По-голямата част от дървесината е изградена от органични съединения. Под влияние на високите температури във вакуум или минимален поток въздух те се разлагат на твърди, полутечни и газообразни компоненти. Този процес се нарича суха дестилация, катран покритие, пиролиза. Тя се различава от изгарянето в по-високото запазване на разлагащите се компоненти. Химичните реакции протичат много бързо и без образуването на пламък и дим.
Технологията за дестилация се появява през XII век, Тогава бор и други иглолистни дървета са били използвани като суровина. От тях е получена смола за импрегниране на дървените части на кораби и въжета и дървени въглища. През XIX век с помощта на разрушаването на съдържащата въглерод маса започва да се получава оцетна киселина.
Същност на процеса
Обичайното изгаряне на дърва с участието на кислород води до запалване и изпаряване на отделените газове, пълно унищожаване на твърди компоненти, превръщането им в дим, сажди, пепел и пепел. Температурата на пламъка в този случай достига 1000 ° C. Пиролизата също е термично разграждане. Сухата дестилация се извършва в затворено пространство при постоянна температура 250–450 ° C, получените газове и отделяните течности компоненти веднага се отстраняват и охлаждат. Процесът е съпроводен с големи загуби на топлина, но дим и сажди не се образуват, Получените остатъци могат след това да се използват за промишлени цели или за домакинство.
Събиране на суровини
Като изходен материал се използва дърво, неподходящо за други нужди, производствени отпадъци, включително дървени стърготини. Обичайно е да се разграничат няколко групи суровини:
- твърдолистни: бук, бреза, бряст, дъб, габър, клен, ясен;
- меколистна: липа, елша, трепетлика, топола;
- иглолистни дървета: лиственица, бор, кедър, ела, смърч.
Съществува строг регламент за производство, според който целият дървен материал, който идва в преработвателните предприятия, се нарязва, нарязва и събира на купчини с определена ширина и височина в специални складове. Те са поставени на плоски площи, осигуряват достъп на въздух и осветление.
Подготовката за пиролиза включва предварително изсушаване, Този процес може да бъде труден, особено при работа с масив от трепетлика или топола, които с повишена влажност са предразположени към увреждане от гъбичките и развитието на гниене.
Сушенето се извършва естествено във вентилираната зона на складовете. За да се ускори процеса, материалът се разделя на малки парчета. Дървесината от сухо-въздушно състояние се счита за подходяща за по-нататъшна обработка: около 12-15%.
Понякога се използва бързо изсушаване: масивът се натрошава, поставя се във фурна или се залива със сух горещ въздух.
Оборудване
Разлагането на дървесина се извършва в реторни пещи. Калъфи - цилиндрични контейнери, заварени от метал. Дебелината на стените им е около 15 мм. Отгоре има зареждащ отвор, вътре има решетки за поставяне на суровини, система за подаване на охлаждащи течности, отстраняване и охлаждане на отделените течни продукти, газове и дървени въглища, отдолу има изпускателен отвор за получените компоненти.
Промишленото оборудване има различни размери. Най-често те използват големи пещи, горивните камери с диаметър около 2–2,5 m. Използват се следните отоплителни системи:
- външни: металните стени на реторта се нагряват, започвайки процеса на разлагане на дървесината;
- вътрешно подаване на топлина: температурата се поддържа от смес от освободени газове, ефективността им обикновено е няколко пъти по-ниска от тази на външните нагреватели.
Оборудването е непрекъснато, полу-непрекъснато и партидно, В първия случай всички етапи на цикъла протичат едновременно. Когато влезе друга партида дърва, готовите въглища се разтоварват от изхода. За полу-непрекъснатите устройства процесът е опростен. Първо, първата партида суровини преминава пълна обработка, след разтоварването пристига следващата. Видът на оборудването влияе върху скоростта, с която се извършва разлагане на дървесина.
Има котли, подобни на промишлени, но по-компактни. Те са предназначени за пиролиза в малък мащаб.
Резултатът от дестилацията се влияе от условията, при които протича процесът и състоянието на постъпващия материал.
Процес на дестилация
Ако заредената партида дървесина не е достатъчно суха, след смилането тя се суши в затворена камера при температура 130 ° С. Този етап е най-енергоемкия, тъй като изисква задължителен външен източник на топлина. Изпаряването на влагата се придружава от първичния разпад на някои дървесни компоненти.
По-нататъшното нагряване до 155–200 ° С води до началото на отделяне и изпаряване на газообразни вещества.
Прякото разлагане на цялата маса материал става при последващо нагряване до 280–420 ° C. В този случай се отделят и изхвърлят смоли, оцетна киселина, карбонилни съединения. В същото време се образува въглен.
Последният етап е калцинирането. Температурата вътре в реторта се повишава до 500 ° C и по-висока. Тежки смоли, въглеродни съединения се отстраняват от дървесния остатък. След това продуктите се охлаждат и се изхвърлят от камерата.
Количеството на получения материал, скоростта на процеса и енергийните разходи зависят от вида и размера на парчетата дърво, системите за оборудване, Бързата пиролиза, използваща външни източници на топлина, води до повече въглища и нейната висока чистота при сравнително ниски разходи за енергия.
Продукти за пиролиза
Основните компоненти, за които се дестилира дървесината, са въглищата и оцетната киселина.
Въглища
Количеството на получения твърд остатък зависи от вида дървесина. При твърд дървен бук и бреза добивът е около 25% от основния материал. При иглолистните дървета е малко по-висока. Растенията от мека дървесина дават най-малко количество въглища. Пиролизата на дървени стърготини ви позволява да получите брашно от въглища. Освен това добивът на течен остатък е по-висок.
Висококачествените въглища нямат пукнатини, кафяви или белезникави отлагания, изгаряния без дим. Дефектният продукт се получава в нарушение на технологията на пиролиза: недостатъчна температура, проникване на въздух в пещта.
Въгленът е екологично чист и достъпен вид гориво, което се използва за промишлени и битови печки, домашни камини. Излъчва голямо количество топлина, по време на изгарянето на практика не образува странични продукти и миризма, има ниска цена. Въглищата се използват в металургичната промишленост, селското стопанство, за производството на филтри, пластмаси, багрила, стъкло и лекарства.
Кондензат
Течните пиролизни продукти или кондензат съдържат смолисти съединения, наречени течности. Количеството му достига 50% от общия остатък и зависи от вида и влагата на дървесината, вида на пиролизата. Съставът на течността включва кетони, смоли, алдехиди, алкохоли, естери, вода. В резултат на многоетапни реакции от него се образува оцетна киселина - съединение, използвано в химическата, текстилната, фармацевтичната, козметичната и хранителната промишленост.
От кашата се получават мравчени и маслени киселини, ацетон, метил и изопропилови алкохоли, формалдехид, смоли.
Газове
Газовите съединения, отделени в резултат на дестилация, се образуват в количество 20-25%. Съставът на пиролизните газове включва:
- CO: 40-50%;
- CO2: 28–38%;
- СН4: 8–20%;
- Н2: 1–2%;
- въглеродни примеси: около 1%.
Средно около 70–80 m³ газообразни съединения се отделят по време на сухата дестилация на 1 m³ дървесина.
Дестилация на дърва у дома
Пиролизата на дървесината или на нейните отпадъци може да се направи у дома. В този случай могат да се получат само въглища.
Като реторт се използват метални варели с голям обем., Не вземайте контейнери от химикали. Необходим е чист контейнер с няколко малки отвора за изгорели газове.
Първо, подгответе платформата:
- На земята е положен голям лист желязо.
- Те монтират няколко огнеупорни тухли на ръба, между които са разположени дърва за огрев.
- Направи огън.
Цевта се пълни със сушено нарязано дърво, плътно затворено. След това се инсталира на платформа с огън. Когато контейнерът стане горещ и започне окисляването, от дупките ще потече газ. Процесът може да отнеме няколко часа.
Когато газовият поток спре, цевта се оставя на клада за 30 минути, След охлаждане махнете капака и отстранете готовия въглен. Може да се използва за разпалени бани, домашни печки, камини. След дестилация на дървени стърготини полученото брашно се добавя към градинската почва, използвана за обработка на растителни участъци.