ПІРОЛІЗ ДЕРЕВИНИ

30.10.2015

СЛОВНИК ТЕРМІНІВ

ПІРОЛІЗ ДЕРЕВИНИ (суха перегонка деревини), розкладання деревини при нагр. до 450 0 C без доступу повітря з утворенням газоподібних і рідких (в т. ч. деревної смоли )продуктів, а також твердого залишку -деревного вугілля.

Суха перегонка деревини — один з перших процесів хім. технології. Починаючи з 12 ст. її широко використовували в Росії для вироблення соснової смоли (служить для просмолки дерев’яних суден і просочення канатів); цей промисел мав назв. смолокурение. З розвитком металургії виник інший промисел, також заснований на сухій перегонці деревини, — углежжением з отриманням деревного вугілля. Початок пром. застосування П. д. відноситься до 19 ст.; сировиною була тільки деревина листяних порід, гол. продуктом — оцтова к-та.

Для здійснення процесу в даний час зазвичай застосовують деревину листяних порід (напр. берези), рідше (гл. обр. при комплексній переробці сировини)-деревину хвойних порід. При піролізі деревини берези (вологість 10-15%) отримують 24-25% деревного вугілля, 50-55% рідких (т.зв. жижка) і 22-23% газоподібних продуктів. Чим більше розмір шматків деревини, взятої для піролізу, тим крупніше твердий залишок, хоча в результаті нерівномірної усадки сировини і бурхливого виділення летких продуктів відбувається розтріскування обугливающегося матеріалу і утворюється до 20% дрібного вугілля з розміром частинок менше 12 мм. Отриманий деревне вугілля після сортування за розміром шматків направляють безпосередньо споживачу або на переробку.

При зберіганні та переробці жижки відстоюється деревна смола (7-10%) і одночасно протікають многочисл. перетворення її компонентів; зі смоли виділяють широкий асортимент цінних продуктів. Відстояна жижка має плотн. 1,025-1,050 г/см 3 і містить 6-9% по масі оцтової к-ти і її гомологів, 2,5-4,5% метанолу, 5-6% соед. різних класів (альдегідів, кетонів, складних ефірів і т. д.), 4,5-14% р-римой деревної смоли і 67-81% води. Оцтову к-ту витягують з жижки найчастіше екстракцією і шляхом ректифікації та хім. очищення переробляють в харч. продукт.

Газоподібні продукти (неконденсірующаяся гази) включають діоксид (45-55% за об’ємом) і оксид (28-32%) вуглецю, водень (1-2%), метан (8-21%) та ін. вуглеводні (1,5-3,0%). Склад неконденсірующаяся газів залежить від кінцевої т-ри піролізу, швидкості та способу нагріву (внутр. чи зовнішньої циркуляцією теплоносія — зазвичай топкових газів, одержуваних при спалюванні палива і неконденсірующаяся газів); теплота їх згоряння коливається від 3,05 до 15,2 МДж/м 3. Перечисл. фактори, а також порода, якість та вологість деревини визначають вихід продуктів її піролізу. З підвищенням т-ри зростають виходи деревної смоли і неконденсірующаяся газів, але знижуються виходи деревного вугілля, оцтової к-ти і спиртових продуктів; вугілля утворюється з більш високим вмістом вуглецю. Середній вихід осн. продуктів П. д. становить (в розрахунку на суху деревину): оцтова к-та 5-7%, деревна смола 10-14%, деревне вугілля (в розрахунку на нелетких вуглець) 23-24%.

В основі П. д. лежать вільнорадикальні р-ції термодеструкції геміцелюлоз, целюлози і лігніну, що протікають соотв. при 200-260, 240-350 і 250-400 0 C; співвідношення констант швидкостей при 320 0 C становить 10:1:0,25. Кіне-тіч. характеристики піролізу деревини та її компонентів, знайдені різними авторами, помітно різняться. Р-ції розпаду деревини, геміцелюлоз, целюлози і лігніну мають перший порядок, а енергії активації цих р-ций змінюються значить. межах; для згаданих компонентів деревини соотв. 70-80, 135-210 і 55-110 кДж/моль. Константа швидкості П. д. вище, ніж у целюлози, і, напр. при 350 0 C для різн. порід знаходиться в діапазоні (2,8-8,3)·10 -3 с -1. П. д.-экзотермич. процес, при до-ром виділяється велика кількість теплоти (1150кДж/кг).

Хім. добавки (в розрахунку на суху деревину) зменшують енергії активації р-ций піролізу деревини та її компонентів, знижують т-ру початку їхнього розкладання і можуть спрямовувати процес у бік переваг. освіти к.-л. продукту. Так, при просочення деревини берези одночасно H2 SO4 (2%-ний) і H2 O2 (0,1%-ний) т-ра початку розкладання знижується з 250 до 12O 0 C, швидкість термодеструкції збільшується більш ніж у 10 разів, енергія активації зменшується приблизно з 160 до 40 кДж/моль, вихід деревного вугілля зростає на 35%. У присутності мінер. к-т, Fe2 (SO4 )3. Al2 (SO4 )3. NaHSO4 та ін. при 220 0 C (предпиролиз) преим. утворюється фурфурол з виходом до 8-10%; ті ж реагенти, а також MnCl2. йодноватая і хлоруксусная до-ти при 320 0 C сприяють утворенню левоглюкозана з виходом до 10-12%. Підвищення виходу деревної смоли досягається у присут. лугів і аміаку, а деревного вугілля — при просочення деревини антипіренами.

Принципова технол. схема П. д. оброблення сировини на шматки (тюльку); сушка обробленої деревини; власне піроліз спец. печах або ретортах; охолодження вугілля і його стабілізація (для запобігання самозаймання); конденсація парів летких продуктів. Наиб. тривала і енергоємна стадія-сушіння деревини з вологістю 45% до вологості 15%.

Техніка П. д. різноманітна, але більшість застосовуваних у світовій практиці печей і реторт застаріло і не відповідає сучас. вимогам. Наиб. досконала технологія П. д. з використанням безперервно діючого устаткування — шахтних сушив і сталевих вертикальних реторт. В останні порціями завантажують деревину зверху, а вугілля виводять знизу.

===

Ісп. література для статті «ПІРОЛІЗ ДЕРЕВИНИ» : Гордон Л. Ст. Скворцов С. О. Лисов в. І. Технологія і обладнання лісохімічних виробництв, 5 изд. M. 1988. A. H. Зав’ялов.

Короткий опис статті: піроліз деревини

Джерело: ПІРОЛІЗ ДЕРЕВИНИ

Також ви можете прочитати