Типовой процесс разложения древесины под влиянием нагрева в бескислородной газовой атмосфере (пиролиз) осуществляется в замкнутом сосуде (реторте), нагреваемом через стенки.

В реторте имеется патрубок для вывода образующихся парогазов в конденсационное устройство с приспособлением для отделения жидкости от газа.
В реторту помещают древесину, загрузочное отверстие закрывают и аппарат нагревают, регулируют температуру при помощи пирометра, помещенного в рекрационное пространство. Нагревание ведут до температуры 400-500°C.

По внешним признакам и контрольным замерам процесс можно разделить на следующие стадии:

  1.     Сушка — из древесины выделяется только влага, практически 0-150°C.
  2.     Собственно сухая перегонка (пиролиз). На этой стадии в дистилляте появляется ряд органических продуктов и выделяется газ. Обычно эту стадию относят к температурному интервалу 150-350°C. Для этой стадии характерен еще так называемый экзотермический период, наблюдающийся при Т 275-285°C, когда процесс идет очень энергично, с явным выделением реакционного тепла.
  3.     Стадия прокалки. Она характерна отделением от угля, образовавшегося в предыдущей стадии , небольшого количество смол (1,5-2%) и значительного количества неконденсируемых газов. Начало этой стадии 350-400°C, конец же задается по производственным условиям и обычно не превышает 400-550°C.

Первым из компонентов древесины, уже при температуре несколько ниже 150°C, начинает распадаться ксилан, но, в основном, его распад идет при Т 250-260°C с образованием фурфулола, уксусной кислоты и газов. Распад лигнина начинается при Т около 200°C, этот процесс вследствии гетеро- и гомолитической диссоциации химических связей между структурными единицами лигнина и внутри их приводит к образованию низкомолекулярных летучих соединений и полной перестройке первичной структуры лигнина. При Т выше 300°C начинает разлагаться целлюлоза.

Древесина представляет собой очень сложный комплекс органических соединений, отличающийся в большинстве своем высоким молекулярным весом, поэтому и процесс ее распада чрезвычайно сложен и трудно поддается описанию и, тем более, расчету. Несомненно, что в ходе процесса имеет место ряд последовательных и параллельных реакций, характеризующихся разрывом связей, существующих в исходном комплексе.

В результате образуются новые вещества, многие из которых при данных условиях нестабильны, легко реагируют между собой. В аппаратах периодического действия стадии процесса пиролиза протекают последовательно во времени, тогда как в непрерывно-действующем аппарате в одно и тоже время в верхней зоне происходит сушка, ниже нагревание древесины до температуры экзотермической реакции, в средней зоне — разложение древесины и прокаливание угля, в нижней части происходит охлаждение угля перед выгрузкой. Поэтому при работе периодически действующего аппарата состав парогазовой смеси изменяется со временем, тогда как в непрерывном процессе остается во времени практически неизменным.



 Рис. Схема пиролиза в непрерывнодействущем аппарате.
help ukraine
    1 - зона сушки
    2 - зона нагрева до Т экзотермической реакции
    3 - зона пиролиза и прокалки
    4 - промежуточная зона
    5 - зона охлаждения угля

Накопленный производственный опыт и проведенные в лабораторных условиях исследования позволили установить ряд зависимостей, определяющих влияние различных факторов на процесс пиролиза, а также связь между химическим составом древесины и продуктами ее термического распада. На процесс пиролиза влияют различные факторы, но в первую очередь сырьевые и режимные, которые будут рассмотрены ниже.

Продукты пиролиза

В результате процесса образуются следующие первичные продукты:

  •     древесный уголь около 30%
  •     древесный сухоперегонный газ около 20%
  •     дистилят(жижка) около 50%
  •     от веса воздушно-сухой древесины.

Жижка,
или сырой древесный усксус, получаемый при обычной сухой перегонке с использованием конденсатора, это 15-20% раствор органических веществ в воде. Удельный вес 1,025-1,035. Кислотность жижки колеблется в пределах от 7 до 12 %. В составе жижки обнаружено около 380 индивидуальных химических веществ.

Основные группы:


  •     кислотная, жирные кислоты гомологического ряда уксусной кислоты (муравьиная, пропиновая, масляная, валерьяновая) с преобладанием до 80 % уксусной.
  •     спиртовая — в основном метанол с примесью аллилового спирта.
  •     эфирная — метилацетат, этилацетат и др.
  •     альдегидная — формальдегид, ацетальдегид и др.
  •     кетонная — ацетон, метилэтилкетон.

Количественно в средних цифрах можно принять содержание в жижке кислотной части — 7-12 %, древесноспиртовой (эфирная, альдегидная и кетонная группа) 3-5%, растворимых смол — 5-7%.

Древесный уголь
— это пористое, хрупкое тело блестящего черного цвета с синеватым отливом в изломе, сохраняющее в известной мере структуру исходной древесины.
Истинный удельный вес 1,4; удельный вес кускового угля из ели 0,25, сосны 0,27, березы 0,3-0,4.

Выжженый при конечной температуре 400 С уголь из всех пород имеет примерно одинаковый состав органической массы: C — 82,5%; H2 — 4%; O+H - 13,5%. Содержание углерода в древесном угле в зависимости от конечной температуры выжига колеблется в значительных пределах, достигая при очень высокой температуре (1600°C) 99,7% от органической массы. Золы в угле содержится 2,5-3,5%, в ее составе преобладают СаО, K2O, Na2O и что очень характерно очень мало фосфора и серы. Теплотворная способность древесного угля 7000 - 8000 кал/кг.

Неконденсируемые газы.


Древесный сухоперегонный газ горюч, хотя содержит в своем сотаве до 50% CO2.
Теплотворная способность суммарного газа, выделяющегося при пиролизе, 800-1200 кал/м?.
Этот показатель резко изменяется по ходу процесса, с повышением температуры сухоперегонный газ постепенно обогащается горючими компонентами.

Современные установки углежжения ориентированы на получение только древесного угля, при этом экологически чистые аппараты обеспечивают утилизацию древесного (пиролизного) газа и жижки, такая углевыжигательная печь становится энергонезависимой, получаемого тепла хватает на нагрев новой порции сырья, процесс идет непрерывно и наиболее рационально.


Купить биотопливо

Пеллеты
из дерева, лузги, соломы
Брикеты
из дерева, торфа, соломы
Дрова
кругляк, колотые
Щепа
технологическая, топливная
Древесный уголь
фасованый, для гриля
Торф
торфобрикет, руф




Написать комментарий (0)


Нужен котел, печь? Заполнить анкету

Заполните анкету и строители предложат вам цены и услуги сами!



Нужно биотопливо? Заполнить анкету

Заполните анкету и строители предложат вам цены и услуги сами!


Популярные статьи этой рубрики:



VIP-компания дня: ПЕЛЛЕГРІН Турбів