Способ карбонизации древесной массы

 

Способ карбонизации древесной массы относится к производству активного угля и органических продуктов из углеродсодержащего сырья и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности для утилизации древесных отходов. Способ карбонизации древесной массы включает ее термическую обработку в обедненной кислородом атмосфере, новым является то, что термическую обработку проводят в пучности стоячей волны СВЧ-электромагнитного поля при величине подведенной удельной СВЧ-мощности не менее 2 Вт/см³, а обедненную кислородом атмосферу создают потоком одного или нескольких неподдерживающих горение газов, расход которых составляет не менее 0,1 л/мин. Неподдерживающие горение газы выбирают из ряда: азот, углекислый газ, аргон, гелий и другие инертные газы. Изобретение решает задачу создания одностадийного непрерывного, экологически более безопасного за счет исключения введения в процесс дополнительных реакционных добавок способа карбонизации древесной массы. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к производству активного угля и органических продуктов из углеродсодержащего сырья и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности для утилизации древесных отходов.

Известен способ непрерывной переработки углеродсодержащего сырья в аппарате для получения активных углей в псевдоожиженном слое, включающий стадии предварительного нагрева сырья при температуре 100-150^oС, низкотемпературной карбонизации при температуре 400-500^oС, высокотемпературной карбонизации при температуре 750-850^oС и активации твердого продукта карбонизации парогазовой смесью (Авторское свидетельство СССР 467761, С 01 В 31/08, 1972).

Недостатком этого способа является сложная технология проведения процесса, высокая энергоемкость, относительно высокие температуры.

Известен способ карбонизации древесной массы, заключающийся в смешении ее с реакционными добавками, предварительном нагреве сырья до температуры 150-200^oС, отводе образующегося смолообразного продукта и водоорганического конденсата и термохимической деструкции при температуре 600-700^oC в обедненной кислородом атмосфере (Патент РФ 2174098, С 01 В 31/08. Опубл. 2001.09.27). Однако этот способ, позволяя получать высококачественный активный уголь, является многостадийным, требует дополнительных химических реагентов и приводит к дополнительному загрязнению окружающей среды продуктами термохимических процессов.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания одностадийного непрерывного, экологически более безопасного за счет исключения введения в процесс дополнительных реакционных добавок способа карбонизации древесной массы.

Поставленная задача достигается тем, что в способе карбонизации древесной массы, включающем ее термическую обработку в обедненной кислородом атмосфере, новым является то, что термическую обработку проводят в пучности стоячей волны СВЧ-электромагнитного поля при величине подведения удельной СВЧ-мощности не менее 2 Вт/см³, а обедненную кислородом атмосферу создают потоком одного или нескольких не поддерживающих горение газов, расход которых составляет не менее 0,1 л/мин.

Не поддерживающие горение газы выбирают из ряда: азот, углекислый газ, аргон, гелий и другие инертные газы. Наиболее технологичными по экономическим соображениям являются азот и углекислый газ, так как инертные газы более дорогие и их расход из-за большей летучести выше.

Расход инертного газа определяется устойчивостью зоны карбонизации (невоспламенения) древесной массы в СВЧ-поле.

Реализуется способ следующим образом: электромагнитная энергия СВЧ-поля от источника СВЧ по прямоугольному волноводу подается в зону пересечения его потоком древесной массы по трубе из прозрачного для СВЧ-поля материала (например, кварцевое стекло, поликоровая керамика и т.п.). В зоне пересечения прямоугольного волновода и древесной массы с помощью короткозамыкающего поршня устанавливают пучность стоячей волны СВЧ-поля, где и протекает процесс карбонизации в обедненной кислородом атмосфере за счет подачи в эту зону любого с точки зрения горения инертного газа.

Для защиты СВЧ-генератора от отраженной волны между СВЧ-генератором и зоной карбонизации целесообразно установить соответствующее устройство защиты (циркулятор, двойной щелевой мост и т.п.).

Непрерывность процесса карбонизации определяется непрерывностью перемещения древесной массы.

Для отвода конденсата и газовых смоляных веществ в трубе, по которой перемещается древесная масса, выполняются специальные каналы.

Пример 1 Проводилась карбонизация древесных опилок и стружки (после электрического фуганка) в электромагнитном СВЧ-поле частотой 2,45 Гц с добавлением в атмосферу рабочей камеры азота. Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 600 Вт. С помощью короткозамыкающего поршня, установленного на конце прямоугольного волноводного тракта (размер 90•45 мм) в зоне пересечения потока древесной массы (диаметром 80 мм) с электромагнитным полем устанавливается максимум последнего (пучность).

Расход азота составил 0,1 л/мин.

Время прохождения древесной массы зоны обработки 2 мин.

В результате древесная масса превратилась в древесный уголь.

Пример 2 То же, что в примере 1. Только в качестве древесной массы брали опилки, смешанные со стружками в отношении 1:1 по объему. В качестве инертного для горения газа подавали углекислый газ. Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 600 Вт, время обработки древесной массы составляло 2,4 мин.

В результате древесная масса превратилась в древесный уголь.

Пример 3 То же, что в примере 2. Только в качестве инертного для горения газа подавали аргон в количестве 0,2 л/мин. Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 600 Вт, время обработки древесной массы составляло 3 мин.

В результате древесная масса превратилась в древесный уголь.

Пример 4. То же, что в примере 1. Только в качестве древесной массы брали опилки, смешанные со стружками в отношении 1:2 по объему. В качестве инертного для горения газа подавали ксенон в количестве 0,15 л/мин. Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 600 Вт, время обработки древесной массы составляло 2 мин.

В результате древесная масса превратилась в древесный уголь.

Пример 5. То же, что в примере 1. Только в качестве древесной массы брали опилки, смешанные со стружками в отношении 2:1 по объему. В качестве инертного для горения газа подавали неон в количестве 0,25 л/мин. Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 600 Вт, время обработки древесной массы составляло 3,5 мин.

В результате древесная масса превратилась в древесный уголь.

Пример 6. То же, что в примере 1. Только в качестве древесной массы брали опилки, смешанные со стружками в отношении 1:3 по объему. В качестве инертного для горения газа подавали гелий в количестве 0,3 л/мин. Величина подведенной СВЧ-мощности составляла 600 Вт, время обработки древесной массы составляло 4 мин.

В результате древесная масса превратилась в древесный уголь.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создать одностадийный, непрерывный, экологически более безопасный за счет исключения введения в процесс дополнительных реакционных добавок процесс.

Формула изобретения

1. Способ карбонизации древесной массы, включающий ее термическую обработку в обедненной кислородом атмосфере, отличающийся тем, что термическую обработку проводят в пучности стоячей волны СВЧ-электромагнитного поля при величине подведенной удельной СВЧ-мощности не менее 2 Вт/см³, а обедненную кислородом атмосферу создают потоком одного или нескольких неподдерживающих горение газов, расход которых составляет не менее 0,1 л/мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что неподдерживающие горение газы выбирают из ряда: азот, углекислый газ, аргон, гелий и другие инертные газы.