энергосберегающие технологии

Применение других катализаторов при газификации щепы

Опыты получения фурфурола при пиролизе березовой щепы с применением других кислых катализаторов производились в вертикальной лабораторной реторте с наружным электрическим обогревом и в газогенераторе ЛТА. Сухая березовая щепа пропитывалась раствором соляной кислоты, смесью раствора серной кислоты и хлористого натрия, раствором фосфорной кислоты и суперфосфатной вытяжкой. После пропитки щепа подсушивалась до влажности 30%. Конечная температура сухой перегонки 400 — 450°, а продолжительность процесса около 2 ч. На рис. 19 — 22 показаны выходы продуктов при проведении опытов, из которых видно, что с повышением концентрации катализатора в пропиточном растворе увеличивается выход фурфурола, незначительно падает выход летучих кислот и резко уменьшается количество смолы.

Рисунок 19

Рисунок 20

Рисунок 21

Рисунок 22

Одновременно растет выход угля. В табл. 99 приведены сравнительные результаты пиролиза передовой щепы в лабораторной реторте и газогенераторе. Из этих данных видно, что серная кислота является наиболее активным катализатором по сравнению с катализаторами на основе соляной и фосфорной кислот.

Таблица 99

При пиролизе щепы в реторте выход фурфурола оказался значительно большим, чем в газогенераторе. В данном случае на выход фурфурола влияло время пиролиза, которое для реторты равнялась 2 ч, а для газогенератора 10 — 15 мин. Следовательно, для получения фурфурола методом газификации наиболее перспективным катализатором является серная кислота. При этом катализаторе получаются наиболее высокие выходы фурфурола, и, кроме того, не так заметно снижаются выходы других продуктов, в частности смолы. На рис. 23 и 24 приведены выходы фурфурола, фенолов и других продуктов, содержащихся в отстойных смолах, полученных из березовой и осиновой древесины, которая была пропитана раствором различных катализаторов.

Рисунок 23

Рисунок 24

Для определения фенолов и других продуктов отстойная смола после промывки водой была подвергнута разгонке при атмосферном давлении до конечной температуры 280 — 300°. Время разгонки смолы 45 — 60 мин. При разгонке фурфурольной смолы выход пека равнялся 50 — 55%, а из контрольной смолы 35 — 40%. Повышение выходы пека объясняется образованием при нагревании дополнительного количества нелетучих продуктов из фурфурола и фенола. Потери фурфурола при охлаждении и обессмоливании генераторного газа. Выход фурфурола при газификации щепы во многом определяется степенью улавливания его из газа. Полнота улавливания фурфурола зависит главным образом от степени охлаждения газа. Так, при температуре газа после смолоотделителя 51 — 56° общий коэффициент улавливания фурфурола (в холодильнике и смолоотделителе) равнялся 71 — 74%. При охлаждении газа до 17 — 24° степень извлечения фурфурола достигала 95 — 97%, причем первоначальная концентрация фурфурола в газе мало влияла па этот процесс. Приведенные данные указывают на то, что существующие схемы энергохимических установок вполне могут применяться для получения из древесины не только обычных лесохимикатов, но и фурфурола.

Распределение в аппаратах фурфурола и других жидких продуктов при охлаждении газа перед смолоотделителем до 23 — 27° указано в табл. 100, из которой видно, что смолы, находясь в охлажденном газе в виде мельчайших частиц (смоляного тумана), являются прекрасным абсорбентом для фурфурола и летучих кислот. Вода в основном выпадает в охладителе газа (85 — 90%): на долю смолоотделителя остается незначительное её количество (10 — 15%).

Таблица 100

Значительный интерес представляло определение возможности и целесообразности получения обессмоленной фурфурольной жижки. Выделение фурфурола методом ректификации из обессмоленной жижки более заманчиво, чем из смоляной. На обессмоленной жижке испарители работают без остановки па чистку, как правило, более продолжительное время, чем на жижке, содержащей в значительном количестве растворимую смолу.

Таблица 101

В табл. 101 указано влияние предварительного смолоотделения на содержание основных продуктов в конденсате (жижке). По 2-й схеме жижка из конденсатора-холодильника стекала практически обессмоленной (растворимой смолы в ней содержалось 1% вместо 6%). Обессмоленный конденсат оказался обедненным летучими кислотами и фурфуролом по сравнению со смоляным конденсатом, полученным по 1-й схеме. Фурфурол и летучие кислоты при работе установки по 2-й схеме в значительной степени были выделены из газа смолоотделителем вместе со смолой. На долю конденсатора-холодильника оставалось выделить из газа оставшуюся часть этих продуктов.

При работе газогенераторной установки по 1-й схеме газ охлаждался до 20°. При этом в конденсаторе-холодильнике фурфурола выпадало больше, чем по 2-й схеме за счет того, что этот конденсат содержал больше смолы, сорбирующей фурфурол. Потери фурфурола с газом, направляемым в топку для сжигания, снижались до 2%. При работе установки по 2-й схеме в смолоотделителе было выделено 71% фурфурола, хотя температура газа в этом аппарате равнялась 51°. Отметим, что в смолоотделителе осаждалось основное количество смолы, являющейся хорошим сорбентом фурфурола. В конденсаторе-холодильнике улавливалось всего лишь 24% фурфурола. Конденсат в этом случае получался обессмоленный, поэтому интенсивной сорбции фурфурола не происходило и большее количество фурфурола (5%) увлекалось газом (табл. 102).

Таблица 102

Следовательно, получить обессмоленную фурфурольную жижку возможно. Однако работа газогенераторной установки с получением обессмоленной жижки вряд ли будет целесообразной, так как степень общего улавливания фурфурола в этом случае составляет 95 вместо 98%. В обессмоленной жижке содержится только 24% фурфурола от первоначального содержания его в газе, выходящем из газогенератора. Очевидно, для более полного улавливания фурфурола из парогазов необходимо создать такие схемы обработки парогазов, в которых смола и фурфурол улавливались бы одновременно.

Многочисленные анализы выходящего из газогенератора газа показали, что теплота сгорания газа из щепы с катализатором примерно на 10% выше теплоты сгорания газа, получаемого из щепы без катализатора.