Химическая переработка древесины
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?а 50-250 лет и длиной 6-7,5 м. Такая древесина носит название баланса. Баланс распиливается и рубится на хлысты 2,5-3м, окаливается и рубится на щепу размером 10ґ30мм, толщиной до 5мм. Щепа подается в варочный котел, который имеет объем 300-500 м3, куда подают свежий варочный реагент. Сульфатную целлюлозу получают при Т=180С, сульфитную при Т=140С. В процессе варки лигнин удаляется, а щепа распадается на волокна. Волокно отмывают, из него удаляют загрязнения (непровар), затем целлюлоза отправляется на отбелку. Небеленая целлюлоза получается с выходом 40-50%, при этом белизна сульфатной низкая - 30-40% белого, а сульфитная получается светлая - 60%. Процесс отбелки целлюлозы заключается в максимально полном удалении лигнина и экстрактивных веществ. Для этого небеленую целлюлозу обрабатывают в 5-6 ступеней белящими реагентами. В их число входит хлор, гипохлориты, перекись водорода. Отбелка происходит при невысокой температуре 40-60С. После отбелки целлюлоза имеет белизну порядка 80-85% белого. Беленая целлюлоза жидким потоком направляется на бумажную фабрику для изготовления бумаги. При отбелке целлюлоза теряет часть своих прочностных свойств .
древесина пиролиз переработка
Глава 2. Сухая перегонка древесины (пиролиз древесины)
.1 Термическое разложение (пиролиз) древесины
Термическое разложение (пиролиз) древесины - это разложение древесины без доступа воздуха под действием высокой температуры. В результате этого процесса получаются твердые, жидкие и газообразные продукты. Твердые продукты остаются в виде древесного угля в аппарате, в котором ведется пиролиз, а жидкие и газообразные продукты выделяются совместно в виде парогазовой смеси. Парогазовую смесь разделяют путем охлаждения на конденсат (жижку) и неконденсирующиеся газы. Жижку перерабатывают на уксусную кислоту, метиловый спирт, смолу и другие продукты, а неконденсирующиеся газы сжигают как топливо.
Процесс разложения древесины при пиролизе можно подразделить на четыре стадии:
) сушку;
) начало разложения;
) образование, испарение и возгонку основного количества продуктов разложения древесины, протекающие при 270-450 С с бурным выделением тепла (экзотермический процесс);
) прокаливание угля до конечной температуры обычно не выше 550-600 С и удаление остатков летучих веществ. Кроме третьей стадии, все стадии процесса требуют подвода тепла извне.
В аппаратах периодического действия стадии процесса протекают последовательно во времени, тогда как в непрерывно- действующем аппарате в одно и то же время в верхней зоне происходит сушка, ниже - нагревание древесины до температуры экзотермической реакции, в средней зоне - разложение древесины и прокаливание угля и в нижней - охлаждение угля перед выгрузкой. Поэтому при работе периодически действующего аппарата состав парогазовой смеси по ходу процесса изменяется, а при непрерывном процессе остается во времени практически постоянным.
Первым из компонентов древесины, уже при температуре несколько ниже 150 С, начинает распадаться ксилан, но в основном его распад идет при 250-260 С с образованием фурфурола -C5H4O2, уксусной кислоты - CCOOH и газов. Распад лигнина начинается так:
- зона сушки; 2 - зона нагревания до температуры экзотермической реакции; 3 - зона пиролиза и прокалки угля; 4 - промежуточная зона; 5 - зона охлаждения угля при температуре около 200 С; этот процесс вследствие гетеро- и гемолитической диссоциации химических связей между структурными единицами лигнина и внутри их приводит к образованию низкомолекулярных летучих соединений и полной перестройке первичной структуры лигнина. Процесс деполимеризации целлюлозы протекает при температуре выше 300 С. Как целлюлоза, так и лигнин при пиролизе дают уголь, газы и смолу. Однако из целлюлозы выход угля равен 35%, а из лигнина- около 50%. Газы, полученные при разложении лигнина, содержат около 50 % СО, 35-40 % СН4 и лишь немного С02, тогда как целлюлоза дает низкокалорийный газ, содержащий более 60 % СОг. Образование метана (СН4) происходит в основном за счет метоксильных групп лигнина.
Ароматические соединения, содержащиеся в древесных смолах (фенолы и др.), образуются при термическом разложении лигнина, алифатические соединения - в основном из целлюлозы и других полисахаридов.[2]
Уксусная кислота получается из целлюлозы в количестве 2-3 %, из лигнина - около 1 %. Основным ее источником являются ацетильные группы древесины, содержание которых больше в древесине лиственных пород, поэтому выход уксусной кислоты из пород лиственной древесины выше, чем из хвойной. Древесина лиственных пород особенно береза и бук, предпочтительна для пиролиза, так как из нее получают более хороший уголь.
Метиловый спирт - COH образуется в основном из метоксильных групп метилглюкуроновой кислоты, входящей в состав гемицеллюлоз. Немного метилового спирта образуется из лигнина.
Фурфурол - целиком получается в результате деструкции пентозанов и дегидратации образующихся при этом пентоз. Если древесину перед пиролизом пропитать разбавленной серной кислотой, то выход фурфурола в несколько раз увеличится.
Проводя термическое разложение древесины с одновременным ее окислением, например путем обработки в водной среде кислородом под давлением и при высокой температуре, можно получить из нее уксусную кислоту с выходом около 15 %, а также муравьиную кислоту - HCOOH.
.2 Газификация древесины
К области термического разложения древесины относится также и ее газификация,