ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

ВЫДЕЛЕНИЕ СМОЛЫ ИЗ ПАРОГАЗОВ

В состав парогазов входит большое количество смолы. Эта смола при охлаждении парогазов конденсируется вместе с другими конденсирующимися веществами, частично растворяется в кисло­тах и спиртах, содержащихся в конденсате-жижке, ухудшая каче­ство последней. Поэтому с целью получения обессмоленной жижки и получения раствора ацетата кальция с минимальным содержа­нием смолистых веществ издавна было стремление выделить смо­лу из парогазов до их охлаждения в конденсационной установке. Смолу из парогазов можно выделить:

1) В смолоотделителях без орошения парогазов смолой лишь с частичным охлаждением их водой или за счет потери тепла через стенки смолоотделителя;

2) В смолоотделителях-башнях скрубберного типа с распыле­нием горячей смолы при помощи форсунок или в башнях с насад­кой из колец или деревянных реек, с орошением горячей смолой;

3) В смолоотделителях-колоннах с тарелками, с орошением горячей смолой;

4) В механических смолоотделителях;

5) В электрофильтрах.

Смолоотделители без орошения

Парогазы при выходе из реторты содержат много смолистых веществ в мелкодисперсном состоянии. При прохождении через конденсатор смола осаждается на стенках его.

Из осевшей смолы при повышенных температурах отгоняют легколетучие вещества, но при этом на стенках конденсатора от­лагается пек и вследствие этого аппарат приходится периодически чистить. Чтобы увеличить интервалы между остановками на чистку конденсаторов, применяют смолоотделители разных конструкций.

При малых ретортах ставят лишь простейшие смолоотделители (рис. 55) с воздушным I и водяным II охлаждением, с малой по­терей напора на сопротивление при движении парогазов.

Смолоотделитель I представляет собой медный корпус I в виде цилиндрического сосуда, с нижней конической частью. Он имеет входной штуцер 2, соединенный с штуцером реторты, выходной штуцер 3, соединенный с конденсатором, сливную трубку 4 для стока смолы и крышку 5 с перегородкой 6, не доходящей до ниж­него конца смолоотделителя. В бачок для смолы сперва наливают воду, которая при работе смолоотделителя сменяется постепенно смолой (гидравлический затвор). Газы и пары, входящие в смоло - отделитель через штуцер, идут вниз, внизу огибают перегородку, поднимаются с другой ее стороны и уходят через выходной штуцер.

Вследствие резких поворотов и изменения скорости при про­хождении через смолоотделитель часть смолы выделяется и сте­кает через сливную трубу 4 в смоляной бачок.

Такие смолоотделители теперь применяют редко. Обычно поль­зуются смолоотделителем II с водяным охлаждением. Этот смо­лоотделитель имеет медный цилиндрический корпус 1 с нижней конической частью, входной штуцер 2, наклонные перегородки 3, выходной штуцер 4 для парогазов, сливную трубку 5 для смолы и крышку б; он помещен в деревянном баке 7 с водой.

Смолоотделители с орошением

Для выделения смолы из парогазов переугливания древесины могут быть применены башни-скрубберы с хордовой насадкой из деревянных реек, укладываемых крест-накрест. Иногда вместо де­ревянной насадки применяют насадку из красного кирпича.

Парогазы, содержащие смолистые вещества, поступают из га­зопровода в низ башни под насадку и, двигаясь через нее снизу вверх, соприкасаются со слоем смолы, стекающей по поверхности насадки. Освобожденные от части смолы парогазы отводятся из верха башни, т. е. из пространства выше насадки. Смола стекает на пол башни, откуда ее отводят в специальный сборник.

Смолоотделители без орошения смолой не обеспечивают до­статочной степени извлечения смолы из парогазов и поэтому зна­чительная часть смолы проходит через смолоотделитель в соле­вые скрубберы, ухудшая их работу и снижая качество получаемого раствора ацетата кальция.

Более полное извлечение смолы из парогазов достигается в смолоотделителях, состоящих из двух последовательно соединен­ных скрубберов. В первом скруббере парогазы идут снизу вверх навстречу току горячей смолы, освобождаются от смолы и из верх­ней части скруббера отводятся в нижнюю часть второго скруббе­ра. В этом скруббере насадку орошают смесью кислой воды со смолой. Избыток кислой воды и смолы из второго смолоотдели­теля отводят непрерывно в смоляной бак первого скруббера, из которого смолу подают на орошение насадки.

Чтобы смолоотделители работали нормально, необходимо для каждого метода переугливания установить оптимальную темпера­туру и плотность орошения. При нагревании смолы выше такой температуры значительная часть легколетучих веществ смол перей­дет в парогазы, а при нагревании ниже этой температуры смола будет получаться с большим содержанием воды.

Хорошие результаты работы смолоотделителей с орошением смолой получаются при температуре парогазов — внизу 130°, вверху— 108° и при температуре смолы при выходе 103°.

Количество поступающей на орошение смолы — 8 тыс. л/час, парогазов — 5 тыс. м3/час; условная скорость парогазов в смоло- отделителе — от 0,5 до 0,6 м/сек.

При указанных условиях получается смола такого состава (в %): смолы — 94,37, воды — 4,13 и кислоты — 1,5.

Выход смолы из 1 м3 смешанных дров (25% березы, 6,5% оси­ны, 50,5% сосны, 8% ели) равен 25 кг.

Смолоотделители с тарелками

Смолоотделители с тарелками устанавливают на крупных за­водах (рис. 56) [22]. Корпус 1 смолоотделителя, крышка 2, нижняя часть и дно 3 — медные. 4 — входной штуцер для парогазов, 5 — выходной штуцер. Аппарат представляет собой колонну с че­тырьмя барботажными тарелками, из которых три верхние та­релки 6, 7, 8 обычные, имеют колпачки 11, а нижняя 9 — со спе­циальным звездообраз­ным приспособлением 10. Колпачки 11 — без нижних прорезей и со сливными трубками 12. Парогазовые продукты поступают в смолоотде­литель через выходной штуцер 4, расположен­ный под нижней тарел­кой и 'уходят чарез верхний штуцер 5. В нижней части аппа­рата имеется выходной штуцер 13 для смолы, а в дне аппарата — слив­ной штуцер 14 для смо­лы. Для поддержания температуры от 102° до 120° в смолооотдели - тель помещены два змеевика. Нижний змее­вик 15—16 служит для нагревания (паром), а верхний 17 — для ох­лаждения (водой). Про­мывная смола посту­пает вверху через шту­цер 18, перетекает с та­релки 9 в нижнюю часть смолоотделителя по трубке 19 и уходит через штуцер 13.

Выделение смолы из парогазов есть абсорб­ционный процесс. Час­тички смолы, находя­щиеся во взвешенном

Состоянии, проходя че­рез слой смолы на тарелках, абсорбируются ею. Оптимальная температура в смолоотделителе, при которой из парогазов извле­кается наибольшее количество смолы, соответствует 102—120°. При температуре выше 120° значительная часть смолы проходит через смолоотделители вместе с парогазами в конденсационную установку, а при температуре ниже 102° — значительная часть других парообразных веществ будет выделяться вместе со смолой в смолоотделителе.

Механические смолоотделители

Существует несколько типов таких смолоотделителей, напри­мер, смолоотделитель Тейзена, в котором смола отделяется дей­ствием центробежной силы. Смолоотделители этого типа работают хорошо, но требуют много электроэнергии. Они нашли примене­ние для-выделения смолы из генераторного газа торфяных газо­генераторов.

Электрофильтры

Рассмотрим, на каких физических явлениях основана очистка газов в электрофильтре.

Положим, что газы и пары с капельками смолы идут по желез­ной трубке (или четырехугольному деревянному каналу), по оси которой натянута медная или нихромовая проволока. Электриче­ский переменный ток напряжением например 380 в превращается в трансформаторе в ток высокого напряжения, который в спе­циальном электровыпрямителе дает выпрямленный постоянный пульсирующий ток. От одного полюса этого электровыпрямителя ток идет в проволоку электрофильтра, которая заряжается отри­цательным электричеством; другой полюс электровыпрямителя соединен с землей. Железная трубка (или деревянная труба) электрофильтра также соединена с землей. Если разность напря­жения между проволокой и трубкой в электрофильтре невелика, то электрический ток между ними не проходит, и капельки смолы из газа не осаждаются. При достаточно большой разности напря­жений (50 ООО—60 ООО в) вокруг проволоки газ светится, образует­ся корона. Здесь газ ионизируется и начинает проводить электри­ческий ток.

Электроны, несущие заряды отрицательного электричества, по­ступают в газ с проволоки. Присоединяясь к капельке смолы, они сообщают им заряд отрицательного электричества. Капельки смо­лы удаляются от проволоки, доходят до стенки трубки, электроны уходят на стенку, капельки смолы, лишенные электрического заря­да, стекают по трубке вниз и удаляются из электрофильтра. При точной работе электрофильтра из 100 г смолы, прошедшей через него, в газах остается лишь 5 г смолы.

На рис. 57 показан разработанный трестом Газоочистка проект электрофильтра для очистки 8 тыс. м3/час парогазов, при 0° и 760 мм рт. ст., выделяющихся при переугливании древесины в углевыжигательной печи системы В. Н. Козлова. Содержание смолы в парогазах 45 г/м3, температура парогазов на входе в электрофильтр 114°. Точка росы парогазов — 95°.

Электрофильтр представляет собой цилиндр 1 из листовой стали со съемной стальной крышкой 2. На дне его цементная, с не­большим наклоном площадка 3. Газы и пары поступают из газо­провода в нижнюю часть электрофильтра через штуцер 4.

Внутри электрофильтра, выше входного штуцера, — горизон­тальная распределительная насадка 5 из четырех рядов досок (100Х 10 мм), установленных на ребро Расстояние между сосед­ними горизонтальными рядами досок — 20 мм. Эта насадка обес­печивает равномерное распределение газов и паров по всему по­перечному горизонтальному сечению электрофильтра.

Над насадкой, опираясь на кольцо на внутренней поверхности электрофильтра, установлена деревянная решетка общей высотой 4000 мм, представляющая собой 68 труб, собранных из деревян­ных досок, поставленных на ребро. Между крайними трубами и стенкой электрофильтра — промежутки, закрытые сверху и снизу досками. Газы и пары здесь не проходят и потому стенки электро­фильтра не разъедаются кислыми веществами, содержащимися в газах и парах. Вся остальная часть внутренней поверхности сте­нок и нижняя поверхность крышки электрофильтра покрыта про­смоленным войлоком толщиной 10 мм и досками толщиной 30 мм для устранения их разъедания.

В центре каждой трубы 6 (осадительных электродов) по оси висит коронирующий электрод 7 в виде медной проволоки диамет­ром 2,5 мм. К нижним концам каждой проволоки, ниже осадитель­ных электродов, подвешены грузы 8. Эти грузы соединены между собой досками и брусками, составляющими нижнюю раму 9. Она подвешена к верхней раме четырьмя тягами. Верхние концы про­волок прикреплены к крючкам верхней рамы 10, находящейся над осадительными электродами и собранной из полосовой стали, угол­ков и швеллеров.

Верхняя рама подвешена к трубе 11, выходящей через крышку электрофильтра наружу и прикрепленной здесь к траверсе 12. Траверса опирается на три изолятора 13 в изоляторной коробке 14. Нижняя часть коробки состоит из двух цилиндров 15 и 16 диамет­ром 1460 мм и 610 мм, входящих один в другой; верхние края их находятся на одном уровне, а нижние края — на разных. Внизу имеется днище 17, приваренное к нижнему краю наружного ци­линдра и к наружной стенке внутреннего цилиндра.

Нижняя часть внутреннего цилиндра соединена с горловиной крышки электрофильтра при помощи сварки. К верхнему краю наружного цилиндра приварено днище 18, на котором стоят изоля -

1 Впервые электрофильтры с деревянными осадительными электродами предложил В. А. Лямин. журн. «Лесохим. пром.», № 8, 1939:

/—вертикальный разрез: II—вид с 1ереди; III—Горизонталь - ный разрез: IV—вид сверху; 1—корпус электрофильтра; 2—крышка; 3—дно—цементная площадка; 4—Входной шту­цер для парогазов; 5—распределительная насадке: 6—трубы (осадительные электроды); 7—королирующие электроды (мед­ное проволоки); 8—грузы их; 9— нижняя рама; 10—верхняя рама, //—труоа к которой подвешена верхняяя рама. 12— траверся; 13—Опорные изоляторы; 14—изоляторная короб­ка 15 и /б-ци. чи! Дры нижней части коробки; 17—дьище ко­робки. 18—д ище, приваренное к верхнему краю наружного цилиндра; 19—съемная крышка; 20— стойки; 21—колокол, прикрепленный к траверсе. 22- люки; 23—штуцер для спу­ска смолы

Торы, несущие траверсу, и на которое опирается верхний корпус верхней части изоляторной коробки, имеющей форму трехгранной коробки с закругленными ребрами. Сверху находится съемная крышка 19, а внизу — стойки 20, которые идут от коробки до крышки электрофильтра.

Кольцевая ванна между цилиндрами 15 и 16 заполняется трансформаторным маслом; в него опущена нижняя часть колоко­ла 21, прикрепленного к траверсе. Таким образом, получается гидравлический затвор. Конденсат, образующийся в колоколе, сте­кает в этот затвор под трансформаторное масло и удаляется на­ружу по автоматической системе трубок. Изоляторная коробка имеет снаружи тепловую изоляцию; внизу, на внутреннем цилинд­ре, имеется паровая рубашка для подогрева газов и паров, чтобы пары здесь не конденсировались.

На электрофильтре и изоляторной коробке — люки 22 для осмотра и чистки.

Ток подводится шиной через проходной изолятор к боковой стенке изоляторной коробки на траверсе, а от нее идет по подвес­ной трубе и верхней раме к коронирующим проволокам электро­фильтра. Осадительные электроды соединены со стенкой электро­фильтра, а стенка — с землей. Хотя сухая древесина не проводит электрического тока, но осадительные электроды, будучи покрыты слоем смолы, его проводят.

Смола с осадительных электродов стекает на цементное дно электрофильтра и уходит через особый штуцер 23 и трубопроводы в сборники химического отделения.