林產(chǎn)化學(xué)工藝學(xué)-復(fù)習(xí)大綱

1、第二節(jié) 水蒸氣蒸餾的方法與設(shè)備 一、水蒸氣蒸餾的方法 水蒸氣蒸餾的方法可分為水中蒸餾、水上蒸餾和直接蒸汽(活汽)蒸餾，還可根據(jù)原料的特性或產(chǎn)品質(zhì)量的要求選擇在常壓、減壓或加壓下進(jìn)行。 (一) 直接蒸汽蒸餾 用鍋爐產(chǎn)生蒸汽，將蒸汽通過(guò)管道進(jìn)入蒸餾設(shè)備，蒸汽由鼓泡器直接噴出。具有一定壓力噴出的蒸汽通過(guò)被蒸液層或料層。,(三) 水上蒸餾,（二）水中蒸餾,二、 水蒸氣蒸餾的設(shè)備,水蒸氣蒸餾設(shè)備是應(yīng)用廣泛的一類設(shè)備?？筛鶕?jù)加工物料的性質(zhì)、加工量分為直接火、間歇式和連續(xù)式3種設(shè)備。另外，蒸出的油和水必須分離，因此，油水分離器是共同的設(shè)備。分離出的油還帶有少量水分，油水分離器后還要設(shè)鹽濾器。 油水分離器的操

2、作原理是根據(jù)在連通器內(nèi)各種液體的液面高度與其密度成反比的定律，,松脂是混合物，它的化學(xué)組成相當(dāng)復(fù)雜。加工后的產(chǎn)物在室溫狀況下是固體狀的松香和液體狀的松節(jié)油。 松香的主要組分是樹脂酸，松節(jié)油主要是萜烯類。 一、脂松節(jié)油的組成 由松脂加工生產(chǎn)分離出的松節(jié)油叫脂松節(jié)油。松節(jié)油以單萜烯為主要成分的混合液體商品名稱為優(yōu)級(jí)松節(jié)油(簡(jiǎn)稱優(yōu)油)，亦即通常所稱的松節(jié)油；以倍半萜長(zhǎng)葉烯和石竹烯為主要組成的混合液體商品名稱為重松節(jié)油(簡(jiǎn)稱重油)。 萜烯，一般指通式為（C5H8）n的鏈狀或環(huán)狀烯烴類物質(zhì)。,(二)松節(jié)油的化學(xué)性質(zhì),松節(jié)油的化學(xué)性質(zhì)由它含有的各種成分所決定，優(yōu)級(jí)松節(jié)油中大部分是蒎烯，重級(jí)松節(jié)油長(zhǎng)葉烯的含

3、量較多。 萜烯類的反應(yīng)是由于它們具有的雙鍵和環(huán)結(jié)構(gòu)。 1異構(gòu)反應(yīng),3加成、水合反應(yīng) -蒎烯在酸催化劑(硫酸、磷酸等)的作用下，易與水分子加成水合，生成水合萜二醇，它在室溫下為白色結(jié)晶，在醫(yī)藥工業(yè)中用做止咳藥。,-蒎烯以固體酸(分子篩)為催化劑，可直接水合成龍腦、異龍腦和松油醇為主的產(chǎn)物。,5酯化反應(yīng),-蒎烯在乙酸酐或偏硼酸酐的催化作用下。與草酸反應(yīng)酯化生成草酸龍腦酯，然后水解(皂化)制得龍腦，這是目前生產(chǎn)合成龍腦(冰片)的主要方法，用于醫(yī)藥和香料。,莰烯用處理過(guò)的天然絲光沸石作催化劑也可與乙酸起反應(yīng)，得到乙酸異龍腦酯。,一、松香的組成 松香是一種復(fù)雜的混合物，其主要成分是樹脂酸，還有少量的脂肪

4、酸和中性物質(zhì)。 松香的主要成分是樹脂酸。它是各種同分異構(gòu)的樹脂酸的熔合物。它們具有同一分子式C19H29COOH，分子量為302。從圖l-2-4所示的樹脂酸結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以烷類表示，可分為海松酸型、異海松酸型、樅酸型、勞丹型4種基本骨架。,3加成反應(yīng) 在所有的樹脂酸中，只有左旋海松酸能在室溫下和無(wú)催化劑的情況下與順丁烯二酸酐(或稱馬來(lái)酐、失水蘋果酸酐)發(fā)生雙烯合成(狄爾斯-阿爾德爾反應(yīng))，得到結(jié)晶狀的加合物，其得率是定量的。,8酯化反應(yīng) 松香中的樹脂酸具有羧基，可以與醇類起酯化反應(yīng)生成相應(yīng)的酯。 松香中樹脂酸常見的酯化反應(yīng)如下(樹脂酸分子式C19H29COOH以RCOOH表示)：,一元醇酯，如

5、樹脂酸甲酯(一般稱松香甲酯，下同)：乙酯常用作食品的添加劑，如口香糖、肉汁、冰淇淋等。 二元醇酯，如松香乙二醇酯： 三元醇酯，如松香甘油酯，又稱酯膠：,四元醇酯，如松香季戊四醇酯：,制造松香松節(jié)油的三種方法： 一、從松樹立木上采割松脂，經(jīng)蒸餾加工得到脂松香和脂松節(jié)油。這是在中國(guó)乃至世界取得松香和松節(jié)油的主要方法。 二、是用汽油浸提松樹明子，將浸提液加工提取松香和松節(jié)油，稱木松香和木松節(jié)油或浸提松香和浸提松節(jié)油。 三、在以松木為原料硫酸鹽法制漿造紙時(shí)，也可以從蒸煮木片的廢氣中回收硫酸鹽松節(jié)油，從木漿浮油中提取浮油松香。干餾含脂量高的松木或明子，還可以得到干餾松節(jié)油。 中國(guó)進(jìn)行采脂利用的主要是松屬

6、的各種樹種有馬尾松、云南松、思茅松、南亞松、黃山松等；還有引種的濕地松、加勒比松等。,松脂采割是指在松樹的樹干上定期地有規(guī)律地開割割口，并收集從割口流出來(lái)的松脂的操作。 第二節(jié) 松脂加工工藝流程的選擇 松脂加工的目的是將揮發(fā)性的松節(jié)油與不揮發(fā)的松香分離，并除去雜質(zhì)和水分。 將水蒸氣蒸餾的原理應(yīng)用于松脂加工，就有了水蒸氣蒸餾法，分三個(gè)工段，松脂先熔解，熔解脂液的凈制，除去雜質(zhì)和水分，凈制的脂液再以水蒸氣蒸餾分離松節(jié)油和松香。,四、滴 水 法 滴水法松脂加工工藝流程如圖1-3-23。,二、松脂的熔解 由貯脂池運(yùn)至車間的松脂呈黏稠的半流體狀，含有泥沙、樹皮、木片等雜質(zhì)，以及相當(dāng)量的水。為了除去雜質(zhì)和

7、水分，必須再加入適量的松節(jié)油和水，并加入草酸，加熱至9395。 加熱和加油的目的是使松脂更好地熔解，降低松脂的密度和黏度；加水是為了洗去松脂中的水溶性色素；加入草酸是除去有色的樹脂酸鐵鹽，生成溶于水的鹽類。,(2)一塔二段： (優(yōu)油、重油，以優(yōu)油為熔解油),(3)二塔三段：二塔三段連續(xù)式蒸餾工藝流程如圖1-3-70。,五、滴水法松脂加工工藝 (一)馬尾松松脂滴水法加工工藝 1加料 松脂由貯脂他用螺旋輸送機(jī)送入料槽，再由料槽借位差流入蒸餾鍋。,2熔解 松脂加入鍋內(nèi)后，密封鍋蓋。爐灶開始生火，從生火到初見來(lái)油為熔解階段。這階段火力要猛，迅速將鍋內(nèi)溫度升高到105108，以加速松脂熔解，縮短工時(shí)。

8、3滴水 當(dāng)鍋內(nèi)溫度高達(dá)130l35時(shí)，出油量顯著減少，可開始滴水。滴水量為1.32.5kgmin。至160165蒸完優(yōu)油，以后加l65185收集中、重油餾份。l80前為中油，180后為重油，可分開收集，也可一次收集，視松脂中重油含量多少而定。 4停滴 在蒸完松節(jié)油后即停止滴水。,5煮煉 停止滴水后，再煮煉5min，有的廠開蓋攪拌，將剩余的水分蒸盡，待鍋內(nèi)溫度達(dá)l 95時(shí)即可熄火。 6放香 鍋內(nèi)殘余水分除盡，而且溫度升至195200，即可開喉放香。當(dāng)松香快放盡時(shí)，立即掃鍋，除盡殘?jiān)?7過(guò)濾 放出的松香經(jīng)過(guò)濾器除盡固體雜質(zhì)。松香過(guò)濾后流入鋁板制的敞口冷卻槽中，再進(jìn)行包裝。過(guò)濾后的棉花放入水中以防

9、著火。 8包裝 包裝的要求、規(guī)格及包裝場(chǎng)地的要求與蒸汽法生產(chǎn)相同。,第五章 精油加工工藝,根據(jù)香料來(lái)源，可將香料分為天然香料和人造香料兩大類。天然香料包括動(dòng)物性天然香料和植物性天然香料，人造香料包括單離香料和合成香料。定香劑：又稱保香劑，能使香料的香氣溫度和揮發(fā)均勻的香料。是香精的重要組成部分。 動(dòng)物性天然香料是從動(dòng)物的生殖腺分泌物或病理分泌物中獲得的發(fā)香物質(zhì)。能夠形成商品的主要有麝香、龍涎香、靈貓香和海貍香4種,天然植物香料生產(chǎn)常用的方法有：水蒸氣蒸餾法，溶劑浸提法、壓榨法和吸收法等。生產(chǎn)出來(lái)的香料制品主要有精油、浸膏、酊劑、香脂、香樹脂、油樹脂和凈油等，例如玫瑰油、萊莉浸膏、香莢蘭酊、白蘭

10、香脂、生姜油樹脂、水仙凈油等。 使用物理的或化學(xué)的方法從天然香料中分離出來(lái)的單體香料化合物稱為單離香料。 合成香料可以從原料來(lái)源、香氣特征和化學(xué)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分類。 根據(jù)生產(chǎn)原料分類：石油化工系統(tǒng)、煤焦油系統(tǒng)、松節(jié)油系統(tǒng)、香茅油系統(tǒng)、山蒼子油系統(tǒng)、黃樟油系統(tǒng)、蓖麻油系統(tǒng)等。,香精是由數(shù)種乃至數(shù)十種天然成合成香料所組成的混合物，這種人工配制香精的過(guò)程稱為調(diào)香，所以香精又被稱為調(diào)合香料。,(一)水蒸氣蒸餾工藝 1蒸餾工藝要求 水蒸氣蒸餾工藝不論采用何種蒸餾方式，從香料植物中提取精油的一般工藝過(guò)程如圖1-5-1。,(1)裝料： (2)加熱： 水蒸氣蒸餾的加熱熱源有：鍋底直接加熱、間接蒸汽加熱和直接蒸

11、汽加熱三種。 (3)蒸餾速度 單位時(shí)間內(nèi)餾出液的數(shù)量稱為蒸餾速度。 比較適宜的蒸餾速度常以每小時(shí)餾出液的數(shù)量為蒸鍋容積的510為宜。 (4)蒸餾終點(diǎn) 蒸餾終點(diǎn)的確定實(shí)際上是指蒸餾一鍋原料所需要的時(shí)間。,(5)餾出液的冷凝冷卻 (6)油水分離 精油和水混合蒸汽經(jīng)冷凝器轉(zhuǎn)變?yōu)轲s出液而進(jìn)入油水分離器。 從油水分離器分出的精油稱為“直接粗油”，分出的水稱為餾出水。 2餾出水的處理 餾出水中所含精油成分，大多是醇、酚、醛、酮等含氧化合物，它們帶有極性較強(qiáng)的基團(tuán)，也能少量溶解于水中。這些以溶解狀態(tài)存在于餾出水中的油難以用重力沉降法分離，這些質(zhì)量較好的香料化合物生產(chǎn)上常用的回收方法有對(duì)餾出水進(jìn)行復(fù)餾或萃取兩

12、種，或者兩法并用。,3粗油凈化與精制 直接粗油與水中粗油(浸提粗油和復(fù)餾粗油)往往帶有少量固體雜質(zhì)、水分和不良?xì)馕?，都要分別進(jìn)行凈化精制處理。凈化精制過(guò)程包括澄清、脫水和過(guò)濾三個(gè)步驟。 水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)設(shè)備主要是由蒸餾鍋、冷凝器和油水分離器三部分組成。 天然香料生產(chǎn)中所用冷凝器有盤管式或列管式。,四、溶劑浸提法 浸提法也稱萃取法，是用揮發(fā)性有機(jī)溶劑將原料中某些成分浸提出來(lái)。 溶劑浸提法最大的特點(diǎn)是：加工過(guò)程中受熱溫度較低，香料受熱而分解的情況較輕；原料中的高沸點(diǎn)香料成分也極易被浸提出來(lái)，因而產(chǎn)品能在較大程度上保留香花原料的頭香和底香；使得產(chǎn)品的香氣成分完整，質(zhì)量較高；,(一)浸提原理 溶劑浸提

13、過(guò)程是一種物質(zhì)傳遞過(guò)程。浸提過(guò)程是一個(gè)物理過(guò)程，首先是溶劑由物料表面向內(nèi)部組織滲透，同時(shí)對(duì)細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)中的精油進(jìn)行選擇性溶解；溶入溶劑中的精油連同溶劑再擴(kuò)散到細(xì)胞外。所以，浸提過(guò)程可以簡(jiǎn)要地分為滲透、溶解和擴(kuò)散三個(gè)階段。,(二)浸提工藝 浸提工藝過(guò)程，主要包括原料準(zhǔn)備，溶劑浸提，溶液蒸發(fā)、濃縮及過(guò)濾等工藝步驟。最后得到的有浸膏、香膏、油樹脂、凈油、酊劑等產(chǎn)品。 1浸提方式 浸提方式可以分為兩大類，即間歇分批浸提和逆流連續(xù)浸提。 間歇浸提主要有固定式、攪拌式(包括刮板式和浮濾式)和轉(zhuǎn)動(dòng)式浸提工藝； 連續(xù)浸提主要有罐組式、平轉(zhuǎn)式和槳葉式逆流連續(xù)浸提工藝等。,2溶劑選擇 有機(jī)溶劑的選擇應(yīng)注意以下原則

14、： 無(wú)色無(wú)味，不易爆炸和燃燒，對(duì)人體危害性小 沸點(diǎn)低，易于蒸除回收。在常溫下不易大量揮發(fā)，而又能在較低的加熱溫度下蒸發(fā)除凈。 應(yīng)不溶于水，否則會(huì)在浸提過(guò)程中被鮮花中的水分稀釋，從而降低提取能力。 選擇性強(qiáng)，即溶解芳香成分的能力要強(qiáng)，對(duì)植物蠟、色素、脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉、糖類等雜質(zhì)的溶解能力要小。 化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該是惰性的，不與芳香成分及設(shè)備材料發(fā)生化學(xué)變化。 要有較高的純度，溶劑的沸程范圍應(yīng)小。特別是蒸發(fā)后不得有任何殘留物，否則會(huì)帶入產(chǎn)品中，影響質(zhì)量。,3浸提工藝要求 影響浸提效率的主要因素有：裝料，物料與溶劑比，浸提溫度和浸提時(shí)間。 (1)裝料 裝料的質(zhì)量與浸提效率密切相關(guān)。 在裝料時(shí)應(yīng)注意以下幾

15、點(diǎn)： 1 原料的尺寸大小盡可能一致，均勻松散地裝入浸提設(shè)備中，高低一致，要使物料與溶劑有最大的接觸面； 2 料層不宜太厚，要有利于溶劑的滲透和精油的擴(kuò)散； 3 對(duì)于固定浸提、攪拌浸提及逆流浸提，其裝載量一般為浸提器的6070，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)浸提，其裝載量一般為浸提器的8090。,(三)浸膏制備 浸膏生產(chǎn)的工藝流程如圖1-5-5。 浸膏生產(chǎn)過(guò)程主要有：原料浸提、浸液濃縮、脫溶制膏、殘?jiān)幚淼?個(gè)步驟。,1原料浸提 根據(jù)原料的特性選擇適宜的溶劑，確定裝載量、溶劑比、浸提溫度、浸提時(shí)間等最佳浸提工藝條件進(jìn)行浸提，得到浸出液。 2浸液濃縮 為了得到浸膏或香樹脂類的產(chǎn)品，必須將浸出液中的溶劑蒸除回收。浸出液在

16、濃縮之前須經(jīng)澄清分離除去水與雜質(zhì)，得到的有機(jī)浸液再經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行濃縮。 3脫溶制膏 為了把殘留在粗膏中的溶劑在較短的時(shí)間內(nèi)快速脫除，常采用無(wú)水乙醇與溶劑共沸法。 在制膏過(guò)程中，對(duì)于熱敏性強(qiáng)的鮮花類浸膏，在上述條件下，更要控制好時(shí)間，越短越好。,4殘?jiān)幚?殘?jiān)腥軇┏２捎弥苯诱羝M(jìn)行回收?；厥杖軇в星嗬被蛴褪祀s味。通常采用精餾方法進(jìn)行處理，每批回收溶劑處理時(shí)約留下5于精餾塔釜內(nèi)棄之不用，因?yàn)榍嗬彪s味已被留在塔釜的殘液中。,(四)凈油制備 從浸膏中提取得到的純香制品稱為凈油。 1制備原理 利用蠟質(zhì)在乙醇中的溶解度隨溫度的下降而下降，而芳香油在乙醇中的溶解度卻不受溫度高低的影響，也就是說(shuō)在低溫下浸

17、膏中的芳香物質(zhì)仍能很好地溶解在乙醇中。利用蠟質(zhì)和芳香物質(zhì)在溶解度這一性質(zhì)上的差別，很容易把它們分離，從而達(dá)到除蠟或制取凈油的目的。,2制備過(guò)程 凈油制備的工藝過(guò)程包括溶解、冷凍、過(guò)濾、蒸發(fā)濃縮等。示意工藝流程如圖l-5-6。,(1)溶解 先將浸膏和乙醇充分溶解，溶解時(shí)可在室溫進(jìn)行，也可在加溫下進(jìn)行。凈油制備工藝中乙醇的總用量一般為浸膏量的l215倍。,(2)冷凍 冷凍溫度的控制可以分以下兩種方式： 分步冷凍，分步過(guò)濾：先將溶液冷凍到0左右，先析出一部分蠟質(zhì)，將冷凍液在同溫度下過(guò)濾除去先析出的這部分蠟質(zhì)。再將濾液繼續(xù)冷凍至1015，又析出一部分蠟質(zhì)，同溫度下過(guò)濾后的濾液再送去進(jìn)一步降溫冷凍至20

18、25，溶液中將會(huì)再一次析出蠟質(zhì)，過(guò)濾。 一步冷凍：將溶液一次降溫冷凍至25左右，把析出的蠟質(zhì)在同溫度下濾除。,(3)過(guò)濾 過(guò)濾時(shí)速度要快，對(duì)過(guò)濾器要求保溫。 (4)蠟質(zhì)洗滌 過(guò)濾完冷凍溶液后，留在過(guò)濾器內(nèi)的蠟質(zhì)殘?jiān)砻嫔匣蛟p中沾有濾液，這少量濾液中含有較多的芳香物質(zhì)。這時(shí)可取余下的50新鮮乙醇分34次洗滌蠟質(zhì)濾渣，直至基本無(wú)香。洗滌液可回收作為第二批浸膏溶解時(shí)使用。,(5)蒸發(fā)濃縮 過(guò)濾除去蠟質(zhì)后的濾液送去蒸發(fā)濃縮，回收乙醇。為了保證凈油產(chǎn)品的質(zhì)量，蒸發(fā)濃縮應(yīng)該在盡可能低的溫度下進(jìn)行。,用選擇性較差的溶劑提取的浸膏產(chǎn)品，有時(shí)由于質(zhì)量要求還要用選擇性好的溶劑來(lái)精制，目的不一定除蠟，主要是減少雜

19、質(zhì)含量，精制后所得的產(chǎn)品也叫凈油。,七、超臨界流體萃取法,超臨界流體萃取分離過(guò)程的原理是：在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地萃取其中某一組分，然后借助減壓、升溫的方法，使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則完全或基本析出，從而達(dá)到分離提純的目的。所以，超臨界流體萃取過(guò)程是由萃取和分離組合而成的一種分離方法。,(一)原油精制 對(duì)粗制原油的精制包括：除去固體雜質(zhì)、異味化學(xué)雜質(zhì)、水分、有色物質(zhì)、萜烯類物質(zhì)，以及調(diào)整精油中主香成分的含量使之達(dá)到商品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)等。 設(shè)計(jì)從茉莉鮮花制備茉莉浸膏的工藝流程（P239）,第二篇 林產(chǎn)原料的溶劑提取,用溶劑浸泡原料(樹皮、樹葉

20、和果實(shí)等)，使其中的有用成分溶解而離開原料的分離過(guò)程，稱為固-液萃取(簡(jiǎn)稱提取)。 第一章 提取的基本原理和方法 溶劑提取是根據(jù)原料中各成分在溶劑中的溶解性質(zhì)，借助溶劑滲透作用和溶質(zhì)擴(kuò)散作用。物質(zhì)溶解和溶劑滲透極快，溶質(zhì)擴(kuò)散較慢，并有限度。,一、 溶劑極性 極大多數(shù)溶劑和植物成分都是有機(jī)化合物，其分子結(jié)構(gòu)中： 親水基團(tuán)多，其極性大而疏于油。有的親水基團(tuán)少，其極性小而疏于水。一般來(lái)說(shuō)，兩種基本母核相同的化合物，其分子中功能基的極性越大或極性功能基數(shù)量越多，則整個(gè)分子的極性大，親水性強(qiáng)，而親脂性就越弱；其分子非極性部分越大，或碳鏈越長(zhǎng)，則極性小，親脂性強(qiáng)，而親水性就越弱。 植物成分具有親水性及親脂

21、性的差異。 選擇溶劑的原則：溶劑對(duì)有效成分的溶解度大，對(duì)雜質(zhì)溶解度小。溶劑與有效成分不起化學(xué)變化。溶劑價(jià)廉、易得、安全等。,第一節(jié) 拷膠的組成和基本性質(zhì),拷膠是以單寧為主要成分的復(fù)雜的混合物，從實(shí)用出發(fā)，把拷膠成分粗略地分為單寧、非單寧、不溶物和水。單寧和非單寧都溶于水，二者合稱為可溶物。可溶物與不溶物一起統(tǒng)稱為總固物。 一、單寧 “單寧分子量5003000的能沉淀生物堿、明膠及其他蛋白質(zhì)的水溶性酚類化合物?！?水解單寧主要有五倍子單寧、刺云實(shí)單寧、橡椀單寧。,(三)栲膠的化學(xué)性質(zhì),1單寧的水解、降解 (1)沒(méi)食子單寧的水解 硫酸法水解：用硫酸法水解單寧酸溶液、倍花粉。五倍子單寧完全水解，生成

22、倍酸和葡萄糖：,富含單寧的植物各部位(如樹皮、根皮、果殼、果實(shí)、果英、木材和葉等)，通稱為栲膠原料或植物鞣料。 一、栲膠生產(chǎn)對(duì)原料的要求 (一)原料的單寧含量和純度較高 對(duì)于較分散的原料，一般要求單寧含量在15以上，純度50以上。 (二)栲膠的鞣制性能良好 最好具有滲透速度快、結(jié)合牢固、顏色淺淡等性能，以便數(shù)種栲膠搭配使用，成革豐滿、富有彈性。 (三)原料資源豐富、生長(zhǎng)較快 (四)建立優(yōu)質(zhì)原料基地 選擇優(yōu)質(zhì)的黑荊樹、余甘、馬占相思等，建立基地林，由工廠統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)，既保證原料供應(yīng)，又促進(jìn)原料基地的發(fā)展。,第二節(jié) 栲膠原料,第三節(jié) 栲膠生產(chǎn)工藝過(guò)程,栲膠生產(chǎn)工藝過(guò)程有原料粉碎、篩選和輸送，單寧的浸提

23、，浸提液的蒸發(fā)，濃膠噴霧干燥等。 栲膠生產(chǎn)工藝示意流程如下：,一、原料的粉碎、篩選和輸送,(三)蒸發(fā)設(shè)備,蒸發(fā)設(shè)備有蒸發(fā)器及其附屬設(shè)備。 1蒸發(fā)器 選用適合單寧溶液性質(zhì)的蒸發(fā)器。 (1) 蒸發(fā)器的特點(diǎn)： 單寧是熱敏性物質(zhì)，尤其是五倍子單寧對(duì)熱更敏感。因此，蒸發(fā)器要求蒸發(fā)強(qiáng)度高、操作穩(wěn)定。 單寧是表面活性物質(zhì)，溶液的表面張力小，在蒸發(fā)時(shí)易起泡(真空變化)，造成“跑膠”而損失，并污染下一效傳熱面，降低傳熱系數(shù)。因此，蒸發(fā)器的分離室應(yīng)大而高，并有除沫裝置。 單寧與鐵接觸，使栲膠顏色加深，質(zhì)量變壞。因此，蒸發(fā)器選用奧氏體不銹鋼(如lCrl8Ni9Ti)為宜。 浸提液含有鈣鹽和鎂鹽，在蒸發(fā)過(guò)程中易沉積形

24、成管垢，使傳熱系數(shù)大大下降。因此，蒸發(fā)器的除垢要方便。 (2)蒸發(fā)器的形式：栲膠生產(chǎn)使用的蒸發(fā)器主要有外加熱式、降膜式、刮板薄膜式等。,六、栲膠、單寧酸的用途和三廢治理,(一)栲膠、單寧酸的用途 栲膠除用于制革之外，還用于制膠粘劑、稀釋劑、脫硫等。單寧酸除制倍酸和焦倍酸外，還用于食品、印染、合成藥物等。 1栲膠的用途 (1) 植物鞣劑： (2)木工膠粘劑 (3)泥漿稀釋劑 (4)氣體脫硫劑：,2工業(yè)單寧酸的用途,(1)鍺沉淀劑 (2)合成纖維的固色劑 (3) 酒類澄清劑和除鐵劑 (4)制沒(méi)食子酸(倍酸) 茶葉含有300多種化學(xué)成分，主要有茶多酚類化合物、咖啡因和茶多糖類化合物。,林產(chǎn)植物原料的

25、熱分解是研究通過(guò)熱分解的方法，合理地加工利用以木材為首的、包括工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中形成的各種含碳廢棄物在內(nèi)的含碳材料，生產(chǎn)固態(tài)、氣態(tài)及液態(tài)燃料(即生物質(zhì)能源)和活性炭等化工產(chǎn)品的一門學(xué)科。,第三篇 林產(chǎn)原料的熱分解,二、干燥的基本概念與干燥方法,(一)干燥的基本概念 干燥是在干燥介質(zhì)的作用下，使水分蒸發(fā)除去而降低物料含水率的過(guò)程。 林產(chǎn)植物原料干燥過(guò)程中使用的干燥介質(zhì)有：空氣、熱空氣、過(guò)熱水蒸氣及熱煙道氣幾種。 (二)干燥方法,三、林產(chǎn)植物原料干燥過(guò)程的特點(diǎn),根據(jù)干燥速度變化的特點(diǎn)，干燥過(guò)程可以劃分為下述三個(gè)時(shí)期。 (一)恒速干燥時(shí)期 在濕木材干燥的初期，自由水和吸著水同時(shí)存在，木塊表面覆蓋著一層薄薄

26、的水膜。當(dāng)表面的水分蒸發(fā)以后，木塊內(nèi)部的水分能迅速地通過(guò)大毛細(xì)管系統(tǒng)擴(kuò)散到表面進(jìn)行補(bǔ)充，從而保持水膜的完整性和一定的干燥速度，即木材處于恒速干燥時(shí)期。 恒速干燥時(shí)期的長(zhǎng)短，主要取決于原料木材中自由水含量。自由水含量越多，木材的含水率越高，恒速干燥時(shí)期越長(zhǎng)。,(二)干燥的中間時(shí)期,該時(shí)期是蒸發(fā)自由水過(guò)渡到蒸發(fā)吸著水的時(shí)期。在該時(shí)期中，干燥速度直線下降。 隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行，木材中的自由水含量逐漸減少，水分通過(guò)大毛細(xì)管系統(tǒng)向木塊表面擴(kuò)散速度逐漸下降。當(dāng)擴(kuò)散速度趕不上表面水分蒸發(fā)速度時(shí)，木塊表面水膜的完整性遭到破壞，干燥過(guò)程便由恒速干燥時(shí)期進(jìn)入中間時(shí)期。該時(shí)期持續(xù)到木塊表面水膜完全消失，木塊表面全部

27、變干為止。 干燥的中間時(shí)期，通常從木材的含水率為35左右時(shí)開始，至含水率達(dá)20左右時(shí)結(jié)束。,(三)內(nèi)部擴(kuò)散作用時(shí)期,干燥過(guò)程的后期，木材中所含有的水分已經(jīng)不多，木塊表面形成了一層已經(jīng)達(dá)到平衡含水率的干燥層。進(jìn)一步進(jìn)行干燥時(shí)，木塊內(nèi)部的水分要穿過(guò)干燥層擴(kuò)散到表面去蒸發(fā)。該干燥層的厚度隨著干燥的進(jìn)行而逐漸增加，導(dǎo)致水分的擴(kuò)散速度逐漸減小，干燥速度隨之下降，干燥變得越來(lái)越困難。 該時(shí)期的特點(diǎn)是：水分在木材內(nèi)部的擴(kuò)散速度是決定干燥的主要因素，干燥速度呈曲線下降，當(dāng)木塊的中心部位也達(dá)到平衡含水率時(shí)，干燥速度為零，干燥過(guò)程結(jié)束。 四、林產(chǎn)植物原料的人工干燥裝置(三種裝置),一、木材炭化 在有限制地供給少量

28、空氣的條件下，在炭化裝置內(nèi)使林產(chǎn)植物原料熱分解，以制取木炭的操作叫做木材炭化。 木材炭化的主要產(chǎn)品是木炭，有時(shí)也可以根據(jù)需要收集少量的液體產(chǎn)品。 在隔絕空氣的條件下，讓木材在于餾釜中進(jìn)行熱分解，以制取甲醇、醋酸焦油抗聚劑、松焦油、木炭及木煤氣等多種化工產(chǎn)品的方法，叫做木材干餾。 在高溫下，利用氧氣或含氧氣體作氧化劑，使固體狀態(tài)的林產(chǎn)植物原料轉(zhuǎn)化成可燃性氣體的熱化學(xué)過(guò)程稱作氣化。 在高溫、高壓及催化劑的作用下，使固體狀態(tài)的林產(chǎn)植物原料轉(zhuǎn)化成液體燃料油的熱化學(xué)過(guò)程叫做液化。 活性炭是由含碳材料制得的外觀黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)的一類微晶質(zhì)碳。,第四節(jié) 木材及其主要組分的熱分解

29、,一、纖維素的熱分解 (一)纖維素?zé)岱纸膺^(guò)程 1水分的蒸發(fā)與干燥階段 纖維素加熱到100時(shí)，就開始發(fā)生一些物理性質(zhì)的變化。但在150以下，主要發(fā)生纖維素所吸收的水蒸發(fā)與干燥，纖維素大分子之間所形成的氫鍵斷裂，以及纖維素的熱容量增加和發(fā)生相變等作用，但纖維素的化學(xué)性質(zhì)不變。,2葡萄糖基脫水階段 溫度超過(guò)150以后，纖維素大分子中的葡萄糖基開始發(fā)生脫水反應(yīng)，纖維素的化學(xué)性質(zhì)隨之發(fā)生變化。有人認(rèn)為，纖維素化學(xué)性質(zhì)開始發(fā)生變化的溫度是162，但直到240為止，纖維素的大分子結(jié)構(gòu)尚未發(fā)生破壞。該階段分解放出的產(chǎn)物是反應(yīng)水。 3熱裂解階段 溫度超過(guò)240以后，纖維素的熱分解反應(yīng)開始變得激烈起來(lái)，并在275

30、左右進(jìn)入放熱反應(yīng)階段，使熱分解反應(yīng)變得更加激烈和復(fù)雜。 在本階段，除了發(fā)生甙鍵斷裂反應(yīng)以外，還伴隨著發(fā)生脫水、熱裂解、歧化等多種化學(xué)反應(yīng)，生成大量的初級(jí)降解產(chǎn)物和二次反應(yīng)產(chǎn)物。 該階段中首先發(fā)生的是纖維素大分子甙鍵的斷裂反應(yīng)，纖維素大分子結(jié)構(gòu)遭到破壞發(fā)生降解。,一般認(rèn)為，在300375，纖維素的熱分解反應(yīng)最激烈，并且，該階段在240開始，于400左右結(jié)束。,4聚合及芳構(gòu)化階段 溫度超過(guò)400時(shí)，纖維素的熱分解進(jìn)入聚合及芳構(gòu)化階段。 另一方面，上述階段中生成的左旋葡萄糖酐，通過(guò)縮聚反應(yīng)形成左旋葡聚糖，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成液態(tài)的大分子混合物木焦油。,第二章 木材的炭化與干餾,第一節(jié) 木材炭化與干餾的基礎(chǔ)

31、知識(shí) 木材的炭化與干餾是以制取木炭為主要產(chǎn)品的木材熱分解工藝。 一、木材干餾的過(guò)程 (一)干燥階段 在l50以內(nèi)，木材受熱時(shí)主要發(fā)生水分的蒸發(fā)干燥使其含水率降低。得到的餾出液是水，氣體產(chǎn)物是空氣及少量的二氧化碳。在干燥階段，木材的化學(xué)組成基本不變。 (二)預(yù)炭化階段 在150275，木材吸收外界熱量引起其不穩(wěn)定的組分開始發(fā)生顯著的熱分解。 木材的化學(xué)組成開始發(fā)生明顯變化，到本階段結(jié)束時(shí)，原料木材轉(zhuǎn)變成褐色，但尚未轉(zhuǎn)變成木炭。,(三)炭化階段,溫度達(dá)到275以后，木材開始激烈地?zé)岱纸猓纱罅康姆纸猱a(chǎn)物并放出反應(yīng)熱，直至450為止。 木材干餾的主要產(chǎn)物幾乎都在該階段中生成。餾出液中醋酸、甲醇、木

32、焦油及其他有機(jī)物的含量大大增加；氣體產(chǎn)物中一氧化碳、甲烷、氫氣等可燃性成分比例上升；在本階段結(jié)束時(shí)，木炭已經(jīng)生成。 本階段的一個(gè)重要特點(diǎn)是熱分解過(guò)程中伴隨著放出熱量。因此，又稱作放熱反應(yīng)階段。,(四)煅燒階段,溫度達(dá)到400450，木材干餾已經(jīng)基本完成。進(jìn)步加熱提高溫度，對(duì)干餾釜內(nèi)的固體殘留物進(jìn)行燃燒，目的是降低木炭中的揮發(fā)分含量、提高固定碳含量和增加木炭的強(qiáng)度。在本階段中，餾出液和不凝性氣體的產(chǎn)量已經(jīng)很少。,二、木材干餾的產(chǎn)物,木材干餾可以得到固態(tài)產(chǎn)物木炭、液態(tài)產(chǎn)物粗木醋液和氣態(tài)產(chǎn)物木煤氣。 第二節(jié) 木材炭化裝置（三種） 一、木材干餾工藝 木材干餾的設(shè)備叫做干餾釜。我國(guó)木材干餾和明子干餾工業(yè)

33、中使用的是外熱式間歇干餾釜。,第3章生物質(zhì)能源,第一節(jié) 木材及植物原料的氣化 在高溫下，利用氣化劑使木材之類植物原料或其他含碳固體材料，轉(zhuǎn)變成可燃性氣體的熱化學(xué)過(guò)程稱作氣化。進(jìn)行氣化的設(shè)備是煤氣發(fā)生爐。 一、氣化的基本理論 木材之類固體含碳材料加入煤氣發(fā)生爐中以后，如圖3-3-1，經(jīng)過(guò)干燥、干餾兩個(gè)區(qū)域以后進(jìn)入氣化區(qū)，與氣化劑發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成可燃性氣體。,(一)氣化反應(yīng),常用的氣化劑有空氣、水蒸氣及它們的混合氣體。 1空氣的氣化反應(yīng),從理論上講，用空氣作氣化劑的煤氣容積組成應(yīng)含有34.7的一氧化碳和65.3的氮?dú)狻?實(shí)踐表明，用空氣作氣化劑使木炭氣化以后，所得到的煤氣組成與理論值接近。1kg木

34、炭氣化后，能得到發(fā)熱量為4420kJNm3的煤氣5.37Nm3，氣化熱效率為70左右。,2水蒸氣的氣化反應(yīng),水蒸氣與碳的反應(yīng)是生成一氧化碳、二氧化碳和氫氣的吸熱反應(yīng)，在750以上的高溫下進(jìn)行：,二、游離態(tài)碳的三種存在方式,(一) 結(jié)晶態(tài)碳 1金剛石 2石墨 (二) 微晶質(zhì)碳 以石墨狀微晶為結(jié)構(gòu)主體的游離態(tài)碳類物質(zhì)統(tǒng)稱作微晶質(zhì)碳。屬于微晶質(zhì)碳的物質(zhì)比較多，例如有炭黑、木炭、活性炭、焦炭、無(wú)煙煤等。 (三) 無(wú)定形碳 嚴(yán)格地說(shuō)，目前認(rèn)為真正屬于無(wú)定形碳的物質(zhì)僅有瀝青。,二、活性炭孔隙的大小及作用,(一) 活性炭孔隙的大小 將孔隙按照半徑大小分成大孔(半徑100nm)、過(guò)渡孔(半徑2100nm)及微

35、孔(半徑2nm)三類。 (二) 活性炭孔隙的作用 1大孔 通?；钚蕴恐写罂椎谋瓤兹莘e為0.20.8 cm3g，比表面積為0.52 m2/g。 大孔中進(jìn)行的是多分子層吸附，但其比表面積不大，吸附量有限。大孔還具有吸附質(zhì)經(jīng)過(guò)它而進(jìn)入其內(nèi)部的過(guò)渡孔、微孔的通道作用。而且，當(dāng)活性炭用做催化劑載體時(shí)，較大的孔隙作為催化劑附著的部位可能是比較重要的。,2過(guò)渡孔 在一般的活性炭中，過(guò)渡孔的比孔容積較小，為0.020.10 cm3g，比表面積為2070 m2/g，不超過(guò)其總比表面積的5。 用延長(zhǎng)活化時(shí)間、減慢升溫速度或用化學(xué)藥品活化等特殊方法，可以生產(chǎn)出過(guò)渡孔特別發(fā)達(dá)的活性炭，使其比孔容積可高達(dá)0.7 cm3

36、g，比表面積達(dá)200450 m2/g。,3微孔 與其他種類的吸附劑相比較，活性炭的特點(diǎn)是微孔特別發(fā)達(dá)。通常，活性炭中微孔的比孔容積為0.200.60 cm3g，比表面積約占總比表面積的95。 巨大的比表面積賦予微孔很大的吸附容量；微小的孔徑?jīng)Q定了其對(duì)于濃度極低的吸附質(zhì)仍具有良好的吸附能力。 微孔是吸附的主要場(chǎng)所，在吸附質(zhì)分壓比較低的氣相吸附中顯得更加重要。因此，氣相吸附中常用微孔發(fā)達(dá)的活性炭。,三、孔隙性能的表示方法,(一)密 度 單位體積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量稱作密度。 1充填密度 充填密度又叫堆積密度、公升重或松密度，是以規(guī)定條件下試樣的充填體積為基準(zhǔn)表示的密度。在計(jì)算體積時(shí)，不但包括試樣的無(wú)

37、孔真實(shí)體積，還包括了試樣顆粒內(nèi)部孔隙體積和顆粒之間的空隙體積。即,活性炭試樣的充填體積用量筒法測(cè)量。其充填密度通常為0.350.60gcm3。 當(dāng)原料和顆粒大小相同時(shí)，充填密度小的活性炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)。,2顆粒密度 顆粒密度又叫塊密度、汞置換密度，是以規(guī)定條件下試樣的顆粒體積為基準(zhǔn)表示的密度。 在計(jì)算試樣體積時(shí)，包括試樣的無(wú)孔真實(shí)體積和顆粒內(nèi)部的孔隙體積，但是扣除了顆粒間的空隙體積。即,活性炭試樣的顆粒體積用汞置換法測(cè)量。在常壓下，汞只能進(jìn)入活性炭顆粒之間的空隙以及半徑大于7.5m的孔隙之中。 活性炭顆粒密度通常為0.551.0gcm3。原料相同時(shí)，顆粒密度小的活性炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)。,3真密度 真

38、密度又叫絕對(duì)密度，是以規(guī)定條件下試樣的無(wú)孔真實(shí)體積為基準(zhǔn)表示的密度。即,(二)比孔容積和孔隙率,1比孔容積 1g活性炭所含有的顆粒內(nèi)部孔隙的總體積稱作比孔容積，簡(jiǎn)稱比孔容。 比孔容積可以由顆粒密度與真密度的數(shù)值按下式計(jì)算：,2孔隙率 孔隙率表示活性炭顆粒內(nèi)部孔隙體積占顆粒體積的比率，常用百分率表示?？紫堵蚀蟮幕钚蕴靠紫督Y(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)?？紫堵拾聪率接?jì)算：,(三)比表面積,1g活性炭所具有的顆粒外表面積與顆粒內(nèi)部孔隙的內(nèi)表面積之總和稱作比表面積。 由于吸附是在表面上發(fā)生的現(xiàn)象，因此比表面積是反應(yīng)活性炭孔隙發(fā)達(dá)程度和吸附能力的重要指標(biāo)。 比表面積常用吸附氣體的方法測(cè)定。 例如在液氮溫度下吸附氮?dú)獾腂ET法

39、就是常用的方法之一。,第四節(jié)活性炭的吸附性能,當(dāng)兩相接觸時(shí)，兩相的界面上出現(xiàn)一個(gè)組成不同于兩相中任何一相的區(qū)域之現(xiàn)象叫做吸附。 界面上物質(zhì)濃度增加的現(xiàn)象叫做正吸附，反之為負(fù)吸附。 相互接觸的兩相有三種情況：即固相與液相、固相與氣相或者液相與氣相三種。活性炭是固體，因此，活性炭的吸附有液相吸附和氣相吸附兩種類型。 吸附時(shí)，能將其他物質(zhì)聚集到自己表面上的物質(zhì)叫做吸附劑， 聚集在吸附劑表面亡的物質(zhì)叫做吸附質(zhì)； 吸附在吸附劑表面上的物質(zhì)脫離吸附劑表面的過(guò)程叫做脫附或解吸。 當(dāng)吸附質(zhì)的分子不是停留在固體吸附劑的表面(包括顆粒的外表面和顆粒內(nèi)孔隙的內(nèi)表面)，而是滲入到吸附劑的內(nèi)部，有時(shí)甚至進(jìn)入固體的晶格的

40、原子之間的過(guò)程叫做吸收。 當(dāng)氫氣與粉末狀鋁接觸時(shí)，吸附和吸收兩種作用能同時(shí)發(fā)生，此時(shí)叫做發(fā)生了吸著。,用單位質(zhì)量的活性炭所吸附的氣體成分或者溶質(zhì)的量表示吸附量。 一、吸附的作用力 (一) 吸附的作用力和吸附熱 固體吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力有分子間的引力和化學(xué)鍵力兩種。 1物理吸附 2化學(xué)吸附 當(dāng)吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力是化學(xué)鍵力時(shí)，發(fā)生化學(xué)吸附。,物理吸附與化學(xué)吸附的主要特點(diǎn)見表3-4-4。,三、活性炭吸附的主要特點(diǎn),(一)活性炭吸附劑的特點(diǎn) 1非極性與疏水性 適于吸附非極性物質(zhì)，而對(duì)極性物質(zhì)的吸附能力較差。 2微孔發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng) 比表面積大，表示活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸附能

41、力強(qiáng)。 活性炭表面含有一些有機(jī)官能閉，使活性炭表面形成了部分極性區(qū)域；必要時(shí)還可以通過(guò)表面改性處理來(lái)提高極性區(qū)域的比例，以提高活性炭對(duì)某些極性物質(zhì)的吸附能力。,3具有催化性質(zhì) 4性質(zhì)穩(wěn)定、可以再生 (二)活性炭吸附過(guò)程的主要影響因素 1氣相吸附 (1) 吸附體系的溫度： (2) 吸附質(zhì)的沸點(diǎn)和臨界溫度： (3) 吸附質(zhì)的壓力：吸附質(zhì)的相對(duì)壓力提高，吸附量增加；反之，吸附量減少。吸附質(zhì)的壓力大小對(duì)其在活性炭上的吸附量有直接的影響。 (4) 吸附質(zhì)分子的大?。?（5）多種氣體吸附質(zhì)共存：,第五章 活性炭的生產(chǎn)方法,氣體活化法使用水蒸氣之類含氧氣體作為活化劑，化學(xué)藥品活化法則用氯化鋅之類化學(xué)藥品作為

42、活化劑?；旌匣罨ā?第一節(jié) 氣體活化法生產(chǎn)活性炭 氣體活化是使用水蒸氣、煙道氣或空氣之類含氧氣體作為活化劑。 一、氣體活化法生產(chǎn)活性炭的基礎(chǔ)知識(shí) (一) 氣體活化的基本原理 氣體活化是使用水蒸氣、煙道氣或空氣之類含氧氣體作為活化劑，在高溫下與原料的炭化物進(jìn)行活化反應(yīng)，使炭化物的孔隙結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)達(dá)起來(lái)并最終變成活性炭的過(guò)程。,在氣體活化過(guò)程中，活化劑對(duì)原料炭化物的活化作用，主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面： (1) 清除堵塞在原料炭孔隙中的焦油等非組織碳，使原料在炭化過(guò)程中業(yè)已形成的孔隙開放、暢通。 (2)氣體活化劑有選擇性地與原料炭表面上的碳原子發(fā)生活化反應(yīng)，結(jié)果生成了新的孔隙。 (3) 氣體活化劑與原

43、料炭原有孔隙內(nèi)表面上碳原子發(fā)生活化反應(yīng)的結(jié)果，使孔徑變大。 所謂燒失率，是指活化作用正常進(jìn)行時(shí)，活化期間原料炭的重量損失百分率。,二、氣體活化法生產(chǎn)活性炭的典型工藝,生產(chǎn)活性炭的主體設(shè)備叫做活化爐。 (一) 氣體活化法生產(chǎn)不定型顆?；钚蕴?1工藝流程 以果殼炭的原料，用斯列普爐生產(chǎn)觸煤載體用不定型顆?；钚蕴康墓に嚵鞒倘鐖D3-5-3。,2主要工藝操作,(1)備料： 斯列普爐又叫鞍式爐，適于活化顆粒狀炭化料。 備料工段進(jìn)行原料炭的破碎和篩選，把顆粒度調(diào)整到符合活化爐的工藝要求。 方法是： 將貯存在料倉(cāng)中的原料炭，由定量給料裝置連續(xù)地送入破碎機(jī)中破碎； 而后經(jīng)篩選機(jī)篩選出粒徑合格的炭化料供活化使用，

44、粒徑大的篩分返回料倉(cāng)供重新破碎，粒徑小的篩分用于生產(chǎn)粉狀活性炭或成型顆?；钚蕴俊?破碎設(shè)備通常使用雙輥式破碎機(jī)。,(2)活化：,不定型顆粒活性炭通常用斯列普爐活化制造，但也可以使用回轉(zhuǎn)爐、流態(tài)化爐、煙燒爐等其他類型的活化爐生產(chǎn)。 斯列普爐使用水蒸氣作為活化劑。實(shí)際上是水蒸氣和煙道氣的混合氣體完成了活化過(guò)程。 (3)活化料的后處理： 經(jīng)過(guò)活化處理的炭化料叫做活化料。,除砂： 除砂的目的是：除去由原料炭帶入或活化過(guò)程中混入活化料中的砂石等雜質(zhì)及灰塵，減少雜質(zhì)含量。 除砂的方法是：先用振動(dòng)篩篩去灰塵及細(xì)小的雜質(zhì)，再用除砂機(jī)除去顆粒較大的雜質(zhì)。 破碎、篩選： 經(jīng)過(guò)破碎篩選，粒徑合格的顆粒炭得率為557

45、0；其余為粒徑小的篩分，經(jīng)粉碎及酸、水洗后，用于生產(chǎn)粉末狀活性炭產(chǎn)品。 酸、水洗： 酸、水洗的目的是降低活化料的雜質(zhì)含量及灰分含量，提高純度，調(diào)節(jié)pH值，使質(zhì)量指標(biāo)符合產(chǎn)品活性炭的要求。 酸、水洗操作包括酸洗、水洗、調(diào)節(jié)pH值及脫水等步驟。,A酸洗： 工業(yè)鹽酸的用量一般為活化料重量的820。 用直接蒸汽加熱煮沸以后，應(yīng)維持沸騰狀態(tài)1.52h，讓鹽酸與雜質(zhì)充分地發(fā)生反應(yīng)。 B水洗： 酸洗結(jié)束后進(jìn)行水洗。 水洗的方法是用水連續(xù)漂洗，除去炭料中水溶性雜質(zhì)。,C調(diào)節(jié)pH值： D脫水： 脫水的方法可以便用離心機(jī)或真空吸濾裝置。脫水后的濕炭含水率約5060，送干燥工段干燥，也可以直接包裝供用戶使用。 干燥

46、： 篩分及包裝： 包裝的方式及規(guī)格根據(jù)用戶的要求決定，通常每包重20kg。用內(nèi)層塑料袋、中層牛皮紙袋、外層編織袋包裝。,第二節(jié) 化學(xué)藥品活化法生產(chǎn)活性炭,化學(xué)藥品活化法是使用氯化鋅、磷酸或其他化學(xué)藥品作活化劑生產(chǎn)活性炭的方法，簡(jiǎn)稱化學(xué)法。 氯化鋅、磷酸、硫化鉀、硫酸鉀、氫氧化鉀、氯化鈣、氧化鈣、硫酸等也具有一定的活化作用。 一、氯化缽法生產(chǎn)活性炭的基礎(chǔ)知識(shí) (一) 氯化鋅在活化過(guò)程中的作用 1氯化鋅的潤(rùn)脹作用,2氯化鋅的催化脫水作用 150以上的溫度下，氯化鋅對(duì)含碳原料中的氫和氧具有催化脫水作用，使它們更多地以水分子的形態(tài)從原料中脫除，從而減少了在熱解過(guò)程中與碳元素生成有機(jī)化合物如焦油等的幾率

47、，使原料中的碳更多地保留也固體殘留物炭之中。 3氯化鋅的骨架造孔作用 氯化鋅法生產(chǎn)活性炭時(shí)，產(chǎn)品活性炭的孔隙容積隨著活化劑氯化鋅用量的增加而增大，就是氯化鋅在活化過(guò)程中具有骨架造孔作用的一種反映。,二、氯化鋅活化法生產(chǎn)活性炭的典型工藝,(一)氯化鋅活化法生產(chǎn)粉末狀活性炭 1工藝流程 氯化鋅活化法生產(chǎn)粉末狀的工藝流程如圖3-5-16。,2工藝操作,(1)工藝木屑的準(zhǔn)備： 經(jīng)過(guò)篩選及干燥處理的木屑稱作工藝木屑，其粒度應(yīng)在640目(3.330.38mm)，含水率應(yīng)符合工藝要求。 篩選使用雙層振動(dòng)篩，篩分出粒徑大的樹皮、木片及細(xì)小的塵埃等雜質(zhì)，使工藝木屑的粒度趨于均勻一致。 (2)工藝氯化鋅溶液的配制

48、： 工藝氯化鋅溶液是由工業(yè)氯化鋅、水及工業(yè)鹽酸配制成的具有特定濃度和pH值的氯化鋅水溶液。 (3)捏和或浸漬： 捏和是通過(guò)捏和機(jī)的擠壓和剪切力，使工藝木屑與工藝氯化鋅水溶液攪拌混合均勻，并加速溶液向木屑顆粒內(nèi)部滲透的操作。 捏和或浸漬時(shí)，使用的工藝木屑與工藝氯化鋅溶液的重量之比稱作料液比。 使用間歇式炭活化爐生產(chǎn)活性炭時(shí)，常用,(4)炭活化：,(5)漂洗： 漂洗包括酸處理、水洗和調(diào)節(jié)pH值三個(gè)步驟。 目的是降低活化料中的鐵及其他雜質(zhì)含量，提高純度，讓產(chǎn)品活性炭的鐵鹽、氯化物、灰分及pH值等指標(biāo)，達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 (6)脫水、干燥、包裝： 在漂洗和脫水工序中排出的廢水，含有細(xì)微的活性炭粉末，

49、進(jìn)行沉淀回收，最后將廢水進(jìn)行處理以后排放。,二、再生的方法,氧化分解再生法有下面3種方式： 用氧化性氣體在高溫下進(jìn)行焙燒再活比； 利用微生物進(jìn)行氧化分解的生物再生； 利用液相氧化的濕式氧化分解。 (一)脫附再生法 脫附再生法是一種基本上不改變吸附質(zhì)性質(zhì)的方法。優(yōu)點(diǎn)是能夠回收吸附質(zhì)，可以反復(fù)使用，損失少。,第四篇 糠醛的生產(chǎn)工藝流程，以玉米芯制備糠醛為例。,植物纖維原料的水解歷來(lái)是林產(chǎn)化工的重要組成部分，產(chǎn)品包括酒精、酵母、單糖（葡萄糖、木糖）、糠醛、木糖醇、糖飼料等，這些產(chǎn)品對(duì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和提高人民生活水平具有重大作用。 林產(chǎn)原料的化學(xué)加工和微生物加工是整個(gè)林產(chǎn)化工的兩大技術(shù)體系。,第四篇 植物纖

50、維原料的水解及微生物加工,第一章 植物纖維原料的水解 依照化學(xué)原理，聚戊糖在酸性催化劑的作用下，經(jīng)加溫加壓的水解反應(yīng)，可生成戊糖并進(jìn)一步脫水轉(zhuǎn)變?yōu)榭啡?，或稱呋喃甲醛。,植物纖維原料中的半纖維素富含聚戊糖，因此是生產(chǎn)糠醛的上好原料。 糠醛是重要的基本化工原料之一，廣泛用于合成樹脂、纖維、橡膠、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、溶劑等生產(chǎn)領(lǐng)域。國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)它的需求量很大，世界糠醛的產(chǎn)量每隔10年便增加1倍。,第一節(jié) 糠醛的理化性質(zhì),糠醛就其化學(xué)結(jié)構(gòu)而論，是呋喃型的雜環(huán)醛，即呋喃甲醛，分子式為C5H4O2，分子量96.08，結(jié)構(gòu)式為： 它具有類似杏仁油的氣味，外觀是一種淡黃色的油狀液體。,一、糠醛的物理性質(zhì),在室溫下

51、(20)糠醛在水中的溶解度為8.3，水在糠醛中的溶解度為4.8。 糠醛能溶于很多有機(jī)溶劑，例如于室溫下能和酒精、丙酮、乙醚、醋酸、苯、四氯化碳等互溶。芳烴和烯烴在糠醛中極易溶解，而脂肪族飽和烴則在糠醛中的溶解度很小。因此，糠醛常用做選擇性溶劑。,二、糠醛的化學(xué)性質(zhì),糠醛化學(xué)性質(zhì)活潑的主要表現(xiàn)在于其結(jié)構(gòu)中的醛基和呋喃環(huán)兩者都有很強(qiáng)的反應(yīng)性。 發(fā)生在醛基上的反應(yīng)主要有氧化、氫化、縮合、脫羰基等； 呋喃環(huán)上的主要反應(yīng)有加成、取代、開環(huán)等。通過(guò)這些反應(yīng)可以制取大量的衍生物，例如順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、糠酸、糠醇、四氫糠醇、甲基呋喃、甲基四氫呋喃、呋喃、四氫呋喃、硝基呋喃以及樹脂、塑料等。,糠醛屬于有

52、毒物質(zhì)，工廠操作區(qū)空氣中的最大容許濃度為10mgm3。當(dāng)糠醛濃度高于11.5mgm3時(shí)，人即可聞到糠醛氣味，糠醛在空氣中的濃度大時(shí)，毒害人體的神經(jīng)系統(tǒng)，糠醛車間應(yīng)安裝排風(fēng)系統(tǒng)。,第二節(jié) 糠醛生產(chǎn)的原料及其特征,糠醛生產(chǎn)主要利用植物原料中的聚戊糖，所以凡富含這種成分的植物體都適用于生產(chǎn)糠醛，如：玉米芯、棉籽殼等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物和林業(yè)生產(chǎn)的闊葉材是目前常用的原料，這些原料中的聚戊糖含量約在1635。,不同種類的原料聚戊糖含量不相同，即使是同種原料，由于產(chǎn)地不同，氣候條件不同，其聚戊糖含量也不相同。 例如我國(guó)的玉米芯，從中原到東北各省(自治區(qū))，其聚戊糖的合適有逐漸增加的趨勢(shì)?？啡┥a(chǎn)的常用原料及

53、相關(guān)數(shù)據(jù)見表4-1-1。,表4-1-1中指出，各種原料生產(chǎn)糠醛的實(shí)際得率都低于理論產(chǎn)量的一半。 究其原因：是在水解鍋中形成的糠醛還未離開反應(yīng)區(qū)就部分地被轉(zhuǎn)化破壞了， 二是原料在貯存時(shí)的霉?fàn)€變質(zhì)等，使聚戊糖的含量下降。 植物纖維原料的密度小，體積大，且收集具有季節(jié)性。,原料的物理性質(zhì)和糠醛的產(chǎn)率也有很大關(guān)系，含水率、顆粒度、透水和透氣性、裝鍋密度等都有影響。 水分過(guò)高的原料必須予以干燥，因?yàn)樗诌^(guò)高在拌酸后會(huì)降低原料中的實(shí)際酸濃度，降低酸的催化能力。 原料還應(yīng)粉碎至適當(dāng)粒度，以保證拌酸時(shí)酸液能充分透入和裝鍋后料層的流體力學(xué)性質(zhì)。 原料的裝鍋密度影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率、蒸汽消耗和設(shè)備利用率，它和聚戊糖含

54、量一樣，是確定水解鍋容積和糠醛生產(chǎn)能力的兩個(gè)主要因素。,第三節(jié) 水解反應(yīng)時(shí)形成糠醛的動(dòng)力學(xué),為了得到高得率地取得糠醛，必須利用細(xì)分散的原料和水解鍋中貯液量最少，且快速?gòu)姆磻?yīng)區(qū)排出已生產(chǎn)的糠醛。,第四節(jié) 含聚戊糖原料生產(chǎn)糠醛的水解方法,生產(chǎn)糠醛過(guò)程有兩個(gè)主要工藝階段：制取含糠醛的水溶液和含糠醛水溶液的濃縮蒸餾與除雜凈化。 含糠醛的水溶液是通過(guò)蒸煮(水解)含聚戊糖原料獲得的，根據(jù)所用的具體工藝，可有各種方法。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的主要有： 兩段糠醛-己糖水解法，即先在硫酸存在的條件下進(jìn)行汽相蒸煮，得到含糠醛的蒸汽冷凝液，隨后以硫酸溶液對(duì)固體纖維木素進(jìn)行滲濾水解，制取葡萄糖水解液用于酵母生產(chǎn)；,一段硫酸糠

55、醛蒸煮法，即只制備含糠醛的蒸汽冷凝液，固體纖維木素作燃料。 前一種方法能綜合利用植物纖維原料中的兩類主要成分半纖維素和纖維素，在俄羅斯得到廣泛的采用。后一種方法有時(shí)也稱直接法，在我國(guó)得到普遍推廣。,一、糠醛-己糖兩段水解法,該法的工藝流程如圖4-1-5。,原料在拌酸器3中加入濃度810的硫酸溶液，固液比0.30.5(以質(zhì)量計(jì))，器內(nèi)用螺旋-輪葉攪拌和輸送酸潤(rùn)濕的原料。 酸液通過(guò)霧化使原料均勻潤(rùn)濕，加入的酸有一部分被原料中的灰分中和。 木材原料的灰分低，中和消耗的硫酸占木材絕干質(zhì)量的0.35，棉籽殼中的灰分耗酸可達(dá)原料質(zhì)量的1.5。潤(rùn)酸后的原料在間歇式水解鍋中進(jìn)行糠醛-己糖水解。 1）排不凝性氣

56、體。,排放不凝性氣體后，隨即進(jìn)入2）糠醛蒸煮階段，在鍋底部加入上述直接蒸汽，同時(shí)從水解鍋?lái)敳坎粩嗳〕龊啡┱羝?醛汽)。 醛汽流經(jīng)分離器8和過(guò)濾器10，分離掉原料和纖維木素的碎屑，此碎屑?xì)堅(jiān)占劫A斗9。 分離后的醛汽送蒸汽發(fā)生器11作為其加熱介質(zhì)，產(chǎn)生壓力0.30.4MPa的二次蒸汽。此二次蒸汽可用于蒸餾塔加熱和送去生產(chǎn)酵母等其他用途。 含糠醛冷凝液從貯槽14送到蒸餾濃縮和凈化工段，精制為成品。 在某些流程中還設(shè)有中和冷凝液中的有機(jī)酸的裝置，以減輕設(shè)備腐蝕和糠醛的樹脂化。,現(xiàn)以棉籽殼為例(表4-1-3) 。 糠醛-己糖水解棉籽先的操作規(guī)程，要保證糠醛得率78，還原物(RS)得率21(以絕干原

57、料計(jì))。 完成第一段水解糠醛蒸煮后，隨即進(jìn)行第二段水解纖維木質(zhì)素的已糖水解。 滲濾結(jié)束后，工業(yè)木質(zhì)素的得率約占絕下原料的3040，含水率約70，木質(zhì)素中含硫酸68。,二、一段硫酸糠醛蒸煮法,該法的工藝流程如圖4-1-6，因其只制備含糠醛的蒸汽冷凝液(原醛液)，纖維木素作燃料而不予專門加工，故過(guò)程簡(jiǎn)單為其優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)普遍采用。,植物纖維原料如玉米芯、棉籽殼等從料場(chǎng)運(yùn)輸列車間，粉碎(棉籽殼本經(jīng)粉碎)篩析后送到斗式提升機(jī)1，經(jīng)螺旋輸送機(jī)2送入混酸器3。濃硫酸由硫酸庫(kù)經(jīng)酸蛋4壓至濃酸計(jì)量罐5，計(jì)量后慢慢加入已放好溫水的配酸槽6中，配制成濃度為68的硫酸溶液。在混酸器中以因液比1：0.40.5進(jìn)行原料的均

58、勻混酸，然后將已拌酸的原料送入水解鍋7。 首臺(tái)鍋裝料后往水解鍋底部通入鍋爐車間的直接蒸汽，逐步升溫升壓，達(dá)到蒸煮操作壓力后進(jìn)行排醛。運(yùn)轉(zhuǎn)中若水解蒸煮壓力為0.7MPa，排醛時(shí)間5h，則前2.5h為串進(jìn)時(shí)間，后2.5h為串出時(shí)間。,雙鍋串聯(lián)，即將前一臺(tái)水解鍋后半期(低峰階段)排出的含醛較少的醛汽，通入第二臺(tái)水解鍋，作為本鍋出醛時(shí)的加熱蒸汽。 采用雙鍋串聯(lián)的優(yōu)缺點(diǎn)： 1.可以克服單鍋水解蒸煮時(shí)出醛量起伏不勻的現(xiàn)象，提高并穩(wěn)定糠醛濃度，一般平均可由4提高到56，還可節(jié)省蒸汽用量，蒸煮工序生產(chǎn)每噸糠醛用汽量可由單鍋時(shí)的25t降到17t。 2.可提高并穩(wěn)定醛汽中的醋酸濃度，為管道汽相中和創(chuàng)造有利條件。

59、3.可改進(jìn)鍋爐車間的操作狀況，使供汽量趨于平穩(wěn)，以及適當(dāng)延長(zhǎng)出醛時(shí)間，增加一部分糠醛得率。,4.但是串聯(lián)鍋數(shù)也不宜過(guò)多，因?yàn)槿┢锌啡舛忍岣哌^(guò)多，糠醛的分解損失也會(huì)增多。每串聯(lián)一鍋的壓力損失約為0.050.1MPa，串聯(lián)越多蒸汽壓力降也越大，必然影響到正常水解蒸煮所需的溫度條件。故一般采用雙鍋串聯(lián)。,排出的醛汽中含有大量醋酸，引入管式汽相中和器8，以針形閥控制純堿液量進(jìn)行汽相中和。中和生成的醋酸鈉在汽液分離器9中分離出去，送醋酸鈉工段。中和后的醛汽進(jìn)入二次蒸汽發(fā)生器10，產(chǎn)生的二次蒸汽供下一工序的糠醛蒸餾塔加熱用。自二次蒸汽發(fā)生器排出的含糠醛冷凝液送入原液貯槽12，作為下一工序(蒸餾和精制)的料液。,第五節(jié) 糠醛的分離和凈化,經(jīng)過(guò)前一工序的加工得到的含糠醛冷凝液(原液)，是糠醛生產(chǎn)的中間產(chǎn)品。其中含糠醛46，含水90以上，還有甲醇、丙酮、乙醇、醋酸和少量甲醛、乙醛、甲基糠醛等雜質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮和提純，才能得到商品糠醛。 一、糠醛及其伴生雜質(zhì)的主要特性,（一）糠醛及雜質(zhì)的某些物理常數(shù),有關(guān)