Установка для получения волокнистой массы паровым взрывом

Установка, использованная для получения волокнистой массы методом взрывного автогидролиза, показана на рисунке 2.1. Установка состоит из сосуда - парогенератора 1, заполненного паром 2 и дистиллированной водой 3, и внутреннего сосуда - реактора 4. Оба сосуда соединены между собой стальной трубкой - паропроводом 7, снабженной вентилем 8. Генерирование пара осуществляется электронагревателем, работающим от сети переменного тока напряжением 220 В. Принцип работы нагревателя основан на прохождении тока через воду между контактом 5 и корпусом, заземленным посредством соединения 6. Загрузка древесной щепы 13 в реактор осуществляется через горловину 12, герметично закрывающуюся крышкой 11, подвижно прикрепленной к стальной штанге 10. Герметичность узла достигается прижимом штанги винтовым зажимом 15.

Контроль над давлением пара внутри парогенератора и сосуда с лигноцеллюлозным материалом осуществляется посредством манометров 9. Равномерность подачи пара для пропитывания сырья внутри реактора обеспечивается трубчатой насадкой 14, помещенной внутрь реактора и снабженной множеством отверстий.

Подготовка к процессу баротермической обработки начинается с нагревания парогенератора до рабочего давления. После чего в реактор загружается растительное сырье. Реактор герметично закрывается. Поворотом рукоятки вентиля 8 в него подается пар. С данного момента начинается отсчет времени реакции гидролиза. Подача пара перекрывается. В случае необходимости (при длительной реакции) нужное давление поддерживается дополнительной подачей пара.

Рисунок 2.1 – Экспериментальная установка взрывного автогидролиза.

Разгрузочная система, расположенная в нижней части установки, позволяет в нужное время освободить внутренний сосуд от гидролизованных продуктов, причем конструкция устройства позволяет осуществлять выгрузку мгновенно. Конический запорный клапан из нержавеющей стали 16 плотно прижат к притертой алюминиевой прокладке 26, чем обеспечивается герметичность реактора при давлении до 2,5 МПа. Прижим обеспечивается посредством стального стержня 21, жестко скрепленного с опорой 23, имеющей в нижней части четыре специальных выступа, опирающихся на аналогичные выступы опоры 28, лежащей ниже. Плотность прилегания клапана к прокладке достигается дополнительным прижимом нижней опоры 28 посредством винта 24.

Декомпрессия реактора происходит при одновременном повороте винта 24 (разблокирование системы) и рукоятки 22. В результате происходит поворот опоры 25 вокруг вертикальной оси и «проваливание» выступов верхней опоры в пазы нижней. Возвращение клапана в первоначальное положение осуществляется вручную, путем вертикального перемещения рукоятки 27 и горизонтального рукоятки 22. Вся система вновь фиксируется поворотом винта 24, установка снова подготовлена к работе.

Благодаря разности давлений между реактором и атмосферой происходит перемещение содержимого реактора через отводной канал 17 в приемный циклон 18. Циклон снабжен разгрузочным люком 19, привинчивающимся к корпусу посредством шести винтов 20.

Методика проведения взрывного автогидролиза

Обработка паром проводилась при различных температурах и времени выдерживания в реакторе.

Проникновение пара внутрь сырья осуществляется по порам. Глубина проникновения зависит от длительности реакции и температуры, что обусловлено скоростью диффузии молекул воды и их подвижностью.

При декомпрессии системы пар, находящийся внутри сырья, из–за разницы давлений разрывает его изнутри, вызывая разделение на волокна и отдельные мелкие фрагменты.

Прессование плитных материалов

После высушивания до влажности не более 5% волокнистая масса взрывного гидролиза подвергается горячему прессованию при заданных температуре и давлении. Время выдерживания при прессовании устанавливалось из расчета 1 минута на 1мм толщины плиты. При прессовании не применялось каких–либо дополнительных связующих веществ, кроме образующихся в древесине при баротермической обработке. После прессования при заданных условиях осуществлялось охлаждение пресс–формы до комнатной температуры с постепенным снятием давления до нуля.