12. Пиролиз древесины

Сырьем для термической переработки чаще всего служат специально заготовленные технологические дрова, а также древесные отходы. Выход лесохимических продуктов из древесины различных пород неодинаков. При пиролизе древесины твердолиственных пород (березы, дуба, бука, вя­за, клена, граба, ильма, ясеня) выход уксусной кислоты и метилового спир­та примерно в 2 раза больше, чем из древесины хвойных пород. Меньший выход уксусной кислоты дают дрова мягколиственных пород (осины, оль­хи, липы, ивы) по сравнению с твердолиственными. Поэтому технологиче­ские дрова и отходы древесины твердолиственных пород относят к первой группе сырья, а мягколиственных - ко второй.

Пиролиз проводят в герметично закрытых аппаратах с наружным обогревом стенок горячими дымовыми газами. В другом типе аппаратов теплоноситель подают внутрь и древесина соприкасается с ним.

Различают четыре стадии термического разложения древесины:

Прогрев, сушка древесины с удалением воды при температуре до 150°С.

Начало распада древесины и изменение ее химического состава при температуре от 150 до 270 °С. В этой стадии выделяются углекислота, оксид углерода и начинается выделение уксусной кислоты и смолы. Процесс идет, как и первая стадия, за счет внешнего обогрева (эндотермически).

Активный распад древесины с выделением тепла (экзотермический процесс) при температуре 270...450 °С. Выделяются основные продукты разложения древесины (углеводороды, уксусная кислота, спирты, смола).

Прокаливание угля за счет внешнего обогрева до температуры 450...550 °С. Выделяются остатки жидких продуктов и большое количество газов.

Продукты термического разложения древесины - газообразные, жидкие и твердые - состоят из трех основных элементов: углерода, водорода и кислорода.

Более половины углерода, содержащегося в древесном сырье, остается в виде твердого остатка - древесного угля. Одним из основных потребителей угля является химическая промышленность, вырабатывающая различные виды активных и специальных углей. Древесный уголь требуется для получения сероуглерода, который в основном расходуется на производство искусственного шелка. В металлургической промышленности древесный уголь применяют в производстве алюминия, ферросплавов, для смазки в прокатных цехах. Расходуется уголь в производстве кристаллического кремния. В сельском хозяйстве активированный уголь добавляют в корм скоту и птице. Особенно ценен в кормовом рационе животных уголь из отходов лесозаготовок, содержащий золу, богатую фосфором, оксидом кальция и микроэлементами.

Конденсат, выделяющийся при пиролизе, известен под общим названием жижки, сырой жижки или подсмольной воды (более раннее название - сырой древесный уксус). Некоторые из нерастворимых в воде веществ способны растворяться в жижке, другие находятся в виде мельчайших взвешенных капелек. При отстаивании жижки образуется осадочная смола. Кроме осадочной в жижке содержатся растворимые смолы, которые выделяются в процессе последующей перегонки конденсата.

Обезвоженную осадочную смолу используют в качестве мягчителя резины, из смолы получают флотационные масла для цветной металлургии, антиокислитель, необходимый в производстве бензина.

Смолы перерабатывают путем перегонки с выделением пека и смоляных масел. Древесный пек служит крепителем формовочной глины в литейном производстве, пластификатором бетона в строительной индустрии. Из смоляных масел выделяют фенолы и получают синтетические продукты на основе фенолов. Фенолы необходимы для производства гербицидов, антисептиков, фенольного креолина. Последний используют при лечении овец и лошадей, а также для дезинфекции.

Из растворимых смол получают понизитель вязкости глинистых растворов, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин, производят дубитель кожевенного и мехового сырья.

Жижку, освобожденную от осадочной смолы, подвергают обесспир-товыванию на непрерывно действующих ректификационных аппаратах. В результате из жижки выделяются легко летучие компоненты: метиловый спирт, ацетон, метилацетат и некоторые другие. Эти растворители требуются в лакокрасочной, кожевенной, текстильной промышленности.

Обессмоленная и обесспиртованная жижка представляет собой в основном слабый водный раствор уксусной кислоты и ее гомологов, поэтому технология дальнейшей переработки направлена на выделение кислоты и очистку ее от примесей. Техническая уксусная кислота идет на выработку сложных зфиров (ацетатных растворителей) и солей (уксуснокислый на­трий и др.), применяется в текстильной, кожевенной промышленности, для произвоства ацетилцеллюлозы, ацетатного шелка, красителей. Из очищен­ных фракций технической уксусной кислоты после повторной ректифика­ции получают пищевую уксусную кислоту.