Технология лесохимических производств

Современная лесохимическая промышленность СССР — это важная отрасль химической переработки древесины, объединяющая разнообразные производства, основой которых являются: термическое разложение древесины (пиролиз) и канифольно-скипидарное производство. В нее включается также малая лесохимия, использующая, в частности, живые элементы дерева, и некоторые другие производства.

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

Пиролиз древесины основан на способности сложного комплекса органических веществ древесины разлагаться на более простые без доступа воздуха, при воздействии высокой температуры. В результате этого процесса получают твердые, жидкие и газообразные продукты. Процесс пиролиза древесины осуществляется в специальных аппаратах (ретортах). Твердым продуктом процесса пиролиза является древесный уголь, остающийся в реторте в виде твердого остатка после завершения пиролиза древесины. Жидкие и газообразные продукты выделяются совместно в виде сложной парогазовой смеси, которая при последующем охлаждении разделяется на жидкий конденсат (жижку) и неконденсируемые газы.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Древесный уголь. Является твердым продуктом процесса пиролиза древесины. При пиролизе в одинаковых условиях древесина различных пород дает уголь почти одинакового качества. При обычной температуре пиролиза 400—450 °С уголь из древесины ели, пихты, березы и осины получается с содержанием (%) углерода 80,8—81,4, водорода 3,9—4,1, кислорода (вместе с азотом) 14,7—15,3. При температуре пиролиза 500°С содержание (%) углерода в угле повышается до 89, при 600°С — ДО 92, при 1000°С — до 97. Качество угля считается хорошим, если

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПИРОЛИЗА ДРЕВЕСИНЫ

На рис. 33 показана принципиальная схема пиролизного производства и приведен примерный материальный баланс выхода основных продуктов пиролиза из 1 скл. м3 древесины.

После пиролиза древесины в реторте / при температуре 400— 500°С из нее получают уголь и парогазовую смесь, которая, пройдя конденсатор 2, разделяется на некондеисируемые газы и жижку, собираемую в отстойнике 3. В отстойнике от жижки отделяется отстойная смола, и жижка подается в ректифика-

масса 1 м3 березового угля нормальной влажности будет не менее 175 кг, осинового—140, соснового—135, елового—120 кг.

Основным потребителем угля является химическая промышленность, вырабатывающая, различные виды активированных углей и потребляющая почти одну треть производимого угля, Около 25 % угля идет на производство сероуглерода, который в основном используется для выработки искусственного (вискозного) шелка. Примерно 25 % угля потребляет металлургическая промышленность для производства цветных металлов, ферросплавов и для смазки в прокатных печах. Развитие полупроводниковой техники повлекло большую потребность в древесном угле для производства кристаллического кремния. Небольшое количество угля используется в сельском хозяйстве для добавки в корм птице и скоту.

Широко используется в технике высокая адсорбционная способность древесного угля, объясняемая его пористостью. Так, пористость древесного угля елового, березового, осинового при плотности 271, 424 и 309 г/дм3 соответственно равна 85, 77 в 83%. Высокая адсорбционная способность древесного угля является причиной его частых самовозгораний. Это нежелательное явление объясняется лавинообразным автоокислением угля на воздухе вследствие химического поглощения кислорода и быстрым повышением температуры. Самовозгоранию угля способствует высокое содержание летучих веществ (до 30%)—продуктов пиролиза древесины. Для стабилизации угля против самовозгорания предложен способ его охлаждения воздухом в тонком слое и увлажнение перед погрузкой в вагоны.

Древесный, уголь имеет высокую теплоту сгорания, которая для обычной температуры пиролиза "(400—450 °С) составляет около 30000 кДж/кг. На этом основано его широкое использование в качестве топлива. В настоящее время спрос на древесный уголь постоянно растет, однако промышленность пиролиза пока полностью не удовлетворяет потребность народного хозяйства в этом ценном продукте. Ежегодный выпуск древесного угля в СССР составляет 200 тыс. т.

Уксусная кислота является важнейшим продуктом народного хозяйства. В пищевой промышленности применяется только лесохимическая уксусная кислота. Поэтому ее произвол продолжает развиваться.

Выработка лесохимической уксусной кислоты достигает 40 тыс. т в год. Около 60 % уксусной кислоты -р асходуется на производство искусственного шелка (ацетатного), примерно 30%—на получение сложных эфиров (этилацетата и бутилаце-тата), применяющихся в качестве растворителей в лакокрасочной и других отраслях промышленности, остальные 10 % расходуются в пищевой (консервирование), текстильной (протравка), химической (гербициды, пластмассы, красители и др.), фармацевтической и других отраслях промышленности. Из хорошо очищенных сортов получают ледяную, пищевую и реактивную уксусную кислоту. Ледяная 98—99 %-пая уксусная кислота затвердевает при 15—16 "С в прозрачные ледяные кристаллы.

В отличие от природной смолы хвойных деревьев (живицы) смолы, образующиеся в процессе пиролиза древесины, называют пирогенными смолами. Различают отстойную и растворимую смолы, объединяемые под названием суммарные смолы. Примерная потребность в этих смолах превышает 80 тыс. т отстойной и более 25 тыс. т растворимой.

При переработке отстойной смолы получают масла для флотации цветных металлов и ингибитор, применяющийся в качестве антиокислителя при стабилизации крекинг-бензинов (повышает качество автомобильных и авиационных бензинов) и в качестве антиполимеризатора для регулирования степени полимеризации синтетического каучука. Из растворимой смолы получают крепители и фенолы, которые применяют в производстве феполфор-мальдегидных смол, гербицидов и т. д.

Спиртовые продукты представляют собой смесь легко-кипящих растворителей, отгоняемых из жижки. Эти продукты представлены главным образом метиловым спиртом, небольшим содержанием этилового спирта, альдегидов и кетонов. Наибольшую ценность представляет метанол, большей частью перерабатываемый на формальдегид.