Opublikowano dnia 15 lipca 1957 r. lAoksy) POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 40060 KL 10 a, 38/01 Fabryka Suchej Destylacji Drewna Przemyslu Lesnego*) Gryfino k. Szczecina, Polska Sposób przeprowadzania termicznego rozkladu drewna, zwlaszcza w retortach Patent trwa od dnia 29 wrzesnia 1956 r.W procesach termicznego rozkladu drewna w retortach zachodza stosunkowo znaczne straty produktów destylacji, zwlaszcza kwasu octowego i alkoholu metylowego.Proces termicznego rozkladu drewna przepro¬ wadza sie zasadniczo w trzech fazach, z których pierwsza obejmuje okres suszenia drewna, przy czym produkty lotne wypuszcza sie do atmo¬ sfery, drugi okres stanowi wlasciwy okres roz¬ kladu termicznego i okres trzeci, okres wyza¬ rzania wegla. W okresie wylaczania wegla, by uniknac zaplonu gazów niekondensujacych przy otwarciu i wyladowywaniu retorty, wprowadza sie przegrzana pare wodna w Celu ich usuniecia.Ze wzgledu na nierównomierne wysychanie drewna nie mozna ustalic granicy miedzy okre¬ sem pierwszym i drugim procesu. Partie zew¬ netrzne wysychaja predzej, przy czym w trakcie *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspóltwór¬ cami wynalazku sa Stanislaw Duraj, inz. mgr Tadeusz GiecewiCfc, inz. Stanislaw Hulisz, Jacek Prozwicki, inz. Stanislaw Figura i mgr Przemyslawa Giecewicz. wysychania partii srodkowych drewna — za¬ chodzi juz na zewnetrznych warstwach normalny rozklad, co powoduje straty kwasu octowego i alkoholu metylowego. Ponadto w okresie wlasciwego rozkladu termicznego, po rozpoczeciu isie reakcji egzotermicznej,, powstaja wskutek szybkiego wzrostu temperatury warunki sprzy¬ jajace rozkladowi cennych produktów destylacji.Sposób wedlug wynalazku pozwala na uzyska¬ nie duzych wydajnosci produktów destylacji oraz jak najwiekszej ilosci porowatego wegla drzew¬ nego o wysokiej jakosci.Produkty destylacji drewna poddawane jak dotychczas dzialaniu wysokiej temperatury, dzia¬ laniu katalitycznemu wegla drzewnego i gora¬ cych metalicznych scianek aparatury, ulegaly niepozadanym dalszym reakcjom rozkladu. Al¬ kohol metylowy moze np. ulegac nastepujacym reakcjom: CH3OH ^1 CHoOH ~T.-^CO + 2H9 CH9 + H90 CH3OH + CO^Z^CH3COOH CH3OH + CO"^-*" C02 + CH4W«3ys#ria t$ reakcje moga zachodzic równo¬ czesnie, przy czym intensywnosc ich jest zalezna od szeregu parametrów, a przede wszystkim temperatury, cisnienia, katalitycznego oddzialy* wania wegla drzewnego oraz katalitycznego oddzialywania metalowych scianek aparatury.Reakcja tworzenia sie alkoholu metylowego jest reakcja egzotermiczna, wydzielajaca ciepla, wobec czego z obnizeniem temperatury rdwnawaga reakcji bedzie przechodzila w kie¬ runku tworzenia sie alkoholu metylowego. Im nizsza jest temperatura w rcfcrde, w kfótfeji za¬ chodzi rozklad drewna, tym mniej alkoholu me¬ tylowego bedzie ulegalo rozkladowi na Henek wegla i wodór.Rozpatrujac powyzsze reakcje, stwierdzic na¬ lezy, ze reakcja tworzenia sie alkoholu metylo¬ wego nastepuje przy zmniejszeniu sie objetosci, wobec tego korzystnym bedzie zwieksze¬ nie cisnienia spraszajacego powstawaniu alko¬ holu metylowego. Z drugiej strony ilosc czaste¬ czek alkoholu metylewego,Wtóraatog*rolMa<*owi ma CO i H2 bedzie zalezna od czasu przebywania alkoholu metylowego w niedogodnych sfe tneg& warunkach oraz od stezenia produktów rozkladu, z którymi znajduje sie w równowadze. To tez reakcja wskazane Jest wedLig wyjaalazku po¬ wadzic tak; by czas przebywania utworzonego alkoholu metylowego w retorcie^ z^nnittjfczyc^' mozliwie do minimum* przy czym korzystnie w tym okresie zwiekszyc celowo w retorcie ste¬ zeni* produtetów rafrtofcy go mozna osiagnac wvB$j£l wynalazku prztavwprowadzanie do re~ mie/^: irmymi^Oadoiki roafcladu alkoholu me- tylowe#i kw**u oct Twow^ie^sia kwasu octowego i jego* rozklad przetkaja jak *asfef*ut*c CHfcOOfe" 2CW3COOH^Z±,«»3COCH^+ H20 -f C02 + Q CHz£X^^ZZL&*v& €©2 + Q gdz^ Q stanowi cieplo wyzwolone podczas egzo* tenn|cza^ch.reakcii,. Podobnie jak*w przypadku alkoholu mezowegorówniez, i te reakcje pr»e~ biegaja w obecnoscf katalizatorów, a mianowicie wegla drzewnego powstajacego w retorcie oraz goracych scianek aparatury, l^albsc pow¬ stalego kwasu octowego"wwysokich^tehperatu- rach \yzrastk r6wtoi«» ze *t^*Bnleii^i*Wukitów rozkladu jakr CO^, CN4 i H^ octowy znajduje sie w warunkach reakcji zawsze w równowadze). Kwas octowy powstac moze równiez w rezultacie wtórnych reakcji w mysl równania CtffrOH + CO^H^; CH3COOH + 20.000 kal.Ostatritó reakcja zachodzi równiez przy wy¬ dzieleniu sie ciepla i zmniejszeniu objetosci, £ wiec w warunkach podobnych do warunków tworzenia sie alkoholu metylowego. Tworzeniu sie kwasu octowego sprzyja podobnie jak W Ifcrzyjpadku dLkohoiu iheiyidwego, wprowadza¬ nie gazów niekondensujacych i pary wodnej.Gazy kondenstij^ce, w mysl sposobu wedlug wynalazku,- wgirfrW&clzac nalezy w mieszaninie zawierajacej CO, CO& C2HA, CH4 i H2, które stano¬ wia produkty rozkladu kwasu octowego i alko¬ holu metylowego i z którymi w warunkach reakcji sa one w równowadze. Wprowadzanie tych skladników, zgodnie z prawem Guldiberga i Wagego, spowoduje zwiekszenie sie stezenia pfrodufctów rozklada kwasu octowego i alkoholu metylowego, przez co w danych warunkach 'cisnienia: i temperatury powoduje sie zwieksza¬ nie stezenia powstajacych zwiazków, zwlaszcza CH3COOH i CH^OH.W j»y& wynalaiku oferetst&ietffó drWnd przeprowadza sie tak, by zachodzila juz synteza itwtSsftf óibtbw^&&41 alkoholu metylowego. W dru¬ gim okresie wlasciwego rozkladu termicznego za¬ bezpiecza sie powstaly kwas octowy i alkohol metylowy ptoftf rozkiodcn^ 2&£ w ttfzfcdm okra¬ sie, ¦ w którym nastepu** wyiattfstrf* w^gfa, reafeefe femwatet s*e tak,1 *e za**M»^Wwa¬ runki - syntezy kwasu octow0idi aBCOttOlU nie%- lowegoi Sto^aicr gpotfób wedt^ ^ osia¬ gnieciu wewitatyz MterEr ^en^mm^ r KW^T wprowadzi- sie do retorty «a^«ie»S^e«G8a»: Okres pfeptesay pgaefrioWSdzfr m^'W:'osW gnafc wretartie taiaperfttttft* 250^C/M:ó^ia si^ po'Tzajfe«kol**'g0ito. '££*!$* ii nej par* wodag'- *r «ftizl«il^ oW wt^^tó i ilosci dsggma' WgtowaflW ^' <^ ^tbrty^ gazy niekmdeaaujaoe, **Jrt^i*er s^Sftdlifla^ f^MeWu wyzej omówione w taidcfc ifcrtciactf; abfWMe- szaoinle x w*dtó*iaiu| fcaW w^ skladowi' ac^dow«mti pr«ikltt^w ro*ftfó(Jli^ Kwa-' su octowego i stonMJluJ in^^loWe^/ w sMft^ równowagi. Gazy niekondensujacewprowadza sie * w p*rw4ayn) okreate^ trwaW^ i*e#^i fi«5^*^3 ograne ido Wmp^ratotr ***& W dftlgSSF tefcfc proctf*^ retorty celowe gazy niekoodeiliUj^aol«ap«^- — 2 —\ turze 300aC w mieszaninie z para wodna o tem¬ peraturze 300°C. Poza przesunieciem równowagi . reakcji para wodna i gazy niekondensujace po¬ woduja lagodzenie warunków oraz przyspiesze¬ nie przejscia zwiazków z retorty do chlodnicy, skracajac czas przebywania ich w niedogodnych warunkach. W okresie trzecim w czasie wyza¬ rzania wegla wprowadza sie dalej gazy niekon¬ densujace o temperaturze najlepiej 350*C i pare wodna w wiekszj ilosci anizeli w drugim i pier¬ wszym okresie. Przed zakonczeniem procesu wy¬ zarzania przerywa sie doprowadzanie gazów nie¬ kondensujacych, a wprowadza sie wylacznie pare wodna w celu wyparcia wszystkich gazów i ewentualnie pozostalych jeszcze produktów reakcji z retorry do odbieralników. Przepusz¬ czanie pary wodnej posiada jeszcze te dogodnosc, ze polepsza jakosc wegla drzewnego i umniejsza zawartosc w nim czesci lotnych.Sposób wedlug wynalazku ilustruje nalepiej nizej przytoczony przyklad praktycznego wyko¬ nania.Przyklad. Partie drewna umieszcza sie iv retorcie i ogrzewa, przy czym po osiagnieciu temperatury 100°C do retorty wprowadza sie .gazy niekondensujace o temperaturze 250*0 w ilosci 100m,/godz. na 17,5 m przestrzennych drewna, co powoduje szybkie ogrzanie calej .masy drewna do pozadanej temperatury, przy¬ spieszajac wysuszenie jego i zapoczatkowanie reakcji egzotermicznej, przy czym proces pro¬ wadzi sie tak; by zawarta masa drewna w re¬ torcie osiagnela temperature 250°C w czasie .okolo 5 godzin. Po osiagnieciu temperatury 250*C do retorty wprowadza |ie mieszanine gazów nie¬ kondensujacych w ilosci 60 m*/godz. o tempera¬ turze 300*C w mieszaninie z para wodna w ilosci ¦50 kg/godz. o temperaturze 300°C. Reakcje w tych warunkach przeprowadza sie tak dlugo, az nie nastapi zmniejszenie wydzielania sie kwasu octowego i alkoholu metylowego, po czym w trzecim okresie przebiegu reakcji, a wiec wy¬ zarzania powstalego wegla w retorcie, wprowa¬ dza sie gazy niekondensujace o temperaturze 350°C w ilosci 100 m*/godz. i pare wodna w ilosci 70 kg/godz. Pól godziny przed zakonczeniem pro¬ cesu wyzarzania, przerywa sie doprowadzanie gazów niekondensujacych, a doprowadza sie je¬ dynie pare wodna w ilosci 70 kg/godz.Stosujac sposób wedlug wynalazku otrzymano 19 kg kwasu octowego bezwodnego oraz 7,5 kg alkoholu metylowego na metr przestrzen¬ ny drewna, podczas gdy prowadzenie reakcji • wedlug dawnego rezimu dalo wydajnosci znacz¬ nie mniejsze, a mianowicie okolo 17 kg kwasu octowego i 6 kg alkoholu metylowego na metr ^ przestrzenny drewna. PL