Глава 6. Краткое описание процесса пиролиза древесины
Для того, чтобы из древесины получился уголь, ей необходимо пройти процесс пиролиза, т.е. процесс разложения древесины без доступа воздуха.
Древесина разлагается в газовой атмосфере при отсутствии доступа кислорода, в так называемой реторте, под воздействием нагрева. Реторта – это герметично замкнутый сосуд, нагревание внутреннего пространства которого осуществляется через его стенки. Парогазы, образующиеся в процессе нагрева древесины, расположенной внутри реторты, выводятся через специальный патрубок в реторте.
Далее в устройстве для конденсации газ отделяется от жидкости. Технологический процесс получения угля начинается с того, что древесину укладывают в реторту (поленья укладывают в вертикальном положении), закрывают загрузочное отверстие, а затем нагревают аппарат до температуры равной 400°С … 500°С.
Процесс пиролиза состоит из трёх основных стадий (этапов):
Первый этап – это процесс сушки древесины. При температуре до 150°С из древесного сырья выделяется влага.
Второй этап – это собственно и есть процесс пиролиза древесины (сухой перегонки). При температуре 150°С … 300°С выделяется газ, и в дистилляте образовываются органические продукты. На этом этапе протекает важный для всего процесса период, называемый экзотермическим. Он заключается в то, что пиролиз проходит энергично, выделяется реакционное тепло, это происходит при темпера - туре около 280°С.
Третий этап – это этап прокалки угля. Если на предыдущем этапе осуществлялось образование угля, то на этом этапе происходит отделение от него смол в небольшом количестве, а так же множества неконденсируемых газов. Данный этап происходит при температуре начиная с 350°С и доходит до 550°С.
Процесс распада древесины является очень сложным, так как древесина состоит из целого комплекса органических соединений. В виду того, что данные соединения имеют различный молекулярный вес, поэтому протекающие между ними химические реакции так же различны. Рассчитать или детально точно описать все эти реакции очень сложно. Однако, в общих чертах это возможно. Первым, при температуре 150°С, начинается распад ксилана. Данный процесс продолжается при температуре 250°С и более. В результате данного процесса образуются такие вещества, как: уксусная кислота, фурфулол и газы. При температуре 200°С начинается распад лигнина, что приводит к высвобождению из древесины летучих низкомолекулярных соединений. При температуре 300°С и выше происходит разложение целлюлозы.
В процессе пиролиза древесины протекают химические реакции (последовательные и параллельные), которые сопровождаются появлением новых и разрывом старых связей, которые существовали в данной древесине до начала термической обработки. Получившиеся в результате новые вещества, начинают между собой взаимные реакции.
К главным показателям, которые определяют ход процесса пиролиза - это вид и качество сырья и технические условия его обработки.
