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竹材热解工艺

发布日期:2012-03-04 20:42 作者:admin 点击:

  竹材的热分解是在温度稍高于100℃时开始的,在150℃以下,竹材受热分解速度很慢,随着温度的升高,竹材受热分解速度显著加快;温度上升到约270℃以上时,分解反应剧烈进行。温度达500℃时,分解反应基本结束。与木材一样,竹材的热分解过程,竹材炭化的工艺一般包括干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却阶段。

    1.水分蒸发或干燥阶段

    加热温度为100~150℃之间,竹材分解的速度缓慢,主要是竹材组织中的吸着水受热蒸发逸散,但竹材的化学组成,没有明显变化;但随着加热时间的延长,竹材中的戊聚糖含量是可能降低,竹材的物理力学性质有所改变。

    2.预炭化阶段

    加热温度为150~270℃,竹材受热分解速度加快,其中的化学组成发生明显的分解反应,比较不稳定的组份如半纤维素受热分解生成CO2、CO、H2O和少量的乙酸等物质。上述两个热分解阶段,需要外界供给热量,亦即竹材的吸热分解阶段。

    3.炭化阶段

    加热温度升高至270~450℃,竹材热分解反应剧烈,伴随产生大量的热分解产物,生成的气体中,CO2和CO的量逐渐减少,而碳氢化合物如甲烷、乙烯、烯烃类及各种活性高能的氢自由基和羟基,则逐渐增多;生成的液体主要有乙酸、甲醇、丙酮和竹焦油。

    这一阶段放出大量的反应热,称为放热反应阶段;而放热反应温度随加热速度而异。

    4.煅烧阶段

    温度继续升高到450℃以上时,生成的液体产物已经很少,这个阶段借助外部的热量,除去残留在竹炭中的挥发物质。但煅烧阶段仍要靠外部供给热量进行竹炭的煅烧。

     以上四个阶段,没有明显的界限,甚至同一试件的外表和内部,都可能同时处于不同的热分解阶段。

     5 冷却阶段

     将经过煅烧的竹炭,在竹炭窑不漏气的情况下,从高温度逐渐冷却到60℃左右,然后就可以出炭。

     综上所述,竹材的热分解产物,是其中三种主要化学成分的热分解产物的总和,而三种主要化学成分之间,并没有明显的相互作用。分解产物主要分为三类:(1)可燃性挥发物;(2)焦油;(3)竹炭。进一步热分解,焦油终也转变为挥发物和炭。当氧气存在时,可燃性挥发物发生燃烧,竹炭则在表面氧化炽热,发生无焰燃烧。

    竹材细胞壁中多糖物质的热分解作用,包括了脱水、缩合和炭化等一系列反应,而炭化反应包括生成稳定的游离基和形成新的碳链键等一系列反应。

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