![]() |
|
|
ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ (сухая
перегонка древесины), разложение древесины при нагревании до 450 0C без
доступа воздуха с образованием газообразных и жидких (в том числе древесной смолы)продуктов, а также твердого остатка -древесного угля. Сухая перегонка древесины
- один из первых процессов химический технологии. Начиная с 12 в. ее широко использовали
в России для выработки сосновой смолы (служит для просмолки деревянных судов
и пропитки канатов); этот промысел носил назв. смолокурение. С развитием металлургии
возник другой промысел, также основанный на сухой перегонке древесины, - углежжение
с получением древесного угля. Начало пром. применения ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д. относится к 19 в.;
сырьем являлась только древесина лиственных пород, гл. продуктом - уксусная
кислота. Для осуществления процесса
в настоящее время обычно применяют древесину лиственных пород (например, березы),
реже (главным образом при комплексной переработке сырья)-древесину хвойных пород. При
пиролизе древесины березы (влажность 10-15%) получают 24-25% древесного угля,
50-55% жидких (т.называют жижка) и 22-23% газообразных продуктов. Чем больше размер
кусков древесины, взятой для пиролиза, тем крупнее твердый остаток, хотя в результате
неравномерной усадки сырья и бурного выделения летучих продуктов происходит
растрескивание обугливающегося материала и образуется до 20% мелкого угля с
размером частиц менее 12 мм. Полученный древесный уголь после сортировки по
размеру кусков направляют непосредственно потребителю или на переработку. При хранении и переработке
жижки отстаивается древесная смола (7-10%) и одновременно протекают многочисленные
превращения ее компонентов; из смолы выделяют широкий ассортимент ценных продуктов.
Отстоявшаяся жижка имеет плотность 1,025-1,050 г/см3 и содержит 6-9%
по массе уксусной кислоты и ее гомологов, 2,5-4,5% метанола, 5-6% соединение разных
классов (альдегидов, кетонов, сложных эфиров и т.д.), 4,5-14% растворимой древесной
смолы и 67-81% воды. Уксусную кислоту извлекают из жижки чаще всего экстракцией
и путем ректификации и химический очистки перерабатывают в пищевая продукт. Газообразные продукты (неконденсирующиеся
газы) включают диоксид (45-55% по объему) и оксид (28-32%) углерода, водород
(1-2%), метан (8-21%) и др. углеводороды (1,5-3,0%). Состав неконденсирующихся
газов зависит от конечной температуры пиролиза, скорости и способа нагрева (с внутр.
или наружной циркуляцией теплоносителя - обычно топочных газов, получаемых при
сжигании топлива и неконденсирующихся газов); теплота их сгорания колеблется
от 3,05 до 15,2 МДж/м3. Перечисл. факторы, а также порода, качество
и влажность древесины определяют выход продуктов ее пиролиза. С повышением температуры
возрастают выходы древесной смолы и неконденсирующихся газов, но снижаются выходы
древесного угля, уксусной кислоты и спиртовых продуктов; уголь образуется с более
высоким содержанием углерода. Средний выход основные продуктов ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д. составляет
(в расчете на сухую древесину): уксусная кислота 5-7%, древесная смола 10-14%,
древесный уголь (в расчете на нелетучий углерод) 23-24%. В основе ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д. лежат свободнорадикальные
реакции термодеструкции гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина, протекающие соответственно
при 200-260, 240-350 и 250-400 0C; соотношение констант скоростей
при 320 0C составляет 10:1:0,25. Кине-тич. характеристики пиролиза
древесины и ее компонентов, найденные разными авторами, заметно различаются.
Реакции распада древесины, гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина имеют первый порядок,
а энергии активации этих реакций изменяются в значительной пределах; для упомянутых
компонентов древесины соответственно 70-80, 135-210 и 55-110 кДж/моль. Константа скорости
ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д. выше, чем у целлюлозы, и, например, при 350 0C для различные пород
находится в диапазоне (2,8-8,3)•10-3с-1. ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫд.-экзотермодинамически
процесс, при котором выделяется большое количество теплоты (1150кДж/кг). Химическая добавки (в расчете
на сухую древесину) уменьшают энергии активации реакций пиролиза древесины и ее
компонентов, снижают температуру начала их разложения и могут направлять процесс в
сторону преимуществ. образования к.-л. продукта. Так, при пропитке древесины
березы одновременно H2SO4 (2%-ной) и H2O2
(0,1%-ной) температура начала разложения снижается с 250 до 12O0C, скорость
термодеструкции увеличивается более чем в 10 раз, энергия активации уменьшается
примерно со 160 до 40 кДж/моль, выход древесного угля возрастает на 35%. В присутствии
минеральных кислот, Fe2(SO4)3. Al2(SO4)3,
NaHSO4 и др. при 220 0C (предпиролиз) преимущественно образуется
фурфурол с выходом до 8-10%; те же реагенты, а также MnCl2, йодноватая
и хлоруксусная кислоты при 320 0C способствуют образованию левоглюкозана
с выходом до 10-12%. Повышение выхода древесной смолы достигается в присутствии
щелочей и аммиака, а древесного угля - при пропитке древесины антипиренами. Принципиальная технол.
схема ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д.: разделка сырья на куски (тюльку); сушка разделанной древесины;
собственно пиролиз в спец. печах или ретортах; охлаждение угля и его стабилизация
(для предотвращения самовозгорания); конденсация паров летучих продуктов. Наиб.
продолжительная и энергоемкая стадия-сушка древесины с влажностью 45% до влажности
15%. Техника ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д. разнообразна,
но большинство применяемых в мировой практике печей и реторт устарело и не отвечает
современной требованиям. Наиб. совершенна технология ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ д. с использованием непрерывно
действующего оборудования - шахтных сушил и стальных вертикальных реторт. В
последние порциями загружают древесину сверху, а уголь выводят снизу. Литература: Гордон Л. В., Скворцов С. О., Лисов В. И., Технология и оборудование лесохимических производств, 5 изд., M., 1988. A. H. Завьялов. Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|