Режимні фактори процесу піролізу

Переходячи до режимних факторів, ми розглянемо залежність процесу від швидкості обуглювання, тиску в апараті, кінцевої температури і середовища, що оточує елемент деревини.

            Швидкість. На підставі лабораторних дослідів можна зробити висновок, що швидкість процесу справляє помітний вплив в основному на стадію розпаду, що проходить в інтервалі температур 260-290°C. Інтенсивна подача тепла в цей час при подрібненої деревини веде до підвищення виходу смоли і зниження виходу деревного вугілля при практично не мінливих виходах низькомолекулярних продуктів: кислоти, метанолу, альдегідів. Можна припустити, що при повільному нагріванні частина смоли коксується на поверхні вугілля, збільшуючи його вихід і, одночасно, кисень, що знаходиться в деревині, асимілюється з воднем, даючи воду, і з вуглецем - СО2.

            При швидкій гонці різко збільшується вихід газів і зменшується вихід вугілля і рідких дистилятів.

            Великий  вплив на виходи надає підвищений тиск, що утворюється при інтенсивному нагріванні всередині апарату.

            Ще сильніше впливає в цьому випадку швидкість виведення продуктів піролізу зі сфери реакції. Чим швидше виводиться смола, тим більше її вихід.

           Тиск в апараті. Він має великий вплив на хід процесу термічного розпаду. Наприклад, при зміні тиску від 200 атм до 5 мм рт.ст., виходи (на абсолютно суху лиственну деревину) вугілля та метанолу падають від 34 до 20% і від 3,1 до 1,2% відповідно, але зростає вихід оцтової кислоти і смоли.

            Одночасно при вакуумі різко змінюється склад Жижки: в ній з'являється велика кількість редукуючих речовин але абсолютно відсутня осадова смола.

Ці залежності в апаратах промислового типу не використовуються, так як економічний ефект від їх здійснення не окупить технічні ускладнення, що виникають при організації високотемпературного процесу в металевих апаратах в умовах тиску або вакууму.

            Кінцева температура процесу. Продукти, що виділяються при піролізі деревини, утворюються в широкому діапазоні температур. Кожен з продуктів має певну температуру початку утворення, свій максимум і кінець утворення. Максимуми переважної більшості продуктів термічного розпаду деревини відносяться до температурного інтервалу, відповідної екзотермічної реакції (виділення надлишкового тепла). При цьому існують важливі температурні точки:

260°C - коли деревина стає бурою, віддавши конституційну і деяку кількість реакційної вологи, СО2, мурашиної і оцтової кислот.

400°C - коли відділення основної маси рідких продуктів вже закінчено.

Подальше підвищення температури процесу (прогартовує) призводить до відділення невеликої кількості (1,5-2%) важких смол, значно збільшує вихід неконденсованих газів і дає вугілля з підвищеним вмістом вуглецю - до 90-95%.

            Середовище. Хід і результати піролізу в значній мірі залежать від середовища, в якій знаходиться нагріваюча деревина. Звичайно, найбільш часто зустрічається на практиці середовище є газове, або, точніше, парогазове. В реторті деревина піддається пирогенному розпаду в слабкому струмі завдяки природній конвекції продуктів її ж розпаду.

            В установках типу УВП-5 (поширених у малого підприємництва) деревина нагрівається димовими газами, вміст кисню в яких сильно знижений, гази проходячи через товщину деревини віддають тепло до початку екзотермічної реакції, після чого важливим критерієм є недопущення кисню в піролізні камеру в уникненні перегріву і руйнування печі.

Трохи відокремлено стоять процеси піролізу, що протікають в середовищі перегрітої водяної пари, водної та високо киплячих нейтральних рідин. Розкладання деревини в струмі перегрітої водяної пари призводить до відщеплення метоксільних груп, різкого підвищення виходу летючих кислот і альдегідів, появи в дистилляте речовин вуглеводного характеру, зниження виходу деревного вугілля і повній відсутності осадової смоли. Такі технології використовуються переважно для вивчення хімічних процесів.