第三章木材热解工艺(木材热解工艺学).ppt

1、第三章，木材热解技术，课程名称：木材热解技术教学专业：林化工业教学教师：李教学研究组：林化工业，执行摘要：一，热解原料的预处理热解原料的分类原料干燥的原因木材中水的状态存在干燥过程三级干燥法木材干燥设备二。木材碳化工艺汽车干馏工艺内部加热立式干馏工艺子明干馏工艺三。木材炭化工艺炭窑、移动式炭化炉、果壳炭化炉、流态化炉、螺旋炉、旋转炉、四。影响木材气化过程的气化反应速度的因素和木材气化器的化学反应影响煤气发生炉运行的主要因素气化过程在废料处理方面的应用木材气化工业取得的进展五.木材液化的目的和意义木材液化技术的研究现状，摘要3360，1。热解原料的预处理1。原料类型薪炭林和次生林；森林抚育和采伐

2、的剩余物；木材加工和建筑业中的木材废料；农业和林业生产中的一些副产品；其他含碳废物；2 .热解原料的分类原料的形状分为粒状、片状、块状、木质等。原料树种：青冈、白桦、麻栎、苦槠、榆树、五角枫等。柔软宽阔的杨树、紫椴、柳树等。针叶马尾松、红松、云杉等。注：不同的材料有不同的产量。1.热解原料的预处理2。热解原料的分类不同的原料(木材种类)有不同的产品得率：另外，干馏硬阔叶木材时，乙酸得率最高，其次是软阔叶木材，针叶林木材得率最低，因此桦木和青冈主要用作木材干馏原料生产乙酸；针叶树木材经常被用来生产松木炭和活性炭。1.热解原料的预处理3。干燥原料的原因含水量影响生产能力和生产成本(时间、燃料消耗和

3、产品质量)。热解时间长，耗热量大，液体产物浓度低，不利于进一步加工利用。如果含水量高，热解过程中的放热反应会很激烈，热解速度会太快，这将导致木炭产品的裂解。含水量很小，因此有必要确定合适的含水量。1.热解原料的预处理，合适含水量的确定：热解设备，内加热立式干馏炉和外加热干馏炉，相对含水量要求：15%-25%，相对含水量要求：10%-20%，注意：在大多数情况下，含水量大的原料不能直接用于热分解，需要干燥以满足原料含水量的工艺要求。4 .水在木材中的存在状态游离水：存在于大毛细管系统中的水与细胞壁的亲和力小，易于蒸发和去除，这种水称为游离水或游离水和毛细管水。吸附水：存在于微毛细管系统中的水，通

4、过与氢键的相互作用，与细胞壁形成很大的亲和力，很难蒸发和去除，称为吸附水、胶体水和结合水。纤维饱和点：特殊含水量。1.热解原料的预处理5。【干燥方法】干燥：在干燥介质的作用下，蒸发除去水分以降低物料含水量的过程。干燥速度：表示单位时间内通过干燥从木材中去除的水分量。平衡含水率：当周围介质固定，木材在该介质中存放一定时间后，含水率不会发生变化，成为一个固定值，称为木材在该介质条件下(温度和湿度)的平衡含水率。1.热解原料预处理，木材性质：树种，含水量；干燥介质的特性：温度、湿度和流速；干燥方法：自然干燥和人工干燥；干燥设备，影响干燥速度的因素，1。热解原料的预处理5。干燥方法自然干燥：生无需干燥

5、设备，操作简单，易于实施，无能耗，干燥成本低。受天气影响大，干燥强度低，时间长，占地面积大，劳动强度大。缺点，因此，这条法律只适用于中小型工厂。优点：1 .热解原料的预处理5。干燥方法手动干燥：原料在各种设备中用特定的干燥介质进行干燥。不受气候影响，干燥速度快，干燥程度容易控制，占地面积小。它需要特殊的干燥设备，耗能大，投资大。缺点，因此，这种方法适用于大中型工厂。优点、干燥介质：空气、热空气、过热蒸汽、热烟气等。1.热解原料的预处理6。干燥过程干燥速度与木材含水率的关系图3-1-1显示了平衡含水率与干燥介质的空气温度和相对湿度的关系。在相同的相对温度下，湿度越小，平衡含水量越小。热载体的温度

6、越高，相对湿度越低，平衡含水量越低。提高介质的温度和降低介质的湿度都有利于木材的干燥。1.热解原料的预处理6。干燥过程木材干燥速度与时间的关系：图3-1-2，图3-1-2木材干燥速度与时间的关系，1。热解原料的预处理6。干燥过程根据干燥速度变化的特点，将干燥过程分为三个阶段。注：木材具有干燥收缩和膨胀的特性。在内扩散阶段，由于内部潮湿，表面干燥，容易开裂，质量下降。应注意防止开裂，例如，采用干燥介质与木材逆流接触的方案。1.热解原料预处理、隧道干燥窑、立式干燥机、旋转干燥机(旋转炉)、气流干燥机、干燥木椽、木块、木屑、果壳、锯末和其他松散颗粒状物体、锯末7。木材干燥设备原料的性质不同，热解工业

7、使用不同的干燥设备。木材干馏过程包括五个部分：木材干燥、木材干馏、蒸汽和气体混合物的冷凝和冷却、木炭冷却和供热系统。干馏过程见图3-13:装载-干馏-卸载-冷却-装载；2.木材干馏过程，干馏物料过程，装载；车用干馏釜，塔板焦油分离器，旋风分离器，罗茨鼓风机，将不凝性气体送入炉内燃烧，高沸点焦油液滴，干馏气处理，洗涤塔，确保风扇没有腐蚀，并进一步分离高沸点的焦油液滴。在干馏炉运行的三个阶段，水主要在：的前2-3小时蒸发。此时，气体可以通过排气管排放到大气中。当木醋液由浅黄色变为浅棕色并混入焦油液滴时，蒸汽气体与冷凝系统相连，鼓风机启动。当蒸汽气体出口温度达到200-230时，可以减少加热燃料或完

8、全不添加燃料，主要是通过燃烧干馏气。当出口蒸汽温度为300时，蒸汽热值逐渐降低，应添加燃料以防止出口温度急剧下降。二是木材炭化技术，车甑，木醋液，特点车甑：趁热装卸物料，可以减少热量损失，大大缩短生产周期，提高生产能力。由于使用了装料车和独立的木炭冷却器，干馏炉和炉子始终保持高温，热量利用率得到提高；由于木材与釜壁之间有一定的间隙，木材主要依靠釜壁的辐射热，燃料消耗仍然比较高；整个干馏炉的容积利用率仍然不高，只能达到70%左右。2.木材干馏工艺。内热立式干馏反应器工艺流程见图3-15。2.木材干馏工艺：不凝性气体燃烧产生的热烟气作为热载体。当干馏反应器中产生的不可冷凝气体的量在构建的初始阶段不

9、足时随着炭化过程的进行，木材不断向下移动，冷的不凝性气体被送入干馏炉的下部冷却木炭，这样可以回收部分热量。木炭通过卸料阀被卸入升降机的料斗，并被送到木炭仓库。木炭冷却后的热气由风机引出，送至燃烧炉，多余的气体送至锅炉车间。第二，木材干馏工艺，干馏工艺：干馏产生的蒸汽-气体混合物，连同热载体，从顶部出口管引出。当经过木材干燥区时，由于水分蒸发，出口处的汽-气混合物温度只有125左右。这些气体首先进入前冷凝器，然后进入串联的冷凝冷却器，分离出的木醋液被收集在木醋液储罐中。不凝性气体由风机送入泡沫吸收器，气体中夹带的液滴在进入泡沫吸收器之前通过液滴吸收室回收。在泡沫吸收器中，水用于吸收低沸点组分，如

10、甲醇等。这时，气体已经冷却到20-30，然后用风扇送去冷却木炭，使木炭冷却到40-60。二是木材干馏过程，内加热立式干馏釜温度返回：底部：20-50；在第二个锥形漏斗处：130-230；木炭煅烧区500-550；碳化区280-450份；木材干燥面积：200-280；当蒸汽-气体混合物从蒸馏罐中排出时：110-170。二是木材干馏过程，内加热立式干馏釜影响操作的因素：木材含水率(影响最大)；木块尺寸；进料速度；热载体的温度和数量；蒸汽-气体混合物的出口温度和压力；第二，木材干馏过程，最有影响的操作因素：当木材含水量增加时，木材带入干馏炉的水分增加，蒸发水分所需的热量也增加。(2)木材干馏技术，如

11、果热载体的温度保持不变，有必要增加热载体的数量或减少进料量以维持干馏釜的正常运行。对于每立方米的木材，热载体的数量实际上增加了，这使得循环气体中的可冷凝蒸汽(水分和有机物)的含量减少，露点降低，因此蒸汽冷凝被比较。最有影响的操作因素：当木材的含水量增加时，木材带入干馏炉的水增加，蒸发水所需的热量也增加。第二，木材干馏工艺，【内部加热立式干馏釜】，另外，在这种情况下，有必要补充一定量的发生炉煤气。木材含水率越高，循环气体中的木质气体比例越低，热值越低，循环气体燃烧时达不到要求的工作温度。因此，为了保证热量的自循环，木材的含水量应保持在15%以下。内加热立式干馏炉的特点：所得木炭强度高，每小时每立

12、方米炭化木的数量是汽车干馏炉的69倍；正常运行期间不需要燃料；良好的工作条件，可实现机械化和自动化；凝结是困难的。2.木材干馏工艺，子明干馏釜工艺子明分类：2.木材干馏工艺，注：生产中应尽可能选用含水量低、树脂含量高的子明。也就是说，低水分的肥明子是子明干馏的优质原料。2.木材干馏工艺，子明干馏釜工艺流程见3-2-8。2.木材干馏工艺旨在制备松焦油、松炭、松节油、松油和木醋液。混合原油加工原理和工艺及松焦油生产混合原油工人：图3-2-9；2.木材干馏工艺、混合原油加工和松焦油生产混合原油添加工艺流程图3-21；2.木材干馏工艺；3.木材碳化，木材碳化：在有限的少量空气供应条件下，森林植物原料在

13、碳化装置中热分解产生木炭。碳化产物主要是木炭，有时可以根据需要收集少量的液体产物。碳化设备1查科，装料：窑址选择：3。木材炭化，炭化设备1炭窑，烧炭，观察现象：卸炭：烟气由灰色变为黄色，最后变为蓝色烟雾。在窑外熄火的方法是趁热从窑中拔出，用湿沙熄火得到白炭。在窑中，木炭在窑中自然冷却，得到黑木炭。适宜紫椴，产量18-22%；结构简单，易于建造，不受地理条件限制；生产的木炭质量好；然而，它在施工期间是劳动密集型的，并且在施工之后不能被重新安置。生产周期为3-5天。炭窑的特点：3 .木炭碳化，木炭设备2移动式木炭炉，组件：结构：装料：图3-2-5，圆台形，分为上下段或上下段。大头朝上，大直径、高含

14、水量的木质窑洞位于炉体中央。烧炭、炉体、炉顶罩、炉排、点火通风架和烟囱；观察到的现象：通风口出现火焰，烟囱口冒出烟雾，烟囱里嗡嗡作响；移动式炭化炉的特点是：(1)适用于椴树，产率为15-20%；施工后可重新安置；生产周期缩短了24小时。生产的木炭质量好；但是结构复杂，成本高。三是木材炭化，炭化设备3果壳炭化炉，操作方便，劳动强度低；适用于外壳材料，如椰子壳、杏仁壳、核桃壳、橄榄核等。燃烧炭化过程中产生的混合天体不仅避免了蒸汽气体对空气的污染，而且保证了炭化过程中所需的热量，正常运行时不需要额外的燃料。壳体炭化炉的特点：三是木材炭化，炭化设备4流化炉炭化设备5螺旋炉炭化设备6旋转炉，联系：区别：

15、不同的反应条件；不同的设备；获得的产品是不同的。是木材热解的基本内容，是木材热解的两种方法；可以做木炭；热解过程中的部分热源来自自身。问：木材碳化和干馏之间的联系和区别？第四章。木炭属性，木炭质量标准五项标准：LY217-80，表3-2-14。本标准适用于东北地区生产的工业用炭，主要用于结晶硅、二硫化碳、活性炭、有色金属冶炼和合金工业。硬阔叶木炭：指由硬阔叶木材和桦木混合木材烧制而成的木炭。阔叶炭：指由软硬阔叶材料混合而成的木炭。松木炭：指由松木或针叶木制成的炭。木炭的质量标准：根据木材的不同种类，木炭可分为三种类型：水分、灰分、固定碳、粒度和杂质含量。根据表3-2-16，炭化温度对木炭元素组

16、成的影响，木炭中所含的元素包括碳、氧、氢、氮等。4.木炭属性。在相同的最终热解温度下，桦木炭和松木炭的元素组成差别不大；随着最终炭化温度的升高，木炭中碳元素的含量增加，而氢和氧的含量降低；木炭产量下降。木炭的元素组成和产量取决于最终的碳化温度，与木材的种类无关。挥发性物质的含量和组成主要取决于炭化温度；随着温度的升高，挥发分含量降低；300-700，随着炭化温度的升高，只有当焙烧温度低于450时，一氧化碳、二氧化碳、甲烷和H2的含量才会释放出C2H4。随着炭化温度的升高，木炭、煤气和木醋液的热值没有明显变化。木炭在高温下煅烧时，会释放出不可冷凝的气体产物，如一氧化碳、二氧化碳、H2、甲烷和其他碳氢化合物，统称为木炭挥发物。第四章。木炭的性质，从表3-2-18中，我们可以得到，改善，减少，增加，改善，减少，木炭的固定碳木炭的固定碳是一个假设的概念，它代表木炭燃烧时木