Пирогенетическая переработка древесины
Книга содержит краткие сведения по истории промышленности пирогенетической переработки древесины в России и СССР, подробные данные о современном состоянии этой промышленности в СССР, об аппаратах, их устройстве и работе, о сырых материалах и товарных продуктах. Кроме того, приведены краткие сведения об основных положениях теории пирогенетической переработки древесины.
Вопрос о том, что именно включать и чего не включать в книгу, решен в соответствии с современным положением промышленности пирогенетической переработки древесины, которое является переходным и не может сохранить прежние организацию и методы работы.
Что касается сырого материала, то благодаря увеличению в заготовках выхода строевой и деловой древесины пирогенетической промышленности древесины приходится рассчитывать лишь ка неликвидную дровяную древесину и на лесосечные отходы.
Что касается товарных продуктов, то следует сказать, что ассортимент их резко меняется. Сбыт древесного угля для доменного процесса, ранее очень крупный, теперь почти прекратился, так как дорогой древесный уголь заменен коксом. Прекратилось производство и лесохимического ацетона, так как он заменен ацетоном брожения. Теперь вырабатываются не только лесохимические метиловый спирт и уксусная кислота, но и синтетические, причем синтетический метиловый спирт дешевле лесохимического.
Следовательно, необходимо изменять методы и оборудование заводов пирогенетической переработки древесины, чтобы упростить и улучшить производство и снизить себестоимость продуктов; необходимо искать новое применение для вырабатывавшихся ранее продуктов, получать новые продукты для новых областей применения.
При всем этом надо вводить новую технику, стремиться к непрерывности, механизации и автоматизации производства.
Поэтому при составлении книги особое внимание было обращено на:
Описание непрерывнодействующих печей, вполне механизированных, дающих не только древесный уголь, но и химические продукты;
Создание таких же, но упрощенных печей для переработки отходов древесины при лесозаготовках с получением древесного угля для газогенераторов, тракторов, автомобилей и катеров или для стационарного газогенератора, на газе которого должна работать электростанция;
Разработку порошкового способа переработки парогазов, идущих из непрерывнодействующих печей, на товарную смолу и древесноуксусный порошок;
Переработку древесной смолы на флотореагенты — вспенива - тели, антиокислители, фенолы;
Переработку древесноуксусного порошка не только на уксусную кислоту, но и непосредственно на ацетатные растворители, на переработку древесного угля на активированный уголь и карбюризатор;
Улучшение производства древесно-спиртовых продуктов и на использование отходов и отбросов путем переработки окшары на строительный материал, шлама древесноуксусного порошка — на кетоны, кислой смолы — на кетоны, ацетатные растворители и флогомасла.
В книге приведены материалы по теории процесса пирогене - тического разложения древесины, по экстракции, абсорбции, азе - отропии.
Вот почему книга может помочь не только тому, кто работает в установившемся производстве с точно разработанными и освоенными методами и аппаратами, но и тому, кто ищет новых путей для развития промышленности пирогенетической переработки древесины.
[1] П. М. Лукьянов, История химических промыслов и химической промышленности России, т. III, гл. V, изд. АН СССР, М., 1951.
[2] П. М. Лукьянов, История химических промыслов и химической промышленности России, т. III, стр. 551.
[3] В. И. Шар кое и В. С. Муромцева, Лесохимическая промышленность, № 3, 1940.
[4] А. А. Ливеровский, журн. «Лесная промышленность», 1941, № 5, стр. 23.
[5] Д. В. Тищенко. К. Бардышева и Н. Носова, «Журнал прикл. химии», 1948, т. 21, стр. 976.
* Heuser, Skioidebrand, Zeit. angew. Ch. 1919,32, 1, 71.
[6] В. Н. Козлов и Б. Н. Гуляев, Труды Института химии и металлурГии, УФАН СССР, № 6, 1954.
[7] Теплота испарения водьг и других конденсирующих веществ.
[8] Нелетучий углерод — глерод с небольшим количеством водорода, кислорода и золы, остающийся в угле при прокалке его до 900'J без доступа воздуха.
[9] Содержание в абсолютно сухом и безвольном угле углерода, водорода, кислорода определяется конечной (максимальной) температурой обугливания древесины.
[10] В. Н. Ко-1.1 ов II А. О. Мишин;]. Труды ЦНИЛХ1 Г. вып. 5. стр. 42. Г с...стехн. илт. 1934.
* П. A. CoKo. iwi,, В. Ь. Ивашов и А. С. Матвеев, Исс 1<>в.!тс. г,- екпо рапоты но металлургии чугуна. железа и стали, Уралмег, 1928.
[11] В. А. Коробкинн В. Н. Козлов, жхрн. .Уральский техник* 1929 № 10.
[12] Н. И. Никитин, О теплоте горения древесных углей, «Журнал прикладной химии", 1932, № 8, сгр. 991.
[13] В. Н. Козлов, Реконстркц.1Я и'лежжег. ия на Урал:, егр 61, н. и. ЛЬ' СССР, л 1941.
[14] П. А. Бобров, журн. «Лесохимическая промышленность», № 3, 1935.
Труды ЦНИЛХИ,' вып. V, стр. 3—41, Гослестехиздат. М„ 1934.
[15] В. Н. Козлов, Пиролиз древесины, изд. АН СССР, стр. 153, 1952.
- В. Н. Козлов, Н. Б. Андроников и М. Г. М ы ш к и н, Сборник работ лаборатории лесохимии Института химии и металлургии УФАН СССР № 6, 1954.
[16] В. Н. Козлов и Г. П. Крымский, Сборник работ лаборатории лесохимии Института химии и металлургии У ФАН СССР, № 6, 1954.
[17] Журн. «Химия твердого топлива», 6, стр. 565, 1935.
Метоксильные группы........................ 4,5S 4,г»У | 5,73 в. 13
Метиловый спирт........................... 0.8S, 0,96 ; 1,6 2,07
Данные табл. 58 показывают, что только часть метоксильных трупп переходит в метиловый спирт, большая же часть их переходит в другие продукты обугливания. Что касается метоксильных групп в древесине твердолиственных пород, то они легче отщепляются с образованием метилового спирта, чем метокспльньк группы хвойных пород древесины.
Легко отщепляемые метокснлы (около 0,1—0,17%) входят в состав пектиновых веществ. Эти метоксильные группы связаны с гидроксильными группами простой эфирной связью, являющейся менее прочной, чем связь с гидрохсилами ароматических ядер. Метоксильные группы обнаружены также связанными с углеводным комплексом — холоцеллюлозой.
Количество метоксильных групп, связанных с углеводным комплексом, составляет в древесине сосны 10%, березы — около 20%, и дуба — 90%) от общего количества метоксилов в древесине соответствующих пород.
В условиях термического разложения древесины и прокаливания получающегося древесного угля, метиловый спирт может подвергаться следующим химическим превращениям:
Ml ОН - СО 1.1. (41)
СН80Н->-СН,0 + Н, (42)
CHgOH + СО СН3СООН (43)
СН;.ОН -f СО -> СОо -- СН4. (44)
Все эти реакции могут идти одновременно, причем имеются условия, способствующие течению этих реакций: высокая температура, повышенное давление, наличие угля, являющегося хорошим катализатором, и раскаленных металлических стенок аппарата.
Из уравнения
СО — 2Н2 ^ СН:;ОН — 25 150 кал. (45)
Видно, что образование метилового спирта протекает с выделением тепла. Следовательно, с повышением температуры равновесие этой реакции будет передвигаться влево, т. е. в сторону разложения метилового спирта на окись углерода и водород. Поэтому, чем ниже температура, при которой происходит пиролиз древе-
[18] В. П. Сумароков. «Химия и технология переработки древесных смол», Гослесбумиздат, М., 1953.
-Д. Тищенко, К. Барды ш е в а, Н. Носов а, «Журнал прикладной химии». 1948, т. XXI, стр. 976.
•2) Vv'acek Д.. Warner и. „Osterr. Chem. Ztg." 1937. 40, .V 17. ста 387; X? IS, стр. 401.
[19] помещение дтя толкателя; 1 входной тамбур; .?—камера сушки и обугливания; 4 —средний тамбур; 5 камера тушения тгля; 6, 7 и шиберы; <?-днерь; W—Рельсовый путь; //—газопровод; 12 - вентилятор; 13—башня-смолоотделитель; 14—Башня «ля промывки парогазов известковым молоком; /,»—конденсатор; 16—скруббер: 17 и 18— регенераторы; 19--Дымовая труба: 20— -цчопровод; 21 и 22 перекидные клапаны (13—16— подробнее показаны на следующем рисунке)
[20] сме«:1. пне - •иого о «.'мола и пря - i мушки
[21] Н. В. Курин и П. Н. Зингер, журн. «Автомобильная и тракторная
Промышленность», № 2, 1952.
[22] А. А. Ганшин. Журнал «Лесохимическая промышленность», № 9, стр. 47, 1940.
[23] Р — параметр, от которого зависит содержание кислоты в отрабогавшен - воде и содержание кислоты в экстракте. Р (К ■ L) : №. Здесь К -—обратная величина термодинамического коэффициента распределения: /. — объем растворителя з л; W — объем водной среды в л.
[24] Н С. Постникова, журн. «Лесохимическая промышленность», N° 8, 1939.
[25] Под крепостью спирта-сырца следует понимать содержание спирта (в весовых или объемных процентах), определяемое по удельному весу или спиртомерами. Наличие в сырце других органических соединений (ацетона, метил - ацетата и др.) не дает возможности по показателю крепости судить об истинном содержании в нем метилового спирта Ред.
[26] С. О. Скворцов, журн. «Деревоперерабатывающая и лесохимическая промышленность», № 4. 1953, стр. 10—12.
[27] Этот аппарат и оппсквасмке ниже трехколонный НДА для получения товарного метанола « трехколонный НДА для получения растворителей, работали в 1940—1941 гг. на Гайновском заводе. Ред.
' Метанол-сырец с описываемого двухколонного аппарата имеет крепость 99% и соответствует укрепленному метиловому спирту. Ред.
[28] Крепостью порошка, согласно ГОСТ 848—41, называется процентное содержанке в сухом продукте солея летучих кислот в пересчете на безводну ю уксуснокальциеьую соль.
Значение отдельных составных веществ порошка при его переработке. Ценной составной частью порошка является ацетат кальция, так как при переработке порошка только он дает основной продукт — уксусную кислоту. Все другие вещества, входящие в состав порошка, являются нежелательными примесями. Эти примеси — гомологи уксусной кислоты (муравьиная, прс-пионовая, масляная и Др.), смолистые и минеральные вещества, вода.
Муравьиная кислота частично разлагается в присутствии серной кислоты и частично переходит при переработке порошка в кислоту-сырец, ухудшая ее качество. При дальнейшей переработке кислоты-сырца для получения из нее товарного продукта |ледяной, пищевой, реактивной кислоты, ацетата натрия и ацетатных растворителей) муравьиная кислота должна быгь удалена по возможности нацело.
Нежелательными примесями являются и высшие гомологи Уксусной кислоты (проптнэвая, масляная и другие кислоты), так Как при малом их содержании в кислоте-сырце выделить их путем Ректификации практически невозможно. Одна ЧЗСТЬ ВЫСШИХ ГС1МО"
[29] Л. Хор ели, Таблицы азеотропных смесей, Изд. иностранной литературы, стр. 29, 1951.
[30] Состав тронной азеотропной смеси см. в табл. 91.
[31] В. Н. Козлов, Н. И. Королева, «Журнал прикладной химии», т. XXV, стр. 434, 1952.
[32] Подобные же фракции получаются и при переработке газогенераторной смолы, получениой из смеси дроз хвойных пород (до 80%) и лиственных (20%). Ред.
[33] В. М. А р а ш к е а и ч и Ф. И. Н а г и р н я к, Селективная флотация, М., Металлургиздат, 1948.
[34] В. Н. Козлов и А. Е. К а з а в и н а, Получение флотореагеятов-пено - образователей из древесной смолы. Труды Института химии и металлургии УФАН СССР, JV» 6,' Л., 1953.
[35] В. П. Козлов, В. Б. Смоленский, В. М. Арашкевич, Журнал прикладной химии, № 9, 1953.