ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №

ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЯ –СЫРЦА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Введение

Промышленные отходы, содержащие различные виды органических веществ (например, опилки, стружки, обрезки в деревообрабатывающей промышленности, косточки и скорлупа плодов, остатки стеблей, кора и стержни початков в сельском хозяйстве, кости животных в пищевой промышленности и др.), могут служить наряду с другими естественными и искусственными органическими материалами прекрасным сырьем для получения пористых углеродных адсорбентов – активных углей, широко используемых в промышленности с целью очистки жидких и газообразных сред, рекуперации содержащихся в них ценных компонентов и производства катализаторов.

Активные угли выпускаются промышленностью в двух видах – порошкообразном и гранулированном. Производство активных углей обычно включает ряд операций, основными из которых являются термическая обработка сырья без доступа воздуха (карбонизация, сухая перегонка, пиролиз, термолиз, пирогенетическое разложение) с получением угля – сырца и активация последнего при повышенных температурах с использованием различных реагентов активации, приводящая к образованию товарного продукта.

Целью первого этапа производства является удаление из сырья летучих веществ, влаги и, частично, смолы. Максимальная температура в стадии пиролиза зависит от типа используемого сырья. Для наиболее часто применяемой древесины она, как правило, составляет 450-550^оС. Скорость нагревания сырья при карбонизации должна быть невысокой: при форсированном осуществлении процесса, как отмечает академик Дубинин М.М., распределение образующихся первичных пор резко смещается в сторону более крупных разновидностей, которые при активировании образуют преимущественно мезо- и макропоры. Образующаяся в стадии пиролиза структура угля-сырца обычно не позволяет его непосредственное использование по целевому назначению ввиду низкой сорбционной емкости и возможного загрязнения очищаемых жидких сред и рекуперируемых веществ продуктами выщелачивания.

По мере повышения температуры (до ~ 150^оС) пиролиз древесины сопровождается удалением влаги, при 170-270^оС начинается образование оксида и диоксида углерода, небольших количеств паров уксусной кислоты и метилового спирта. При 270-280^оС начинают происходить экзотермические реакции, причем выделение СО и СО₂ сокращается, а СН₃СООН и СН₃ОН – усиливается, интенсивно выделяются другие парообразные и газообразные вещества. Отгонка летучих продуктов завершается при более высоких температурах. Выход важнейших продуктов при пиролизе древесины иллюстрируется характеристиками, представленными в табл.1.1.

В среднем пиролиз дает 32-38% угля, 45-50% жидких веществ и 16,5-18% газообразных продуктов. Выход продуктов пиролиза древесины зависит от размеров и влажности сырья, температуры процесса и его скорости. Повышение температуры ведет к получению угля с более высоким содержанием углерода с одновременным увеличением выхода газов и смолы и снижением выхода уксусной кислоты и спиртовых продуктов. Увеличение скорости процесса ведет к уменьшению выхода угля и кислоты и возрастанию выхода смолы.

Таблица 1.1. Выходы важнейших продуктов при сухой перегонке древесины

Название продукта	Выход продукта в % от абсолютно сухой древесины
	береза	сосна
Уголь древесный Углекислый газ Оксид углерода Метан Непредельные углеводороды Уксусная кислота Метиловый спирт Ацетон Метилацетат Смола растворимая Смола отстойная Вода	31,8 9,96 3,32 0,54 0,19 7,08 1,60 0,19 0,02 8,15 7,93 27,81	37,83 10,13 3,74 0,59 0,23 3,50 0,88 0,18 0,01 8,03 11,79 22,27

.