ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

ПЕЧИ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

К печам с принудительной циркуляцией относятся печи си­стемы Аминова, Козлова, вентиляторная Ламбиотта и др.

Одним из важнейших условий, влияющих на результаты ра­боты печей, является температурный режим в камере жжения.

Печи I :!Pu:Iyijuie.Li,Riuu Цирку. щIiueit

Правильное и закономерное распределение температуры, соответ­ственно отдельным статьям пиролиза, способствует постепенному :ечепшо процессов ра «ложеиия, повышению выхода ценных орга­нических веществ и обеспечивает высокое качество угля. Достиг­нут:, правильного распределения температуры и избежать, следо­вательно, чрезмерного ее повышения в зоне экзотермической реак­ции возможно при методическом нагревании древесины, принуди­тельно создаваемом циркуляционных! потоком рабочих гадов, дви­гающихся в печи из зон с более высокой температурой в зоны с низкой температурой. В этом случае способ нагрева древесины и конструкция печи и калориферов сулцественно отличаются oi печей с естественной циркуляцией.

В печах с принудительной циркуляцией древесина нагревается циркуляционным потоком нагретых неконденсирующихся газов или парога ювой смесью, выделяющейся при разложении древе­сины.

Нагрев циркуляционного потока продуктов пиролиза можно осуществить в кирпичных регенераторах или в отдельно вынесен­ных металлических рекуператорах.

Чтобы нагреть древесину и уголь, находящийся в центре неча или вагонетки, рабочие газы должны пройти через всю толщу сгруженной в печь древесины и передать ей определённое коли­чество тепла. Если нагревание древесины и прокаливание угля производятся за счет движущихся через камеру обугливания цир­куляционных газов, нагретых в отдельно вынесенных калорифе­рах, вполне возможно достигнуть равномерного обугливания дре­весины.

При обугливании древесины с целью получения наивысших выходов уксусной кислоты, метилового спирта и других парооб­разных органических вешеств, необходимо, чтобы циркулирующая парогазовая смесь не соприкасалась с раскаленными металличе­скими стенками и не проходила через зоны образовавшегося дре­весного угля, нагретого до высокой температуры. Этого можно достигнуть, нагревая древесину не через стенку, а при помощи инертных газов. При таком способе нагревания термическое раз­ложение древесины происходит более равномерно и постепенно, так как нагревающие газы при определенной температуре дей­ствуют на древесину непосредственно, пронизывая всю толшу за­груженных в печь дров.

В этом случае все ценные продукты разложения древесины — уксусная кислота, метиловый спирт и другие органические веще­ства, удаляются из зоны «х образования с более низкой темпера­турой, без соприкосновения с раскаленным углем. Но помимо этого, повышается весовой выход угля и физико-химические его свойства

Достаточную производительность печей с принудительной цир-
кулинией можно подучить повышением температуры нагрева циркуляционных газов н увеличением скорости их движения. Выгоднее повышать производительность печи созданием большей скорости движения циркуляционных газов, а не за счет большой разности температур между древесиной и газами. С увеличением скорости движения тазов улучшается |еплопередача, благодаря чему обугливание происходит более равномерно и постепенно.

В печах с искусственной циркуляцией можно установить лю­бую скорость обугливания и любую скорость повышения темпе­ратуры вдоль печи. В этих печах все ценные жидкие продукты пиролиза не претерпевают разложения, так как из зоны обуглива­ния их увлекает циркуляционный поток и они уходят в конден - еатрную установку без всякого соприкосновения с раскален­ными стенками калориферов и с раскаленным углем. Поэтому время пребывания парогазовых продуктов в камере обугливании Is аппаратах с принудительной циркуляцией гораздо меньше, чем и печах с естественной циркуляцией.

При обугливании древесины в потоке циркуляционных газов парогазовая смесь разбавляется инертными газами, в сзязи с чем снижается концентрация парообразных органических веществ и уменьшается скорость химического взаимодействия между ними. Кроме того, понижаются парциальные давления органических ве­ществ, вследствие чего скорость вторичных процессов умень­шается.

Разложение древесины в токе инертных газов и паров воды, нагретых в отдельно вынесенных калориферах, оказывает, кроме того, влияние чисто физического характера. Такой ток способ­ствует быстрому удалению парогазовой смеси из зон с более высокой температурой в зоны с менее высокой температурой. Сле­довательно, время пребывания парогазов в зонах образовавшегося древесного угля при высокой температуре уменьшается.

В этом случае разложение древесины происходит более равно­мерно и в условиях, исключающих местные перегревы, способ­ствующие течению вторичных реакций. Выход парообразных орга­нических веществ при этом увеличивается за счет уменьшения тер­мического их распада и коксообразования. Изменяется и качество парообразных органических веществ вследствие меньшей вероят­ности возникновения вторичных реакций полимеризации, изомери­зации, уплотнения и др. Физико-химические свойства древесного угля улучшаются, так как получение угля происходит при более равномерных условиях разложения древесины, и уменьшается вероятность отложения малоактивного кристаллического углерода г, порах угля. Улучшается теплообмен между обугливаемой древе­синой и цирку. тирующими газами, являющимися теплоносителем.

Выше было указано, что при разложении древесины выде­ляется большое количество тепла, которое сообщается образую - тцимся продуктам. За счет этого тепла происходит более быстрая активизация молекул парогазовой смеси. Это обстоятельство ука­зывает, что при процессе разложения древесины не исключена воз­можность цепных реакций в газовой фазе, так как согласно тео­рии цепных реакций последние вероятны только для экзотерми­ческих реакций.

Вводимые в зону экзотермических реакций пары воды и газы, возможно, оказывают задерживающее влияние на развитие цеп­ных реакций. В этом случае большая часть активированных моле­кул лишается энергии с разрывом цепей.

Инертные газы ускоряют образование конечных продуктов, они оказывают задерживающее влияние на активные молекулы, распространяющие цепи. Поэтому процесс термического разложе­ния древесины, сопровождающийся в существующих углевыжи- гательных печах малым выходом ценных продуктов пиролиза, при соответствующем способе нагрева древесины и при правильной конструкции печи, можно вести с обеспечением наибольших выхо­дов тех ил» иных продуктов в зависимости от поставленных целей.

Печи с принудительной циркуляцией характеризуются, таким образом, следующими преимуществами:

1) Пониженным расходом топлива вследствие: а) большей компактности печи; б) более полного использования физической теплоты тока нагретых циркуляционных рабочих газов, уходящих из печи при пониженной температуре; в) лучшего использования продуктов горения для предварительной сушки дров;

2) Повышенной производительностью, так как нагретые газы не только омывают снаружи дрова на вагонетке, но и пронизывают всю толщу их;

3) Увеличенным выходом уксусной кислоты, метилового спирта и других продуктов обугливания, так как образование их проис­ходит при более равномерном и постепенном нагревании древе­сины, а удаление в конденсаторную установку с циркулирую­щим потоком происходит в момент их образования, без перегрева, при минимально возможном термическом распаде;

4) Улучшенными механическими свойствами древесного угля вследствие выжига его при более равномерном и постепенном на­гревании обугливаемой древесины;

5) Хорошим регулированием процесса обугливания древесины как в отношении количества циркуляционных газов, так и темпе­ратуры их нагрева.