МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ КИПЯЩЕГО СЛОЯ И КОНДЕНСАЦИИ ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ

Физико-химическая картина процесса переработки древесины термическим методом в реакторе кипящего слоя

Технологический процесс переработки древесины термическим методом в реакторе кипящего слоя можно представить как совокупность следующих стадий (рис. 2.1):

  • - термическое разложение сырья в условиях кипящего слоя;
  • - газоочистка от твердых частиц и движение парогазовой смеси по трубопроводам;
  • - конденсация парогазовой смеси.

Жидкий

Древесные уголь

частицы

Неконденсируемый газ

Рис. 2.1 Совокупность процессов технологии быстрого пиролиза

Для раскрытия сути физической картины технологического процесса рассмотрим термическое разложение сплошной древесной частицы шарообразной формы в инертной газовой среде. Процесс начинается с передачи поверхности древесной частицы тепловой энергии конвективным (передача тепла от газа), кондуктивным (передача тепла от инертного материала в кипящем слое) методами и излучением от стенок, в результате чего осуществляется ее прогрев за счет явления теплопроводности при наличии градиента температуры. По достижении поверхностью температуры, равной температуре мокрого термометра, начинается сушка древесной частицы. С дальнейшим увеличением температуры начинается стадия термического разложения. Технология процесса быстрого пиролиза предусматривает высокую скорость нагрева древесных частиц (до 5000 °С/с) и быстрое удаление продуктов разложения из зоны пиролиза. Высокая скорость нагрева достигается за счет малых размеров древесных частиц (до 2 мм) и минимальной влажности используемого сырья (до 12% несвязанной влаги).

В состав парогазовой смеси (ПГС), полученной в результате термического разложения древесной частицы, входят пары, аэрозоли, неконденсируемые газы, а также частицы угольной пыли. Несущей фазой смеси является газ. В результате перемещения ПГС по газовому тракту установки между компонентами смеси происходят как физические, так и химические взаимодействия, которые могут приводить к существенным изменениям свойств конечных продуктов. Вторичные реакции парогазовой смеси разделяются на гомогенные и гетерогенные и включают такие реакции, как разложение, частичное окисление, реполимеризация и конденсация. Хотя ПГС имеет сложный химический состав и вторичные реакции включают большое количество разных реакций, предполагается, что ПГС подвергается двум конкурирующим реакциям, в результате которых образуются неконденсируе-мый газ и высококипящий конденсирующийся материал.

Процесс газоочистки от твердых частиц осуществляется инерционным осаждением в циклоне. Парогазовая смесь подвергается конденсации в конденсаторе смешения, в результате чего происходит передача энергии парогазовой смеси к каплям охлаждающего агента, что, в свою очередь, приводит к увеличению температуры капли и ее размера. Движущей силой процесса является разность температур и разность концентраций веществ.

Такова согласно современным представлениям физическая картина процесса термического разложения древесины.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >