【正文】 六、木材液化 思考 ?關(guān)于液化劑： 目前，木材液化的液化劑主要采用苯酚或羥基醇類物質(zhì)，兩者雖然可使反應(yīng)生成物應(yīng)用于各自不同的領(lǐng)域，但均存在不同程度的 環(huán)境污染問(wèn)題。 產(chǎn)物 主要用于制造聚氨酯樹(shù)脂或聚氨酯泡沫。 ? 無(wú)催化劑法： 即在 沒(méi)有催化劑 存在的條件下，木材中的主要化學(xué)成分（如纖維素）也可以在 高溫 下實(shí)現(xiàn)液化。 【 木材液化方法 】 ? 高溫高壓法 六、木材液化 ?1925年， Fierz等人，液化條件模擬煤的液化過(guò)程，直接將木粉進(jìn)行液化，制備出液體燃料。 六、木材液化 木材液化目的： 最大限度地將木材中的活性基團(tuán)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的有機(jī)物質(zhì)加以利用。 ：上述氣化反應(yīng)在氣化區(qū)中都存在。 二戰(zhàn)中，蘇聯(lián)曾用木材氣化產(chǎn)生的煤氣用于冶金、交通運(yùn)輸；德國(guó)曾有大量的木材氣化裝置用于生產(chǎn)煤氣。 尤其是剛離開(kāi)炭化裝置的木炭更易于著火自燃。 【 木炭的發(fā)熱量、導(dǎo)熱系數(shù)及熱容 】 木炭的發(fā)熱量： 隨著炭化最終溫度的提高，木炭中碳含量增加，最高發(fā)熱量也隨之增大。mVV? ? ?木炭的真密度 木炭的密度： mV? ?木炭的孔隙率： 式中： ? ：密度； 39。 由表 3221， 得： ?樺木炭的耐壓強(qiáng)度大于松木炭（闊 針）； ?400℃ 燒制的木炭耐壓強(qiáng)度最小； ?炭化時(shí)間長(zhǎng)、升溫速度緩慢能提高木炭的耐壓強(qiáng)度； ?耐壓強(qiáng)度沿纖維方向的縱向最大、徑向次之、弦向最小。 木炭中固定碳含量隨著 炭化最終溫度的上升而增加。 四、木炭性質(zhì) ?在相同的熱解最終溫度條件下，樺木炭和松木炭的元素組成相差不大； ?隨著炭化最終溫度的升高，木炭中 碳元素的含量增加 ，氫和氧的含量降低 ；木炭的得率降低。 ?都是木材熱解的基本內(nèi)容，是木材熱解的兩種方法 ； ?都能制取木炭 ； ?熱解過(guò)程中部分熱源來(lái)自本身 。 窯內(nèi)熄火法 —木炭在窯體內(nèi)自然冷卻，得 黑炭 。 二、木材干餾工藝 【 明子干餾釜工藝 】 ? 明子分類 : 分類依據(jù) 名 稱 特 征 木材的部位 根株明子 樹(shù)干明子等 木材中 樹(shù)脂含量的高低 肥明子 樹(shù)脂含量 21% 中等明子 樹(shù)脂含量 1621% 瘦明子 樹(shù)脂含量 16% 木材中 含水率的不同 干明子 含水率 20% 半干明子 含水率 2025% 濕明子 含水率 25% 二、木材干餾工藝 注： 生產(chǎn)中應(yīng)盡量選用 含水率低樹(shù)脂含量高 的明子。 ⑥ 蒸汽氣體混合物從干餾釜排出時(shí)： 110170 ℃ 。 ② 當(dāng)蒸氣氣體出口溫度達(dá) 200230℃ 時(shí)，可減少加熱用燃料或者完全不加燃料，主要靠燃燒 干餾氣體 。 一、熱解原料的預(yù)處理 【 】 木材的干燥速度與時(shí)間的關(guān)系 :圖 312 階段 特 點(diǎn) ab部分 干燥過(guò)程開(kāi)始時(shí)，木塊的含水率較大，干燥速度是很快的，自由水以固定不變的速度從木塊中排除； bc部分 自由水從第一臨界點(diǎn)開(kāi)始，自由水的排除速度大約按照 bc部分直線的規(guī)律降低； cd部分 第二臨界點(diǎn) c起，開(kāi)始排除吸著水，干燥速度按照曲線 cd降低，最后達(dá)到平衡。 優(yōu)點(diǎn) 一、熱解原料的預(yù)處理 【 】 人工干燥 :原料在各種設(shè)備中用特定的干燥介質(zhì)進(jìn)行干燥。 ?干燥速度 ：表示在單位時(shí)間內(nèi)從木材中干燥除去的水分的數(shù)量。 則熱解時(shí)間長(zhǎng)，熱量消耗大，液體產(chǎn)物濃度低而不利于進(jìn)一步加工利用。 含水率大 則熱解過(guò)程放熱反應(yīng)激烈，熱解速度太快，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品木炭開(kāi)裂。 ?平衡含水率 ：當(dāng)周圍介質(zhì)固定不變，木材在該介質(zhì)中存放一定時(shí)間后， 含水率不再變化而成為定值 ，此定值稱作在該種介質(zhì)條件下（溫度、濕度）的木材平衡含水率。 不受氣候的影響，干燥速度快、干燥程度易于控制，占地面積小。 圖 312木材的干燥速度與時(shí)間的關(guān)系 一、熱解原料的預(yù)處理 【 】 干燥過(guò)程三個(gè)時(shí)期 化分依據(jù) ： 干燥速度變化的特點(diǎn)。 ③ 當(dāng)出口蒸汽氣體溫度在 300 ℃ 時(shí)，蒸汽氣體的發(fā)熱量逐漸減少，此時(shí)要添加燃料以保持出口溫度不急劇下降。 二、木材干餾工藝 【 內(nèi)熱立式干餾釜 】 ? 影響操作的因素： ① 木材含水率 （影響最大）； ② 木塊大??； ③ 加料速度； ④ 載熱體溫度和數(shù)量； ⑤ 蒸汽氣體混合物的出口溫度與壓力等； 二、木材干餾工藝 影響最大的操作因素： 木材含水率 木材含水率增加時(shí)，由于木材帶進(jìn)干餾釜中的水分增加，蒸發(fā)水分所需要的熱量也增大。 即 含水率低的肥明子 是明子干餾的優(yōu)質(zhì)原料。 ?適于木椴，得率 1822%； ?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于建造，不受地理?xiàng)l件限制； ?生產(chǎn)的木炭質(zhì)量好； ?但建造時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，建筑后無(wú)法搬遷；生產(chǎn)周期長(zhǎng) 35天。 Q：木材炭化與干餾的聯(lián)系與區(qū)別？ 四、木炭性質(zhì) 【 木炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 】 五大標(biāo)準(zhǔn) ： ?LY21780， 表 3214 。 木炭的元素組成和產(chǎn)量隨炭化最終溫度而定，與材種無(wú)關(guān)。 因?yàn)樵跍y(cè)定固定碳含量的溫度條件下，木炭中除了灰分以外，還存在少量的氧和氫。 【 木炭的密度、真密度及孔隙率 】 ?木炭的 真密度 ：表示扣除孔隙體積以后無(wú)孔木炭的密度。? ：真密度； 39。（ 碳元素含量高的發(fā)熱量大 ） 木炭的導(dǎo)熱系數(shù)： 具有方向性，縱向的比橫向的大，其數(shù)值隨著樹(shù)種及炭化的最終溫度而異。 ? 腐朽材木炭孔隙較大，為更多的氧在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入木炭表面創(chuàng)造了條件，使單位重量木炭放出的熱量增加； ? 腐朽材木炭的機(jī)械強(qiáng)度低，容易磨碎，生成許多碎塊和炭粉，很易堆實(shí)而難以散熱； ? 腐朽材木炭有較高的灰分并具有更多的灰分而具有更大同氧作用的活性 。 70年代后，發(fā)生世界能源危機(jī)，用木材廢料氣化生產(chǎn)木煤氣取代液體燃料是開(kāi)發(fā)新能源的一種有郊途徑。 【 氣化反應(yīng)歷程 】 3個(gè)步驟： ① 氣化劑穿過(guò)固體炭化物表面的氣膜擴(kuò)散到炭化物表面； ② 氣化劑在炭化物表面發(fā)生氣化反應(yīng)； ③ 氣化反應(yīng)產(chǎn)物穿過(guò)固體炭化物表面的氣膜擴(kuò)散出來(lái)。 液化產(chǎn)物及其應(yīng)用： ? 液化燃油 ——便于運(yùn)輸、且緩解人類面臨的能源危機(jī)的壓力。 ?1971年， Appell等人研究結(jié)果： 液化油 4050% CO（ 還原性氣體 ）、 Na2CO3水溶液（催化劑） 木屑 35目 28MPa， 350400℃ 組成元素 C:%， H:%， O:%，相對(duì)密度為 ， 發(fā)熱量 31300kj/kg ? Yokoyama等人在沒(méi)有還原性氣體 H2和 CO存在的情況下的研究結(jié)果： 【 木材液化方法 】 ? 高溫高壓法 六、木材液化 燃油 Na2CO3水溶液（催化劑） 木屑 10MPa， 300℃ 特點(diǎn) ： 高溫高壓法液化是木材中的化學(xué)成分在 高壓 下的熱化學(xué)過(guò)程，能量消耗大 ，所需 設(shè)備耐壓要求高 ，液化產(chǎn)品的 得率并不高 ，因其初始目的和過(guò)程與燃料相關(guān)，又被稱為 木材的燃油化 。 【 木材液化方法 】 ?夫世進(jìn)、白石信夫等人的