Термохимическая конверсия древесины

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Ответить
das56
Сообщения: 2
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2018 6:10 pm

Термохимическая конверсия древесины

Сообщение das56 » Сб сен 29, 2018 6:37 pm

Здравствуйте! Изучаю термохимическую конверсию древесины - пиролиз, газификацию. Я вкратце опишу то, что понял из научных статей и монографий. Я хочу попросить местных специалистов по вопросам термохимической конверсии поправить меня, если я где-то окажусь неправ или ошибусь.

Пиролиз это процесс распада древесины под действием высокой температуры в среде с отсутствием окислителя.

Воспользуюсь рисунком.
За счет теплопередачи происходит локальное увеличение температуры в биомассе, сопровождающееся испарением влаги (этап сушки) и после этого образованием летучих (основной этап пиролиза), обозначаемых “1” состоящих из газа (CO2, CO, H2, CH4) и конденсируемой части (водяные пары, растворимая/отстойная смола). Общая стадия пиролиза завершается при относительно небольшой температуре (< 500°С) с образованием богатого углеродом нелетучего остатка.
При более высоких температурах, некоторые из первичных летучих, могут участвовать в целом ряде вторичных химических реакций, обозначенных на иллюстрации цифрой “2”. Образующийся в процессе первичного пиролиза твердый углеродный остаток может служить катализатором для реакций вторичного пиролиза первичной парогазовой смеси.
Химические реакции первичного и вторичного пиролиза являются как гомогенными, так и гетерогенными, то есть имеют место как внутри пор частицы биомассы, так и в образованной газовой среде. Причем они могут происходить последовательно или параллельно, одновременно в разных частях твердого топлива.

То есть пиролиз можно разделить на следующие стадии:

Первая стадия – сушка древесины (~100 °C). Процесс эндотермический.

Вторая стадия – процесс дегидратации (100-300 °C). Сопровождается высвобождением химически связанной воды с образованием CO и CO2. Процесс эндотермический/экзотермический.

Третья стадия – первичный пиролиз (>200 °C). Образование, испарение и возгонка основного количества продуктов разложения древесины с образованием парогазовой смеси (пары/источник пиролизной жидкости и газы). Здесь распадается гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин.

Четвертая стадия – прокаливание угля до конечной температуры обычно не выше 450—550 °С с удалением остатков летучих веществ и образованием богатого углеродом остатка.


И в конце вопрос. Не могу его решить.

В результате пиролиза появляются 3 вида продуктов - это горючие газы, пиролизное масло и нелетучий остаток богатый углеродом.

Смолы дерева входят в конденсируемую часть парогазовой смеси, которая взгоняется в результате пиролиза?

Пиролизное масло оно всегда является следствием конденсации паров? И появляется оно только во вторичных реакциях?
То есть продуктами первичного пиролиза являются только нелетучий остаток и парогазовая смесь. И заканчивается он при 500 С.

Значит при дальнейшем повышении температуры, судя по рисунку происходят вторичные реакции с первичными продуктами - парогазовой смесью и углем?

А продукты вторичных реакций будут зависить от параметров процесса - скорости повышения температуры и времени пребывания продуктов первичного пиролиза - парогазовой смеси и нелетучего остатка в реакторе?

Помогите разобраться пожалуйста.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

ximi
Сообщения: 4391
Зарегистрирован: Вс янв 29, 2012 7:50 pm

Re: Термохимическая конверсия древесины

Сообщение ximi » Сб сен 29, 2018 9:32 pm

Смолы дерева входят в конденсируемую часть парогазовой смеси, которая взгоняется в результате пиролиза?
Смолы есть в основном в сосновых породах дерева сосна .. ель .. пихта и пр.
По сути это абиетиновая кислота в растворе терпенов пинена и пр.
При нагреве терпены быстро улетают ... а абиетиновая разлагается и частично дает газовую фазу и конденсируемую (деготь).

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 12650
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Термохимическая конверсия древесины

Сообщение avor » Сб сен 29, 2018 9:55 pm

--Смолы дерева входят в конденсируемую часть парогазовой смеси, которая взгоняется в результате пиролиза?
Да.
--Пиролизное масло оно всегда является следствием конденсации паров?
Нет. Оно является следствием пиролиза. А конденсация это средство отделения жидких продуктов пиролиза.
--И появляется оно только во вторичных реакциях?
Что считать вторичным? Ведь это мы их так обозвали, а смолы они об этом не знают. В смолу входит и вода, которая начинает выделятся с самого начала пиролиза.
--Значит при дальнейшем повышении температуры, судя по рисунку происходят вторичные реакции с первичными продуктами - парогазовой смесью и углем?
При повышении температуры всегда идут какие-нибудь реакции, которые не шли при более низких температурах и так пока вещество не превратится в плазму :)

--А продукты вторичных реакций будут зависить от параметров процесса - скорости повышения температуры и времени пребывания продуктов первичного пиролиза - парогазовой смеси и нелетучего остатка в реакторе?
Да!

das56
Сообщения: 2
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2018 6:10 pm

Re: Термохимическая конверсия древесины

Сообщение das56 » Вс сен 30, 2018 7:31 am

Я благодарю вас.

Iskander
Сообщения: 3151
Зарегистрирован: Чт июн 30, 2005 6:45 pm

Re: Термохимическая конверсия древесины

Сообщение Iskander » Вс сен 30, 2018 7:43 am

Почитайте лесохимию. Ещё в 30-е пиролиз проводили не просто "как есть", а с обработкой массы смесью перекисью водорода и серной/фосфорной кислоты. Это управляло процессом и позволяло получить больше древесного угля (вплоть до 30% от массы сухой древесины). Ещё делали пиролиз в токе дымовых газов (что на выходе вообще давало лютую кашу в пиролизной смоле)

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 20 гостей