Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (грант 19-79-10061)

 

УДК 66.092-977-922
AGRIS K50    

https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/03

ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

©Луговой Ю. В., ORCID: 0000-0002-0400-8064, SPIN-код: 4270-8180, канд. техн. наук,
Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, pn-just@yandex.ru
©Антонов Н. А., Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, xema96@yandex.ru
©Чалов К. В., ORCID 0000-0002-6611-9667, SPIN-код: 7489-5329, канд. хим. наук,
Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, tschalov_k@mail.ru
©Степачева А. А., ORCID 0000-0001-9366-5201, SPIN-код: 6628-9111, канд. хим. наук,
Тверской государственный технический университет,  г. Тверь, Россия, a.a.stepacheva@mail.ru
©Косивцов Ю. Ю., ORCID: 0000-0002-7414-3253, SPIN-код: 4677-5039, д-р хим. наук,
Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, kosivtsov@science.tver.ru
©Сульман Э. М., ORCID: 0000-0003-0203-3386, SPIN-код: 9877-6072, д-р хим. наук, Тверской

государственный технический университет, г. Тверь, Россия, sulman@online.tver.ru
©Сульман М. Г., ORCID: 0000-0001-6543-617X, SPIN-код: 7354-8329, д-р хим. наук, Тверской

государственный технический университет, г. Тверь, Россия, sulmanmikhail@ya.ru

Аннотация. Исследованы процессы термической переработки отходов древесины лиственных и хвойных пород с получением газообразных, жидких и твердых продуктов. В ходе начального этапа работ выполнено термогравиметрическое исследование исходных образцов опилок березы и сосны в температурном интервале от 35 °С до 1000 °С. На основании полученных данных термоанализа разработана методика проведения экспериментов по исследованию процесса пиролиза отходов древесины в интервале температур 400–500 °С в инертной среде. В результате проведения экспериментов по пиролизу древесных отходов получены зависимости конверсии выбранных образцов в конечные продукты, свойств получаемых газообразных и твердых углесодержащих продуктов в зависимости от условий протекания процесса, размера фракции и вида древесины. В ходе работы было установлено, что оптимальной температурой процесса пиролиза в исследуемой области значений параметров системы является 450 °С, а размер частиц древесных отходов составляет 1–2 мм. Получены данные по молекулярно–массовому распределению летучих продуктов пиролиза и кинетические параметры процесса пиролиза. Энергии активации процесса пиролиза для образцов древесных опилок сосны и березы составили 119,3 и 128,2 соответственно. Площадь удельной поверхности исходных образцов древесных отходов березы и сосны составляла 9,3 м2/г и 8,5 м2/г соответственно. Удельная площадь поверхности угольных остатков пиролиза для лиственных пород увеличилась в 2,4 раза а для хвойных в 2,1 раза соответственно и принимала значения 22,3 м2/г и 17,9 м2/г. Следовательно, угольные остатки пиролиза отходов древесины потенциально могут быть использованы в качестве сырья для получения активированных углей и углеродных сорбентов различного применения.

Ключевые слова: отходы древесины, термогравиметрия, пиролиз, продукты.

THERMAL PROCESSING OF WOOD WASTE

©Lugovoy Yu., ORCID: 0000-0002-0400-8064, SPIN-code: 4270-8180, Ph.D.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, pn-just@yandex.ru
©Antonov N., Tver State Technical University, Tver, Russia, xema96@yandex.ru
©Chalov K., ORCID: 0000-0002-6611-9667, SPIN-code: 7489-5329, Ph.D.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, tschalov_k@mail.ru
©Stepacheva A., ORCID: 0000-0001-9366-5201, SPIN-code: 6628-9111, Ph.D.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, a.a.stepacheva@mail.ru
©Kosivtsov Yu., ORCID: 0000-0002-7414-3253, SPIN-code: 4677-5039, Dr. habil.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, kosivtsov@science.tver.ru
©Sulman E., ORCID: 0000-0003-0203-3386, SPIN-code: 9877-6072, Dr. habil.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, sulman@online.tver.ru
©Sulman M., ORCID: 0000-0001-6543-617X, SPIN-code: 7354-8329, Dr. habil.,
Tver State Technical University, Tver, Russia, sulmanmikhail@ya.ru

Abstract. Describes the processes of thermal conversion of soft– and hardwood waste to obtain gaseous, liquid and solid products. During the initial stage of the work, the thermogravimetric study of initial samples of birch and pine sawdust was performed in the temperature range from 35 to 1000 °C. On the basis of the thermal analysis data obtained, a method of pyrolysis process of wood waste in the temperature range of 400–500 °C in an inert environment was developed. As a result of experiments on pyrolysis of wood waste, the dependence of the conversion of selected samples into final products, the properties of the resulting gaseous and solid carbon-containing products depending on the conditions of the process, the size of the fraction and the type of wood were obtained. It was found that the optimal temperature of the pyrolysis process in the studied range of system parameters is 450 °C, and the particle size of wood waste is 1–2 mm. Data on the molecular mass distribution of volatile pyrolysis products and kinetic parameters of the pyrolysis process were obtained. The activation energies of the pyrolysis process for pine and birch sawdust samples were 119.3 and 128.2, respectively. The specific surface area of the initial samples of birch and pine wood waste was 9.3 and 8.5 m2/g, respectively. The specific surface area of coal pyrolysis residues for hardwoods increased by 2.4 times and for conifers by 2.1 times, respectively, and assumed values of 22.3 and 17.9 m2/g. Therefore, the coal residues of pyrolysis of wood waste can potentially be used as raw materials for the production of activated carbons and carbon sorbents of various applications.

 

Keywords: wood waste, thermogravimetric research, pyrolysis, products.
 

Ссылка для цитирования:
Луговой Ю. В., Антонов Н. А., Чалов К. В., Степачева А. А., Косивцов Ю. Ю., Сульман Э. М., Сульман М. Г. Термическая переработка древесных отходов // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №12. С. 26-36. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/03

Cite as (APA):
Lugovoy, Yu., Antonov, N., Chalov, K., Stepacheva, A., Kosivtsov, Yu., Sulman, E., & Sulman, M. (2019). Thermal Processing of Wood Waste. Bulletin of Science and Practice, 5(12), 26-36. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/03 (in Russian).

 

© 2015–20 Издательский центр НАУКА И ПРАКТИКА. Сайт создан на Wix.com