Пиролиз – разложение органических материалов в условиях высокой температуры и отсутствия воздуха (чтобы не происходило окисления и горения). Это процесс получения углеводородных продуктов. Пиролиз древесины – сухая перегонка сырья, способ переработки твердых категорий топлива (уголь, дерево) с образованием горючих газов, углеродных остатков и смол от пиролиза.
Техника пиролиза
Процесс разложения древесины происходит в аппаратах для воспроизведения тепловых реакций – ретортах. Они различаются:
1) Принципом действия:
- Непрерывное.
- Полунепрерывное.
- Периодическое
2) Способом обогрева:
- Внутренний.
- Внешний.
Аппараты полунепрерывного цикла действий активно применяются в промышленности.
Древесину в них помещают малыми порциями через промежутки времени.
Виды процессов разложения
Существует медленный и быстрый пиролиз древесины (МП и БП). Скорость нагрева материала при первом процессе – градусы в мин./ч., при втором температура пиролиза составляет сотни градусов в миллисекунды. МП сравнивается с процессом закипания воды, БП аналогичен моменту попадания воды в уже нагретое вещество (взрывное закипание).
Быстрое нагревание разрушает структуру частиц на молекулярном уровне.
Это возвращает вещество в твердое или газообразное состояние, его первоначальную стадию, позволяя извлечь больше продуктов переработки (синтетические газ, нефть; пирокарбон, энергия тепла).
Преимущества БП:
- Снижает производственные затраты энергии на >30%.
- Получение химически чистых продуктов вследствие малого времени нахождения вещества в условиях высокой температуры. Отсутствует риск материала подвергнуться термообработке вторично.
- Облегчение изменения температуры. Не нужно вмешиваться в устройство конструкции.
- Возможность обработки разных материалов на одной и той же установке.
Чертежи установки быстрого пиролиза древесины подразумевают наличие газогенераторов (печей для термической обработки), охладительных систем и фильтров и прочих составляющих.
Продукты переработки
Для сухой перегонки используются в основном лиственные породы деревьев, но в период массовой утилизации лесных ресурсов перерабатывают и хвойные. Путем термической обработки, из древесины получаются твердые (25% от конечного материала), жидкие (50%) и газообразные (25%) продукты.
От размера исходного материала зависит величина твердого остатка.
Далее уголь поставляется потребителю, или отправляется на дальнейшую переработку.
Выход основных продуктов в процентах (примерно):
- Уголь (24%).
- Смола (12%).
- Уксусная кислота (6%).
Из суммарного пироконденсата (жижки), вследствие обработки, получается смола древесины. Она содержит: фенол (компонент дезинфицирующих средств), кислоты (уксусная, абиентиновая, янтарная) и нейтральные вещества.
Газообразные соединения пиролиза:
- Двуокись углерода СО2 (50%).
- Монооксид СО (30%).
- Метан СН4 (10-20%).
- Прочие (водород Н2, углеводороды, в сумме не более 5%).
Пиролиз древесины в домашних условиях
Выполняя сухую перегонку лесных ресурсов дома, конечным продуктом можно получить только древесный уголь. Зато для процесса не требуются специальные средства.
Необходима большая чистая металлическая бочка (будет в качестве реторты) с 2-3 отверстиями по бокам или на крышке, через которые выводятся газы. Бочку заполняют деревом и герметично закрывают.
На землю устанавливают железный лист. На него кладут сухой хворост, по краю – 2 огнеупорных кирпича и разводят огонь. Далее закрепляют бочку над костром, и ждут приготовления угля. Выходящий из отверстий газ вреден, рядом находиться нежелательно.
Выполнить сухую перегонку древесины в домашних условиях несложно. Это не трудоемкий процесс, бОльшую часть которого составляет ожидание результата.
Утилизация опилок
Срок эксплуатации у большинства аппаратов, используемых для сухой перегонки дерева в промышленности, заканчивается, и появляется необходимость обновлять технический инвентарь на предприятиях. Все более популярной технологией пиролиза становится переработка древесных опилок. Компании устанавливают для этого специальное оборудование.
Постоянно утилизировать деревья – расточительное занятие, а перерабатывать опилки – рациональное использование ресурса.
Получаемый от пиролиза продукт – дешевое топливо, которое при достаточном количестве древесины можно получать регулярно.
