Воскресенье, 4 декабря

Пиролиз древесины

Пиролиз древесины также называют сухой перегонкой. Этот процесс представляет собой разложение древесины в условиях высокой температуры в пределах 450°С без доступа кислорода. В результате этого процесса получают газообразные и жидкие (в том числе древесную смолу) продукты, а также твердый материал – древесный уголь.

Технология пиролиза древесины

Пиролиз — один из первых технологических химических процессов, известных человечеству. Еще в середине XII века по этой технологии активно получали сосновую живицу, которую использовали для пропитки канатов и просмоливания деревянных кораблей. Этот процесс тогда называли малым копчением.

С началом развития металлургической промышленности появилась еще одна отрасль, основанная на сухом пиролизе древесных материалов — карбонизация. В этом процессе древесный уголь был конечным материалом. Началом распространения промышленного использования пиролиза древесины можно назвать 19 век. Основным продуктом пиролиза в те времена была уксусная кислота. Сырьем были только лиственные породы.

Процесс пиролиза основан на различных свободнорадикальных реакциях термодеструкции целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы. Эти реакции протекают при температуре от 200 до 400°С. Пиролиз древесины — экзотермический процесс, в ходе которого выделяется большое количество тепла (примерно 1150 кДж/кг).

Технологическая схема пиролиза древесины состоит из следующих стадий:

  • измельчение древесины
  • сушка рубленой древесины
  • пиролиз
  • охлаждение и стабилизация угля для предотвращения самовозгорания
  • процесс конденсации паров летучих продуктов.

Наиболее продолжительным и энергозатратным этапом можно назвать сушку древесины до уровня влажности 15%. Сушка осуществляется при температуре 130-155°С с помощью внешнего подвода тепла. При этом из древесины удаляется вода, а также заменяются некоторые компоненты древесины.

Пиролиз древесины После этого древесина начинает разлагаться. Это происходит в интервале температур от 155 до 280 °С. На этой стадии распадаются его наименее устойчивые составные части. При этом выделяются углекислый газ, окись углерода и уксусная кислота.

Далее температура повышается до 280-455°С. В этих условиях начинается испарение и образование основного объема продуктов разложения древесины. При этом происходит активное выделение тепла (экзотермический процесс) с выделением большого количества СО2, Са, СН4, эфиров, карбонильных соединений, углеводородов, уксусной кислоты, ее гомолога, метанола. В самом конце смола удаляется.

Затем начинается твердение древесных остатков. Температура поднимается выше 500°С. В ходе этого процесса изолируется и удаляется тяжелая смола, а также CO2, H2, CO и углеводороды. Это конец пиролиза, и полученный остаток – древесный уголь.

Количество получаемых продуктов пиролиза древесины очень различно, все зависит от размеров кусков пиломатериалов, температуры процесса, его продолжительности, уровня влажности сырья.

Устройства для пиролиза

Этот процесс происходит в ретортах. Реторта представляет собой цельносварной металлический сосуд цилиндрической формы. Внутри он имеет диаметр от 2,5 до 2,9 м, а толщина стенок составляет 15 мм. В верхней части устройства расположено загрузочное устройство для сырья, а в нижней — коническая часть и устройство для выгрузки угля. Реторта имеет высоту около 25 м. Реторта оснащена четырьмя соплами. По верхнему патрубку отводится парогазовая смесь, по второму вводится теплоноситель, по третьему отводится нагретые газы из зоны охлаждения угля, а по четвертому, самому нижнему, охлаждающие газы вводятся на охлаждение. уголь.

Есть возражения:

  • непрерывное действие
  • периодическое действие
  • полунепрерывное действие.

Кроме того, по принципу нагревания бывают:

В таких устройствах подвод тепла к пиломатериалу осуществляется от теплоносителя при прямом контакте. Горячие дымовые газы, нагнетаемые в устройство, выполняют роль теплоносителя. В этом случае процесс пиролиза протекает мягче, но объем продуктов разложения примерно в 7-10 раз меньше.
устройства с внешним обогревом. В таких устройствах подвод тепла осуществляется с помощью металлических стенок реторты, которые обогреваются горячими дымовыми газами.