Сухая перегонка дерева лиственных пород
Мы уже видели, что сухая перегонка дерева лиственных пород или спирто-порошковое производство имеет целью получение, главным образом, древесного спирта и древесного порошка (уксуснокислой извести); угокь и деготь при этом производстве являются побочными продуктами, При сухой перегонке хвойных пород (смолокуренно-скиплдарное производство) древесный спирт и порошок не - имеют обыкновенно никакого значения, так как этих продуктов получается мало и вырабатывать их не представляется выгодным,—главным продуктом производства здесь является смола и еще более ценный скипидар; хвойный уголь в смолокуренно-скипидарном производстве имеет меаыпее значения, чем в сухой перегонке лиственных пород, так как по качеству он значительно уступает углю лиственных пород.
У нас в СССР при сухой перегонке хвойных пород подсмольная вода, содержащая древесный спирт и уксусную кислоту, выбрасывается вон, хотя при некоторых благоприятных условиях она могла бы быть утилизирована для выработки указанных продуктов; об этом мы будем говорить особо—в главе о сухой перегонке лесопильных отбросов.
Различием в характере получаемых продуктов обусловливается различие в устройстве оборудования спирто-порошковых и смолоку- ренио-скиппдарных заводов: в то время, как для выработки серого порошка (80—82% уксуснокислой извести) и очистки древесного спирта необходимо паровое хозяйство, сложные перегонные и ректификационные аппараты при смолокурении, если оно ведется без утилизации древесного спирта и уксусной кислоты, обходятся обыкновенно простыми аппаратами в виде печей, котлов и т. д., работают голым огнем без помощи пара, и производство по большей части, особенно у нас в СССР, носит кустарный характер.
Снирто-порошковое производство распадается на две части: 1) собственно сухую перегонку лиственной древесины в ретортах и других аппаратах и получение при этом первичных продуктов в виде древесного уксуса (жижки), дегтя, газа и угля и 2) переработку первичных продуктов (древесного уксуса и дегтя) на высшие, т. е. на древесный спирт, древесный порошок, креозот, гваякол, разные смоляные масла и пек. Уголь дальнейшей переработке ие подвергается и представляет, таким образом, конечный продукт, а древесный газ обыкновенно сжигается в топках и уменьшает количество необходимого топлива.
Схема получения разных продуктов на спирто-порошковых заводах представляется в следующем виде:
; • t
Уголь Деготь
I
Древесный
У ко ус
TOC o "1-3" h z i у i i
Пек Легкие Тяжелые Кислая воза
Масла МаСла f
I
Древесный
7 порошок спирт
+ ' I
Креозот Гвмякол
Прежде чем перейти к описанию оборудования и работы на больших сп ирто-порошковых заводах, познакомимся С кустарным соирто-порошковым производством, которое у нас в СССР распространено но р. Ветлуге в б. Макарьевском уезде и в б. Варвавинском уезде Нижегородской области.
Спнрто-норошковый завод Ветлужского кустаря состоит из двух - трех реторт, вмазанных в печь и соединенных с деревянными воздушными холодильниками, отстойников, травочных чанов, железного перегонного куба с тарелками Писториуса, упарной коробки и сушилки.
На рисунке 31 в поперечном разрезе изображены. лее железные цилиндрические реторты, между которыми помещается сушильный шкаф с полками для просушиваемого порошка. Длина каждой реторты около а арш. (2,13 Jk), диаметр—около V/2 арш. [(1,06 ..«> И емкость около >/в куб. сажени (1,6 куб. л). Реторты лежат на то почиом своде и омываются горячими топочными газами, выходящими из без - колосниковой топки через отверстия в своде по ту и другую сторону реторты.
♦ Газ, сжигаемый в топках реторт |
Древесина лиственных пород |
На том же рисунке в продольном разрезе показана реторта с холодильником, который представляет систему сосновых или осиновых колод, известным образом соединенных между собой. Железные - патрубки реторт посредством коротких деревянных патрубков связываются с одной из главных колод, проходящих параллельно задней
Стенке печн. Эта главная, колода соединяется посредством ряда боковых колод со второй главной колодой, расположенной несколько выше, которая таким же1, образом соединяется с третьей главной колодой, нижележащей и снабженной рядом боковых колод с закрытыми свободными концами; из этих боковых колод сконденсировавшаяся жидкость стекает в третью главную колоду. Все главные колоды расположены несколько наклонно в одну сторону и на этом пониженном конце имеют отверстие для выпуска жидкости в сборный чан, ■з которого отстоявшаяся от дегтя жидкость стекает по верхнему желобку в другой отстойник для окончательного отстаивания. Из этого отстойника жиянса поступает в травочные чаны для'нейтрализации ее известью. Для травки наши кустарй употребляют негашеную сухую известь, постепенно прибавляют ее в травочный чан и перемешивают веслом, известь входит в соединение с уксусной кислотой, образуя водный раствор уксуснокислой извести, а разные нерастворимые в воде примеси осаждаются на дно. При нейтрализации жижка нагревается, поэтому известь следует прибавлять понемногу, чтобы предупредить улетучивание спирта при сильном разо - Рис. 31.
Гревании. О конце
Травки кустарь судит по окрашиванию жидкости и когда травка окончена, то дает жидкости отстояться, после чего переливает жидкость сверху в другой чан для дальнейшего отстаивания, и отсюда отстоявшаяся жидкость поступает уже в перегонный куб.
Перегонные кубы (рис. 32) делаются из листового железа толщиной в Ve"—'и" (3—в мм). Емкость куба должна соответствовать количеству жижки, получаемой в сутки; при «том нужно иметь в виду, что куб не должен доливаться на •/* или '/4 его объема: в этом случае лучше и ровнее идет гонка спирта. Обыкновенно кубы делаются в форме перевернутого усеченного конуса с узкой нижней частью. На крышке такого куба должен быть люк для заливки жижки
ж для влезания в него для чистки. С нижмей части дна устраивается спускная труба, диаметром в з—I" (7,5—#> см), которая закрывается на выступающем конце крышкой с помощью скобки и болта. Перегонный куб ставится на свод топки, и вокруг него делаются дымоходы до Уэ н даже до половины высоты. Спускная труба куба проходит чрез кладку печи наружу и должна быть защищена кирпичом от непосредственного действия огня и топочных газов.
От середины верхней крышки куба идет труба, соединенная с двумя или тремя тарелками Писториуса, из которых последняя соединяется или с медным змеевиковым холодильником, или е медным же холодильником—машинкою.
Каждая тарелка Писториуса (рис. 33) состоит из двух жестяных тарелок а, сложенных краями; внизу имеется входная труба 6,
Рис. т. |
Вверху выходная труба в; внутри над входным отверстием положена опрокинутая та-
Релка <? меньшего диаметра сравнительно с первыми, которая заставляет пары нттп возле охлаждаемых поверхностей наружных тарелок. К краю тарелки Писториуса припаивается железный бортик, удерживающий воду, наливаемую на верхнюю тарелку.
Пары, входящие в тарелку Писториуса, ударяются о внутреннюю тарелку, огибают ее и, прижимаясь к охлажденной поверхности, отчасти сгущаются в жидкость и стекают вниз; уходят вверх из тарелки только наиболее летучие части пара. Таким образом смесь паров воды и спирта, выходящая из перегонного куба, переходя из одной тарелки Писториуса в другую, все более обогащается спиртом и, пройдя змеевиковый холодильник, сгущается в жидкость, представляющую, смотря по охлаждению тарелок и скорости гонки* сырой древесный спирт, крепостью 30—40° Траллеса.
Травленая жижка поступает в перегонный куб, пускается на тарелки вода, разводится в топке огонь, и начинается отгонка, заключающегося в жижке спирта. Сначала идет спирт крепкий, но постепенно крепость его уменьшается и доходит до 0°, тогда гонку прекращают. Иногда поступают так: сначала гонят спирт до 20—15°, чтобы в среднем спирт вышел в 35—40°, а потом ниже 15 до 0° собирают отдельно; этот слабый спирт, когда его достаточно наберется, снова загружают в перегонный аппарат и перегоняют; тогда из него получается 40 градусный, а слабую конечную его часть собирают отдельно.
По отгонке спирта жидкость, оставшуюся в кубе, чрез выпускную трубу переливают в упаривательные железные коробки, которые делаются в форме низких прямоугольных ящнков и нагреваются огнем из топки.
В упаривательной коробке жидкость упаривается, сгущается, и уксуснокислая известь осаждается на дно, откуда она вычерпывается железным ковшом в корзину, поставленную над коробкой. Жидкость из корзины стекает, а влажный порошок переносится в сушилку. Иногда при упаривании поступают следующим образом: сначала коробку наливают доверху, затем, упарив до половины, дополняют ее и упаривают до получения густого теста; при этом, как только начнет полудаться порошок, беспрерывно мешают его железным скребком, чтобы порошок не пригорел со дна, так как иначе получаются пригорелые корки почти негодного товара, да и самая коробка при такой работе может скоро прогореть. Если упариваемая жидкость слишком щелочная, то ее подкисляют соляной кислотой, отчего значительное количество смолы выделяется на поверхность в виде пленок и пены; ее собирают продырявленным железным ковшом и удаляют с жидкости, благодаря чему качество порошка улучшается.
Сушка полученного влажного порошка кустарем производится в сушилке, устроенной между ретортами. С боков сушилка отделяется от дымовых ходов реторт тонкой кирпичной стенкой, сверху перекрывается сводом, внизу снабжается топкой, расположенной под другим нижним сводом. В сушилке находятся противни, сделанные из тонкого ластового железа; они помещаются на железных полосках, укрепленных поперек печи. Снаружи сушилка закрывается шарнирными железными дверцами. В задней части топочного свода находится отверстие, чрез которое топочные газы идут под нижним противнем вперед, к наружной дверце, затем они поднимаются вверх и направляются назад под выше расположенным противнем, потом опять идут вперед и т. д. Порошок засыпается на верхний противень, откуда он, по мере высыхания, перегребается на следующий нижний, а на верхний насыпается свежий. С самого нижнего противня выгребается уже совершенно сухой норошок. Топка производится только во время остывания, выгрузки и. загрузки реторт; когда же они находятся в состоянии перегоикй, то теплоты, выделяемой нагретыми кирпичными стенками дымоходов, бывает достаточно для сушки порошка.
Сушка при действии сушильной топки производится очень осторожно в смысле нагрева, так как порошок при температуре около 200°С уже разлагается на углекислую известь и ацетон. Высушенный древесный порошок имеет вид темного землистого порошка, в котором заключается 45—50% уксусной кислоты или около 60% чистой уксуснокислой извести. Такой черный порошок содержит в себе всю ту смолу, которая находилась в растворенном состоянии в жижке, вследствие чего употребляется обыкновенно лишь для переработки на техническую уксусную кислоту и расценивается на рынке значительно дешевле сравнительно с серым 80-ти процентным порошком, вырабатываемым на больших заводах из перегнанной жижки.
Выхода продуктов у наших кустарей в среднем можно считать следующими:
Спирта сырца. 150аудоград.(2400хг/граЭ.) нз1куб. саж. (Э,7куб. дрои
Порошка черв.. 18 пудов (290 кг) „
Дегтя берез. - . 6 „ (96 кз) » „ .. „
УГля ................. 55 я (880 кг) „ „ „ , .
И. Штафинскяй в своей книжке „Кустарный порошковый завод* определяет стоимость кустарного спирто-порошкового завода на две реторты с загрузкой по 7е куб. саж. (1,6 куб. м) каждая около 650 довоенных рублей. На таком заводе производственная смета при переработке 50 куб. саж. (485 куб. м) березовых дров в течение 200 зимних рабочих дней представляется в следующем виде '):
Приход
900 пуд. (14700 кг) древесного порошка франко ж. д. станция
В 30 верстах от завода ио 85 к. пуд.................................................... 765 f.-к.
7 500 пудоградусов (122 800 кг/град) сырого спирта по 5 коп. за
Пудоградус.......................................................................................... 375 к.
400 иуд. (6 550 кг) березового дегтя по 30 коп............................................ J20 „— „
2 760 пуд. (46000 кг) угля по 30 коп. за пуд.........................................................................
Всего ... 2 р.—к.
Расход
Пошданые за 50 куб. саж. (485 м*) берез, дров на перегонку
И за 50 кус. сш. (485 -»») смеси на топку do 2 р. за куб.. 200 р
Лнлка в возка дров но 4 руб. ............................................................................... _
') Цены относятся к довоенному времени.
3*25 цуд. (5 200 извести по 20 кос. пуд.............................................. . 05 . — ..
Рабочая плата за 200 дней одному рабочему я подростку... 300 „ — „
Амортизация завода в 5 лет ......... ........................................... 130 „ — „.
1'емонт..................................................................... '............................ ; , 50 „ — „
Провоз:
325 пуд. извести по 5 цоп........................................................... 16 р. 25 к
900 пуд. порошка по 8 кол............................................................................ 72„ — „
300 пуд. спирта по 10 коп........................................................................................ зо, — ,
400 иуд. смолы по 5 коп................................................................................ 20,—»
2750 пуд. угля по 8 коп. .................................................................................... 220р. —к.
Тара:
225 мешков по 20 коп......................................................................................... 45 р. — к^
15 бочек для спирта по 2 р. 50 к.................................................................. ........ 37 „ М к.
16 бочек для смолы по 2 руб................................................................................ 32 « — к
1 250 кулей для угля по 20 коп.............................................................. . 250 р. — к
Весь расход. . .1867 р. 75 к.
Таким образом прибыль от производства составляла в довоенное время только около 217 руб. за зиму, но этой прибылью не определяется весь заработок кустаря, так как в свободное зимнее время вся его семья занята работами, связанными с производством. На заводе работают только двое—один взрослый и один подросток, а остальные члены семьи заняты подвозкой дров к заводу я доставкой товара к месту сдачи. При учете всех работ общий заработок семьи кустаря составит за зиму около 900 рублей.
Благодаря острому недостатку древесного спирта и порошка цены на эти продукты стоят высокие; так, по сведениям И. В. Фи- липовича[8]), иены на спирт-сырец в 1924 году были в 3,8 раза выше, а цены на черный древесный порошок в 2,25 раза выше довоенной цены. Следовательно, в настоящее время при очень высоких пенах на продукты сухой перегонки дерева доходность кустарного епирто-иорошкового производства значительно повышена и представляет очень благоприятные условия для развития этого производства.