К. Й. НОГИН
СУХАЯ ПЕРЕГОНКА
ДЕРЕВА
/
ч
ЛИСТВЕННЫХ и ХВОЙНЫХ
ПОРОД
С 83 рисунками в тексте
._i
НАУЧНОЕ ХИМИКО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ В. С. Н. X.
Л Е II И Н Г Р А Д
1921)
Стр.1
ВВЕДЕНИЕ.
Если нагревать дерево до определенной температуры без доступа
воздуха, то оно претерпевает химические изменения и разлагается,
причем образуются газообразные и парообразные продукты, по выделении
которых в сосуде остается уголь. Такой процесс разложения
дерева называется сухой перегонкой дерева.
Выделяющиеся парообразные продукты можно отвести в холоЛенинградская
Коммунальная тнпо-литография. Улниа 3-го Июля, 55. Г^лкач .V fi
Ленинградский Гублит .V 19503. Тираж 2000 чкл. J01
, л.
дильник, где они сгущаются в жидкость; в этом случае в результате
сухой перегонки дерева получаются: 1) газ, 2) бурый водянистый дистиллят,
так наз., древесный уксус, 3) древесная смола, которая отчасти
растворяется в древесном уксусе, отчасти нерастворима в нем и выделяется
в виде темной жидкости с характерным запахом, 4) уголь
и 5) скипидар, который образуется при сухой перегонке дерева
хвойных пород.
Все эти пять продуктов термического разложения древесины не
являются химическими индивидами, а представляют сложные смеси
разнороднейших химических соединений. Газ, а часто и уголь не имеют
коммерческого значения, и важнейшими продуктами являются древесный
уксус, смола и скипидар. Состав древесного уксуса отличается большой
сложностью и до настоящего времени еще не совсем изучен; из
многочисленных продуктов, заключающихся в древесном уксусе, особое
значение имеют уксусная кислота и метиловый спирт, хотя в древесном
уксусе содержатся и такие ценные продукты, как ацетон, формальдегид,
муравьиная кислота, но количество их так ничтожно, а
выделение и очистка так затруднительны, что предпочитают получать
эти продукты не прямо из древесного уксуса, а другим более дешевым
и выгодным способом.
Количество важнейших продуктов сухой перегонки дерева меняется
в зависимости от разных факторов, в числе которых порода дерева
является одним из главнейших.
1*
Стр.2
4
При сухой перегонке дерева лиственных пород древесный уксус
отличается большим содержанием уксусной кислоты и метилового спирта,
скипидара совсем не получается и смола выходит очень низкого качества,
благодаря чему применение ее очень ограничено. Сухая же перегонка
дерева хвойных пород дает большой выход смолы хорошего качества
и скипидар; уксусной кислоты и метилового спирта в древесном
уксусе хвойных пород содержится мало, на половину меньше против
лиственных пород, благодаря чему древесный уксус в данном случае
обыкновенно не утилизируется и выбрасывается вон.
Уксусная кислота выделяется из древесного уксуса в виде уксуснокислой
извести или, так наз., древесного порошка. Получение древесного
порошка и сырого древесного (метилового) спирта путем
сухой перегонки лиственных пород носит название спирто-порошкового
производства, а сухая перегонка хвойных пород с целью получения
высокосортной смолы и скипидара называется смолокуренно-скипидарным
производством. И в том, и в другом производстве, кроме
указанных продуктов, получается уголь и газ; первый из них обыкновенно
поступает на рынок, и только в редких случаях употребляется
на месте производства, как топливо, второй же на больших заводах
отводится в топки и сжигается, а при кустарной работе выпускается
на воздух.
К спирто-порошковому и смолокуренно-скипидарному производствам
примыкают углежжение и дегтекурение, в основе которых также
лежит процесс сухой перегонки. Материалом для углежжения служит
древесина хвойных и лиственных пород. По своему характеру это чисто
кустарный промысел и никаких продуктов разложения дерева кроме
угля здесь обыкновенно не добывается. Но за границей, например,
в Швеции, и у нас на Урале, где требуется громадное количество
угля для доменного производства, углежжение выходит из положения
кустарного промысла, принимает характер крупного заводского производства
с утилизацией всех важнейших продуктов сухой перегонки
дерева; так, в последнее довоенные годы, на Южном Урале в Симском
округе, была построена непрерывно-действующая печь системы Аминова;
в Златоустовском округе была пущена в ход также непрерывно-действующая
печь инж. Клячина и в Кыштымском округе—печь лесн. Биссеннека.
Все эти печи рассчитаны на массовое углежжение с утилизацией
побочных продуктов.
— 5 -
Продуктом дегтекурения является берестяной деготь, который
получается посредством сухой перегонки бересты (верхний слой коры
березы). Дегтекурение—стариннейший русский кустарный промысел, и
в некоторых местностях СССР он получил большое распространение;
за границей же встречается очень редко. Благодаря невозможности
заготовки бересты в больших размерах дегтекурение существует только
в форме кустарного промысла и не может подняться на степень заводского
производства.
Сухая перегонка дерева сама по себе представляет начальную
стадию всего производственного процесса и не дает, если не считать
угля, готовых продуктов, а только полупродукты, которые подлежат
дальнейшей переработке и очистке. Переработка этих первичных продуктов
требует довольно сложной аппаратуры, которая меняется
в зависимости от характера и размера производства, качества и особенностей
перерабатываемого материала, принятого способа переработки
и т. д.
Цель предлагаемой книги—познакомить читателя с разными способами
сухой перегонки дерева и переработки первичных продуктов
на высшие и с применяемыми при этом аппаратами. Но простое описание
многочисленных систем аппаратов и хода работы на них было
бы недостаточно без знакомства с теоретической стороной дела; чтобы
правильно и ясно понять производство—необходимо познакомиться
с химией дерева и с теми химическими изменениями, которым подвергается
дерево во время сухой перегонки.
Русские и многие иностранные руководства по сухой перегонке
дерева грешат невнимательным отношением к теоретической стороне
производства, что отчасти и понятно вследствие малой изученности
химического состава древесины и химических процессов, которыми
вызывается термическое разложение дерева. Но за последние 15—20 лет
наукой были сделаны большие успехи в этом направлении: была выяснена
роль составных частей древесины в образовании разных продуктов,
изучено влияние разных факторов на ход процесса сухой
перегонки дерева и проч. Благодаря достигнутым результатам теперь
является уже возможность более ясно представить себе картину тех
химических реакций, которые происходят при сухой перегонке дерева.
Поэтому я считаю необходимым в этом издании обратить внимание
на теорию и предпослать ее описанию аппаратуры и произвол
Стр.3
- 6 —
ственных процессов. Таким образом, настоящая книга распадается на
два отдела: 1) теоретический и 2) практический. Последний, в свою
очередь, разделяется на углежжение, на сухую перегонку лиственных
и хвойных пород и на аналитическую часть.
В виду значительного в СССР развития углежжения (на Урале),
считаю полезным более детально остановиться на этой отрасли сухой
перегонки дерева, подробнее описать его настоящее положение и
рассмотреть те меры, которые могли бы способствовать его дальнейшему
развитию.
При составлении книги я руководствовался, главным образом,
всемирно-известным сочинением К1аг'а„ Technologie der Holzverkohlung",
недавно вышедшей на английском языке книгой „The destructive distillation
of Wood" by Bunbury и собственной практикой в области сухой
перегонки дерева.
Что касается книги Klar'a, то об ее достоинствах говорить не
приходится: она очень хорошо известна всем лицам, близко стоящим
к сухой перегонке дерева.
„The destructive distillation of Wood" очень ярко выделяется и.ч
общей литературйксвоим ясным, подробным изложением теоретической
стороны производства, снабженным многочисленными таблицами, диаграммами
и цифровыми данями.
В конце предлагаемой книги приложен указатель книжной литературы
по сухой перегонке дерева на русском, немецком и английском
языках.
Анатомическое строение дерева.
На поперечном разрезе ствола дерева (рис. 1) мы замечаем три
части: сердцевину, древесину и кору. У некоторых деревьев сердцевина
почти незаметна, и поэтому ее существование многими оспаривается.
Вокруг сердцевины кольцами
располагается древесина,
по числу этих годичных
колец, как известно,
определяется возраст дерева.
У хвойных кольца хорошо
заметны, их легко пересчитать,
но у некоторых лиственных,
например, у осины,
липы, березы сделать это
трудно, так как кольца едва
заметны. У названных деревьев
вся плоскость разреза
представляется одноцветной,
НО на поперечном разрезе а
дуба или СОСНЫ МОЖНО заме- СЛ0Я ! вв
-,
— сердцевина, а' — внутренний слой сердцевины,
а"—внешний слой сердцевины, б— древесина 2-х год.
рис
ТИТЬ, ЧТО внутренние кольца лучи, к— камбий, г—кора, С?-поперечный разрез—
,
—граница годового слоя, /—7—сердцевинные
древесины более темного v торец, Se—тангентальный разрез, Sp—радиальный
разрез.
цвета, а наружйые, т. е.
лежащие ближе к коре, светлые. Светлая часть древесины называется
заболонью, а более темная—ядром. Ядро дерева значительно плотнее
и прочнее заболони, поэтому деревья с большим количеством заболони
(„заболонистые") ценятся много дешевле, так, например, сосна
с толстым слоем заболони и с крупнослойной древесиной, так называемая,
мяндовая сосна, по качеству и по цене далеко уступает кондовой
сосне, отличающейся мелкослойностью и плотностью древесины,
а также тонкостью заболонного слоя и смолистостью.
Кора дерева прилегает к древесине не вплотную, а между нею
и древесиной находится сплошное кольцо мягкой, сочной ткани, которая
позволяет легко отделить кору от древесины; этот слой называется
камбием, или камбиальным слоем. Весной, когда начинается рост дерева,
кора снимается с дерева гораздо легче, чем зимой или осенью; это
. 1.Вырезка из двухлетняго стебля.
Стр.4