспензию, содержащую (i) измельченный растительный материала из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, смолу и каучук) и (ii) смесь растворителей, состоящую из по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем (i) присутствует в количестве 10-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии), (ii) присутствует в количестве 50-90% по массе (в расчете на общую массу суспензии), и по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствует в количестве 10-40% по массе (в расчете на общее количество растворителя). (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Суспензию подвергают центрифугированию для удаления 70-95% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии), получая мисцеллу. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинация (каждый из которых может быть идентичен органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз. Количество любого дополнительного полярного органического растворителя ниже количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. В зависимости от типа используемой центрифуги, если желательно снизить вязкость мисцеллы, может быть возможно добавить некоторое количество дополнительного растворителя или весь дополнительный растворитель непосредственно в устройство (устройства), задействованное в процессе экстракции, благодаря чему мисцелла на выходе из устройства будет представлять собой мисцеллу пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз. Затем, дополнительную багассу, 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащуюся в мисцелле пониженной плотности или в мисцелле, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой во второй фазе удаления (т.е. из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы) имеет размер частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть затем необязательно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной (из очищенной мисцеллы) багассы имеет размер частиц больше 45 микрон. Затем относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечивать коагуляцию содержащегося в нем каучука. Затем коагулированный каучук выделяют из органического растворителя с получением твердого каучука. Если этот твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого способа осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении 35-1000 КПа.

В некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации удаление багассы на стадии (b) включает использование экстракционной центрифуги (декантера). Вначале используют суспензию, содержащую (i) измельченный растительный материал из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, смолу и каучук) и (ii) смесь растворителей, состоящую из по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем (i) присутствует в количестве 10-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии), (ii) присутствует в количестве 50-90% по массе (в расчете на общую массу суспензии), и по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствует в количестве 10-40% по массе (в расчете на общее количество растворителя). (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Смесь подвергают экстракционному центрифугированию (например, в экстракционной центрифуге) для удаления 60-95% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии) с получением мисцеллы. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз (например, 10-200 сантипуаз). Количество любого добавляемого дополнительного полярного органического растворителя меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука в мисцелле пониженной плотности. В зависимости от типа используемого способа экстракции (например, экстракционная центрифуга) если желательно снизить вязкость мисцеллы может быть возможно добавить некоторое количество или весь дополнительный растворитель непосредственно в устройство (устройства), задействованное в процессе экстракции, благодаря чему вязкость мисцеллы на выходе процесса экстракции ниже 200 сантипуаз. Затем багассу, 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащуюся в мисцелле пониженной плотности или в мисцелле, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы), дополнительно удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой во второй фазе удаления (т.е. из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы) характеризуется размером частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть затем необязательно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной (из очищенной мисцеллы) багассы (имеет размер частиц больше 45 микрон. Затем относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечивать коагуляцию содержащегося в нем каучука. Затем коагулированный каучук выделяют из органического растворителя с получением твердого каучука. Если этот твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого способа осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении 35-1000 КПа.

В некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации удаление багассы на стадии (b) включает использование процесса прессования. Сначала используют суспензию, содержащую (i) измельченный растительный материал из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, смолу и каучук) и (ii) смесь растворителей, состоящую из по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем (i) присутствует в количестве 5-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии) и (ii) присутствует в количестве 50-95% по массе (в расчете на общую массу суспензии), и по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствует в количестве 10-35% по массе (в расчете на общее количество растворителя). (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Суспензию подвергают процессу прессования, такому как процесс "удаления воды" с использованием шнека внутри перфорированного цилиндра (например, шнекового пресса) для удаления 51-60 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы в суспензии), получая, таким образом, мисцеллу. В некоторых вариантах реализации третьего варианта реализации может быть предпочтительно подвергать багассу более чем одному циклу прессования (например, с использованием шнекового пресса) с добавлением дополнительного количества смеси растворителей в отжатый остаток, полученный в результате первого прессования, с получением второй суспензии, которую снова подвергают прессованию со сбором двух порций раствора (жидкости, содержащей растворенный каучук и смолу), которые объединяют для получения мисцеллы. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз (например, 10-200 сантипуаз). Количество любого добавляемого дополнительного полярного органического растворителя меньше количества, вызывающего коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. Затем 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащуюся в мисцелле пониженной плотности или в мисцелле, из которой удалено 51-60% багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой во второй фазе удаления (т.е. из мисцеллы пониженной вязкости или мисцеллы, из которой удалено 51-60% багассы) характеризуется размером частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть дополнительно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной багассы (из очищенной мисцеллы) имеет размер частиц больше 45 микрон. Затем относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечить содержание содержащегося в них каучука. Затем коагулированный каучук выделяют из органического растворителя с получением твердого каучука. Если этот твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого способа осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (i.e. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении 35-1000 КПа.

Также предложен третий вариант реализации, включающий основанный на использовании органических растворителей способ очистки раствора солюбилизированного каучука гуаюлы, который содержит по меньшей мере один неполярный растворитель, по меньшей мере один полярный растворитель, солюбилизированный каучук гуаюлы и до 5-20 масс. % багассы и 0,5-10 масс. % воды (все в расчете на общую массу раствора), (как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла) Способ (который осуществляют при давлении 35-1000 КПа) включает центрифугирование раствора при силе g, равной 500-3500, для удаления по меньшей мере 90-99% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в растворе) с получением очищенной мисцеллы. Большая часть удаляемой (из раствора) багассы имеет размер частиц меньше 105 микрон. Затем очищенную мисцеллу фильтруют для дополнительного удаления багассы и получают осветленный раствор каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на количество багассы в растворе); 90-99% дополнительно удаленной (из раствора с получением осветленного раствора каучука) багассы имеет размер частиц больше 45 микрон.

Также предложен четвертый вариант реализации, включающий способ удаления багассы из суспензии, содержащей каучук гуаюлы. В этом способе используется суспензия, содержащая по меньшей мере один неполярный органический растворитель, по меньшей мере один полярный органический растворитель и растительный материал из растения гуаюлы. Растительный материал содержит 1-15 масс. % солюбилизированного каучука гуаюлы, 70-95 масс. % багассы и 3-20 масс. % солюбилизированной смолы (как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Общее количество полярных и неполярных органических растворителей в суспензии составляет 50-90% по массе (в расчете на общую массу суспензии), а количество растительного материала составляет 10-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии). Суспензию помещают в осадительную центрифугу, которая содержит разгрузочный шлюз, центрифугу используют для удаления из суспензии количества багассы, достаточного для получения мисцеллы, которая содержит (i) на 60-95 масс. % меньше багассы, чем суспензия (в расчете на общее количество багассы, содержащееся в суспензии) и (ii) 1-10 масс. % солюбилизированного каучука гуаюлы. Способ осуществляют при давлении 35-1000 КПа.

Типы растительного материала/источников багассы

Как упоминалось ранее, способы согласно первому раскрытому здесь варианту реализации используют в комбинации с растительным материалом, из растения, не являющегося гевеей. Также следует понимать, что второй, третий и четвертый варианты реализации, хотя и описаны с указанием подробностей использования в комбинации с растительным материалом гуаюлы, могут также использоваться в комбинации с некоторыми другими растениями, не являющимися гевеей. Следует понимать, что все приведенные здесь описания, касающиеся получения растительного материала, суспензий, содержащих растительный материал, и растительного материала, содержащего багассу, отделяемую от каучука и смолы растительного материала, включают использование растительного материала гуаюлы (т.е. из кустарника гуаюлы), даже когда в конкретном объяснении не указано явно, что подразумевается растительный материал гуаюлы. В предпочтительном варианте раскрытые здесь способы используют с растительным материалом из кустарника гуаюлы. Примеры растений, не являющихся гевеей, пригодных для получения растительного материала для брикетов, включают, но не ограничиваются следующим: Parthenium argentatum (кустарник гуаюла), Taraxacum Kok-Saghyz (кок-сагыз, «русский одуванчик»), Euphorbia lathyris (молочай чиновидный или масличный), Parthenium incanum (мариола), Chrysothamnus nauseosus (хризотамнус), Pedilanthus macrocarpus (педилантус крупноплодный), Asclepias syriaca, speciosa, subulata и др. (молочаи), Solidago altissima, graminifolia rigida и др. (золотарники), Cacalia atripilicifolia (какалия), Pycnanthemum incanum (горная мята), Teucreum canadense (дубровник канадский) и Campanula Americana (колокольчик американский). Известны и другие растения, которые производят каучук и аналогичные каучуку углеводороды, в частности, среди семейства сложноцветных (Compositae), молочайных (Euphorbiaceae), Campanulaceae (колокольчиковых), губоцветных (Labiatae) и тутовых (Могасеа). При выделении каучука из растительного материала в некоторых вариантах реализации каждого из первого, второго, третьего и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов, предусмотрена возможность использования одного типа растения или смеси более чем одного типов растений. В предпочтительном варианте согласно каждому из первого, второго, третьего и четвертого, раскрытых здесь вариантов реализации используемый растительный материал получен из кустарника гуаюлы.

В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов материал растения, не являющегося гевеей, получен из по меньшей мере одного из следующих растений: Parthenium argentatum (кустарник гуаюла), Taraxacum Kok-Saghyz (кок-сагыз), Euphorbia lathyris (молочай чиновидный), Parthenium incanum (мариола), Chrysothamnus nauseosus (хризотамнус), Pedilanthus macrocarpus (педилантус крупноплодный), Asclepias syriaca, speciosa, subulata и др. (молочаи), Solidago altissima, graminifolia rigida и др. (золотарники), Cacalia atripilicifolia (какалия), Pycnanthemum incanum (горная мята), Teucreum canadense (дубравник канадский) и Campanula Americana (колокольчик американский). В некоторых согласно первому и второму, раскрытым здесь вариантам реализации, измельченный растительный материал, прессуемый в брикеты, получен из кустарника гуаюлы (Parthenium argentatum).

Подготовка растительного материала

В случае, когда в первом, втором или четвертом варианте реализации описанного здесь способа используется растительный материал из кустарника гуаюлы, используемый растительный материал может иметь различные формы, как обсуждается ниже в данном тексте. Нижеследующее обсуждение в этом разделе следует понимать как относящееся в равной степени к первому, второму, третьему и четвертому вариантам реализации раскрытых здесь способов. (Брикетирование растительного материала для использования в первом варианте реализации раскрытых здесь способов и для использования в некоторых вариантах реализации второго, третьего и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь вариантов реализации обсуждается в отдельном разделе). В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал содержит измельченный кустарник гуаюлы, включая кору и древесину из кустарника, но не более 5 масс. %, предпочтительно не более 4 масс. % или не более 3 масс. % или еще более предпочтительно не более 1 масс. % растительного материала, содержащего листья из кустарника гуаюлы; в некоторых вариантах реализации количество растительного материала, содержащего листья составляет 1-5 масс. %, а в других вариантах реализации 0,5-5 масс. % или 0,5-1 масс. %. В некоторых из описанных выше вариантах реализации кустарник гуаюлы, используемый в качестве растительного материала, обычно содержит и надземные части, и подземные части куста (т.е. стволы (с корой, древесиной и сердцевиной) и корни). В других из описанных выше вариантов реализации кустарник гуаюлы, используемый в качестве растительного материала, изначально содержит только надземные части куста (другими словами, корни не включены в растительный материал). Листья куста гуаюлы могут быть удалены различными способами, включая сушку в поле с последующим встряхиванием. Специалист может разработать и использовать другие способы удаления листьев из растительного материала гуаюлы перед использованием растительного материала для изготовления брикетов, поскольку конкретный способ удаления листьев не является существенным ограничением раскрытых здесь способов. В некоторых вариантах реализации, где растительный материал содержит кустарник гуаюлы, кусты собирают путем удаления целого растения (не повреждая корни), которое оставляют сохнуть в поле до содержания воды не более 20 масс. %, предпочтительно, не более 15 масс. % или даже не более 10 масс. % воды; в некоторых вариантах реализации растительный материал содержит 5-20 масс. % воды, предпочтительно 5-15 масс. % воды.

В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал, использующийся в суспензии, был измельчен на куски со средним размером 1 " или меньше. Измельчение или рубка могут осуществляться в одну или более стадий. Например, используемое растение, не являющееся гевеей, может быть грубо порублено в месте сбора (или в другом месте) на куски со средней длиной меньше 2". В альтернативном варианте применяемое растение, не являющееся гевеей, может быть грубо порублено на куски длиной приблизительно 3". Грубая рубка может осуществляться до или после необязательного удаления листьев и почвы (например, путем встряхивания растения или интенсивного обдува воздухом), но в предпочтительном варианте - после удаления большей части листьев и почвы с собранного растительного материала. Измельчение или рубка на кусочки среднего размера 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше могут быть осуществлены с использованием различных физических средств. Один пример пути получения рубленого растительного материала со средним размером 1,5" или меньше или 1ʹʹ или меньше заключается в обработке необработанного растительного материала (или, возможно, грубо порубленного растительного материала) в измельчителе, дробилке, молотковой мельнице (крушилке) или валковой мельнице.

Дробилка - это хорошо известное устройство, предназначенное для рубки или измельчения материала с получением различных размеров. Большинство дробилок содержат несколько ножей (часто - стальных ножей) и одно или большее число сит (иногда сменных) с различным диаметром отверстий для регулирования размера конечного продукта. Существуют дробилки различных размеров, которые могут использоваться для рубки растительного материала, например, дробилки с отверстиями 3/8ʹʹ, ¼ʹʹ и 1/8ʹʹ.

Молотковая мельница может