В реторті є патрубок для виведення утворених парогазів в конденсаційний пристрій з пристосуванням для відділення рідини від газу.

У реторту поміщають деревину, завантажувальний отвір закривають і апарат нагрівають, регулюють температуру за допомогою пірометра, поміщеного в рекраціонний простір.

Нагрівання ведуть до температури 400-500 ° C.

За зовнішніми ознаками і контрольними вимірами процес можна розділити на наступні стадії:

1. Сушка - з деревини виділяється тільки вологість, практично 0-150 ° C.
2. Власне суха перегонка (піроліз). На цій стадії в дистилляте з'являється ряд органічних продуктів і виділяється газ. Зазвичай цю стадію відносять до температурного інтервалу 150-350 ° C. Для цієї стадії характерний ще так званий екзотермічний період, що спостерігається при Т 275-285 ° C, коли процес йде дуже енергійно, з явним виділенням реакційного тепла.
3. Стадія прокалки. Вона характерна відділенням від вугілля, що утворилося в попередній стадії, невеликої кількості смол (1,5-2%) і значної кількості неконденсованих газів. Початок цієї стадії 350-400 ° C, кінець же задається по виробничих умов і зазвичай не перевищує 400-550 ° C.

Першим з компонентів деревини, вже при температурі трохи нижче 150 ° C, починає розпадатися ксілан, але, в основному, його розпад йде при Т 250-260 ° C з утворенням фурфулола, оцтової кислоти і газів. Розпад лігніну починається при Т близько 200 ° C, цей процес внаслідок гетеро - і гомолитически дисоціації хімічних зв'язків між структурними одиницями лігніну і всередині їх призводить до утворення низькомолекулярних летких з'єднань і повної перебудови первинної структури лігніну. При Т вище 300 ° C починає розкладатися целюлоза.

Деревина представляє собою дуже складний комплекс органічних сполук, що відрізняється в більшості своїй високою молекулярною вагою, тому і процес її розпаду надзвичайно складний і важко піддається опису і, тим більше, розрахунку. Безсумнівно, що в ході процесу має місце ряд послідовних і паралельних реакцій, що характеризуються розривом зв'язків, що існують у вихідному комплексі.

В результаті утворюються нові речовини, багато з яких за даних умов нестабільні, легко реагують між собою. В апаратах періодичної дії стадії процесу піролізу протікають послідовно в часі, тоді як в безперервно-діючому апараті в один і тот же час у верхній зоні відбувається сушка, нижче нагрівання деревини до температури екзотермічної реакції, в середній зоні - розкладання деревини та прожарювання вугілля, в нижній частини відбувається охолодження вугілля перед вивантаженням. Тому при роботі періодично діючого апарату складу парогазової суміші змінюється з часом, тоді як в безперервному процесі залишається в часі практично незмінним.

Мал. Схема піролізу в непреривнодіючем апараті.

                                                                                       1 - зона сушіння

                                                                                       2 - зона нагріву до Т екзотермічної реакції

                                                                                       3 - зона піролізу і прокалки

                                                                                       4 - проміжна зона

                                                                                       5 - зона охолодження вугілля

Накопичений виробничий досвід і проведені в лабораторних умовах дослідження дозволили встановити ряд залежностей, що визначають вплив різних чинників на процес піролізу, а також зв'язок між хімічним складом деревини та продуктами її термічного розпаду. На процес піролізу впливають різні чинники, але в першу чергу сировинні і режимні, які будуть розглянуті нижче.

 

Продукти піролізу

В результаті процесу утворюються такі первинні продукти:

• деревне вугілля близько 30%
• сухоперегонний газ з деревини близько 20%
• дистилят (Жижка) близько 50% від ваги повітряно-сухої деревини

Жижка, або сирий уксус з деревини , одержуваний при звичайній сухій перегонці з використанням конденсатора, це 15-20% розчин органічних речовин у воді. Питома вага 1,025-1,035.

Кислотність Жижки коливається в межах від 7 до 12%.

У складі Жижки виявлено близько 380 індивідуальних хімічних речовин.

Основні групи:

• кислотна, жирні кислоти гомологічного ряду оцтової кислоти (мурашина, пропіновая, масляна, валеріанова) з переважанням до 80% оцтової.
• спиртова - в основному метанол з домішками аллилового спирту.
• ефірна - метилацетат, етилацетат та ін.
• альдегидная - формальдегід, ацетальдегід і ін.
• кетонна - ацетон, метилетилкетон.

Кількісно в середніх цифрах можна прийняти зміст в жижці кислотної частини - 7-12%, древесноспіртової (ефірна, альдегидная і кетонна група) 3-5%, розчинних смол - 5-7%.

Деревне вугілля - це пористе, тендітне тіло блискучого чорного кольору з синюватим відливом в зламі, що зберігає певною мірою структуру вихідної деревини.

Істинна питома вага 1,4; питома вага кускового вугілля з ялини 0,25, сосни 0,27, берези 0,3-0,4.

Випаленої при кінцевій температурі 400 С вугілля з усіх порід має приблизно однаковий склад органічної маси: C - 82,5%; H2 - 4%; O + H - 13,5%. Зміст вуглецю в деревному вугіллі в залежності від кінцевої температури випалу коливається в значних межах, досягаючи при дуже високій температурі (1600 ° C) 99,7% від органічної маси. Золи у вугіллі міститься 2,5-3,5%, в її складі переважають СаО, K2O, Na2O і що дуже характерно дуже мало фосфору і сірки. Теплотворна здатність деревного вугілля 7000 - 8000 кал/кг.

Неконденсовані гази.

Сухоперегонний горючий газ з деревини, хоча містить в своєму составі до 50% CO2.Теплотворна здатність сумарного газу, що виділяється при піролізі, 800-1200 кал/м³. Цей показник різко змінюється по ходу процесу, з підвищенням температури сухоперегонний газ поступово збагачується горючими компонентами.

Сучасні установки вуглевипалювання орієнтовані на одержання тільки деревного вугілля, при цьому екологічно чисті апарати забезпечують утилізацію деревного (піролізного) газу і жижки, така вуглевипалювальна піч стає незалежною, одержуваного тепла вистачає на нагрівання нової порції сировини, процес йде безперервно і найбільш раціонально.