Переработка древесины пиролизом
Среди многочисленных методов химической переработки древесины и другого растительного сырья видное место занимает пиролиз. Этот метод, пожалуй, самый древний в химической промышленности, так как, древесный уголь получали для обработки металлов и приготовления пищи еще в 3-4 тысячелетиях до нашей эры.
Пиролиз – это термическое разложение органических соединений без доступа воздуха. При этом выделяются газообразные продукты глубокой деструкции сырья и конденсируемая фаза (пар). После конденсации жидкости из продуктов пиролиза древесины, она расслаивается на смолу и “подсмольную воду”. Основные компоненты подсмольной водной фазы: вода, спирты, уксусная кислота, альдегиды и кетоны. В водной фазе присутствует небольшое количество низкомолекулярных гетероциклических соединений, например, пиридин или фуран.
Оставшийся твердый остаток называют пек, в случае древесины это древесный пек, более известный как древесный уголь.
Применение древесного угля крайне обширно, это и восстановитель в металлургии и топливо и компонент энергонасыщенных соединений и ценнейший адсорбент и многое другое. Конденсат подвергают отгонке легких фракций, среди которых почти исключительно спирты, хорошо растворимые в воде, это облегчает расслаивание смолы и водной фазы. Смолу отделяют в центрифуге (аналог сепаратора) и направляют на дробную переработку для получения антиоксидантов, пластификаторов полимеров и другого сырья химической промышленности.
Подсмольную воду очищают перегонкой от остатков легко летучих органических соединений и направляют на выделение уксусной кислоты.
Основной метод выделения уксусной кислоты состоит в экстракции эфиром или другим органическим растворителем, не спешивающимся с водой. После отгонки растворителя кислоты очищают рекуперацией и адсорбцией и концентрируют вакуумной перегонкой до 90-97% товарной концентрации. Во второй половине прошлого века пиролизную уксусную кислоту часто использовали в пищевой промышленности, поэтому концентрировали только до 70%.
Газообразные продукты пиролиза представлены смесью низших углеводородов, оксида и диоксида углерода, азот и даже следы аммиака. Как правило, газообразные продукты направляются на сжигание для получения горячих топочных газов для подержания процесса пиролиза и выработки технологического пара. На крупных предприятиях, пиролизные газы могут составить серьезное подспорье даже заводской ТЭС.
Основные преимущества пиролизной переработки древесины заключаются в низких требованиях к сырью (поэтому часто перерабатывают отходы другого деревоперерабатывающего производства), быстрота и интенсивность процесса, дешевое аппаратное оформление. При этом основные недостатки связаны с большими затратами на экологическую составляющую производства, малый выход жидких и высокомолекулярных продуктов при хорошем выходе только угля и топливных газов.
Качественный и количественный состав продуктов пиролиза зависит от температуры и времени нагревания, качества и породы сырья, его влажности, и давления, при котором производится пиролиз. Процесс при высокой температуре и большом давлении способствует минимальному выходу жидких органических продуктов при высоком выходе угля. Если пиролиз ведется при атмосферном давлении и высокой температуре, тогда преимущество будет за газообразными продуктами пиролиза.
Загрузка ...