Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
Обе стадии эндотермичны и идут лишь при подводе теплоты.
3. Стадия собственно пиролиза - бурного распада древесины с выделением тепла (экзотермический процесс) и образованием основной массы продуктов разложения. Начинается при 270...275 0C и заканчивается примерно при 400 0C
4. Стадия прокалки угля (не считая охлаждения угля), заканчивающаяся в зависимости от типа аппарата и способа пиролиза при температуре 450...600 0C При этом выделяется небольшой объем жидких продуктов и значительный - газов. Осуществляется также за счет подвода теплоты извне.
3.1.1. Характеристика основных товарных продуктов пиролиза
В результате пиролиза древесины образуются следующие первичные продукты: нелетучий остаток - древесный уголь и парогазовая смесь, которая после охлаждения в конденсационной системе делится на водный конденсат, называемый жижкой, и некондеисируемые в этих условиях газы.
Неконденсируемые газы. Газы пиролиза древесины содержат диоксид и оксид углерода, метан, непредельные углеводороды и водород. Состав газов, выделяющихся в ходе пиролиза, сильно меняется. В начальный период выделяются газы с преимущественным содержанием диоксида (до 75 %) и оксида углерода. По мере повышения температуры содержание диоксида углерода падает и увеличивается содержание горючих компонентов — вначале оксида углерода, а затем метана, непредельных углеводородов и водорода; теплота сгорания газа повышается. Неконденсируемые газы используются исключительно в виде дополнительного топлива для сушки и пиролиза древесины.
Жидкие продукты. В настоящее время значение жидких продуктов резко уменьшилось, однако на некоторые из них спрос сохранился. Более того, помимо традиционных продуктов (уксусной кислоты, продуктов переработки пирогенных смол), выпускается ряд новых: бутиролактол (смесь масляной и молочной кислот с их этиловым эфиром) для дубления кожи; диацетил (диметилглиоксаль, 2,3-бутадион) как вкусовая добавка к маргарину и маслу; циклотен (корилон, 3-метил-2-циклопентен-2-ол-1-он) для ароматизации карамели; мальтол (палатой, пралинол, 3-окси-2-метшт7-пирои) для придания пищевым продуктам вкуса и запаха лесной земляники.
187
Технологически жидкие продукты выделяют из парогазов пиролиза путем их охлаждения или абсорбции. В зависимости от температуры кипения (конденсации) в составе жидких продуктов имеются компоненты, выкипающие при температуре свыше 300 и ниже 40 0C В процессе выделения из парогазов и конденсации отдельные компоненты вступают в реакции взаимодействия между собой с образованием более высокомолекулярных соединений. Так, при разгонке смолы, образовавшейся при пиролизе, около половины ее остается в нелетучем пеке, чему способствуют реакции полимеризации и конденсации, продолжающиеся при нагреве в процессах разгонки в присутствии уксусной кислоты, а значит, низких значений pH.
Жидкий конденсат, выделенный из парогазов, при хранении разделяется на три слоя: верхний - всплывные масла (менее 1 % от а. с. д.), средний - надсмольная вода, нижний ~ отстойная смола. Выход и состав масел, надсмольной воды и отстойной смолы зависит от породы древесины и режима пиролиза. В некоторых случаях масла при пиролизе не образуются.
Компонентный состав водорастворимых продуктов пиролиза (надсмольная вода) включает около 180 наименований. Все их можно разделить на летучие (tKim< 100 0C), летучие с паром (образующиеся нераздель-нокипящие гомо- и гетероазеотропные смеси), нелетучие (растворимая смола, tmn > 100 0C). По групповому составу к летучим продуктам относятся: спирты (метанол), альдегиды (формальдегид, ацетальдегид и др.), кето-ны (ацетон, метилэтилкетон и др.), простые эфиры (диметиловый эфир), сложные эфиры (метилацетат, метилформиат и др.). Летучие с паром органические вещества обычно имеют температуру кипения выше 100 0C, но отгоняются из надсмольной воды в результате образования азеотропов с температурой кипения 100 0C и ниже. К ним относятся карбоновые кислоты (уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная, валериановая и их изомеры), спирты (аллиловый, кротиловый, фуриловый и др.), альдегиды (фурфурол и др.), некоторые фенолы.
Групповой состав компонентов растворимой смолы (нелетучие продукты надсмольной воды) также достаточно сложен и не до конца изучен. Все компоненты растворимой смолы можно разделить на 2 группы: растворимые в органических растворителях (в диэтиловом эфире) и нерастворимые. К последним следует отнести продукты неполной химической деструкции углеводного комплекса древесины, а именно: оксикислоты и лак-тоны. Эфирорастворимые компоненты принято подразделять на нейтральные вещества (не взаимодействующие со щелочами), фенолы (вступающие в реакции с сильными щелочами - NaOH, KOH и т.д.) и карбоновые кисло
188
ты (вступающие в реакции нуклеативного обмена со всеми щелочными реагентами).
Отстойная смола в отличие от растворимой практически не содержит веществ, нерастворимых в эфире. Групповой состав отстойной смолы аналогичен групповому составу эфирорастворимых веществ растворимой смолы (нейтральные, фенолы, карбоновые кислоты) при условии, что она, как правило, имеет более высокую молекулярную массу, а фенольные гид-роксилы замещены на метоксильные группы.
