СУХАЯ ПЕРЕГОНКА ДЕРЕВА ЛИСТВЕННЫХ И ХВОЙНЫХ ПОРОД

Влияние температуры н скорости сухой перегонки дерева

Условия, при которых протекает термическое разложение дерева, имеют решительное влияние на количество и характер получающихся продуктов. Мы уже видела, что хвойные породы дают такие про­дукты, каких не образуется при термическом разложении лиственных пород, что продукты, получающиеся при низкой температуре разло­жения, не одинаковы с продуктами, которые образуются при высокой температуре и т. д. Palmer i) изучал влияние температуры на разло­жение дерева, употребляя для этой дели цилиндрическую железную реторту (рис. 11 стр. 58), вставленную в кожух, который наполнялся масломс высокой температурой вспышки. В реторту помещались пиро­метры в точках I, 4 и 5. Масло нагревалось рядом газовых горелок.

Если при сухой перегонке дерева нагревание продолжается без изменения и тогда, когда уже началась экзотермическая реакция, то разложение идет очень быстро, даже бурно и вызывает сильное по­вышение температуры. Если же при наступлении экзотермической реакция нагревание реторты уменьшается, то главное разложение происходит более мягко, температура повышается не так быстро и не так много, и период времени от начала экзотермической реакции до конца разложения продолжается дольше.

Palmer производил опыты двоякого рода: так называемые не управляемые и управляемые. При неуправляемых опытах масло в ко­жухе нагревалось до такой температуры, чт<У центральный пирометр (5) показывал 175°, затем масло нагревалось до 37 5°, и эта темпера­тура поддерживалась до полного разложения древесины. При упра­вляемых опытах температура масла регулировалась таким образом, чтобы она была не выше 275—300° до тех пор, пока температура внутри реторты и скорость истечения дестиллята не покажут, что экзотермическая реакция заканчивается. Обыкновенно,, когда высота

') Journ. tod. Eng. Chem 7. без (1915).

Центрального пирометра достигала 275—300', температуру масла по­нижали. Когда центральный пирометр'показывал, что экзотермиче­ская реакция слабеет, температуру масла быстро повышали до 360° и при атой температуре, заканчивали сухую перегонку.

Результаты, полученные Р а 1 m е г'о м, показаны в следующей таблице:

Из таблицы видво, что при управляемой сухой перегонке клена выход спирта на 45 % выше, тем при перегонке неуправляемой, соответствующее же увеличение уксусной кислоты, рассчитанное на 80% древесный порошок, составляет 2%. Для бука увеличение вы­хода сппрта при управляемой перегонке было 5% и уксусной ки­слоты 9%, а для березы соответствующее увеличение будет 7% я Ь%.

Скорость сухой перегонки дерева в значительной степени зави­сит от температуры нагревання. Borghesani s) делал определения выходов продуктов, получающихся при медленной и быстрой пере­гонке древесины каштана, при чем скорость перегонки измерялась весом дестилфята, собранного в единицу времени: при медленной

Перегонке собиралось 0,05 килограмма, а при быстрой — 1 килограмм дестиллята в час, т.-е, в первом случае скорость была в двадцать раз меньше, чем во втором. Сухой перегонке подвергались ствол, сучья и корни. Ствол содержал 33,17% влаги н $,45% коры, сучья— 17,37% влаги и 20% коры и корни—31,14% влаги и 20,1% коры. Температура реторты постепенно повышалась до 500°. После каждого опыта уголь взвешивался в первый раз тотчас после удаления из реторты и вторично после стояния на воздухе в продолжение 15 ми­нут. Газ был вычислен по разности между весом взятой древесины и суммой весов угля и дестиллята, при чем 1% был взят на потерю. Результаты произведенных определений при медленной и быстрой перегонке приведены в верхней таблице на стр. 69.

Из таблицы видно, что быстрая перегонка, при которой температура не регулируется, выражается в понижении выходов угля, уксусной кислоты и метилового спирта и в увеличении выходов газовых про­дуктов; выход ацетона при медленной и быстрой гонке остается почти один я тот же.

Влияние давления

Klason >) сделал подробное исследование о влиянии скорости и пониженного давления иа выхода продуктов сухой перегонки де­Рева. Для своей работы он взял древесину березы и опыты проивво-

L) Jomn. far praltt СЫнп. 90, 413 (1914).

При атмосферном давлении количество уксусной кислоты и метило­вого спирта почти не зависит от продолжительности гонки, но при высоком вакууме выход уксусной кислоты выше, а метилового спирта немного ниже. Так как ацетон является вторичным продуктом разло­жения уксусной кислоты, то в вакууме он почти не образуется, при атмосферном же давлении количество ацетона незначительно увеличи­вается с увеличением продолжительности гонки. Выхода муравьиной кислоты и формальдегида уменьшаются с уменьшением скорости т онки; особенно много их образуется в вакууме, при чем процентный выход му­равьиной кислоты в вакууме больше такового же выхода формальдегида.

Исходя из чисто теоретических соображений, можно заключить, Что сухая перегонка сосновой древесины при уменьшенном давлении должна дать более высокий выход скипидара, так как перегонка при Пониженной давлении будет протекать при более низкой темпера­Туру 1.-е, прзжде чем начнется разложение древесины. О целью Подтвердить это заключение Adams и Hilton произвели опытную Работу о сухой перегонкой западной желтой сосны (P. ponderoea) при атмосферном давлении и при давлении в 3S Мм. Результаты этой Работы представлены следующей таблицей:

При атмосферном давлении скипидар и вода начинали пере го­Няться при 94°, и появление газов — признак разложения дерева — Было замечено при 220°, между тем как при давлении в 88 мм очень Вначительеая фракция скипидара уже перегонялась ниже 94°. Затем Опыты баян повторены, но уже в большом размере; результаты ока­зались следующие:

Отсюда видно, что при пониженном Давлении выхода скяошдара сильно увеличиваются. Несмотря на это сухая перегонка в вакууме пока не нашла себе практического применения в заводском май - шгабе, по причине большой стоимости оборудования и трудное» one рацни.

Влияние повышенного, (выше атмосферного), давления было изучено Palmer'ом >)- Аппарат, в котором производились опыты, Состоял из железного автоклава со стенками толщиной в 1', снаб­женного термометром, манометром и мешалкой. Автоклав нагревался, в баие из смеси азотнокислого натрия и калия. Гонка считалась Законченной, если максимальная температура оставалась на одном Уровне в течение десяти минут при постоянном действии мешалки. Конечная температура каждой гонки доходила приблизительно до 860° Были сделаны опыты с опилками клена и березы и с кусочками Березы, которые имели средний размер 1 X '/s X Ve дюйма.

Гонки велись при разных давлениях, начиная с атмосффного и до 160 фунтов на квадратный фут. Сначала отгоняли воду ори открытом выходном отверстии, затем закрывали выход и продояжалй нагревание, пока манометр не показывал желаемого давления, потом Выходное отверстие открывали настолько, чтобы поддерживать в авто­Клаве это давление. Результаты опытов показаны в следующей: та­блице:

'Гонки обычно заканчивались в два часа, считая от момента по­явления дестиллята. Выход спирта из кусков был выше, чем из опи­лок. Увеличение давления выражается в более низких выходах уксус­ной кислоты, при чем для 120 фунтов давления выхода понижаются ва 25%; выхода же спирта немного повышаются, при 120 фунтах приблизительно на 8%, но клен при 150 фунтах дает тот же выход спирта, что » при атмосферном давлении. Выход угля с давлением увеличивается при 60 фунтах приблизительно на 8% и при 120 фун­тах на 11%. Древесный уксус (без влажности дерева) уменьшается при давлении со фунтов на 20%, а при более высоком давлении уменьшение незначительное. Газ увеличивается при давлении 60 фун­тов приблизительно на 25%, выше увеличение небольшое. Влияние давления сильнее всего выражается на количестве смолы. При 60 фун­тах- уменьшение выхода смолы составляет 60 — 65%; это уменьшение выступает еще сильнее, если взять одну растворимую смолу. Эти результаты согласуются с результатами исследования Ktason'a; эти оба исследования обнимают сухую перегонку березовой древесины при давлениях от 0,01 мм до 120 фунтов и показывают непрерывное уменьшение в количестве дегтя от 43,60% при 0,01 мм до 3,86% при 120 фунтах, увеличение в количестве угля от 19,88% до 42,07% и уменьшение в уксусной кислоте от 7,05 до 5,20%.

Гонки делались при давлениях до 450 фунтов, но при этом да­влении экзотермическая реакция развивалась с такой силой, что Palmer принужден был прекратить опытную работу вследствие ее опасности.

С изменением давления, при котором производится сухая пере­гонка дерева, изменяются не только выхода продуктов, но химиче­ский состав их п физические свойства. Так, например, смола> которая была получена Юаяоп'ом в вакууме 0,01 мм, совершенно отличалась от обыкновенной смолы своим светлым цветом, прозрачностью и густой консистенцией; нри атмосферном давлении и при температуре 275° Она экзотермически разлагалась на воду, угольную кислоту, смоляной кокс и обыкновенную смолу.

Относительно изменения химического состав и физических свойств угля иол влиянием давления имеются, к сожалению, лишь очень скудные сведения, хотя изменения давления, вероятно, отра­жаются па составе и качестве угля. Юон в своей работе >) упоминает, что уголь, полуденный разложением дерева в запаянной толстостенной трубке, сильно отличается от обыкновенного угля цветом и твер­достью и несколько напоминает каменный уголь. К1 aeon говорит, что более высокий выход угля при атмосферном давлении и медленной гонке объясняется разложением первичной смолы и осаждением обра­зуемого при этом смоляного кокса на первичном или в первичном угле, и чем больше смоляного кокса содержит обыкновенный уголь, тем он тверже.