Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Декабрь » 9 » Технологические параметры процесса пиролиза
21:12
Технологические параметры процесса пиролиза

Древесина поступает на склад предприятия в виде балансов и/или обрезков. Как правило, это лиственные породы древесины или молодые части стволов и веток хвойных пород (обрезки и отходы). Чем крупнее производство и технически совершеннее оборудование, тем тщательнее сортируют древесину, осуществляя пиролиз всех пород древесины по отдельности, для более точного соблюдения технологических параметров процесса для каждой породы древесины, что способствует максимальному выходу целевых продуктов.

Максимальный выход жидких продуктов (спирты, уксусная кислота, дубильные вещества и пр.) и высокое качество древесного угля обеспечивают только лиственные породы древесины. Для переработки древесного сырья в уголь (как правило, для утилизации отходов лесопилок и деревоперерабатывающих предприятий) можно совсем не сортировать сырье, в таких процессах выход и качество жидких продуктов низкое, они часто сжигаются вместе с газообразными продуктами для получения топочных газов и тепла.

Со склада древесина поступает в распиловочный цех, где балансы и чурки режут на элементы длиной 290-300 мм и раскалывают на небольшие поленья (как правило, автоматическим цепным колуном). Полученные "технологические дрова” направляются в вагонетках в пиролизный цех, где осуществляется их сушка в шахтных прямоточных сушилках с бункерными питателями. Время сушки колеблется в пределах 30-80 минут, температура в сушилке изменяется от 230оС в нижней части до ~100 – 110оС в верхней части. Для сушки используются топочные газы от сжигания какого-либо топлива (в том числе, пиролизных газов). При содержании кислорода в топочных газах ниже 1-3% можно повысить температуру топочных газов до 300оС. На выходе из сушилки древесина имеет влажность порядка 20-25%. Для лучшей герметичности сушилки, загрузка и выгрузка древесины производится периодически, каждые несколько минут. Объем сушилок варьирует в пределах 80-200 м3.

Выгружаемые чурки подаются ленточным конвейером в загрузочный бункер реторты. В реторте поддерживается постоянная температура в каждой зоне. Температура рабочей зоны, куда вводится теплоноситель, составляет 500-650оС, выше находится зона прогрева и сушки (зона "переугливания”, занимающая две трети высоты аппарата), где температура изменяется по высоте от 400оС в нижней части до 250оС в верхней части. Выше располагается зона сушки дров, где температура составляет 150-250оС. Ниже рабочей зоны температура резко снижается за счет ввода охлажденных неконденсируемых газообразных продуктов пиролиза. Там температура поддерживается в пределах 110 – 130оС. Ниже зоны охлаждения угля расположена разгрузочная область аппарата, она занимает пространство между вторым снизу распределительным конусом и разгрузочным шлюзом, там температура 20 – 50оС.

Для экономии тепловой энергии, неконденсируемые газообразные продукты пиролиза на выходе из зоны охлаждения угля (где они подогреваются до 120 – 200оС) подаются в камерную печь для сжигания в токе воздуха. Получаемые при этом топочные газы подаются в реторту для поддержания теплового баланса процесса пиролиза. При хорошей регулировке оборудования, тщательной теплоизоляции всех частей аппаратов и ведении высокотемпературного пиролиза (температура в рабочей зоне до 850 – 900оС) можно вести процесс практически только на газообразных продуктах пиролиза. Дополнительного топлива для получения топочных газов не требуется. На практике, процесс высокотемпературного пиролиза ведут отдельно для получения угля высокого качества (например, для адсорбентов). Поэтому, лишь 70-90% затрат тепловой энергии удается покрыть за счет пиролизных газов, остальное тепло получаю сжиганием природного газа (ранее для этих целей использовали генераторный газ, получаемый на производстве из торфа, угля, и даже дров).

Для повышения выхода жидких продуктов пиролиза и повышения качества угля необходимо предотвратить попадание в реторту лишнего кислорода из атмосферы. Для этого в реторте поддерживают небольшое избыточное давление. В зоне загрузки и подсушки дров давление 1,0005 атм. (избыточное давление в 0,6 кПа), в средней части реторты около 1,02 атм. (2-3 кПа избыточного давления), в разгрузочной части реторты 1,02 – 1,03 атм. (1,8 – 3 кПа). Избыточно давление в нагнетательном патрубке газодувок составляет 5,5 – 19 кПа (около 1,05 – 1,20 атм.). В области вывода охлаждающих газов поддерживается небольшое разряжение в 4 – 5 кПа. (около 0,95 атм.). Это облегчает десорбцию продуктов с поверхности угля и их вывод вместе с газовым потоком. Становится ясно, что ток газа в реторте весьма быстр и обеспечивает достаточно быстрый прогрев сырья в рабочей области и интенсивное охлаждение угля в нижней части реторты.

У читателя, вероятно, возникает вопрос: а куда деваются лишние газообразные продукты?. Ведь, мы вводим в печь воздух, кислород которого участвует в сжигании топлива, а азот остается практически без изменений, топливо (природный газ и продукты пиролиза) сгорает в кислороде воздуха и становится водяным паром и диоксидом углерода. Постоянный приток воздуха для сжигания новых партий топлива и постоянный приток новых пиролизных газов должен куда-то деваться. Раньше эту проблему решали просто, избыток неконденсируемых газов после охлаждения в конденсаторе, просто стравливали через клапан в атмосферу. Это наиболее простое решение, но, оно не очень экономично и весьма экологически не безопасно. Так как, неконденсируемые газы содержат много угарного газа и низших углеводородов. Сегодня рентабельнее стравливать избыток неконденсируемых продуктов в камерную печь для получения топочных газов для сушки древесины. После сушки чурок в сушилке, топочные газы с температурой около сотни градусов Цельсия можно выбрасывать в атмосферу или использовать для отопления. Они уже не содержат способных сгорать углеводородов и весь оксид углерода окислен до безопасного углекислого газа. Низкое содержание топливных компонентов и высокое содержание азота в стравливаемых в печь газообразных продуктах, с одной стороны, способствует низкой температуре топочных газов (250-300оС), с другой стороны, компенсируется введением небольшого количества природного газа в области ввода в печь воздуха. Для повышения степени сгорания стравливаемых газообразных продуктов можно подогреть газообразные продукты до 200 - 300оС перед подачей в печь.

Разгрузочное устройство реторты выполнено в виде шлюза с тремя затворами. Каждый из которых открывается поочередно, выпуская следующую партию угля. Цикл начинается с нижнего затвора, который выпускает уголь в ковш скипового подъемника. Который транспортирует готовый уголь в цех упаковки продукции. Средний затвор открывается для пересыпания угля в область разгрузки. Верхний, игольчатый затвор конической формы выпускает уголь в область среднего затвора. Цикл повторяется через равные промежутки времени.

Температура парогазовой смеси продуктов пиролиза на выходе из реторты составляет 110 – 170оС. В конденсаторе эта смесь охлаждается водой (через стенку) до температуры 20оС и подается в зону охлаждения угля. Выделившиеся из смеси жидкие продукты поступают на дальнейшую переработку. Суточная производительность одной стандартной непрерывнодействующей реторты составляет около 150 – 165 м3 древесины. Средний выход товарного древесного угля (без учета мелкой фракции) составляет около 140 кг на 1 м3 древесины (около 600 – 700 кг а.с. древесины). Общий выход органических кислот около 37 кг на 1 м3 древесины. Из них, перегоняемых при атмосферном давлении кислот - 33 кг, из которых товарной уксусной кислоты (после перегонки и экстракции) получается около 27 кг. Или это 225 160 мл бутылочек 70% уксусной эссенции.

Выход всех смолистых продуктов находится на уровне 62 – 65 кг на 1 м3 древесины. При этом состав смол значительно меняется в зависимости от партии древесины (влажность, возраст, качество, порода, части стволов и пр.) и условий пиролиза. Содержание кислот в жижке (конденсируемых при охлаждении продуктах пиролиза) составляет порядка 10 – 13%.

Все процессы обслуживания современных реторт максимально автоматизированы и могут управляться без контакта аппаратчиков с ретортой и другим оборудованием.

Категория: Древесина и деревопереработка | Просмотров: 2295 | Добавил: Chemadm | Теги: технология пиролиза, технология переработки древесины, процесс пиролиза | Рейтинг: 4.8/19
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]