ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

РАЗЛОЖЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ, ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЛИГНИНА В ВОДНОЙ СРЕДЕ

В. Н. Козлов и Г. П. Крымский [16] исследовали разложение дре­весины в водной среде при разной температуре (от 125° до 300°) в стальном вращающемся автоклаве емкостью 2,7 л, с электро­нагревом. Исследованию были подвергнуты недезацетилирован - ные и дезацетилированные опилки березы, сосны, целлюлоза-лин­тер, лигнин, полученный в лабораторных и заводских условиях, и глюкоза. Было установлено, что выход летучих кислот, кетонов, сложных эфиров, воды и газов с повышением температуры воз­растает.

Выделение кислот и смол при разложении недезацетидирован - ной и дезацетилированнон древесины начинается при температуре 125°, целлюлозы — при 150° и лигнина — при 200°.

Начало появления в водной среде кетонов и сложных эфиров соответствует температуре 175°. Максимальный выход смолы по­лучается при 200°. При дальнейшем повышении температуры вы­ход смолы уменьшается, что, надо полагать, происходит вслед­ствие термического ее распада.

Наибольший выход летучих кислот, кетонов, сложных эфиров, воды и газов получается при 300°.

Результаты исследований приведены в табл. 54, из которой видно, что из недезацетилированной древесины выход уксусной кислоты приблизительно в два раза больше, чем из дезацетили - рованной.

Из лигнина получается значительно меньше уксусной кислоты и других жидких продуктов, а высокий остаток (73,9%) показы­вает, что при 300° лигнин еще слабо подвергается разложению.

При разложении древесины недезацетилированной и дезаце - тилированной, целлюлозы, лигнина и глюкозы образование му­равьиной и уксусной кислот начинается при 125°, пропионовой — при 200° и масляной — при 300°.

При разложении лигнина муравьиная и уксусная кислоты по­лучаются при 200°, пропионовая и масляная — при 300°.

Выход летучих кислот и неконденсирующихся газов, получен­ных при 300°, приведен в табл. 55.

Неконденсирующиеся газы при разложении в водной среде ьачинают получаться из древесины при 175°, из целлюлозы — при 200° и из лигнина — при 250°.

Таблица 54

Состав кислот и неконденсирующихся газов при термическом разложении в водной среде при 300°, в %

В состав неконденсирующихся газов при: температурах до 250° входят только СО, и СО; CII4, QH,, Н2 начинают появляться в газах только при 3003.

РАЗЛОЖЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ, ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, ЛИГНИНА И ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗ В АТМОСФЕРЕ ВОДОРОДА

Исследованию разложения древесины в атмосфере водорода при высоком давлении и высокой температуре, в присутствии ка­тализаторов никеля, кобальта, молибдена и других, было посвя­щено много работ.

Установлено, что при нагревании еловой древесины со спирто - бензолом в автоклаве в течение пяти часов при 268—270° в атмо­сфере водорода в присутствии кобальта как катализатора, при давлении 150 атм, древесина превращается в пекообразную массу.

При нагревании целлюлозы до 280° в атмосфере водорода под давлением 200 атм в присутствии катализатора никеля, 98% цел­люлозы превратилось в газообразные и жидкие продукты (угле­водороды и фенолы).

При нагревании лигнина до 285° в атмосфере водорода под давлением в 250 атм в присутствии катализатора никеля было получено водного дистиллята 50,2%, смолы—17,8%, твердого горючего состава — 15,6%, золы и газообразных продуктов — 16,4%. В состав водного дистиллята входили кислоты, спирты, ке - тоны и другие жидкие органические продукты.

Молдавский и Вайнштейн [17] подвергли пиролизу лигнин в атмо­сфере водорода, в присутствии лигнинового дегтя и катализатора сернистого молибдена. Было установлено, что лигнин полностью превратился в жидкие продукты, состоящие из смеси ароматиче­ских и гидроароматических углеводородов с температурой кипе­ния ЗОСГ Бобров и другие сотрудники АН СССР полностью пере­вели лигнин в растворимые в эфире продукты с выходом масляни­стых веществ до 85%, в которых содержалось 50% фенолов и 40% нейтральных веществ.

При нагревании ксилозы, маннозы, галактозы в атмосфере во­дорода в присутствии катализатора никеля при температуре до 2003 названные исследователи получили соответствующие поли - гидроксильные спирты — ксилит, маннит, дульцит. Наибольший технический интерес представляет ксилит, который может быть использован в качестве заменителя глицерина.

При нагревании в атмосфере водорода до 300D ксилан, маннан н галактоза расщепляются с образованием глицерина, этилена и и р о п ил ен гли кол я.

РАЗЛОЖЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ В ПРИСУТСТВИИ ДОБАВОК, ХИМИКАТОВ

Для увеличения выхода уксусной кислоты и метилового спирта был выполнен ряд исследовательских работ. Древесину перед обугливанием обрабатывали химическими реагентами для более

Полного отщепления метоксильных, ацетильных и формальных групп от целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз, а также от обра­зующихся при разложении древесины фенольных эфиров. С этой целью древесину предварительно пропитывали растворами солей металлов или неорганических кислот и затем подвергали терми­ческому разложению. В табл. 56 приведены результаты обугли­вания образцов древесины клена и дуба, пропитанных кипящим водным раствором фосфорной кислоты разной концентрации.

Из таблицы видно, что древесина, пропитанная фосфорной кис­лотой, совсем не дает осадочной смолы и дает значительно мень­ший выход растворимой смолы. Выход метилового спирта из дре­весины, пропитанной фосфорной кислотой, повышается до 60% от выхода без пропитки древесины. Что же касается уксусной кис­лоты, то на ее выход фосфорная кислота влияния не оказывает.

При обугливании больших кусков древесины, пропитанных раствором соды, как это видно из табл. 57, во всех опытах полу­чили выходы метилового спирта, повышенные по сравнению с вы­ходами из непропитанной древесины.

Таблица 56

Влияние фосфорной кислоты на выход продуктов обугливания древесины клена и бука, в °/„

Максимальная Температура в °С

■ Уголь

£ 5

Бук

Что же касается уксусной кислоты, то выход ее во всех опы­тах из пропитанной древесины клена получился значительно ниже, чем из непропитанной древесины.

Из данных табл. 57 можно видеть, что вследствие снижения выходов уксусной кислоты и смолистых веществ, являющихся в настоящее время наиболее ценными продуктами разложения дре-

Таблица 57

Влияние пропитки древесины раствором соды на выход продуктов

Обугливания в %

Смо та

Весины, обугливание древесины в присутствии неорганических до­бавок в настоящее время не имеет практического значения.

Древесный уголь, полученный из пропитанной Na2C03 и Са(ОН)2 древесины, можно с успехом применять для доменного процесса, так как Na и Са при выплавке чугуна не являются эле­ментами вредными, а наоборот, они благоприятно отражаются на ходе доменного процесса, способствуя раннему шлакообразова­нию, понижению вязкости шлака и температуры его плавления.