木材炭化与干馏

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1、林产化工基础教研室马艳丽2.*木材炭化与干馏2.1林产植物原料的干燥2.2木材炭化2.3木材干馏一、植物原料含水率1.木材中的水（1）自由水：存在于细胞腔和细胞间隙中。只与体积密度、燃烧性有关，与干缩湿胀、力学性质无关。木材干燥时，自由水首先蒸发。（2）吸附水：存在于细胞壁内。不仅与体积密度、燃烧性有关，而且与干缩湿胀、力学性质有关。木材受潮时，水首先进入细胞壁内。（3）化合水：化学成分中的结合水(量少)2.1林产植物原料的干燥木材中的水分大部分为自由水和吸附水，而化合水很少。木材干燥时首先是自由水跑掉，而后是吸附水跑掉。木材受潮时，先是细

2、胞壁吸水．细胞壁吸水达到饱和后，自由水才开始吸入。纤维饱和点这个概念，对于我们研究木材性能很有实用价值。当木材含水量在纤维饱和点内变动时，木材的许多物理力学性能也随之改变，达到纤维饱和后这些性质的改变也自行停止。2.木材的纤维饱和点：当木材中无自由水，而细胞壁内吸附水达到饱和时，这时的木材含水率称为纤维饱和点。通常25％～35％3.木材的平衡含水率平衡含水率:在一定温度和湿度环境中，木材中的含水量达到与周围环境湿度相平衡时含水率。北方：12％南方：18％长江流域：15％达到相平衡时含水率的木材，性能相对比较稳定，因此平衡含水率是木材加工、使

3、用时的控制点。以免使用时由于含水量变化而引起木材各性能的改变。4.标准含水率：15%但在纤维饱和点以内时，则表明水分都吸附在细胞壁的纤维上，它的增加或减少才能引起体积的增大或缩小，即只有吸附水的改变才影响木材的变形。木材干燥是木材热解的预备阶段，木材的最佳含水率是10%~15%。生产规模小的企业一般采用木材风干，即天然干燥。（一）木材干燥的基本理论木材中的水分在干燥阶段并不能完全除去。一般在空气相对含水率为100%的情况下，T为100℃时，木材的平衡含水率为20%。木材在干燥过程中，一定程度木材中所含水分不随与载体接触时间的延长而变化，此时

4、的含水率的数值称为平衡水分。二、原料干燥木材干燥分为三个时期：1.干燥速度不变时期（恒速干燥时期又称外部扩散作用时期）特征：自由水表面蒸发，干燥速度不变。湿木材干燥初期，自由水和吸着水同时存在，整个木材表面蒙有一层薄薄的水膜。木材干燥开始时，水分从木材表面蒸发后，能迅速通过大毛细管依靠木材内部的水扩散到表面进行补充，木材表面的水膜保持完整性。二、原料干燥在木块大小等性质不变的前提下，干燥介质与木块的接触面积不变。此时期的干燥速度取决于干燥介质的温度、湿度和流动速度。此阶段耗费时间：主要取决于原料木材的含水量。自由水含水量越多，木材含水率越高

5、，恒速干燥时间越长。2.干燥的中间时期（自由水从细胞腔中蒸发过渡到结合水蒸发）特征：干燥过程由蒸发自由水过度到蒸发吸着水。干燥速度和木材含水率分别呈直线变化。由b开始到C结束。随着木材中自由水蒸发，当自由水的扩散速度小于木材表面水分蒸发速度时，木材表面水膜开始消失，出现个别的干燥部分。干燥过程便由恒速干燥进入到中间时期。随干燥的进行进一步逐渐减小，直到C点，木材表面全干。含水率变化范围35%-20%左右。3.内部扩散作用时期特征：木材表面是干燥的，但是木材内部空隙中含有相当的水分。此时期水分蒸发除了要达到饱和蒸汽压外，还要克服水分由木材内部

6、扩散到表面的传质阻力。一般木材含水率在30%以下，干燥过程直接由2.3过程开始进行。干燥后期，木材中所含有的水分蒸发速度降低，木块表面形成已达平衡含水率的干燥层。进一步干燥时，木块内部的水分要由干燥层内部扩散到木材表面才能蒸发，同时干燥层厚度逐渐增加，导致水分扩散速度又逐渐下降，干燥阻力逐渐增大。当木块中心的含水率达到平衡含水率时，干燥速度为零，干燥过程结束。三、植物原料人工干燥设备*常见的干燥设备有(隧道式)、(回转式)和（气流干燥式）干燥装置。（一）隧道式干燥装置：半连续式干燥器由多辆料车和隧道式干燥窑组成。干燥介质用180~220℃废

7、烟气，氧含量12~14%。缺点：①干燥器与小车之间的空间大，与木材接触不好，介质不能充分利用。②整个隧道中干燥介质分布不均匀③干燥时间长。这种干燥器一般与车辆干馏釜配套使用。（二）回转式干燥装置本体是卧式回转圆筒，通常用钢板卷制。直径1~2m、长度10~15m。其轴线与水平倾角为1º~5º。在筒体外大齿轮的带动下，以1~5r/min。优点：操作简单、运行稳定，可连续也可间歇干燥作业。缺点：物料停留时间段，不适于干燥块度较大物料。常用于干燥木片、果壳、木屑等散粒状物料。干燥程序：木屑类原料由炉尾进入回转圆筒内，随着筒体的转动逐渐向炉头移动，在

8、移动过程中与炉头进入的热烟气直接接触干燥，最后由炉头卸料。废烟气由炉尾排除。物料停留时间为0.5~2h。（三）气流式干燥装置（连续干燥装置）主要由风机、加料器、干燥管、旋风分离器