Пиролиз древесины. Его сущность. Продукция получаемая пиролизом

ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ (сухая перегонка древесины), разложение древесины при нагр. до 450 0C без доступа воздуха с образованием газообразных и жидких (в т. ч. древесной смолы)продуктов, а также твердого остатка -древесного угля.

Сухая перегонка древесины - один из первых процессов хим. технологии. Начиная с 12 в. ее широко использовали в России для выработки сосновой смолы (служит для просмолки деревянных судов и пропитки канатов); этот промысел носил назв. смолокурение. С развитием металлургии возник другой промысел, также основанный на сухой перегонке древесины, - углежжение с получением древесного угля. Начало пром. применения П. д. относится к 19 в.; сырьем являлась только древесина лиственных пород, гл. продуктом - уксусная к-та.

Для осуществления процесса в настоящее время обычно применяют древесину лиственных пород (напр., березы), реже (гл. обр. при комплексной переработке сырья)-древесину хвойных пород. При пиролизе древесины березы (влажность 10-15%) получают 24-25% древесного угля, 50-55% жидких (т. наз. жижка) и 22-23% газообразных продуктов. Чем больше размер кусков древесины, взятой для пиролиза, тем крупнее твердый остаток, хотя в результате неравномерной усадки сырья и бурного выделения летучих продуктов происходит растрескивание обугливающегося материала и образуется до 20% мелкого угля с размером частиц менее 12 мм. Полученный древесный уголь после сортировки по размеру кусков направляют непосредственно потребителю или на переработку.

При хранении и переработке жижки отстаивается древесная смола (7-10%) и одновременно протекают многочисл. превращения ее компонентов; из смолы выделяют широкий ассортимент ценных продуктов. Отстоявшаяся жижка имеет плотн. 1,025-1,050 г/см 3 и содержит 6-9% по массе уксусной к-ты и ее гомологов, 2,5-4,5% метанола, 5-6% соед. разных классов (альдегидов, кетонов, сложных эфиров и т. д.), 4,5-14% р-римой древесной смолы и 67-81% воды. Уксусную к-ту извлекают из жижки чаще всего экстракцией и путем ректификации и хим. очистки перерабатывают в пищ. продукт.

Газообразные продукты (неконденсирующиеся газы) включают диоксид (45-55% по объему) и оксид (28-32%) углерода, водород (1-2%), метан (8-21%) и др. углеводороды (1,5-3,0%). Состав неконденсирующихся газов зависит от конечной т-ры пиролиза, скорости и способа нагрева (с внутр. или наружной циркуляцией теплоносителя - обычно топочных газов, получаемых при сжигании топлива и неконденсирующихся газов); теплота их сгорания колеблется от 3,05 до 15,2 МДж/м 3. Перечисл. факторы, а также порода, качество и влажность древесины определяют выход продуктов ее пиролиза. С повышением т-ры возрастают выходы древесной смолы и неконденсирующихся газов, но снижаются выходы древесного угля, уксусной к-ты и спиртовых продуктов; уголь образуется с более высоким содержанием углерода. Средний выход осн. продуктов П. д. составляет (в расчете на сухую древесину): уксусная к-та 5-7%, древесная смола 10-14%, древесный уголь (в расчете на нелетучий углерод) 23-24%.

В основе П. д. лежат свободнорадикальные р-ции термодеструкции гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина, протекающие соотв. при 200-260, 240-350 и 250-400 0C; соотношение констант скоростей при 320 0C составляет 10:1:0,25. Кине-тич. характеристики пиролиза древесины и ее компонентов, найденные разными авторами, заметно различаются. Р-ции распада древесины, гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина имеют первый порядок, а энергии активации этих р-ций изменяются в значит. пределах; для упомянутых компонентов древесины соотв. 70-80, 135-210 и 55-110 кДж/моль. Константа скорости П. д. выше, чем у целлюлозы, и, напр., при 350 0C для разл. пород находится в диапазоне (2,8-8,3)

36.Пороки древесины. Биологические повреждения: червоточина, поражение древесины паразитами-растениями и птицами.

Червоточина - бороздки, внутренние ходы и отверстия различной формы и конфигурации, оставленные на древесине личинками насекомых. Жуки поселяются в основном на свежесрубленных лесоматериалах или слабых сухостойных деревьях. Червоточина бывает:поверхностная - проникает на глубину не более 3 мм, затрагивает только корковый и лубяной слои. На механические свойства древесины не влияет. неглубокая - до 5 мм в пилопродукции и до 15 мм в круглых лесоматериалах. глубокая - свыше 5 мм и 15 мм соответственно. сквозная - червоточина выходит на противоположные стороны сортимента.

К повреждениям паразитными-растениями (Parasitic plant damage) отно­сят отверстия в древесине, возникающие в результате жизнедеятельности паразитных растений. Вечнозеленые растения (омела) или растения с опадающими на зиму листь­ями (ремнецветник) получают от растения-хозяина воду и растворенные в ней мине­ральные вещества через присоски, которые проникают в древесину, нарушая ее целост­ность. Их, как и червоточины, делят на не­глубокие (менее 5 мм) и глубокие (более 5 мм). Семена паразитов разносятся птица­ми. Омела встречается на многих листвен­ных и хвойных породах, ремнецветник па­разитирует на дубе и каштане. Порок заме­ряют гак же, как и червоточины.

Поражения животными. Поражения животными (Animal damage) редко приводят к выбраковке ле­соматериалов. Гораздо чаще они способст­вуют развитию грибных поражений и бо­лезней растущего дерева.

Поражения птицами (Bird peck) на­блюдаются в круглых лесоматериалах в ви­де небольших, расположенных рядами от­верстий, которые представляют собой' на­клевы птиц (например дятла). Повреждения птицами измеряют по глубине, ширине и длине. Порок, нарушая целостность древе­сины, увеличивает количество отходов при распиловке и лущении.