Сухая перегонка древесины и получаемые продукты

Вопрос 17. Сухая перегонка древесины и получаемые продукты.

Пиролиз (сухая перегонка древесины) – разложение древесины при нагревании до 450 °C без доступа воздуха с образованием газообразных и жидких продуктов, а также твердого остатка - древесного угля.

В роли сырья для сухой перегонки используют мелкотоварную древесину. Используют древесину березы, вяза, дуба, ильма, бука, ясеня, граба, клена. Также может использоваться древесина осины, ольхи, липы, тополя, ивы. Из нее получают ряд продуктов: древесный уголь, уксусную кислоту, метиловый спирт, ацетон, древесную смолу и др. Из перечисленных продуктов наиболее ценные древесный уголь, уксусная кислота, метиловый спирт.

Сырье для сухой перегонки заготавливают  в виде круглых поленьев длиной 1,0 м и кратные ей. Отклонения по длине ±3,0 см. Толщина поленьев от 3 см до 18 см. Поленья диаметром более 15 см подлежат обязательной расколке.

Объем круглых лесоматериалов толщиной от 3 до 6 см не должен превышать 10% от объема партии.

По качеству древесина сырья  должна соответствовать следующим требованиям:

- гниль ядровая и заболонная – допускается размером не более 3% в круглых и колотых лесоматериалах от площади торца с выходом на один или оба торца

- гниль наружная трухлявая – не допускается.

Все остальные пороки древесины допускаются.

В древесном сырье сучья должны быть срезаны (обрублены). Высота сучьев после среза не должна превышать 20 мм. древесное сырье заготавливается  как в коре, так и без коры.

Получаемые продукты:

Вар – липкая масса, получаемая частичной отгонкой масла из древесной смолы. После отгонки из тяжелой смолы всех легких смоляных масел (при температуре 260–280°С) остается застывший черный остаток, так называемый пек. Он как и древесная смола применяется главным образом для просмолки подводных частей деревянных судов, лодок, канатов. снастей, элементов мостов, для выработки колесной мази и т.п. Вар употребляется в обувном производстве. Хранится смола в бочках, учитывается в килограммах.

Уголь древесный  – твердое блестящее вещество черного цвета с синеватым оттенком. По способу получения подразделяется на ретортный, костровой, печной. При сухой перегонке из одного складочного м³ древесного сырья получают около 100 кг древесного угля.

Ретортный уголь по гранулометрическому  составу угольных частиц подразделяется на мелкий с размерами частиц от 6 до 24 мм и крупный с частицами более 25 мм. По видам использованных пород и применению ретортный древесный уголь вырабатывается двух марок: ТЛ – из древесины твердых лиственных пород и СЛ – из древесины смешанных лиственных пород. Влажность ретортного угля должна быть не более 6%, содержание золы не более 3%.

Костровый и печной уголь подразделяются на три марки: А – березовый  и из твердых лиственных пород; Б  – смешанных лиственных пород; В  – хвойных и мягких лиственных пород.

По физико-химическим показателям  древесный уголь должен соответствовать  требованиям и нормам, изложенным в ГОСТ 7657-84. Качественный древесный  уголь при горении не должен давать копоти и иметь запаха смолы. В  ретортном древесном угле массовая доля частиц размером менее 12 мм допускается не более 5% товарной массы угля марок А и Б и не более 10% массы угля марки В. Древесный уголь марок А и Б должен содержать массовой доли нелетучего углерода не менее 77-90% По физико-механическим показателям (плотности, содержанию золы, воды и т.д.) древесный уголь марки А и Б подразделяют на высший сорт и 1-й.

Древесный уголь применяется в  производстве кристаллического кремния, цветных металлов, активного угля, сероуглерода, ферросплавов и для  других целей.

Берестовый  деготь – густая маслянистая неклейкая жидкость черного цвета с голубовато-зеленым или зеленовато-синим отливом со специфическим запахом. Он вырабатывается при сухой перегонке наружного слоя коры березы – бересты. Из 1 м³ спрессованной бересты можно получить 150 кг дегтя.

Берестовый деготь по качеству делят на два сорта. В нем не допускаются примеси смол и минеральных  масел, плотность должна быть в пределах 0,92–0,97 г/см³. Березовый деготь хорошо смягчает кожу, дает ее эластичной. Применяется в медицине, ветеринарии, кожевенной и косметической промышленности. Хранится в бочках и другой таре.

Метиловый спирт (метанол) – бесцветная прозрачная горючая и ядовитая жидкость. Может получаться различными способами. Метанол, получаемый при сухой перегонке древесины, называется также древесным спиртом. Из 1 складного м³ древесного сырья можно получить 6–8 кг спирта-сырца. По запаху и вкусу сходен с этиловым спиртом. Очень ядовит.

Хорошо смешивается  с водой, эфирами и другими  спиртами. Легко растворяет уплотненные масла. Метиловый спирт широк применяется в производстве органических красителей, лаков, формальдегида и формалина.

Уксусная  кислота – бесцветная жидкость с характерным запахом. Может получаться разными способами: сбраживанием жидкостей, содержащих спирт, синтезом, исходя из ацетилена или других органических соединений и из подсмольной воды при сухой перегонке древесины. Выход уксусной кислоты при сухой перегонке древесины составляет 3–7% древесного сырья.

Уксусная кислота легко смешивается с водой, спиртом и многими другими жидкостями и обладает всеми свойствами органических кислот. В зависимости от степени очистки лесохимическую уксусную кислоту разделяют на три марки: техническую – с концентрацией 93 и 96%, очищенную (98%-ную) и пищевую (эссенция) – концентрацией 70, 80 и 98% .

Применяется в пищевой промышленности, производстве органических красителей, медикаментов, лаков, искусственного шелка, в текстильной и кожевенной промышленности и т.д.

Уголь древесный  активный осветляющий получают путем обработки древесного угля-сырца водяным паром при температуре выше 800°С с последующим измельчением. По внешнему виду уголь представляет тонкодисперсный порошок черного цвета, не содержащий посторонних включений. Он согласно ГОСТ 4453-74 предназначен очистки пищевых, фармацевтических и других продуктов, а также различных растворов. В зависимости от назначения осветляющий уголь изготавливают четырех марок: ОУ-А – для очистки сиропов, воды и растворов в производстве органических кислот, масел и жиров; ОУ-Б – для очистки медицинских препаратов, растворов на гидролизных заводах; ОУ-В – для очистки различных растворов в отраслях пищевой промышленности; ОУ-Г – для очистки жидкостей от высокомолекулярных смолистых примесей в органическом синтезе. ГОСТ содержит требования, которым должен соответствовать осветленный древесный уголь в отношении адсорбционной способности, содержания золы, воды, кислотности и степени измельчения угольных частиц. Упаковывают древесный уголь в мешки массой до 30 кг.

Древесная (сосновая) смола – густая маслянистая неклейкая жидкость темно-коричневого цвета плотностью 1,05–1,10 г/см³ с характерным запахом. Она вырабатывается при сухой перегонке осмола. Непосредственно после отгонки смола содержит воду, уксусную кислоту и некоторые другие продукты разложения древесины, присутствие которых в смоле не желательно. Поэтом смолу обезвоживают отстоем. Конденсация в холодильнике смоляных паров дает легкую паровую смолу, которая высоко ценится и употребляется для просмолки подводной части деревянных судов и лодок, пропитки канатов и оснастки, изготовления смазочных масел, получения вара и пека.