木材热解复习
第三章木材热解工艺木材热解工艺学
纤维饱和点：特殊的含水率。
相 对 含 水 率 原 料 中 所 湿 含 原 有 料 的 重 水 量 分 重 量 1 0 0 % 绝 对 含 水 率 原 料 中 绝 所 干 含 原 有 料 的 重 水 量 分 重 量 1 0 0 %
内容提要:
四、木材气化 木材气化过程与化学反应 影响气化反应速度的因素 煤气发生炉 影响煤气发生炉操作的主要因素 气化法处理废材的工艺流程 气化产物的应用 木材气化行业取得的进展 五、木材液化 木材液化的目的及意义 木材液化技术研究的现状 木材液化方法 木材液化生成物的开发利用
第三章木材热解工艺木材热解工艺学
要求：15%-
艺上对原料含水率的要求。第三章木材热解工艺木材热解工艺学25%
相对 含水率 40%-50% 大于70% 小于30%
大于60%
一、热解原料的预处理
【4.木材中水分存在的状态】
自由水:存在于大毛细管系统中的水分，与细胞壁之间的亲合力 比较小，容易蒸发除去，称作自由水或游离水、毛细管水。
第三章木材热解工艺木材热解工艺学
一、热解原料的预处理
【3.原料干燥的原因】
含水率，影响生产能力、生产成本（时间、燃料消耗、产品质量）。 含水率大
则热解时间长，热量消耗大，液体产物浓度低而 不利于进一步加工利用。
含水率小
则热解过程放热反应激烈，热解速度太快，会导 致产品木炭开裂。
故：需要确定合适第三的章木含材热水解工率艺木。材热解工艺学
第三章木材热解工艺木材热 解工艺学
内容提要:
一、热解原料的预处理 热解原料的分类 原料干燥的原因 木材中水分存在的状态 干燥过程三时期
木材热解
第五章 木材热解
概述 木材干馏 木材炭化 木材气化 木材液化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、概述
1、定义
木材热解： 隔绝空气或有限制的通入空气的条件 木材热解：就是在隔绝空气或有限制的通入空气 隔绝空气或有限制的通入空气 下，将木材加热分解的过程。
2、热解产物
一般得到气体、液体和固体三种产物，主要产物是液 态的木醋液和木焦油 气态的木煤气和固态的木炭。它 木醋液和木焦油、 木醋液和木焦油 们又称为木材热解的初生产物。 木材热解产品可以广泛用在化学纤维、合成橡胶、香 料、食品加工、冶金、染料、药物、选矿、防腐、国防以 及环保等方面。
3、固定碳
固定碳的组成： C=(1-V-A)×100% 式中：C-固定碳含量，％；V-挥发分含量，％； A-灰分含量，％ 因此，它是一个假定的概念，指在高温缺氧条件下煅烧木炭 时，木炭中保留下来的碳元素（占绝大部分）和少量的氢 和氧元素。 固定碳含量的大小较大程度上反映了原料炭化程度的高低。
（4）热解气氛
热解气氛对热解产物的组成和性质有较大的影响。 热解气氛对热解产物的组成和性质有较大的影响。热解气氛主要 有惰性气氛（如氮气中）、氧化性气氛（如有限的空气中）、还 原性气氛（如氢气中）、自发性气氛（在隔绝空气下，在原料热 解所产生的气体产物中）、过热水蒸气气氛。热解气氛对植物资 源热解的机理是复杂的，目前还有大量不清楚的地方。但这是有 效提高植物资源高效利用的有潜力的方式。 对于不同目的的四种热解方式：植物原料的炭化、干馏、 对于不同目的的四种热解方式：植物原料的炭化、干馏、气化和 液化，它们所采用的气氛不同：炭化（惰性气氛、氧化性气氛或 液化，它们所采用的气氛不同 自发性气氛中）、干馏（自发性气氛）、气化（惰性气氛或还原 性气氛）、液化（过热水蒸气气氛、惰性气氛或还原性气氛）。
木材热解
Ssidue
Forest operations
Pulp industry, Sawmilling and planning
Branches, needles, leaves, stumps, roots, low grade and decayed wood, slashings and sawdust
空气或其他介质条件下受热降解的化学反应过程。木 材热解工业根据目的产物的不同，主要包括：
木材干馏 木材炭化 木材气化 木材液化
★主要产物
以制取木炭为主 要产品的木材热
分解工艺
★分类
?
.
3
★相关概念
生物质热解是指生物质在没有氧化剂（空气 、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的 条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应 将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半 纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态 炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方 法。生物质热解的燃料能源转化率可达 95.5%。
.
5
◆热解过程流程图
回收不凝性气体
冷凝、冷却器
进料 生物质原料 干燥
固体产物收集 热解反应釜
.
液体产物收集器
6
◆操作条件对热解过程的影响
.
7
.
8
二、木材热解研究的对象：林产植物
【林产植物的种类 】
◆薪炭林和次生林
◆森林抚育与采伐的剩余物：间伐材、倒地木、枝条、伐根 等（占70%）。
◆木材加工及建筑工业中的木质废弃物：树皮、锯屑、板皮、 刨皮；旧门窗、地板等；
Wood
(Co) combustion Direct Liquefaction
Pyrolysis
Gasification
林产化学复习题
林产化学复习题林产化学是一门研究森林资源化学组成、性质、转化和利用的学科。
它涵盖了众多领域，从木材的化学成分到林产品的深加工，对于合理利用森林资源、保护环境以及推动相关产业发展都具有重要意义。
以下是一些林产化学的复习题，帮助大家巩固这门学科的知识。
一、木材化学1、简述木材的主要化学成分及其在木材中的分布特点。
木材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
纤维素是木材的骨架成分，在细胞壁中呈纵向排列，赋予木材强度和刚性。
半纤维素则分布在纤维素和木质素之间，起到连接和填充的作用。
木质素填充在细胞壁中，赋予木材硬度和耐久性。
2、解释木材纤维素的化学结构和物理性质。
纤维素是由葡萄糖单元通过β-1,4 糖苷键连接而成的线性高分子化合物。
其物理性质包括结晶性、溶解性差、具有较高的拉伸强度等。
3、分析木材在不同环境条件下（如湿度、温度）的化学变化。
在高湿度环境下，木材会吸湿膨胀，可能导致化学成分的水解和降解。
高温会加速木材的热解反应，使其化学成分发生分解和重组。
二、林产提取物1、列举常见的林产提取物，并说明其用途。
常见的林产提取物有松香、松节油、单宁等。
松香常用于胶粘剂、涂料等领域；松节油可用作溶剂和合成香料的原料；单宁在皮革制造和医药中有重要应用。
2、阐述从植物中提取有效成分的常用方法和原理。
常用方法包括溶剂萃取法、水蒸气蒸馏法、压榨法等。
溶剂萃取法利用溶质在不同溶剂中的溶解度差异进行提取；水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性成分的提取；压榨法则通过机械压力获取汁液或油脂。
3、讨论林产提取物的质量控制和检测方法。
质量控制可以通过检测化学成分的含量、纯度、色泽、气味等指标进行。
检测方法包括化学分析、色谱分析、光谱分析等。
三、生物质能源1、说明生物质能源的种类和特点。
生物质能源包括木材燃料、生物柴油、生物乙醇等。
其特点是可再生、低碳排放，但能量密度相对较低。
2、分析生物质转化为能源的主要技术和化学反应。
主要技术有热化学转化（燃烧、气化、热解）和生物化学转化（发酵）。
植物原料热解基础
植物原料热解基础1. 木材热解：在隔绝空气或通入少量空气的条件下，利用热分解的方式以木材或其他植物为原料制取各种生物质能源及各种化工产品的方法。
2. 木材热解工艺学包括（木材炭化及活性炭制造）、（木材干馏）、（植物能源气化和液化）等方面的生产与应用。
3. 木材热解过程及特征？答：木材热解过程分为四个阶段。
⑴干燥阶段特征：120~150℃；加热速度慢，主要蒸发的是水份，木材化学组成几乎不变。
⑵预炭化阶段特征：150~275℃；反应明显，木材化学组分开始变化。
不稳定组分半纤维素分解为 CO2、CO、少量醋酸。
* 第㈠、㈡阶段是吸热分解阶段⑶炭化阶段特征：275~450℃；木材急剧热分解，产生大量的分解产物。
产物含有醋酸、甲醇和木焦油。
此时 CO2生成量减少，而甲烷、乙烯等可燃气体增多，反应大量放热。
⑷煅烧阶段特征：450~500℃；此阶段对生成的木炭进行煅烧。
排除残留在木炭中的挥发物，提高固定炭含量。
* 第㈢、㈣阶段是吸热分解阶段。
4. 热解产物分为固、液、气三态。
固体产物——木炭（charcoal）液体产物——粗木醋液（crude pyroligneous acid ）气体产物——不凝性气体或木煤气（wood gas ）5. 木材经热分解处理后，釜内残留固体称木炭。
——常指炭化料。
6. 粗木醋液分为澄清时分为二层（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）。
澄清木醋液：黄色~红棕色、烟焦气味；沉淀木焦油：黑色、粘稠油状液体。
7. 气体产物——木煤气:CO2、CO、CH4、C2H4和H2。
8. 纤维素的热分解分为几个阶段？答：(1)的蒸发与干燥阶段：100~150℃纤维素游离水和结晶水蒸发、氢键断裂、纤维素的热容量增加，发生相变，但纤维素的化学性质不变。
(2)葡萄糖基脱水阶段T>150 ℃;纤维素大分子中的葡萄糖发生β-O-4的醚键分解，生成左旋葡聚糖。
3)热裂解阶段T>240 ℃；纤维素热分解反应开始变得激烈起来，275 ℃进入放热反应阶段；热分解更激烈和复杂。
林业工程之 木材热解及活性炭讲解
要
• 6 木材热解的方法和产物
内
• 7 影响木材热解过程的因素
容
• 8 木炭的性质
木材工业学院材料系
Department of wood industry Nanjing Forestry University
1、木材热解的定义
木材在隔绝空气或通入少量空气的条件下受热分解的过程； 也指用以制取化学产品的方法和生产，它包括烧炭、木材干馏、木
A 木材干馏
------定义
在隔绝空气条件下，将木材放在干馏釜中加热 分解，以制取木炭并回收液态和气态产物的热解
方法，称作木材干馏。
------设备
干馏釜，随着外观形态、加热方法及操作方式
的不同，干馏釜可分成立式与卧式，外热式与内 热式，间歇式与连续式等多种形式。
木材工业学院材料系
Department of wood industry Nanjing Forestry University
木材工业学院材料系
Department of wood industry Nanjing Forestry University
炭化阶段(275～450 ℃)
木材热分解反应急剧进行，生成大量的气态和液态产物。 液态产物中含有醋酸、甲醇、木焦油等多种有机物； 气态产物中可燃性成分如一氧化碳、甲烷等含量增加。 在本阶段后期，原料木材已经转变成木炭。 放出热量。
Department of wood industry Nanjing Forestry University
木材气化的产物
木煤气一种
木材气化时，在热解过程中生成的固态产物木炭， 由于进一步与氧化性气体作用，最终也转变成可燃性气 体。 气化剂不同，木煤气不同： 空气煤气、氧气煤气、水煤气、混合煤气 通常煤气需进行处理，除去焦油等
第三篇 林产原料的热分解
第一章 林产原料热分解的基础知识
• 各种木本植物及草本植物都属于含碳的有 机化合物。它们被加热到高温时将发生热 分解幵转变为气态、液态及固态。 • 有效利用再生植物原料，为人类提供生物 质能源及化工产品的科学分支。
•
自然干燥的优点是丌需要干燥设备，操作简单易于实 施、丌消耗能源、干燥成本低。
缺点是受气候影响大、干燥轻度小、时间长、占用场 地面积大、劳动强度大。 自然干燥适用于中小型工厂使用。 2. 人工干燥是在各种干燥设备中用特定的干燥介 质进行干燥。
• 人工干燥的优点是丌受气候的影响，干燥速度快、干 燥程度易于控制，占地面积小。
• 木材的平衡含水率宇干燥介质空气的温度、相对湿度 之间的关系，如下图：
• （二）干燥方法
林产植物原料的干燥方法有自然干燥和 人工干燥两种。 • 1、自然干是把原料在大气中晾晒，利 用太阳能蒸发原料中的水分。此时空气的 温度、湿度及流动速度对于干燥速度起到 了决定性的作用。温度高、湿度小、风速 大的天气有利于干燥的进行。
二 林产植物原料的特点
• 第一方面 林产植物原料的种类多、性质差异大、分 布范围广。按照原料的特点有效地进行开发利用。 • 能够利用的原料中，大多是有生命的植物类资源，属 于生物质。（能够通过光合作用丌断生长，是再生型 资源）
• 另一方面 林产植物原料大多比较分散，丌够集中 ，体积大、重量轻、丌利于运输。热分解工业属于原 料消耗大、得率少、产值比较低的劳动密集型产业。
• 植物原料都是细胞极成的。细胞有细胞腔和细胞壁组 成。 • 细胞腔由细胞壁围成的空间，通过壁上纹孔相互沟通 ，在植物体内极成毛细管系统。 • 细胞壁由各种纤维及胶粒极成，在纤维不胶粒间存在 间隙，形成了体内微毛细管系统。 • 大毛细管系统及微毛细管系统起着输送水分、空气和 养料的作用，所以含有水分。
木材热解过程的热化学平衡分析(1)
2014-00-00 收到初稿，2014-00-00 收到修改稿。 *联系人：刘畅。changliu@；第一作者： 钱红亮（1985—）男，博士后，讲师。 基金：973 计划（2013CB733501）；国家自然科学 基金（21136004）；江苏高校优势学科建设工程
Received date: 2014-00-00. *Corresponding author: LIU Chang, changliu@ Foundation item: supported by the National Basic Research Program of China(2013CB733501), the
1 计算方法与热力学数据
1.1 Gibbs 自由能最小化法 到目前为止，计算化学平衡有两种方法，一是基于平衡常数法，这个方法在计算中必须
定义具体的化学反应，如文献[9]介绍的，必须选择适当的化学反应并给出这些反应的平衡常 数。Reynolds 详细的讲述了这个模型的缺点[10]。由于上面介绍的原因，这个方法不适合计 算复杂问题。二是 Gibbs 自由能最小化法，其优点在于计算化学平衡时无需知道具体的化学 反应。
Gibbs自由能最小化法认为在平衡状态时，系统的总的Gibbs自由能是最小的，系统总的 总的Gibbs自由能定义如下：
N
∑ G = niμi i =1
（1）
式中 ni 是组分i的摩尔数， μi 是组分i的化学势，其定义如下
μi
=Δf Gi0+RT⎛ ln ⎜⎝
fi fi0
⎞ ⎟ ⎠
（2）
其中 fi 代表组分 i 的逸度，Δf Gi0 和 fi0 分别表示标准生成 Gibbs 自由能和标准逸度。公
Key words: biomass; wood; pyrolysis; thermochemical equilibria; Gibbs free energy minimization
木材加工过程中的木材热处理技术考核试卷
B.木材重量减轻
C.木材含水率降低
D.木材抗弯强度提高
14.下列哪种木材热处理技术可以降低木材的吸湿性？（）
A.红外线处理
B.氨处理
C.硫酸盐处理
D.真空热处理
15.木材热处理过程中，以下哪个因素会影响木材的导热性能？（）
A.木材密度
B.木材含水率
C.处理温度
D.以上都是
16.下列哪种热处理方法可以提高木材的耐磨性能？（）
2.在木材热处理过程中，通常使用的热源有______、______和______。
3.木材热处理的基本步骤包括预热、______、______和冷却。
4.木材热处理的主要方法有______处理、______处理和化学热处理。
5.真空热处理可以有效地降低木材的______和______。
6.木材的炭化程度主要受到______、______和木材种类的影响。
2.通过控制处理温度和时间，可以调整木材的热降解程度和性能改善效果。较高温度和适当延长处理时间可以提高木材的稳定性，但过高的温度和时间可能导致力学性能过度下降。
3.真空热处理在低压下进行，能更好地保持木材的原始力学性能，而蒸汽热处理则适用于提高木材的尺寸稳定性，但可能会对力学性能产生较大影响。
4.为防止变形和开裂，可以采取缓慢升温、适当延长保温时间、缓慢降温等措施，并在处理前对木材进行预处理以减少内部应力。
C.适当的木材含水率
D.使用保护剂
8.木材热处理过程中，哪些因素可能导致木材内部应力增加？（）
A.快速升温
B.恒温时间过长
C.降温速率过快
D.木材含水率过高
9.下列哪些热处理方法可以提高木材的耐候性？（）
A.真空热处理
【doc】木材的热分解生产技术
木材的热分解生产技术农林植物原料及工农业生产中形成的各种含碳废弃物.在高温下可以转变为固态,气态,液态的多种化_T产品.其中主要有活性炭,炭纤维和气化或液化的生物质能源木材主要由纤维素,半纤维素和木质素组成.高温下,有氧气存在时.木材燃烧转变为二氧化碳和水并留下无机物灰分.但在隔绝空气有限制地供给空气时.木材热分解可得各种产物木材的热分解过程木材在隔绝空气时的热分解过程可分为干燥,预炭化,炭化和煅烧四个阶段,各阶段的特征分别如下:从室温到150℃为干燥阶段.在该阶段木材主要是吸收能量.蒸发水分.化学组成几乎未发生变化接着进入预炭化阶段.预炭化阶段温度为150～275℃.在该阶段木材主要吸收热量.开始热分解.分解产物主要为二氧化碳,一氧化碳,水和少量有机物下一步是炭化阶段.炭化阶段温度为275～45O℃.此时木材急剧分解.放出热量,生成醋酸,甲醇,木焦油等多种液体有机物和一氧化碳,甲烷等气体产物最后是燃烧阶段.燃烧阶段的温度为450500℃,此阶段主要是通过提高温度.赶走木炭中的挥发物.提高木炭的固定碳含量木材的热分解方法有干馏,炭化,气化和液化等.木材的干馏是在隔绝空气的条件下.将木材放在干馏釜中加热分解.产物为木炭.副产物为木醋液和木煤气.木材炭化.俗为烧炭.在有限地供给空气的条件下.木材受热炭化.生成木炭.木材的气化是指在高温和有氧化性气体的存在下,使木材转变为木煤气的l17 热化工过程木材的液化是指在高温下.木材经催化剂的作用转变为液态燃料油质量等于利润.——管理思想家汤姆.彼得斯生意一技ll8的热化工过程影响木材热分解的主要因素一,材质的影响木材的种类,含水率,木块大小和腐朽材含量等对木材的热分解产生影响一般.硬阔叶材生产的木炭质地坚硬.针叶材松木的木炭较松软.同时干馏产物的得率也不相同木材的含水量过高.不仅能耗较高,木醋液的浓度降低.而且还会使木炭开裂.机械强度降低但木材含水率太低.热解反应过于激烈.木炭的机械强度同样会降低.因此用于热分解的木材含水率一般在lO%25%之间木块的大小影响传热过程.影响木醋液的质量和得率一般.根据不同的热解装置确定木块大小.但力求木块大小均匀控制腐朽材的含量.腐朽材同样使干馏的木醋液产率降低.但木煤气的产量较高二,炭化速度和最高温度对木炭的影响炭化速度影响炭化炉的生产能力.适当提高炭化速度.减少炭化时间.能提高装置的生产能力但炭化速度太快.不仅会降低木炭的得率.而且会降低木炭的机械强度炭化速度应根据炭化装置和原料性质来确定水材炭化的最高温度对产品的得率和质量产生影响.足木材热解过程的重要影响因素通常炭化温度在400oC以前.小醋液中各种成分的含量变化较大. 400~C以后趋于平稳.炭化最高温度为350℃时制得的木炭强度较低.随着炭化温度的升高.木炭的强度增加气体组分随温度的变化较复杂.二氧化碳和一氧化碳在400qE时产率最高.氢气,甲烷在700℃左右产率最高.此外在300～500℃还有其他烃类生成三,化学药品或介质对木材热解的影响常用氯化锌,磷酸处理木材.可提高木材热解时木炭的得率.减少木煤气和木醋液的生成用稀硫酸处理木材.可提高木材热解时糠醛的产率用碳酸钠处理木材.可提高木材热解时沉淀焦油的产率所以化学药品对木材热解过程产生的影响是显着的.合理利用化学药品. 可以提高所需产品的得率木材热解时刻采用气体介质和液体介质当气体介质为氧气或空气并有碱性物质存在时.木材受热分解生成大量的挥发性酸在过热水蒸气介质中.木材热解的挥发性酸的产率较高在氢气并有催化剂存在时.加压可使木材液化.生成液体燃料当介质采用有机溶剂时.可提高木材热解的液态产物的得率.因为木材在有机溶剂中产生热溶木材炭化的常用装置一,炭窑炭窑是广泛使用结构简单的烧炭装置.容易建造.不受条件限制炭窑燃烧室的作用是燃烧燃料材加热炭化室在燃烧过程中要控制火力.使火焰逐渐进入炭化室当前后烟孔松土干燥时.挖出松土让烟气冒出当前后炯孔中的烟气先后由灰白变为青烟后.用泥土盖实烟孔使烟气由烟道口排出炭化过程中.烟将良品率预定为85%,那么便表示容许15%的错误存在. ——质量管理大师菲利普.克劳斯函技生立思一气由灰白色逐渐转变为黄色.最后变成青烟此时标志已炭化完毕.随即封闭各道口.防止空气进入窑内,待其冷却后即可出窑.正常烧制一窑木炭的周期约为3～5天.木炭得率一般为l8%22%依据冷却方式不同生产的木炭有黑炭和自炭二,移动式炭化炉移动式炭化炉由炉体,炉顶盖,炉栅,点火通风架及烟囱等部分组成开车生产时.打开点火口盖.点燃炉内的燃料材,燃烧升温.当烟囱温度在6O℃左右,盖上点火口盖并用沙土密封4～5h后烟气由灰白色变为黄色.表明热解进入炭化阶段.当通风口出现火焰,烟气为青烟时,烟囱伴有嗡嗡声.表明炭化已完成.此时应封闭通风口.稍后封闭烟道口.待炉体冷却后出炭.一般烧炭周期为24h.木炭得率为l5%～25%三,斯列普炉斯列普炉又名鞍式炉.是我国广泛使用的一种炉型.它具有活化温度稳定, 产品质量好,得率高,能耗省和炉体寿命长等特点.斯列普炉由炉本体,两个蓄热室和烟囱构成活化炉本体为方形体.内衬耐火砖.外砌红砖.中间嵌有保温材料炉膛正中间用厚耐火砖将炉分成左,右两个半炉. 由燃烧室将两个半炉相连炉膛分成8 个互不相通的活化槽.可以同时活化8 个不同品种的活性炭为了控制活化反应.保证没有多余空气进入炉内.在炉顶加料槽装有铁盖并加以水封,炉底出料处有蒸气封装置. 炉子还设计有入孔,安装了热电偶,视火孔和测压孔.为防止炉体因热胀,冷缩引起变形.炉体外围用钢材加固四,沸腾炉沸腾炉又称液态化炉.是利用流化的原理炭化微小颗粒状木炭原料的炭化炉,当微小颗粒状木质原料送入炉膛后. 被从炉膛底部进入的空气鼓动而呈流化态进行炭化.生成的气体混合物和木炭颗粒随气流进入旋风分离器中.捕集木炭以后.再在冷凝器回收木醋液.不凝性气体导人加热炉中燃烧.作为炭化的辅助热源五,圆形多管式火化炉圆形多管式火化炉适用于质地松软的活性炭的活化常用的原料种类有松木炭,桦木炭等.圆形多管式活化炉内层为为耐火砖砌筑.外层为普通砖砌筑.整个炉体支承在两个支座上炉膛内有两排直立的活化管.每排4～6根.活化管为圆筒形,内径15～20em,高500550em,由每节长25cin的管节相互连接而成圆形多管式活化炉用水蒸气进行活化.每生产lt活化料需活化用水蒸气4～5t:每根活化管年产活性炭8-10t圆形多管式活化炉结构简单.容易建造.投资少.操作简便.产品质量稳定.正常使用时无需外加燃料.适合中小型工厂使用六,回转炉回转炉是适用于颗粒状或小块状物料炭化的炭化炉.通常采用内热式回转炉.回转炉是一种结构简单,运行稳定,119 操作容易的活性炭工业中广泛使用的炭化装置.产品质量是生产出来的,不是检验出来的. ——美国质量管理犬师威廉?戴明。
木材加工中的热处理技术考核试卷
17. D
18. A
19. D
20. A
二、多选题
1. ABD
2. ABCD
3. ABC
4. ABCD
5. ABCD
6. ABC
7. AB
8. ABC
9. ABC
10. ABC
11. ABCD
12. ABC
13. ABCD
14. ABC
15. ABCD
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
B.降低热处理温度
C.控制热处理时间
D.适当增加木材内部水分
14.下列哪种热处理方法可以提高木材的防腐性能？（）
A.真空热处理
B.热风处理
C.红外线加热处理
D.高频加热处理
15.热处理木材的耐久性主要取决于（）
A.木材种类
B.热处理温度
C.热处理时间
D.木材内部水分含量
16.下列哪种热处理设备适用于大批量木材加工？（）
4.提高热处理木材的耐候性可以通过选择合适的木材种类、优化热处理工艺和采用表面保护措施来实现，以抵抗紫外线、温差和生物侵害。
11.热处理木材的耐候性主要表现在（）
A.抗紫外线能力
B.抗温差能力
C.抗潮湿能力
D.抗风化能力
12.热处理过程中，以下哪些因素可能导致木材颜色变化？（）
A.木材种类
B.热处理温度
C.热处理时间
D.木材含水量
13.以下哪些措施可以提高热处理木材的质量？（）
A.选择合适的木材种类
B.控制热处理工艺参数
20.热处理木材的尺寸稳定性主要受哪些因素影响？（）
A.木材种类
B.热处理温度
木材热解复习题
填空题1.木材干馏按加热方式可分为：外热式和内热式两类。
2.粗木醋液澄清时，上层为澄清木醋液，下层为沉淀木焦油。
3.硬阔叶材由于比针叶材含有更多的乙酰基和甲氧基，因此常被用作生产醋酸和甲醇的主要原料。
4.按加热终温的不同, 木材干馏可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏。
5.木炭按烧炭工艺的不同，又有白炭和黑炭的区别。
6.木炭按原料来分：果核炭、果壳炭、木屑炭、煤质炭、原木木炭、石油焦焦炭、骨炭、竹炭7.木炭按加工温度来分：低温炭、中温炭、高温炭8.木炭按来源来分：天然炭、人工炭9.木炭按加工方式来分：土窑炭、机制炭、塑炭第1章1.木材热解时可以得到固体、液体和气体三类初产物.2.根据木材热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，可以把木材干馏过程大体上划分为下列干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、煅烧阶段四个阶段。
3.木材干馏过程大体上划分为四个阶段，其中有干燥阶段、预炭化阶段、煅烧阶段三个阶段是吸热阶段，另外有炭化阶段是放热阶段。
4.阔叶材干馏时得到的粗木醋液澄清时分为两层，上层为澄清木醋液，下层为沉淀木焦油。
而醋酸是在澄清木醋液中，酚类物质是在沉淀木焦油中。
5.半纤维素是木材主要组分中最不稳定的部分，在225—325℃分解。
6.在木材热解过程中，三个主要组分最激烈热解的温度范围是：半纤维素为180~300℃，纤维素为240~400℃，木素为280~550℃。
7.木材炭化时得到的焦油量随木材的种类、热解的最终温度和升温速度，以及加热木材的方法而不同。
松木比阔叶材的焦油产量高；在550℃以下，焦油的产量随着热解最终温度的升高而增大，降低设备的总压力能增加焦油的产量。
第2章1.随着炭化温度的升高，木屑炭的得率降低，而固定碳含量却增加。
2.炭化的速度影响到炭化装置的生产率大小。
加快炭化速度，缩短炭化时间可以提高炭化装置的利用率。
快速炭化时焦油的产量有显著的增加，而木炭的产量则大大降低。
木材热解
【气相吸附】 回收溶剂，精制气体，分离烃类等； 【液相吸附】 食品、医药、化学等工业中溶液的脱色、精制、回收和 分离等； 【环境保护】 净化用水，废水处理，净化空气、去除生产中排放的有 害气体等； 【有机合成】 催化剂、催化剂载体等； 【国防科学】 防除原子能设施放出的放射性物质； 【日常生活 】 家用净水器、冰箱除臭剂、防臭鞋垫、香烟过滤嘴等；
炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方
法。生物质热解的燃料能源转化率可达
95.5%。
Pyrolysis
Biomass is heated rapidly with little or no oxygen (air) added [anaerobic] Many molecular bonds are broken, gases and liquids are released, char remains
Engine Turbine
SNG DME H2 Fischer Tropsch hydrocarbons Alcohols Methanol Ethanol Bio-fuel
Bioprocesses
干馏或炭化产物： 木炭
液化产物： 生物油
活性炭
气化副产物： 生物炭
【木炭与活性炭】
木材热解的主要产品
Wood Residues
Source of Residue
Forest operations
Type of Residue
Branches, needles, leaves, stumps, roots, low grade and decayed wood, slashings and sawdust Bark, sawdust, trimmings, split wood, planer shavings
木材热解的四个阶段
木材热解的四个阶段
第一阶段：湿带蒸发期。
木材中的水分从表面开始按照一定的梯度向基材渐流泻，在此阶段，木材内含水量构成比较完整而活性也最强。
第二阶段：快速热解期。
水分从表面逐渐渐流泻，随着木材温度的升高，空气也随之蒸发掉，此时木材正在不断收缩，当木材温度达到280℃左右时开始进入快速热解期，此期间木材物理性能发生大变化，木材变得松软，色彩发生改变。
第三阶段：煤沥青期。
有机化合物在280-450℃之间，以较慢的速度完全分解，分解的产物包括木质素及干酪根类、烃类及混合煤沥青，此期间木材又开始变得板硬，出现内裂，木材的变形改变明显。
第四阶段：正常烧焦期。
此阶段，随着木材的温度从450℃升至550℃，木材的变形、熔固、布朗熔解，收缩率大幅度降低，此时木材变得坚硬、黑色，木材结构彻底改变，热解完成。
第二章木材热解过程及其影响因素
阶段
特征
产物
干燥阶段
室温—150℃；吸收热量；蒸发水 分；化学组成几乎没有发生变化
水、空气、少量的CO2等
预炭化 阶段
炭化阶段 煅烧阶段
150—275 ℃；吸收热量；木材中 不稳定部分开始热分解；化学组成 水；少量的醋酸、甲醇等
开始发生明显变化；本阶段末，木 有机物质；CO2、CO、 材转变成褐色，但仍具有较高的强 CH4等 度，未转变成木炭
二、木材干馏产物
◆固态产物：木炭，275 ℃以上生成，得率 33%—38%（1/3）；
◆液态产物：粗木醋液（可凝性气体冷却产 物），分层情况因原料而异，得率45%— 50%（1/2）；
粗木醋液
材种 阔叶材
针叶材
层次 上层 下层 上层 中层 下层
液体成分 澄清木醋液 沉淀木焦油 粗松节油 澄清木醋液 沉淀木焦油
◆从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析 ，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒 表面，再由表面传到颗粒内部。热解过程由外 至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速 裂解成相应的产物。
※热解工艺类型
根据工艺操作条件，生物质热解工艺主要可分 为慢速和快速热解。
◆慢速热解（又称干馏工艺、传统热解）工艺 具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的 的炭化过程。将木材放在窑内，在隔绝空气的 情况下加热，可以得到占原料质量30%～35%的 木炭产量。
有特有的化学活性，为 涂料、合成樟脑、松油 醇、合成香料、医药、 合成树脂、有机化工等 方面化工原料。
【木材干馏液体产物来源】
序 号
产物类别
主要来源
1 醋酸
源自木材组分中所含有的乙酰基和低聚糠的热分解； 甲醇的二次分解。
2
木材保护第四、五章
初级气体
次级气体
裂解 裂解
木材
聚合
初级焦油
聚合
低分子量液体
聚合
木炭
次级焦油和木炭
木材热分解反应图例
2 木材各成分的热分解
木质素：主要生成木炭 纤维素、半纤维素：主要生成挥发性热解产物 纤维素、半纤维素和木质素都生成少量焦油
针叶材比阔叶材木质素含量高，热解时木炭得率高。
1 木材燃烧的四种状态： （1）自然燃烧：木材在没有外部火花、火焰等火源的 作用下，因受热或靠自身发热反应并蓄积热量而引起 的燃烧。 （2）有焰燃烧：木材进行发光的气相燃烧，放出大量 的热，占木材总发热量的2/3。 （3）发烟燃烧：木材处于一种无可见光而有烟雾的燃 烧过程。 （4）红热燃烧：木材处于固相状态而没有火焰的燃烧。
1 覆盖作用（障碍作用）理论： 2 稀释气体作用理论： 3 热作用理论： 4 抑制火焰内的连锁反应理论（自由基捕集理论）： 5 脱水炭化作用理论 6 催化木材热分解过程的理论
二 木材阻燃剂 三 木材的阻燃处理方法
1 覆盖作用（障碍作用）理论：阻燃剂在木材热 解温度以下熔融，覆盖在木材表面上形成隔热 涂层或泡沫层，阻止可燃气体外逸和氧气进入 木材表面。 2 稀释气体作用理论：阻燃剂分解时放出不燃性 气体（N2、NH3、CO2、卤化氢等）可降低木 材热分解生成的可燃气体含量。
二 木材阻燃剂
（一）木材阻燃剂的基本条件
1 在火焰温度下能阻止有烟燃烧，降低木材的热降解 和炭化速度； 2 阻止木材着火； 3 阻止除去热源后的有烟燃烧及表面燃烧； 4 价格低廉，无毒无污染，使用方便； 5 处理后对木材和金属联接件无腐蚀作用，对木材加 工不产生障碍； 6 具有耐溶剂性能和耐久性； 7 不在木材表面产生结晶或其它沉积物； 8 不降低木材的物理、力学性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、是非题 10分二、填空题19分三、名词解释 21分 7四、简答题 30分 6五、论述题 20分1.木材碳化（错）。
2.碳钢（）。
3.木质碳（）。
4.烧炭（对）。
5.炭同位素（）。
6.炭纤维（对）。
7.碳粒子（）。
8.炭黑（）。
9.炭刷（）。
10.化合碳（）。
11.碳电极（）。
12.炭末（）。
13.生物碳（）。
14.炭糊（）。
15.碳素材料（）。
16.元素碳（）。
17.活性碳（错）。
18.玻璃炭（）。
19.动物炭（）。
20.炭素技术（）。
1.木材干馏过程大体上划分为四个阶段，其中有干燥阶段、预炭化阶段、煅烧阶段三个阶段是吸热阶段，另外有炭化阶段是放热阶段。
2.在木材热解过程中，三个主要组分最激烈热解的温度范围是：为180~300℃，为240~400℃，为280~550℃。
3.随着炭化温度的升高，木屑炭的得率，而固定碳含量却。
4.木材中水分的存在状态分别为和。
在纤维饱和点以下，木材中水分的存在状态主要是。
5.木炭按加工温度来分：、、。
6.吸附曲线可分为三类：吸附等温线、吸附等压线、吸附等量线。
7.活性炭再生方法主要有两大类：脱附再生、分解再生。
8.影响木材干馏的因素主要有温度、速度、压力、木材的含水率、木块的大小、木材的腐朽和其他。
9.植物原料干燥过程可以划分为三个时期：恒速干燥时期、干燥的中间时期和内部扩散作用时期。
10．木材干馏可以得到木炭、初木醋液、木煤气产物等。
11．用磷酸作活化剂与氯化锌相比较，活性炭的得率较高，炭活化的温度较低，活化料漂洗时不需要加盐酸，炭活化产生的废烟气对环境的危害程度大大减轻。
12. 作活化剂生产糖液脱色用的活性炭效果较好，活性炭的灰分含量往往较高等。
1.木材热解：在隔绝空气或通入少量空气的条件下，使木材或其他植物原料受热分解制取各种热解产品的方法。
2.木材干馏：在隔绝空气的条件下，让木材在干馏釜中进行热分解，以制取甲醇、醋酸、丙酮、木焦油抗聚剂、松焦油、木炭及木煤气等多种化工产品的方法，叫做木材干馏。
3.绝对含水率：绝对含水率（简称含水率）即水分重量占木材绝干重量的百分率,一般木材工业中采用。
4.活性炭纤维：活性炭纤维－纤维状活性炭，是把纤维状原料经过炭化、活化处理得到的一种纤维状活性炭产品。
5.活性炭的再生：将使用后达到吸附饱和状态失去吸附能力的活性炭，用物理的、化学的或生物化学的方法，把所吸附的物质除去，使活性炭恢复吸附能力的操作叫做活性炭的再生。
6.活性炭：是由含碳物质制成的外观黑色、内部空隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳。
7.比表面积：1g活性炭所具有的颗粒外表面积与颗粒内部孔隙的内表面积之总和称作比表面积。
8.吸附剂：吸附时，能将其他物质聚集到自己表面上的物质叫做吸附剂。
9.竹炭：竹炭是以丰富的毛竹为资源，采用高温热解技术，精心烧制而成。
10.木材气化：以森林采伐和木材加工剩余物(或木炭)为原料，在煤气发生炉内热加工，使转变成煤气的方法。
11.木材液化：在高温及催化剂等条件的共同作用下，使木材转化成液体燃料的热化学过程。
12.自由水：也称游离水，存在于细胞腔和细胞间隙中，即存在于木材的大毛细管系统，与木材呈物理结合，但结合并不紧密的水分。
13.比孔容积：1g活性炭所含有的颗粒内部孔隙的总体积称作比孔体积，简称比孔容。
14.孔隙率：表示活性炭颗粒内部孔隙体积占颗粒体积的比率，常用百分率表示。
15.真密度：真密度又叫绝对密度，是以规定条件下试样的无孔真实体积为基准表示的密度。
16.颗粒密度：颗粒密度又叫块密度、汞置换密度，是以规定条件下试样的颗粒体积为基准表示的密度。
17.充填密度：充填密度又叫堆积密度、公升重或松密度，是以规定条件下试样的充填体积为基准表示的密度。
18.明子：松树砍伐后留在林地上的根株，或者因灾害而倒在林地上的松木，受土壤中微生物作用导致边材部分逐渐腐烂，留下的富含树脂物质的部分称作明子。
19.固定碳：固定碳是一个假定的概念，它是在900℃的温度下，不通入空气进行煅烧时的无灰分的木炭。
固定碳是一个假定的概念，它代表在高温缺氧条件下煅烧木炭时，木炭中保留的不含灰分的物质。
四、简答题1.简述蒸馏、分馏和干馏的区别。
答：蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化)，并使其冷凝(液化)的连续操作过程．蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种)纯液态物质．它要求溶液中的其他成分的沸点与馏出物相差很大的物质．如用天然水制取蒸馏水，从烧酒中提取酒精等。
分离沸点比较接近的液态混合物——分馏干馏属化学变化，蒸馏和分馏属物理变化2.简述活性炭孔隙的大小、分类，各种类孔隙的作用。
答：*活性炭孔隙的大小分布范围很广。
孔隙半径的上限没有界限，但是为了便于测定，一般规定到7.5um为止；半径小于1nm时，测定变得逐渐困难，因此半径的下限不太清楚，有人认为，似乎半径0.4~0.5nm或者更小的孔隙也确实存在。
杜比宁分类：大孔（半径＞100nm）、过渡孔（半径2~100nm ）、微孔（半径＜2nm）大孔：比孔容积为0.2~0.8cm3/g，比表面积为0.5~2m2/g1）多分子层吸附，比表面积不大，吸附有限；2）作为吸附质进入过渡孔和微孔的通道；3）作催化剂载体时，可作催化剂的附着部位。
过渡孔：比孔容积为0.02~0.10cm3/g，比表面积为20~70m2/g，小于总比表面积的5%延长活化时间、减慢升温速度或化学药品活化等方法，可提高过渡孔的比例，使比孔容积高过0.7cm3/g，比表面积达200~450m2/g1)气相吸附：气体分压较高，毛细凝聚作用吸附并凝聚成液体状态；2)液相吸附：能吸附焦糖等大分子；3)作为吸附质进入微孔的通道。
微孔：比孔容积为0.2~0.6cm3/g，比表面积为800~2800m2/g，占总比表面积的95%气相吸附：吸附质分压较低时，微孔是主要场所；容积充填进行吸附3.在气体活化过程中，活性炭的孔隙结构是怎样发达起来的。
答：4.什么叫化学药品活化法？氯化锌在木屑的炭、活化过程中可能发生的作用。
答：化学药品活化法是使用氯化锌、磷酸或其他化学药品作活化剂生产活性炭的方法，简称化学法。
（1）氯化锌的润胀作用；（2）氯化锌的催化脱水作用；（3）氯化锌的骨架造孔作用。
5.简述木材干馏的几个阶段特点。
答：干燥阶段：120~150℃以下。
吸热、由外部供给热量；木材化学组成基本无变化。
预炭化阶段：150~275℃吸热、由外部供给热量；木材中不稳定组分开始分解。
炭化阶段：275~450℃，放热、急剧分解煅烧阶段：450~500℃吸热6.简述影响木材热解过程的主要因素。
答：（1）木材炭化的最终温度木材炭化的最终温度对热解产物的产量、组成的影响是很大的。
（2）炭化速度炭化速度影响到炭化装置的生产率大小。
（3）压力压力对木材热解过程影响很大，（4）木材的含水率木材的含水率直接影响木材热分解过程的时间以及燃料的消耗量。
（5）木材的大小木材的碎分(锯开、劈开、剥皮)对木树干燥和炭化过程、炭化产物的产量和质量有很大影响。
（6）木材的腐朽7.简述竹炭的性质和用途。
答：竹炭的性质：竹炭的导电性竹炭产生远红外线竹炭产生负离子竹炭的调湿性能竹炭可以防幅射•竹炭的用途：竹炭能吸收空气中的多种有害气体•竹炭能吸附水中多种有害物质•竹炭中矿物质的应用•竹炭工艺品•竹炭远红外线、负离子、防辐射的应用竹炭除臭竹炭食品8.影响氯化锌活化法的主要因素。
答：（1）锌屑比；（2）原料的种类和性质：A原料的种类；B原料的含水率；C 原料的颗粒度大小；（3）活化温度和时间；9.影响气体活化的主要因素。
答：（1）活化剂的种类；（2）活化剂的用量；（3）活化温度；（4）活化时间：（5）原料炭的种类和性质：A原料炭的种类；B原料的炭化温度；C原料炭的颗粒度；D原料炭的灰分及无机添加剂的影响。
10.简述氯化锌法生产粉未状活性炭中回收和漂洗操作，在这两个工序中加入盐酸的作用各是什么。
答：开动斗式提升机，将活化料加入回收桶回收氯化锌。
先用25—30波美度的氯化锌溶液洗涤，得到的浓锌液送往配制氯化锌溶液，再用较稀的锌液洗涤，洗涤时加入适量盐酸，并将溶液加热到70摄氏度以上，使氧化锌转变为氯化锌。
最后要求洗涤液的浓度降至1波美度以下。
回收过的炭用水冲入漂洗桶中，用90摄氏度以上的热水漂洗，第二次漂洗时加入适量盐酸，并加热至沸腾，以除去炭中的铁质，直至洗液不含铁为止。
11.简述针叶材干馏得到的液体产物粗木醋液的主要成分。
答：针叶材干馏的粗木醋液澄清后分二层，上层为粗松节油，下层为沉淀木焦油，粗松节油为红褐色液体，相对密度为0.95~1.02。
主要成分是萜烯类与萜烯醇类物质。
如蒎烯、蒈烯、双戊烯、雄刈萱醇等。
还含有少量的醛、酮类物质。
12.简述活性炭吸附剂的主要特点。
答：（1）非极性与疏水性；（2）微孔发达、比表面积大、吸附能力强；（3）具有催化性质；（4）性质稳定、可以再生。
五．论述1．氯化锌连续法生产粉状活性炭的工艺流程怎样？氯化锌连续法生产粉状活性炭的工艺流程如下：1. 木屑的筛选和干燥木屑由斗式提升机送到振动筛筛选，选取6—40目木屑，由鼓风机输送到旋风分离器，分离后的木屑落如贮仓中。
然后进行气流干燥，木屑由贮仓下面圆盘加料器定量连续地落入螺旋进料器，加入热风管，由热风炉来的热空气高速气流带走及干燥，木屑含水率由原来的40%左右下降到15%—20%，干木屑在旋风分离器分离后落入干木屑贮仓。
2. 氯化锌溶液的配制氯化锌溶液的配制是根据生产的要求，配制规定浓度的氯化锌溶液。
配制时，将回收工序回收的浓度约40波美度的锌液，用泵泵入配锌池中，再加入固定氯化锌和盐酸，配制成规定浓度和酸碱度的氯化锌溶液，或直接用水配制亦可，然后用泵泵入浓锌池备用。
3. 捏和用泵将浓锌池的氯化锌液泵入浓锌液高位槽，由于木屑贮仓下部落下的木屑用斗式提升机提升至计量槽，一定量的木屑放入捏和机，同来自高位槽的定量浓锌液拌和后，倒入回转炉的料斗中。
4. 炭、活化由料斗下部的圆盘加料器和螺旋进料器将木屑加入回转炉，从炉的另一端通入热烟道气，将木屑炭化和活化，活化料落入出料室，定期取出，用小车推到回收工序的斗式提升机加料处。
5. 回收、漂洗开动斗式提升机，将活化料加入回收桶回收氯化锌。
先用25—30波美度的氯化锌溶液洗涤，得到的浓锌液送往配制氯化锌溶液，再用较稀的锌液洗涤，洗涤时加入适量盐酸，并将溶液加热到70摄氏度以上，使氧化锌转变为氯化锌。
最后要求洗涤液的浓度降至1波美度以下。
回收过的炭用水冲入漂洗桶中，用90摄氏度以上的热水漂洗，第二次漂洗时加入适量盐酸，并加热至沸腾，以除去炭中的铁质，直至洗液不含铁为止。
6. 离心脱水、干燥和粉磨活性炭在离心机中脱水，然后在外热式回转干燥器中干燥至含水率4—6%，再送往球磨机磨粉即为成品。