Типовой процесс разложения древесины под влиянием нагрева в бескислородной
газовой атмосфере 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, регулирую температуру при помощи пирометра, помещенного в
рекрационное пространство.
Нагревание ведут до Т 400-500 С.
По внешним признакам и контрольным замерам процесс можно разделить на следующие
стадии: 1. Сушка - из древесины выделяется только влага, практически
0-150 С. 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 С. Для этой стадии характерен еще так называемый экзотермический период,
наблюдающийся при Т 275-285 С, 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 С, конец же задается по производственным условиям и
обычно не превышает 400-550 С.
Первым из компонентов древесины, уже при температуре несколько ниже 150 С,
начинает распадаться ксилан, но в основном его распад идет при Т 250-260 С с
образованием
фурфулола, уксусной кислоты и газов. Распад лигнина начинается при Т около 200
С, 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 С 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.
Схема пиролиза в непрерывнодействущем аппарате.
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.
