Піроліз деревини: поняття і продукти

14.07.2016

Піроліз деревини: поняття і продукти

Піроліз деревини (суха перегонка деревини) це розкладання деревини при її нагріванні до температури 450 °C без доступу кисню. В результаті цього процесу утворюються газоподібні і рідкі (у тому числі деревна смола смоли) продукти, а також твердий залишок — деревне вугілля.

Технологія і процес піролізу деревини це один з перших технологічних хімічних процесів, відомих людству. Починаючи з середини XII століття, дану технологію широко використовували в нашій країні для вироблення соснової смоли (яка використовувалася для просочення канатів і просмолки дерев’яних суден). Даний промисел тоді носив назву смолокурение.

Піроліз деревини: поняття і продукти

Коли почала розвиватися металургія, виник інший промисел, який також був заснований на сухий піролізі деревини, — углежжением. У цьому разі кінцевим продуктом піролізу було деревне вугілля. Початок поширення промислового застосування піролізу деревини можна вважати XIX століття. Головним продуктом піролізу тоді була оцтова кислота, а в якості сировини використовувалася тільки деревина листяних порід.

В основі процесу піролізу деревини лежать різні вільнорадикальні реакції термодеструкції целюлози, лігніну і геміцелюлоз, що протікають при температурах від 200 до 400°C. Піроліз деревини це екзотермічний процес, при якому утворюється досить велика кількість теплоти (близько 1150кДж/кг).

Технологічна схема піролізу деревини включає в себе наступні етапи:

  • оброблення деревної сировини на шматки
  • сушка обробленої деревини
  • безпосередньо піроліз
  • охолодження і стабілізація вугілля (для запобігання самозаймання);
  • повна конденсація парів летких продуктів.

найтривалішою і енергоємної стадією з усіх перерахованих вище є сушіння деревини до вологості 15%.

Продукти піролізу деревини

В даний час для здійснення процесу піролізу деревини зазвичай застосовують листяні породи, але іноді (головним чином під час комплексної переробки сировини) використовують деревину хвойних порід. Сучасні технології піролізу дозволяють отримати з деревини берези:

  • деревне вугілля — 24-25% деревного вугілля,
  • рідкі відходи (так звана жижка) — 50-55%
  • газоподібні продукти — 22-23%

Чим більше буде розмір взятих для піролізу шматків деревини, тим більше вийде твердий залишок. Отриманий в результаті піролізу деревне вугілля після процедури сортування за розміром шматків направляється безпосередньо споживачу або на переробку.

При переробці жижки, отриманої в результаті піролізу, відстоюється деревна смола (якої приблизно 7-10%) та одночасно з цим протікають численні перетворення компонентів. Зі смоли можна виділити широкий асортимент цінних продуктів. Як правило, з жижки виділяють оцтову кислоту. Її, як правило, дістають з жижки екстракцією, і потім, шляхом ректифікації і ретельної хімічного очищення переробляють готовий до реалізації харчовий продукт.

Газоподібні продукти піролізу деревини (неконденсірующаяся гази) включають в себе:

  • діоксид вуглецю CO2 (приблизно 45-55%)
  • оксид вуглецю CO (28-32%)
  • водень H2 (1-2%)
  • метан CH4 (8-21%)
  • інші вуглеводні (1,5-3,0%).

Склад газоподібних продуктів піролізу деревини залежить від температури піролізу, швидкості і від способу нагрівання. Теплота згоряння газоподібних продуктів коливається в діапазоні величин від 3,05 до 15,2 МДж/м?. Всі перераховані вище фактори, а також порода деревини, її якість і вологість визначають кінцевий вихід продуктів піролізу.

Із збільшенням температури зростає вихід деревної смоли і газоподібних продуктів, але знижується вихід деревного вугілля, спиртових продуктів і оцтової кислоти. Вугілля в результаті збільшення температури утворюється з більш високим відсотковим вмістом вуглецю. Середній вихід головних продуктів піролізу деревини становить (з розрахунку на суху деревину):

  • деревне вугілля — 23-24%
  • деревна смола — 10-14%
  • оцтова кислота — 5-7%

Техніка піролізу деревини досить різноманітна, проте більшість використовуваних у світовій практиці пристроїв безнадійно застаріло і не відповідає всім сучасним вимогам. Крім цього, необхідність в піролізі деревини постійно падає, оскільки знищувати таке екологічно чиста сировина досить марнотратно. Однак, технологія піролізу тирси починає користуватися все більшою популярністю.

Піроліз тирси

Піроліз тирси є найбільш вигідним способом утилізації деревних відходів. Завдяки даній технології, відходи деревообробної промисловості можна не везти на полігон відходів для захоронення, а використовувати для вироблення тепло та електроенергії.

Піроліз деревини: поняття і продукти

В останні роки подібне використання деревних відходів початок розглядатися як чудова альтернатива традиційним видам палива. Все це безпосередньо пов’язано з тим, що тирсу в якості палива володіють рядом переваг:

  • вони відносяться до поновлюваних джерел теплової енергії
  • є абсолютно CO2-нейтральними
  • у складі тирси практично немає сірки
  • існує можливість спалювати вологі відходи (містять до 55 — 60% вологи)
  • корозійна агресивність димових газів досить низька
  • низька, в порівнянні з викопним паливом, ціна сировини

Використання деревних відходів як палива не тільки набагато менше шкодить довкіллю, а ще й служить джерелом економії коштів. Цей шлях економії невідновлюваних природних ресурсів здатний дозволити Росії наблизитися до більш розвиненим країнам за таким показником як питома енергоємність промислового виробництва, що робить його вкрай привабливим. І все це веде до того, що технології піролізу тирси в останні роки постійно розвиваються і удосконалюються.

Короткий опис статті: піроліз деревини Промисловий піроліз деревини і деревних відходів це складний хімічний процес, який відбувається у вигляді різноманітних хімічних реакцій і перетворень. Даний процес здійснюється при обмеженому присутності кисню. Універсального опису всіх процесів, що відбуваються при піролізі деревини, не існує, оскільки ці процеси багатофакторні та багатокомпонентні. Піроліз, піроліз деревини, піроліз тирси, продукти піролізу деревини, продукти піролізу

Джерело: Піроліз деревини: поняття і продукти

Також ви можете прочитати