Лесопромышленность в Российской Федерации

наблюдался в 15 регионах из 76, их производящих. Увеличили объемы выпуска

пиломатериалов предприятия Башкирии (на 1,7%), Ярославской (на 3,5%),

Кемеровской (на 8,0%), Смоленской обл. (на 9,2%), Алтайского края (на 9,8%),

Пензенской (на 14,1%), Ленинградской обл. (на 27,6%), Республики Марий Эл (на

33,9%). Сократили их производство предприятия Челябинской (на 24,1%),

Тверской обл. (на 20,4%), Удмуртской Республики (на 20,0%), Пермской (на

17,5%), Костромской (на 16,5%), Свердловской (на 15,7%), Томской обл. (на

12,6%), Красноярского края (на 11,4%), Тюменской обл. (на 10,0%), Республик

Карелия (на 7,6%) и Коми (на 7,0%), Нижегородской (на 4,3%), Вологодской обл.

(на 4,0%).

В целлюлозно-бумажной промышленности в 1998 г. по сравнению с 1997 г.

производство бумажных мешков увеличилось на 14,4%, газетной бумаги - на

16,7%, мелованной бумаги - на 54,2; при этом объемы выпуска типографской

бумаги снизились на 49,7%, писчей и тетрадной - на 10,9%, картона - на 1,3%,

в том числе тарного - на 4,0%, картонных ящиков - на 0,9%.

     Производство продукции лесопромышленного комплекса в России

5.3.  Пиролиз древесиры (сухая перегонка древесины)

Пиролиз древесины – разложение древесины при нагр. до 450 0C без доступа воздуха с образованием газообразных и жидких (в т. ч. древесной смолы)продуктов, а также твердого остатка -древесного угля. Сухая перегонка древесины - один из первых процессов хим. технологии. Начиная с 12 в. ее широко использовали в России для выработки сосновой смолы (служит для просмолки деревянных судов и пропитки канатов); этот промысел носил назв. смолокурение. С развитием металлургии возник другой промысел, также основанный на сухой перегонке древесины, - углежжение с получением древесного угля. Начало пром. применения пиролиз древесины относится к 19 в.; сырьем являлась только древесина лиственных пород, гл. продуктом - уксусная к-та.Для осуществления процесса в настоящее время обычно применяют древесину лиственных пород (напр., березы), реже (гл. обр. при комплексной переработке сырья)-древесину хвойных пород. При пиролизе древесины березы (влажность 10-15%) получают 24-25% древесного угля, 50-55% жидких (т.наз. жижка) и 22-23% газообразных продуктов. Чем больше размер кусков древесины, взятой для пиролиза, тем крупнее твердый остаток, хотя в результате неравномерной усадки сырья и бурного выделения летучих продуктов происходит растрескивание обугливающегося материала и образуется до 20% мелкого угля с размером частиц менее 12 мм. Полученный древесный уголь после сортировки по размеру кусков направляют непосредственно потребителю или на переработку.

При хранении и переработке жижки отстаивается древесная смола (7-10%) и одновременно протекают многочисл. превращения ее компонентов; из смолы выделяют широкий ассортимент ценных продуктов. Отстоявшаяся жижка имеет плотн. 1,025-1,050 г/см3 и содержит 6-9% по массе уксусной к-ты и ее гомологов, 2,5-4,5% метанола, 5-6% соед. разных классов (альдегидов, кетонов, сложных эфиров и т.д.), 4,5-14% р-римой древесной смолы и 67-81% воды. Уксусную к-ту извлекают из жижки чаще всего экстракцией и путем ректификации и хим. очистки перерабатывают в пищ. продукт.

Газообразные продукты (неконденсирующиеся газы) включают диоксид (45-55% по объему) и оксид (28-32%) углерода, водород (1-2%), метан (8-21%) и др. углеводороды (1,5-3,0%). Состав неконденсирующихся газов зависит от конечной температуры пиролиза, скорости и способа нагрева (с внутренней или наружной циркуляцией теплоносителя - обычно топочных газов, получаемых при сжигании топлива и неконденсирующихся газов); теплота их сгорания колеблется от 3,05 до 15,2 МДж/м3. Перечисленные факторы, а также порода, качество и влажность древесины определяют выход продуктов ее пиролиза. С повышением температуры возрастают выходы древесной смолы и неконденсирующихся газов, но снижаются выходы древесного угля, уксусной кислоты и спиртовых продуктов; уголь образуется с более высоким содержанием углерода. Средний выход основных продуктов пиролиз древесины составляет (в расчете на сухую древесину): уксусная кислота 5-7%, древесная смола 10-14%, древесный уголь (в расчете на нелетучий углерод) 23-24%.

В основе пиролиз древесины лежат свободно-радикальные реакцции термодеструкции гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина, протекающие соответственно при 200-260, 240-350 и 250-400 0C; соотношение констант скоростей при 320 0C составляет 10:1:0,25. Кинетические характеристики пиролиза древесины и ее компонентов, найденные разными авторами, заметно различаются. Реакции распада древесины, гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина имеют первый порядок, а энергии активации этих реакций изменяются в значительных пределах; для упомянутых компонентов древесины соответственно 70-80, 135-210 и 55-110 кДж/моль. Константа скорости пиролиз древесины выше, чем у целлюлозы, и, напр., при 350 0C для различных пород находится в диапазоне

(2,8-8,3)·10-3с-1. Пиролиз древесины - экзотермический процесс, при котором выделяется большое кол-во теплоты (1150кДж/кг).

Химические добавки (в расчете на сухую древесину) уменьшают энергии активации реакций пиролиза древесины и ее компонентов, снижают температуру начала их разложения и могут направлять процесс в сторону преимуществ. образования какого-либо продукта. Так, при пропитке древесины березы одновременно H2SO4 (2%-ной) и H2O2 (0,1%-ной) температура начала разложения снижается с 250 до 12O0C, скорость термодеструкции увеличивается более чем в 10 раз, энергия активации уменьшается примерно со 160 до 40 кДж/моль, выход древесного угля возрастает на 35%. В присутствии минер. кислот, Fe2(SO4)3. Al2(SO4)3, NaHSO4 и др. при 220 0C (предпиролиз) преим. образуется фурфурол с выходом до 8-10%; те же реагенты, а также MnCl2, йодноватая и хлоруксусная кислоты при 320 0C способствуют образованию левоглюкозана с выходом до 10-12%. Повышение выхода древесной смолы достигается в присут. щелочей и аммиака, а древесного угля - при пропитке древесины антипиренами.

Принципиальная технологическая схема пиролиза древесины: разделка сырья на куски (тюльку); сушка разделанной древесины; собственно пиролиз в спец. печах или ретортах; охлаждение угля и его стабилизация (для предотвращения самовозгорания); конденсация паров летучих продуктов. Наиб. продолжительная и энергоемкая стадия-сушка древесины с влажностью 45% до влажности 15%.

Схема с примерным материальным балансом выхода продуктов

1 - реторта
2 - конденсатор
3 - отстойник
4 -ректификационная колона
5 - экстрактор
6 - испаритель

Техника пиролиз древесины разнообразна, но большинство применяемых в мировой практике печей и реторт устарело и не отвечает совр. требованиям. Наиб. совершенна технология пиролиз древесины с использованием непрерывно действующего оборудования - шахтных сушил и стальных вертикальных реторт. В последние порциями загружают древесину сверху, а уголь выводят снизу.

  Выходы важнейших продуктов при сухой перегонке древесины

  На выход продуктов С. п. д. влияют величина кусков и влажность древесины, температура и скорость процесса. С повышением температуры получается уголь с более высоким содержанием углерода, возрастает выход смолы и газов, но снижается выход уксусной кислоты и спиртовых продуктов. С увеличением скорости пиролиза выход угля и кислоты уменьшается, но возрастает выход смолы.

5.4. Производство смолы и скипидара

При сухой перегонке древесины хвойных пород, преимущественно сосны, получают скипидар, смолу и древесный уголь. Сырьем для производства этих продуктов служит сосновое смолье. Заготовка, разделка и определение качества смолья ведутся так же, как и для дегтярно-смолокуренного производства.

Установки для получения смолы и скипидара

Переработка смолья производится на смолоскипидарных установках — в кирпичных печах или железных котлах-ретортах. Существует несколько типов смолоскипидарных установок, применяемых в колхозах.
Ветлужская печь представляет собой цилиндр с куполообразным перекрытием. Выкладывается печь из красного обожженного кирпича, вокруг печи на расстоянии 18—20 см делается кирпичный обвод, образующий кольцевой дымоход, заканчивающийся дымовой трубой. К дымоходу примыкает топка. Для загрузки и выгрузки осмола печь снабжена двумя люками-лазами — боковым и верхним.
В куполе печи на 25—30 см ниже верхнего люка вмазывается выводная труба для паров скипидара. Второй конец трубы соединяется с холодильником. Обслуживают печь два рабочих. Смолье в печь загружают стоймя, с небольшим уклоном к стенкам печи. Последний ряд перед сводом укладывается плашмя.
После загрузки люк закрывают крышкой, промазывают и засыпают песком. Нижний люк после промазки закрывают заслонкой. Пространство между крышкой и заслонкой засыпают песком. После заделки люков открывают проход в холодильник и в топке разводят огонь.
До появления скипидара шуровку в топке ведут усиленно, а потом нагрев камеры регулируют, следя за качеством скипидара по его цвету.
В результате того, что загруженное в печь смолье прогревается медленно и равномерно, качество скипидара получается исключительно высокое (удельный вес 0,879—0,890). По окончании выгонки скипидара печь охлаждают и выгружают обесскипидаренный осмол.
Для выгонки смолы обесскипидаренный осмол передается для перегонки в вятском котле. Ветлужская печь емкостью 10—15 м3 осмола делает один оборот за 5—6 суток. Расход топлива составляет около 90% перерабатываемого сырья.

Вятский котел представляет собой металлический цилиндр без дна, установленный на специально подготовленное дно — под. В местах примыкания цилиндра к топкам он защищается футировкой. Вокруг цилиндра возводится кирпичная кладка — обвод с топкой, дымоходом и дымовой трубой. В поду котла уложена приемная деревянная труба, так называемая смоляная колода. Второй конец колоды через пароотборный колпак соединен с холодильником. Для спуска смолы в торцовом конце колоды делается отверстие диаметром 50—60 мм. На период отгонки скипидара это отверстие закрывается деревянной пробкой. Загрузка осмола в вятский котел производится в металлических корзинах-решетках. До установки в котел решетка заполняется осмолом на половину ее объема и с помощью журавля переносится в котел. Оставшуюся часть корзины заполняют непосредственно в котле. По окончании загрузки котел закрывают металлической воронкообразной крышкой и зазоры промазывают глиной.
Отверстие в колоде для стока смолы закрывают пробкой. Котел остается соединенным со скипидарным холодильником. До появления из холодильника струи скипидара в топке поддерживают сильный огонь. Когда появится скипидар, огонь убавляют и отгонку ведут при слабом огне. Как только начнут выходить едкие газы и паровая смола, открывают отверстие для стока смолы, а вход в холодильник перекрывают. В это время усиливают огонь, чтобы осмол лучше разлагался.
По окончании гонки смолы крышку котла снимают и уголь заливают водой. Решетку с углем при помощи журавля вынимают из котла и переносят в тушильню. При нормальной работе вятский котел делает оборот за 18—20 часов.
В межколхозных дегтярно-смолокуренных предприятиях для производства смолы и скипидара целесообразно устанавливать смоло-скипидарные аппараты — минские реторты емкостью 8 м3. Такая установка наиболее экономична и производительна. За полный оборот установки (53—60 часов) в ней перерабатывается 8 м3 смолья, из которых получается 120—130 кг скипидара и 300—350 кг смолы. Обслуживается такая установка восемью рабочими.
Если заводское оборудование получить затруднительно, целесообразно построить универсальную печь-кожуховку емкостью 6—8 м3. В такой печи можно перерабатывать бересту на чистый деготь, бересту и смолье на тяжелый деготь и смолье — осмол на скипидар, смолу, получая побочный продукт — уголь.
При производстве смолы в печах-кожуховках можно одновременно получить и скипидар, как попутный продукт перегонки. Дело в том, что при сухой перегонке древесины (в данном случае смолья) в начале выделяются легкие тоны — скипидар. Пары скипидара, находясь в обычной деггярной печи, перегреваясь, смешиваются с другими летучими газами и частично химически изменяются, а в основном сгорают. Если же печь оборудовать пароотборником и холодильником, то значительная часть паров скипидара успеет выйти из печи в холодильную установку и конденсироваться, образуя скипидар. Находящееся в печи смолье, отдавшее скипидарные вещества, не теряет своих смологонных качеств.
После отгонки скипидара бесскипидарное смолье, называемое осмолом, оставляют в печи для дальнейшей перегонки, то есть выгонки смолы. Достигается это путем повышения температуры и перекрытием пароотборника. В остальном процесс отгонки смолы из осмола ничем не отличается от процесса получения смолы из смолья.
При переработке 1 м3 осмола в среднем получается следующий выход продуктов (в кг): скипидара около 16, смолы 40—45 и угля древесного 60—70.