Тепловой баланс процесса сухой перегонки дерева
Количество теплоты, выделяющейся во время сухой перегонки дерева было определено Klason'oM 2). Следующая таблица представляет результаты термохимического исследования сухой перегонки березы при нормальном ходе процесса в течение 8 часов,
') И. Штафинский. Сухая перегонка лиственных пород дерева. Крупяв - занодское производство. 1914 г.
Я) J. prakt. Chem., т. 90, 413, 1914; Z. angew. Chem., т. 22, 1205, IWW и т. 23, 1622, 1910.
Теплотв. способность в кал. |
Теплота |
||||
Весовой % |
Поглощ. продуктами при 275° |
||||
П |
Р о д у к т ы |
1 кг |
Всего количества |
||
Древесный уголь.* . . . |
30,85 |
7860 |
2428,3 |
20,1 ; |
|
Смола |
16,94 |
6053 |
1025 |
40.2 |
|
Уксусная Кислота.... |
6,77 |
3500 |
237 |
' 14.3 : |
|
Муравьиная кислота. . . |
0,61 |
1341 |
8,2 |
1.4, |
|
Метиловый Спирт.... |
1,49 |
5310 |
79,1 |
! |
|
0,20 |
7300 |
14.6 |
1Д |
||
Формальдегид..................... |
1,00 |
4566 |
45,7 |
5,6 |
|
С02 ...... . |
10,17 |
— |
— |
«,1 |
|
Газ |
СО. ..................... |
3,57 |
2430 |
86,8 |
2)4 |
Сн4...... . |
0,9» |
13060 |
128 |
1,» |
|
Сгн, ...... |
0,25 |
11860 |
29.6 |
0,3 |
|
Летучие масла..................... |
3,00 |
7875 |
236,3 |
7,1 |
|
Неопред, орган, соединен. |
3,69 |
3598 |
317,3 |
8,8 |
|
Вода. |
20,48 |
— |
147,5 |
||
Всего. . |
100,00 |
— |
4636,4 |
262,5 |
|
Древесина Березы.... |
— |
4895 |
— |
100,6 |
Все расчеты относятся к температуре 275J Ц, при которой начинается экзотермическая реакция. Все цифры, за исключением уже известных, были определены опытным путем.
Теплота сгорания 1 «г березовой древесины равна 48У5 нал., для нагревания дерева до '275е нужно 100,6 кал., следовательно, при vrofl температуре приход тепла равняется 48954-100,6 = 4995,6 кал.
В свою очередь полученные продукты представляют 4636,44- —262,5=4898,9 кал. Разность между птиии величинами или теплота, выделившаяся во время термического разложения дерева, будет равна '.:Н'|,7 кал.
Теплота реакция равняется 4895—4636,4=258,0 кал.
Далее Klason сравнивает разные породы дерева и полученную на них целлюлозу с термической точки зрения.
Из таблицы (стр. 86) видно, что теплотворная способность (теплота сгорания) дерева выше теплотворной способности полученной из нею целлюлозы, то же можно сказать и относительно продуктов их термического разложения. Выделившаяся теплота для дерева также больше,
Г я <в G, » 2 о 5 « WT " S |
Береза |
Б |
У К |
С о |
Сна |
Ель |
||||
2 |
Ф Л Cd М Ss Ч о |
2 % а Ss =f к |
Древесина |
Целлю - 1 лоза |
' Древе - I сина |
< Я § Й 5 со ЕГч |
I> » л М Tt? |
|||
К |
А |
Лор |
Н |
Й |
||||||
Теп л отв. способа. |
4188 |
4650 |
4910 |
4330 |
4700 |
4170 |
6070 |
4300 |
49И |
|
Теплотв. способн. продуктов. . |
;3840,9 |
4135,3 |
4470,4 |
3902,5 |
4322,5 |
3854,6 |
4605,6 |
3896,8 |
4547 |
|
Теплота, поглощ. продукт, при нагрев. |
288,1 |
278,2 |
243,6 |
281,7 |
245,3 |
280Д |
241,1 |
269,9 |
233 |
|
Выделнвш, теПлота - .... |
152,3 |
239,8 |
289,3 |
279,1 |
315,6 |
158,6 |
316,6 |
233,6 |
223, |
|
Выдел, тепл. в % от тепл. спос. дер. н цел л юл. |
3,6% |
5,3% |
5,9% |
6,4% |
6,6% |
3,8% |
6,3% |
5,4% |
4,e°/(J |
|
Теплота, способа, газа............................. |
156,3 |
194,7 |
173,7 |
172,8 |
187,6 |
142,8 |
195,2 |
146,5 |
195, Uj |
|
За исключением ели. Газы представляют около 4°/в теплоты пере- угленного вещества. Вычисление показывает, что выделившаяся теплота равняется 3,6% теплотворной способности хлопчато-бумажной целлюлозы и 5,6—6,5% теплотворной способности дерева или полученной ив него целлюлозы.
Klason исследовал влияние на выделение теплоты разных факторов: скорости, давления и пр.
Следующая таблица показывает влияние давления и скорости при сухой перегонке березы:
5 мм давЛение |
Атмосферн. давление за 8 час. |
Атмосфера, давление за 14 час. |
|||
Теплота Реакции.... |
+ 123,1 кал. |
-.1-258,6 кал. |
+340,9 кал. |
||
Выделнвш. теплота. . . |
- 47.6 » |
+ 96.7 . |
+ 169,2 . |
||
Теплота Сгорания.... |
222,2 „ |
244,4 „ |
148,6 „ |
Не решая вполне вопроса о термохимическом разложении древесины, работы Kiaeon'a значительно способствуют пониманию происходящих при этом реакций и могут дать материал для вычисления расхода тепла, необходимого для переугливания дерева.
Mariller 0 делает следующий расчет расхода тепла. При рациональной вмазке реторт на тонну переугливаемоп древесины расходуется около 40 «г угля, что составляет около 320 «л», на 1 [7]Г древесины, но так как полезная термическая работа топки не превышает обыкновенно 30°/о» то из этих 320 кол. утилизируется на переугливание около 100 «ал., не считая тепла газа, который сжигается в топке.
' Можно допустить, что на горение 1 ж» каменного угля среднего качества нужно 18 кг воздуха при скорости сжигания 50 кг на 1 Кв. м колосниковой решетки в час, при чем температура топки равняется от 950 до 1050". Газы выходят из-под реторты с температурой не ниже 4003, каковую температуру будет иметь и реторта. Вели допустить, что газы удаляются с температурой 400°, то 1 к» угля отдает:
19 . 0,23 (1000—400) = 2850 кал.
Для угля с калорийностью в 7500 кал. его полезное действие будет 35%. Принимая во внимание потерю на лучеиспускание, оно будет немного выше 30%. По таблице Klason'a газы—продукты разложения дерева—могут отдать:
86,8 - f128 29,6 = 244,4 кал.
При коэффициенте полезного действия $о*/0 сжигание этого газа даст около 75 кал. Следовательно, весь расход тепла составит около 175 кал. (100 -}-75), и газ покрывает около 45% этого расхода.
Иногда предпочитают вмазку реторт попарно, при чем периоды разложения древесины распределяют так, чтобы использовать экзотермическую реакцию. На практике эта система не дает хороших результатов, Так, на одном заводе с такой вмазкой реторт расход каменного угля на тонну древесины был 57 кг, а другой завод с горизонтальными отдельно вмазанными ретортами расходовал только 43 кг на тонну.
Многие заводы расходуют более 60 кг на тонну. ВипЪцгу считает практически расход при горизонтальных ретортах 70—90 кг каменного угля с утилизацией газа и 185 кг без газа.
Допустим, что хорошо оборудованный завод расходует для нагревания реторт 40—50 кг каменного угля на тонну переугли ваемой древесины с влажностью 20°/#. Следовательно, на 1 куб. м переутли - ваемых. дров, весом около 350 «г, нужно 14—17,5 т, каменного угля или, если отопление ведется газом дровяного газогенератора, приблизительно двойное количество древесины, т. е. 28—30 «г. Таким образом на переугливание 1 куб. м дров нужно около ОД куб. м древесного топлива.