Никитин Н.И., Солечник Н.Я., Комаров Ф.П. Химическая технология дерева

Подождите немного. Документ загружается.

— 282 —

количество смолистых веществ, под влиянием которых серная

кислота разлагается с образованием

летучего

сернистого ангид-

рида (SO

), загрязняющего

уксусную

кислоту.

Аппарат для получения уксусной кислоты при разложении

порошка соляной кислотой изображен на рис. 141. В деревянном,

выложенном свинцом чане Л происходит разложение порошка

кислотой. Для ускорения разложения применяются механические

мешалки. Образовавшейся жидкости

дают

отстояться и перекачи-

вают

ее в медный куб Ъ. Этот куб нагревается при помощи змеевика

сначала

глухим

и впоследствии острым паром, образующиеся при

этом пары сырой уксусной кислоты отводятся в холодильник и,

сконденсировавшись в нем, поступают в приемные резервуары.

Рис.

142. Аппарат Вальяна (по

К.--И.

Ногину).

Разложение порошка серной кислотой производят в чугунном

котле, который необходимо снабжать мощной мешалкой, в

виду

того, что образующийся нерастворимый гипс замедляет течение

реакции

вследствие образования коросты и комьев. Серную кис-

лоту

следует

прибавлять с большой постепенностью для умень-

шения

количества образующегося тепла, а также связанного

с этим разложения серной кислоты смолистыми примесями

порошка.

На

рис. 142 показан старый аппарат Вальяна для полу-

чения

уксусной кислоты, все еще распространенный на

заводах

— 283 —

Советского Союза. Аппарат имеет двойное дно, которое

образует

паровую рубашку для нагрева.

Для облегчения отгонки уксусной кислоты применяются ва-

куум-аппараты, в которых вследствие поддерживаемого разре-

жения

температура кипения уксусной кислоты снижается

со 120° до 70°, вследствие

чего

кислота

легче

отгоняется. На

рис.

143 показан вакуум-аппарат Линде для получения уксусной

Рис.

143. Аппарат Линде для получения уксусной кислогы.

кислоты

путем

разложения порошка серной кислотой. Вначале

уксусная кислота перегоняется без

вакуума

под влиянием теплоты

реакции.

В дальнейшем применяют нагревание при помощи

паровой рубашки с одновременным пуском насоса (рис. 143),

образующего разрежение.

При

употреблении

92°/

серной кислоты на 100 кг S2"/

серого порошка берется около 60 кг серной кислоты.

Выход

уксусной кислоты, крепостью 80

/,, при этом составляет примерно

74 кг, т. е.

95°/о

теоретического количества. Полученная в опи-

санных аппаратах сырая уксусная кислота .содержит ряд при-

месей и

требует

дальнейшей очистки и концентрации. Для

очистки и укрепления сырой уксусной кислоты ее подвергают

повторной перегонке, при этом для связывания содержащихся:

— 284 —

минеральных кислот прибавляют к ней некоторое количество

«оды,

а для окисления содержащейся примеси сернистой кислоты ')

органических примесей употребляют

КМпО

и К

Сг

0..

Вторичную перегонку уксусной кислоты наиболее целесообразно

производить в периодически действующих медных ректифика-

ционных

аппаратах или в непрерывно действующих колонных

аппаратах, употребляющихся для ректификации спирта и опи-

санных выше. Перегородки в колонных аппаратах применяются

фарфоровые—для избежания разъедания кислотою; стенки колонн

защищаются асбестом или

другим

кислотоупорным материалом.

В этих аппаратах можно получать

уксусную

кислоту большой

крепости и чистоты путем повторных перегонок. С целью полу-

чения

кислоты, не содержащей следов меди, аппараты эти сна-

бжаются серебряными холодильниками.

Различают следующие сорта уксусной кислоты.

1) Сырая уксусная кислота (не ректифицированная), кре-

постью 70

—80°/

Эта кислота содержит следующие примеси:

сернистую кислоту, пропионовую кислоту и др. кислоты-гомологи,

•сероводород, муравьиную кислоту и др.

2) Техническая уксусная кислота, крепостью

30—50'/,,

кото-

рая

в большом количестве идет на красильные и ситценабивные

фабрики.

;)) Ледяная уксусная кислота, крепостью

96—100°/,.

4) Уксусная эссенция, крепостью 80

/,. Эссенция приго-

товляется разбавлением ледяной уксусной кислоты и должна

оыть совершенно свободна от всяких примесей.

При

разбавлении эссенции водой (1 : 30) получается столовый

уксус.

Чистая уксусная кислота имеет уд. вес 1,05 и

температуру

кипения

118,1°.

Уксусная кислота является важным материалом при изгото-

влении искусственных красителей, фармацевтических препаратов

(например,

аспирина), находит себе крупное применение в тек-

') Примесь S0

кукоусн. кислоте получается вследствие разложения

И,Ь

смолистыми примесями порощка. Возникший в небольшом количестве

sOj отгоняется вместе с уксусной кислотой, вагрязняя последнюю.

— 285 —

стильной промышленности, в промышленности искусственного

волокна и т. п. Потребление ее Для промышленных целей уве-

личивается ежегодно. Из уксусной кислоты также изготовляются

различные неорганические соли уксусной кислоты, например,

уксуснонатриевая соль (СН

С0(Жа

•

3 Н

0), уксусноаммонийная

соль

(CH

COOJSTH

уксусносвщщовая соль РЬ

(СН.СОО),

ЗН

мн. др.

Получение

ацетона.

Для получения ацетона в заводских размерах пользуются

серым уксуснокальциевым порошком, подвергая его процессу

сухой

перегонки (без

доступа

воздуха)

в специальных аппара-

тах при температуре выше

400°.

Разложение уксуснокальциевого

порошка

протекает при этом по

следующему

уравнению:

(ОН

СОО)

Са -* СаСО

СН

СОСН

уксуснокальц.

соль.

Ацетон.

На

рис. 144 показан один пз аппаратов для получения аце-

тона. Этот аппарат, представляет собою герметически закрытую

чугунную

чашу, снабженную мешалкой. Чаша вмазана в печь и

обогревается голым огнем. Продукты термического разложения

порошка

из чаши поступают для охлаждения в холодильник.

Между чашей и холодильником при этом устанавливается «пыле-

уловитель».

Перед удалением из чаши остатков перегонки ее

продувают

паром, во избежание воспламенения горячих паров

ацетона при соприкосновении с

воздухом.

Этот аппарат быстро

изнашивается и

требует

большого

расхода

силы на приведение

действие мешалки. Разложение порошка сильно перегретым

паром без применения мешалки не имеет

успеха,

виду

большого

количества потребляемого пара и вследствие этого елаоой кон-

центрации получающихся растворов ацетона.

Новые способы получения ацетона заключаются в том, что

уксуснокальциевый порошок нагревается-, размещенный топкими

слоями на железных листах, расположенных

друг

над

другом

на

тележке, которая вводится в горизонтальную

реторту,

обо-

греваемую

снаружи (Г. Mayer). Таким образом изоегают

— 286 —

перегревов порошка, чем увеличивают

выход

ацетона.

Выход

ацетона достигает 20—

21°/

несмотря на то, что теоретически

его должно получаться 30%. Это понижение выхода объясняется

тем, что при образовании ацетона происходит ряд побочных

реакций

с образованием различных органических соединений.

Рис. 144.

Аппарат

для

получения

ацетона

(по

Кляру).

Сырой

ацетон содержит только

35-40%

чистого вещества

значительное количество цосторонних примесей (альдегиды,

етоны,

органич. кислоты, смолообразные соединения). Для гру-

оой

очистки сырого ацетона его разбавляют равным объемом

воды чем достигается отделение легко растворяющегося в воде

ацетона от нерастворимых в во

Де

побочных продуктов.

Водный раствор ацетона подвергают ректификации в колон-

ных аппаратах, описанных выше.

— 287 —

Входящие в состав сырого ацетона нерастворимые в воде

вещества (ацетоновое масло) перегоняются с паром и приме-

няются

Для денатурирования винного спирта и в качестве раство-

рителя. Получение ацетона из спиртового дестиллата (1-ая фрак-

ция)

пока не применяется в технике—по экономическим причинам.

Практически

употребление ацетона довольно обширно. Он

применяется

в качестве растворителя при изготовлении бездым-

ного пороха, нитроцеллюлозы, для экстрагирования жиров, смол

т. п. Ацетон является также исходным продуктом для изгото-

вления

некоторых органических соединений.

Получение формалина.

Формалин

представляет собою водный раствор бесцветного,

резко пахнущего газа — формальдегида

(НСОН).

Содержание

формальдегида в продажном растворе составляет 30 — 38 ве-

совых процентов. Продажный формалин содержит кроме того

некоторое количество метилового спирта. Получение формаль-

дегида производится путем пропускания паров чистого метило-

вого спирта в смеси с воздухом, через контактное вещество

(медь, серебро платина и др.) при температуре около 300 .

Реакция

образования формальдегида выражается при этом еле-

дующим уравнением:

сн

он

+ о -*

нсон

+ н

о.

Кислород служит для превращения медного катализатора

соответствующую окись, которая затем восстанавливается

парами спирта в активный металл. Окисление метилового

спирта сопровождается выделением тепла (экзотермическая

реакция),

которого

хватает

для поддержания температуры реак-

ции

300°,

так что нагревание приходится про».водить льк

самом начале процесса. При температуре выше 300 ПР»

реакции,

связанные с распадом формальдегида, поэтому под имать

температуру выше

300°

при получении формальдегида не

еадуег.

Апйатоетва для получения формальдегида состоит главным

обр^;™

нГсоб

ния для смешивания "^™°

спирта с воздухом, из окислительного аппарата, в котором на-

— 288 —

ходятся контактные массы (например, медная сетка, свернутая

спиралью),

и из установки для конденсации и промывки фор-

мальдегида '). Формальдегид в водных растворах легко полимери-

зуется, однако, прибавление в раствор .метилового спирта

предохраняет формальдегид от полимеризации. Метиловый спирт

поэтому намеренно прибавляют в раствор.

Формалин

обладает сильными антисептическими свойствами,

почему и находит себе применение как дезинфицирующее ве-

щество.

Кроме

того, формалин употребляется для приготовления раз-

личных органических синтетических веществ в сельском хозяй-

стве, для выработки бакелита и т. п.

Синтетические

способы получения уксусной кислоты, метилового спирта

ацетона.

В связи с ростом потребности в уксусной кислоте для про-

мышленности

искусственного ацетатного шелка, для фармацевти-

ческих препаратов, для производства красителей и для

других

целей в последние 15 лет разработан был химиками и техно-

логами ряд способов синтетического получения уксусной кислоты

окислением

уксусного альдегида

СН

СНО,

в свою очередь полу-

чаемого окислением ацетилена, добываемого из карбида кальция

СаС

В настоящее время в Германии и

других

странах имеется

ряд больших заводов, производящих уксусную кислоту подобным к

методами. Вместо применяемой при

сухой

перегонке дерева раз-

ного рода древесины в качестве исходных продуктов при новом

синтезе уксусной кислоты сырьем

служат

известь, каменный

уголь

(для производства СаС

) и вода, при одновременном ис-

пользовании

больших количеств электрической энергии, полу-

чаемой от рек и водопадов.

Ацетилен получают действием воды на карбид, кальция:

СаС

+ 2 НС

О - СН : СН + Са

(ОН),.

') Одним

из

образцов подобной аппаратуры является, например,

фор-

малиновая

установка системы

О. И. Г у м ие л ь на

Кусковском заводе

ю>»

на

Ьаковском заводе.

— 289 —

В присутствии катализаторов—солей ртути—ацетилен легко

присоединяет

частицу воды и

дает

уксусный альдегид:

СН

= СН + Н

0 — СН, - СНО.

Реакция

эта впервые была открыта покойным русским хими-

ком,

проф.

М. Г. Кучеровым. Гидратация ацетилена произ-

водится, например, 'в водном растворе серной кислоты, к кото-

рому прибавлено небольщое количество катализатора -серно-

кислой

ртути')—при температуре 20 — 40°. Образовавшийся

уксусный альдегид выделяется затем тем или иным способом из

раствора. Он представляет

летучую

жидкость (темпер,

кипе-

ния

21°), обладающую резким запахом.

Окисление

уксусного альдегида в уксусную кислоту, проис-

ходящее по уравнению: 2

СН

СНО+О

= 2

COOH,

дости-

гается применением кислорода или

воздуха,

пропускаемого, на-

пример,

в особые колонны, в которые подводится также самый

альдегид, а кроме того,

сверху

по противотоку поступает оро-

шающая

внутреннюю

твердую

набойку колонны (например, гра-

нулированный

фарфор и т. п.) дополнительная уксусная кислота

(разбавитель), в которой растворен специально подобранный

катализатор. По шведскому патенту

4S8986

(1930 г.), к которому

относится

это описание, верхняя часть колонны и уксусная

кислота охлаждаются, а в средней части, в которую подводится

жидкий

ацетальдегид и где совершается самая окислительная

экзотермическая

реакция, температура поддерживается в оО-

60°. Температура реакции не должна превышать го . так как

противном

случае

окисление происходит слишком энергичное

уксуснцй альдегид сгорает в углекислоту и

воду.

Полученная

результате о.исления альдегида уксусная кислота вытекает

из

нижйей яаети колонны •)•

Все

патентные способы синтетического получения альдегида

уксусной

кислоты

можно найти

журнале-. Jahresbeficlit

der

Chemisoli. Technologic

за последние годы,

где они

подробно описаны.

)

настоящей книге

по

химической переработке дерева

мы не

можем

вдаваться

подробное изложение синтетических способов

н не

приводим

схем

чертежей. Подробности

синтетических способах получения уксусной

Никитин.

Технология дерева.

— 290 —

Производство уксусной кислоты разными методами в Германии

за 5 лет с 1922 г. по 1927 г. возросло с

10695

т до

23245

т,

что объясняется широким применением ее в химической про-

мышленности,

главным образом в промышленности искусствен-

ного волокна. Техническая уксусная кислота освобождается от

акциза

в этой стране, в противоположность уксусной кислоте,

предназначаемой для вкусового потребления. Техническая уксус-

ная

кислота нередко специально денатурируется.

Метиловый спирт (метанол) также получается в настоящее

время во многих странах синтетическим путем. БолЫпие коли-

чества его

идут

для приготовления формалина, применяемого

качестве дезинфицирующего средства в сельском хозяйстве

в производстве искусственных смол. Далее метиловый спирт

применяется

в качестве растворителя для денатурирования вин-

ного спирта, а также и для

других

промышленных целей. Про-

изводство синтетического метилового спирта достигло в САСШ

1929 г. 3 000 000 галлонов (галлон равен 4'/

л).

Исходными

веществами для синтеза метилового спирта явля-

ются окись

углерода

и водород, или же водяной газ (СО + Н

)

водород с применением катализаторов (окислов металлов и т. п.).

Реакция

может быть изображена следующим уравнением;

СО

+ 2 Е

СН

ОН

+ 23,9 б. кал. тепла.

Синтеза

по этому уравнению, однако, не происходит; если

реакцию

ведут

со смесью окиси

углерода

и водорода при обык-

новенном

давлении получается вместо метилового спирта метан

веда:

СО

+ 3 Н, = Н,0 + СН, + 47,8 б. кал.

В 192J г. Пат ар разработал метод работы вод давлением

100 — 200 атмосфер при высокой температуре, при каковых

условиях и при употреблении в качестве катализаторов метал-

лических окислов реакция идет в сторону образования доста-

кислоты и метилового спирта см. в брошюре инж. Б. А. Смирнова и

проф.

В. А. Ушкова: «Перспективы производства уксусной кислоты и

метанола», изд. Укргосплана (1929). См. также бюллетени Всеммароиа, где.

дана литература и схемы.

— 291 —

точно хороших выходов метилового спирта. Согласно английскому

патенту

265948

(1927 г-), очень хороший выход метилового спирта

получается из окиси

углерода

и водорода при

300°

и давления

200 атмосфер, применяя смешанный катализатор из окиси свинца

стронция ').

Меняя

условия реакции под давлением, кроме метилового

алкоголя в продукте получают

другие

спирты и кислород-

содержащие органические соединения.

Подобным

же образом были открыты газовые реакции син-

тетического получения ацетона из окиси

углерода

и водорода

друг.,

а также реакции образования формальдегида, например:

3 СО + 5 Н,

=СН,СОСН

+ 2 Н

О,

СТО

+ Н

НСНО.

В промышленности САСШ быстрое техническое развитие по-

лучил за последние годы способ получения ацетона брожением

картофеля,

зерна и

других

содержащих крахмал веществ при

помощи

бацид

«amylobacter».

Кроме ацетона, в браге полу-

чается бутиловый спирт и немного этилового спирта. Производ-

ство ацетона и бутилового спирта брожением развивается в ряде

стран в настоящее время в большом масштабе, так как оба эти

вещества широко применяются в качестве растворителей при

производстве целлюлозных лаков, искусственного волокна, а аце-

тон

кроме того-растворителем в производстве бездымных по-

рохов (Англия).

Состав и переработка смолы.

Выделяющаяся при отстаивании древесного уксуса смола

называется отстойной смодой в .отличие от смолы, растворенной

древесном уксусе, которая имеет название кубовой смолы.

Отетойная и кубовая смола отличаются

между

собой своим

составом. Так, например, в состав отстойной смолы букового

дерева, по данным Еляра, входят легкие и тяжелые смоляные

^р^шая

цена на 97%-ный метиловый спирт в Соед. Штатах со

«tax.*,

около 67 цеито* ва галлон, т. е. около 35 коп. золото, за 1 л.

—

292 —

масла, мягкий пек (см. далее), вода, незначительное количество

древесного спирта (доли °Ц) и уксусной кислоты

(2°/

Кубовая

смола этого же дерева совершенно не содержит смоляных масел,

но

заключает в себе большое количество растворенного твердого

пека,

воды и уксусной кислоты (более

8°/

Между кубовой смолой лиственных и хвойных пород нет

большого различия, но отстойная смола хвойных отличается

от смолы лиственных пород присутствием продуктов

сухой

пере-

гонки

не только лигнина и целлюлозы, но и продуктов разло-

жения

канифоли.

Наибольшую практическую ценность имеет отстойная смола

хвойных пород, применяющаяся для просмолки канатов, для

получения твердого, черного пластического пека, путем частич-

ной

отгонки из нее легких и средних масел, также для полу-

чения

флотационных масел, применяемых в горном деле, и не-

которых

других

целей. В состав ее входят углеводороды, фенолы,

темного

летучих

кислот (уксусная кислота и другие), незначитель-

ные

количества альдегидов, кетонов и

других

веществ. Главную

составную часть сосновой отстойной смолы представляют высоко-

кипящие

(250°

и выше) углеводороды, например, ретен С,

и т. п.

Кубовая,

растворенная в древесном

уксусе

смола лиственных и

хвойных пород имеет по сравнению с предыдущей очень небольшую

ценность.

От нее отгоняют открытым паром или при помощи

нагревательных змеевиков содержащуюся в ней уксусную кислоту.

Остающийся после отгонки уксусной кислоты кубовой пек засты-

вает по охлаждении в

твердую

ломкую черную массу и пред-

ставляет малоценный продукт, применяющийся как топливо.

Переработка отстойной смолы лиственных пород заключается

отгонке из нее остатков древесного спирта и уксусной кислоты,

что производится в обогреваемых паром котлах. После отгонки

этих продуктов получается «безводная» смола, поступающая

иногда в продажу непосредствелне, но имеющая весьма малое

применение,

за исключением смолы бука. Иногда безводная

смола подвергается дальнейшей переработке, состоящей в ее

фракционированной

перегонке в котлах, обогреваемых голым

огнем.

Такой способ обогрева в данном

случае

необходим,

—

293 —

вследствие требующейся для отгонки тяжелых смоляных масел

высокой

температуры. В начале перегонки смолы выделяется

смесь зоды и легких масел, затем отгоняются тяжелые масла.

В остатке получается пек.

Тяжелые масла букового дерева богаты креозотом, употреб-

ляющимся

для медицинских и др. целей ') и состоящим главным

образом из фенолов и их производных.

Для получения из тяжелых масел бука креозота их обрабаты-

вают едким натром при сильном перемешивании. Щелочной

раствор, масел очищается от несвязанных щелочью углеводо-

родов перегонкой с паром и продувкой

воздуха,

после чего

разлагается серной киелотой. Образующийся при

4ющий отдельным, слоем креозот промывается водой перего

няется

с паром, повторно обрабатывается едким натро*очи

щается опять паром и разлагается вторично серной кислотой.

Эта операция происходит до тех до* пока не получится

перегоняющийся

между

200-220"

чистый

HCK

«f^

В состав креозота входит также и гваякол (гваякол имеет фор-

?,%nS«

следующий рецепт выделения

ла

из

креозота:

*<>•/.

креозота смешивают с <*•/. ^

150»/

горячей воды. По охлаждении отцеживают «

ский

осадок, отжимают и промывают его, а за м

соляной

кислотой. Из полученной жидкости отгоняюсмесь

гваякола и креозота, которые можно разделить

™P«™J;

При

сухой

перегонке березовой коры получается деготь

высокогоИтва'так

называемый «берестяной» деготь. В с -

став этого дегтя входит белое кристаллическое

™*™°'™

ваемое

«бетулином»

(ВДА). Берестяной деготь хорош

впитывается кожей и придает ей ^^^^ь

6eZrl

применяется для выделки мягких кож (юфти). Смесь^берестя

ного дегтя с дегтем сосновым или с дегтем, полученным из коры

образует « называемый половинчатый деготь, который

употребляется для смазки осей телег.

-17^^н древесины, подобно каменноугольному креозоту, широко

применяемому

и более дешевому.

—

294 —

О переработке и применении смолы хвойных пород более

подробно говорится при изложении смоло-скипидарного произ-

водства. Необходимо отметить, что смола лиственных пород и

даже более ценная хвойная смола в настоящее время имеют

ограниченное

применение в виду конкуренции со стороны не-

фтяных

продуктов.

О газообразных продуктах

сухой

перегонки дерева.

Образующиеся в процессе

сухой

перегонки дерева газо-

образные продукты охлаждаются в холодильнике и очищаются

скрубберах, не изменяя при этом своего физического состояния.

Газообразные продукты

сухой

перегонки дерева предста-

вляют собой газовую смесь, главным образом углекислого газа

окиси

углерода

{СО

и СО). В незначительном количестве

состав смеси входят также след. газы: метан, более тяжелые

углеводороды, водород. Состав газовой смеси, по данным Б е.р г-

стрема, может быть выражен в следующих процентах (объем-

ных):

углекислого газа

57,1°/о>

окиси

углерода

32,7%, метана

8,4%, углеводородов 1,8%, а по данным Ф. Фишера: углекис-

лого газа 50%, окиси

углерода

33,0°/

метана 3,5% и водо-

рода 3,0%. Количество образующихся газов при

сухой

пере-

гонке

различных пород, по данным К л а з о н а, может быть иллю-

стрировано следующей таблицей (данные приведены в % от веса

дерева):

ТАБЛИЦА

Состав

газовой снеси I Сосна

Ель

Береза

Углекислого газа ...

Окиси

углерода

Метана

Углеводородов . ^ . .

о,

,30

,76

9,96

3,32

0,54

0,19

10,96

4,22

0,47

0,20

—

295 —

Состав газовой смеси изменяется в зависимости от темпера-

туры, продолжительности и скорости

сухой

перегонки дерева.

Среднее количество всех получающихся газов составляет 16 —

18°/, от веса дерева, но

доходит

в некоторых случаях (быстрая

гонка)

до 20 — 25%.

В зависимости от стадии процесса

сухоя

перегонки дерева

состав выделяющихся газов также меняется. В начале процесса

выделяется только

воздух,

заключавшийся в дереве и аппарате,

затем появляется малогорючий газ, состоящий почти исключи-

тельно из С0

и СО. После выделения из дерева воды начи-

нается

сильное выделение газов с значительным содержанием

легко горящих углеводородов, окиси

углерода

и водорода. В даль-

нейшем

выделение газов уменьшается.

Теплотворная способность газовой смеси, образующейся вна-

чале перегонки, составляет около 1000 Кал. на 1 м\ а в конце пере-

гонки

свыше

4500

Кал. Средняя теплотворная способность 1 ж

древесного газа может быть принята в 1200

болыи.

км. Это оосто-

ятельство свидетельствует о хорошей нагревательной способности

газообразных продуктов

сухой

перегонки дерева. Практически

можно

принять, что каждые

20-25

кг древесного газа, обра-

зующиеся из 100 ш воздушно-сухого дерева,

могут

заменить по

своей топливной способности 2,5-3 кг каменного угля. Благо-

даря этому на заводах

сухой

перегонки дерева древесный газ

не

выпускается на

воздух,

а сжигается под ретортами как топ-

ливо,

что

дает

экономию на дровах или каменном

угле.

Кроме

этого,

древесный газ может быть применен для отопления паро-

вых котлов, для приведения в действие газовых Деятелей

для целей освещения. В том случае, когда имеют в виду глав-

ным

образом получение древесного газа для мления или

силовых установок, дерево или отбросы рационально^ превра-

щать в газ при помощи особых аппаратов, называемых газо-

генераторами, при этом в виде побочных продуктов молшс, так*

улавливать древесный

уксус

и смолу, однако, в значительно

меньшем количестве, чем при обыкновенном переугли анпи

В газогенераторах первично образующийся древесный

уголь

сго-

рает при ограниченном доступе

воздуха.

1ене

аторный газ,

— 296 —

согласно данный Еиетайбля, имеет следующий приблизи-

тельный состав: азота

57°/

углекислоты 8°/

, окиси

углерода

водорода

2,6°/,,

и метана

0,407

Простейший

газогенератор (рис. 145) представляет собой

простую шахтную печь с колосниками. Через отверстие А (за-

грузочная коробка) загружаются в печь дрова.

Воздух

вдувается

снизу под колосниковую решетку В. ^Выделяющиеся

газ

ы вы-

ходят

через

трубу

G. В более новых газогенераторах приме-

няется

дутье

воздуха

сверху

отсасывание полученного

газа снизу. В двойном шахт-

ном

генераторе Р и ш э в од-

ной

шахте сжигают древес-

ные

отбросы и образующийся

газ вместе с воздухож про-

пускают через вторую

шахту,

наполненную

раскаленным

коксом.

В генераторе «Р у с т о н-

Горнсбай> предусмотрена

добыча смолы при газирова-

нии

дерева, что повышает

Рис

us. Схема шахтного выгодность генератора.

газогенератора. Отметим, что на шведских

заводах «Л ь у с н е-В о к с н а»

два газогенератора с суточной пропускной способностью 12 т

каждый приводят в действие газовый двигатель, мощностью

оОО лошадиных сил.

По

исследованиям Неймана газовсасывающая установка

генераторами с успехом может применяться на лесопильных

заводах с определенной потребностью энергии и является эко-

номически

более выгодной, чем паровой локомобиль.

Сухая перегонка мелких древесных отбросов.

Мелкие

древесные отбросы и опилки образуются в большом

количестве в лесопильном производстве при распиловке бревен

— 297 —

на

доски. В утилизации опилок и пр. прежде всего заинтересо-

ваны

сами лесопильные заводы, для которых опилки являются

балластом, подвергающимся при отсутствии утилизационных

устройств бесполезному сожжению.

Использование

опилок для

сухой

перегонки дерева встре-

чается со следующими трудностями: переугленные обычным

способом опилки

дают

более или менее порошкообразный уголь,

не

имеющий сбыта.

Выход

уксусной кислоты и метилового

спирта из опилок также низок. Опилки креме того обладают

весьма плохой теплопроводностью, что затрудняет однородное

полное переугливание их в ретортах.

Опилки

хвойных пород, которые главным образом полу-

чаются в лесопильном производстве, содержат незначительное

количество скипидара, в виду того что большая часть его уле-

тучивается в процессе распиловки и при хранении опилок

чем также понижается ценность опилок как сырья для

сухой

перегонки.

В 1891

году

Бергман предложил патент брикетирования

опилок

для

сухой

перегонки дерева, однако, оказалось, что бри-

кет при перегонке рассыпается. Гейденштам для устране-

ния

этого явления предложил производить небольшое механи-

ческое давление на брикет во время перегонки; при этом полу-

чались действительно угольные брикеты, однако, этот способ

оказался

экономически невыгодным.

Дальнейшее развитие вопроса

сухой

перегонки опилок пошло

по

пути конструирования специальных для этой цели аппаратов.

Отличительной особенностью этих аппаратов является переме-

шпвание

в них опилок посредством специальных мешалок или

посредством вращения самих реторт.

В аппарате Мей ер а, представляющем собой реторту с^си-

стемами этажнорасположевных пластин, предусмотрена

сухая

перегонка

опилок тонкими слоями. Ш рис 146

рат Американской химической компании по

ВД"™""™"^

ких древесных отбросов, сконструированный лет пятнадцать

назад'

В шейку накло*о поставленной реторты А вводятся

высушенный и подогретый материал через воронку Я и тая

— 298 —

спрессовывается поршнем Р; при этом находящийся Е материале

воздух

уходит

обратно через воронку. В нижнем конце аппа-

рата древесный

уголь

постоянно выталкивается посредством

червячной

передачи и поршневого затвора, такого же, каковой

имеется в верхнем конце реторты. Реторта во время работы

медленно вращается посредством зубчатой передачи F. Газы

пары выходят из реторты через

трубу

И в конденсационную

установку. Неконденсирующиеся газы проводятся в топку В.

Рис.

146. Аппарат для

сухой

перегонки древесных отбросов (химической

комнании

Самана в Нью-Йорке). По Бенбери.

Древесный

уголь

получается хорошего качества, выход уксусной

кислоты

выше, чем при нормальном переугливании дерева,

а выход древесного спирта несколько ниже.

По

способу S a w t е 11 полученный из опилок древесный

уголь

подвергается немедленному газировапию.

Способ

Стаффорда (американский патент

1921г.)

преду-

сматривает

сухую

перегонку более крупных древесных отбросов ')

полным использованием экзотермического тепла, выделяю-

щегося при разложении древесины. Тепла, выделяющегося при

разложении

первых порций дерева отзывается достаточно для

') Обрезков, горбылей, рейки и т. п.

— 299 —

начала самопроизвольного разложения порций последующих,

если только древесину брать совершенно

сухой

(1—2°/

влаги)

предварительно подогретой, а реторту снаружи тщательно

изолировать от потери теплоты.

Переугливаемый материал предварительно высушивается и

подогревается до 100 —

250°

и затем уже вводится через

загру-

зочную воронку (рис. 147) посредством червячной передачи

хорошо изолированную »

реторту. Цифрами 8, 9,

10 и 11 обозначены на

рис.

147 термометры, по

которым тщательно сле-

дят за температурой пе-

чи.

Реторта Страффорда

работает непрерывно и

нагревается дровами до

400°

только при перво-

начальном пуске в ход.

дальнейшем внеш-

ний

обогрев совершен-

но

устраняется. Реторты

Стаффорда в настоящее

время с успехом рабо-

тают на заводах Форда, обугливая древесные отбросы с

неко-

торой примесью опилок.

В заключение надо отметить, что использование для

сухой

Черегонки

и углежжения крупных древесных отбросов не встре-

чает столь больших трудностей, как использование опилок, и

переработка этого материала существенно не отличается от су-

хой перегопки обыкновенного древесного материала.

Рис..

147. Реторта Стаффорда.

Смоло-скипидарное

производство.

Сухая перегонка древесины хвойных пород, имеющая своей

главной целью получение смолы и скипидара, носит название

смоло-скипидарного

производства или смолокурения. Смолокуре-

— 300 —

ние

является самый старым ') и наименее совершенным спосо-

бом получения смолы и скипидара и в настоящее время имеет

преимущественно кустарный характер.

Хвойный материал, поступающий для смолокурения, должен

иметь высокое содержание смолы и называется

«смольем»

иди

«осмолом». Осмолом прежде всего

могут

служить сосновые

пни

корни,

пробывшие в земле после рубки деревьев не менее

12—15 лет. Содержание смолы в таком осмоле доходит до

30°/

Высокосмолистым материалом является также ядровая часть

старых сосен, комлевая часть мертвых стволов сосны и проч.

и,

наконец, искусственно подсоченная сосна, так называемая

смолье-подсочка.

Перед поступлением в производство пни, корни и т. п.

должны быть хорошо очищены от коры и земли, а также должны

быть надлежащим образом расколоты.

Наиболее примитивным способом смолокурения является

смолокурение в ямах и майданах (см. Углежжение), в которых

утилизация скипидара и др.

летучих

продуктов невозможна.

Смола, полученная в ямах и майданах, имеет низкое качество

получается в незначительном количестве, в виду происходя-

щих больших потерь. Более совершенно проходит смолокурение

печах, котлах и ретортах, при чем устройство этих аппаратов,

имеет существенные отличия от аппаратов, применяющихся для

сухой

перегонки лиственных пород.

Главной особенностью смолокуренных аппаратов является

устройство выходного отверстия для отгоняющихся продуктов

нижней части аппаратов или устройство

двух

отверстий:

одного внизу и

другого

вверху

аппарата. О целях такого рас-

положения отверстий

будет

сказано ниже.

Смолокурение в печах и железных аппаратах имеет резкое

различие между собой. Процесс

сухой

перегонки в печах про-

*) По имеющимся данным, добывание смолы можно считать первым

видом химической переработки древесины. В Торговой книге за 1575 год

(изд. Археология, общ. в 1857 г.) можно найти упоминание о торговле

•смолой и о приспособлениях для ее получения. Скипидар является более

поздним продуктом смолокурения.

301 —

исходит весьма плавно и спокойно, благодаря плохой теплопро-

водности кирпича, однако, кирпичные стенки, не обладая боль-

шою плотностью, пропускают частично пары скипидара и смолы,

которые вследствие этого теряются.

Выход

отгоняющихся продуктов при печном смолокурении

силу указанных причин (потери) ниже, чем при смолокурении

котлах, ретортах и т. п. Так, например, при печном смоло-

курении из 1 м> среднесмолистого осмола получается

34-54

кг

смолы и 6-10 кг скипидара, а при котельном способе выход

смолы составляет

59—68

кг и скипидара

15—2Q

кг.

Большого различия между смолокурением в котлах, казанах

ретортах нет, и эти аппараты отличаются

друг

от

друга

только

по

форме и размерам.

При

смолокурении образование и выделение

летучих

про-

дуктов происходит в следующем порядке: 1) выделение

скипи-

дара и водяных паров, 2) выделение продуктов

сухой

перегонки

канифоли

(легкая, смола), 3) выделение продуктов

сухой

пере-

гонки

лигнина и целлюлозы.

При

устройстве нижнего отверстия в

™°

л0К

УР

енны

ратах" о/разующиеся нары тяжелой смолы

легко>*>™^

выходят из аппарата в жидком состоянии. При сильно

стом материале из нижнего отверстия также

выходит-™

щаяся

и' дерева не вполне

~а^я ж в

верхнее отверстие выходят пары более^ету

Сола, полученная в аппарату нижним р ^ ^

более высокие качества, чем смола, иол,

ВерхНПМ

ВЫХОДНЫМ

ОТВерСТИеМ.

Устроило довольно »W

куренной печи, изображенное на рис J ^

следующее: прямоугольная

кирп™*J™^

печь

СМО

лья>

имеет в своей передней части

™*£**^

кирпич

(рис.

149). Кирпичная камера с

трех

ет р i _

ным

же кожухом. В промежутках между ь jf ^ ^^^

устроены топки. С боков кожуха, УР

рху

делается несколько отверстий для под* удобными

кожуха устраиваются вытяжные отверстия. Наиболее уд

СМОТО-