Пиролиз древесины, получаемая продукция

Коэффициент теплоотдачи с помощью эмпирического выражения (7).

(7)

С целью оценки выхода продуктов термического разложения и протяженности зоны вторичного реагирования, а (см. рис. 5) рассмотрим дальнейшее термическое разложение в тонком слое на удалении от образца (см. рис. 3). В результате химических реакций термического разложения на протяжении зоны 0

Рис. 5 — Расчетная схема области термического разложения жидкого слоя Согласно представленной на рис. 3 схеме процесса тепловой баланс для локального объема пленки в расчетной области запишется в виде выражения (8).

(8)

Левая часть уравнения (12) представляет собой удельный тепловой поток от нагретой поверхности к пленке, правая часть — расход теплоты, направленный на химические реакции в пленке, на испарение жидких продуктов термического разложения и на изменение температуры слоя соответственно. Концентрации продуктов термического разложения с учетом третичных превращений и испарения жидких продуктов пиролиза из зоны реакции опишутся с помощью дифференциальных выражений (9, 10, 11).

(9)

(10)

(11)

Изменение температуры слоя можно определить дифференциальным выражением (12).

Удельные затраты тепла на осуществление химических реакций термического разложения можно определить с помощью выражения 13.

(12)

(13)

Количество испаряемых жидких продуктов пиролиза (предполагается, что при испарении dT/dz=0) с помощью выражения (14).

Начальные условия для задачи (8)-(14) формулировались в виде среднеинтегральных значений температуры и концентраций компонентов в слое в зоне образца. Разработанная математическая модель решалась с помощью метода конечных разностей. При этом положение межфазной границы определялось с помощью метода ловли фронта в узел разностной сетки.

(14)

Рис. 6 — Расчетная зависимость скорости продвижения границы раздела фаз при различных толщинах интермедиата

На рис 6 приведена зависимость продвижения границы раздела фаз при различных толщинах слоя интермедиата δ при давлении 2 атм. Как показывают результаты математического моделирования с увеличением толщины слоя интермедиата скорость продвижения границы раздела фаз ξ снижается и, наоборот, с уменьшением толщины — увеличивается. Данное обстоятельство вызвано тем, что чем меньше толщина слоя интермедиата, тем меньше термическое сопротивление подвода тепла от поверхности контакта к древесине.

Заключение

В последние годы особенно динамично развивается рынок продуктов пирогенетической переработки древесины, таких как древесный уголь и древесно-угольные брикеты.

Ежегодно растет экспорт из России древесного угля и брикетов, имеющих низкую стоимость и высокое качество. В Западной Европе и США спрос на древесный уголь по статистическим данным, в среднем составляет примерно 1 кг в год на каждого жителя страны.

Однако существующие технологии по проведению процесса пиролиза не отвечают современным техническим требованиям по продолжительности процесса и улову газообразных продуктов.

Несмотря на сравнительную давность существования пирогенетической переработки древесины, развитие этого метода шло достаточно медленно. Поэтому в настоящее время в этой отрасли промышленности на заводах пирогенетической переработки существуют устарелые технология и оборудование.

Современные деревообрабатывающие предприятия, будучи энергоемкими и материалоемкими, нацелены на повышение коэффициента использования древесины местных и импортных пород и энергетической эффективности производственного процесса, что требует разработки энергосберегающих технологий переработки древесины, позволяющих пересмотреть вопросы использования древесины, в том числе и низкосортной. Такой инновационной энергосберегающей технологией на сегодняшний день может стать термомодифицирование, в результате которого древесина не только сохраняет ценные качества традиционного материала, но и приобретает новые свойства, расширяющие возможности ее применения.

Список использованных источников

и литературы

Гелетуха, Г. Г. Обзор современных технологий получения жидкого топлива из биомассы путем быстрого пиролиза. Часть 1 /Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная// Экотехнологии и ресурсосбережение. Киев — 2000. № 2. — С. 3−11.

Завьялов А.Н., Ефимов Л. М. / Новые разработки в области пиролиза древесины: Сб. тр. ЦНИЛ-ХИ, 1984. -190 с.

Калиткин, Н. Н. Численные методы /Н.Н. Калиткин// Москва -1978. — 512с.

Кислицин А. Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы. — М.: Лесная промышленность, 1990. — 304 с.

Козлов В.Н., Нивицкий А. А. Технология пирогенетической переработки древесины. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1954. -510 с.

Корякин В. И. Термическое разложение древесины. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1962. — 305 с.

Тимербаев, Н. Ф. Современное состояние процесса пирогенетической переработки органических веществ / Н. Ф. Тимербаев, Р. Г. Сафин, И. И. Хуснуллин // Вестник Казан. технол. ун-та. — 2011. — Т. 14, № 3. — С. 169−173

Di Blasi, C. Heat transfer mechanisms and multi-step kinetics in the ablative pyrolysis of cellulose Chemical Engineering Science. -1996. -51(7). — P. 1121−1132.

Корякин В. И. Термическое разложение древесины. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1962. — 305 с.

Корякин В. И. Термическое разложение древесины. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1962. — 305 с.

Кислицин А. Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы. — М.: Лесная промышленность, 1990. — 304 с.

Козлов В.Н., Нивицкий А. А. Технология пирогенетической переработки древесины. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1954. -510 с.

Завьялов А.Н., Ефимов Л. М. / Новые разработки в области пиролиза древесины: Сб. тр. ЦНИЛ-ХИ, 1984. -190 с.

Тимербаев, Н. Ф. Современное состояние процесса пирогенетической переработки органических веществ / Н. Ф. Тимербаев, Р. Г. Сафин, И. И. Хуснуллин // Вестник Казан. технол. ун-та. — 2011. — Т. 14, № 3. — С. 169−173.

Di Blasi, C. Heat transfer mechanisms and multi-step kinetics in the ablative pyrolysis of cellulose Chemical Engineering Science. -1996. -51(7). — P. 1121−1132.

Калиткин, Н. Н. Численные методы /Н.Н. Калиткин// Москва -1978. — 512с.