Пиролиз древесины основан на способности сложного комплекса органических веществ древесины разлагаться на более простые без доступа воздуха, при воздействии высокой температуры. В процессе пиролиза древесины получают жидкие, газообразные и твердые продукты. Процесс пиролиза древесины осуществляется в специальных аппаратах (ретортах). Твердым продуктом процесса пиролиза древесины является древесный уголь, остающийся в реторте в виде твердого остатка после завершения пиролиза древесины. Газообразные и жидкие продукты выделяются одновременно в виде сложной парогазовой смеси, которая при последующем охлаждении разделяется на жидкий конденсат (жижку) и неконденсируемые газы.

Сырье для пиролиза древесины

Сырье пиролиза древесины — это специально заготовленая технологическая древесина, или дрова, а также древесные отходы ^[1]. Заготовленную в лесу древесину доставляют на склад сырья предприятия, на котором осуществляется ее деление на части длиной 1 м и подготовку к пиролизу. Если применяется естественная сушка дров на складе то нужно выжидать 12-месячный срок, тогда как при искусственной сушке, который применяется сейчас на всех предприятиях, достаточно 3-5-месячного запаса.

Подготовка(разделка) древесины ведется по методу поточного производства на основе комплексной механизации всех операций. При данном способе организации производства производительность труда увеличивается не менее чем в 2 раза. В последнее время почти все предприятия перешли на хранение дров в кучах, что позволило значительно уменьшить площадь, занимаемую складками, и позволило механизировать погрузочно-разгрузочные работы. Если дрова хранятся в кучах то максимальный их объем равен 52 тыс. м3 плотной массы древесины при высоте до 15 м. Диаметр круглых куч и ширина прямоугольных куч не более 52 м.

Древесину предназначеную для пиролиза разделяют по породам на две группы: мягко-лиственные ( ива, осина, тополь, ольха) и  твердолиственные (бук, береза, ясень, ильм, граб, клен, вяз, дуб). Наиболее пригодны для пиролиза древесина первой группы. Исходя из многолетнего опыта видно, что древесина лиственных пород лучше хранить в расколотом и окоренном виде, при этом приспосабливая под кучи соответствующие основания и приспособления для проветривания.

Кроме древесины, для термического разложения для пиролиза можно применять отходы деревообрабатывающего производства и лесозаготовок, по причине того что они по химическому составу они мало отличаются от стволовой древесины и по существу представляют полноценное технологическое сырье. Больше уксусной кислоты получают из твердолиственных пород (бук, дуб, береза, клен), меньше из мягко-лиственных (липа, осина и др.) и еще меньше из хвойных. В уксусно-кислотном производстве используют главным образом березу, бук, частично допускают осину и некоторые другие лиственные породы.

Товарные продукты пиролиза древесины и их применение

Древесный уголь. Является твердым продуктом процесса пиролиза древесины. При пиролизе в одинаковых условиях из древесины различных пород производят уголь почти одинакового качества. При обычной температуре пиролиза 410-460°С уголь из древесины пихты, ели, осины и березы получается с содержанием (%) углерода 81,4-82,7, водорода 3,9-4,3, кислорода (вместе с азотом) 14,8-15,4. При температуре пиролиза 520 °С содержание (%) углерода в угле повышается до 90, при 610°С — до 93, при 1100 °С — до 99. Качество угля можно считать хорошим, если масса 1 м3 березового угля нормальной влажности будет не менее 177 кг, осинового-144, соснового-133, елового-122 кг.

Основной потребитель угля — это химическая промышленность, которая вырабатывает, различные виды активированных углей и которая потребляет почти одну треть производимого угля. Из примерно 26 % угля производят сероуглерода, который в основном используется для выработки искусственного (вискозного) шелка.

Примерно 24 % угля потребляет металлургическая промышленность для производства  ферросплавов, цветных металлов, и для смазки в прокатных печах. Развитие полупроводниковой техники стало причиной потребления в больших количествах древесного угля для производства кристаллического кремния. Небольшой процент угля применяют в сельском хозяйстве в качестве добавки в корм птице и скоту.

Широко применяется в технике высокая адсорбционная способность древесного угля, объясняемая его пористостью. Так пористость древесного угля березового, елового, осинового при плотности 272, 425 и 310 г/дм3 соответственно равна 86, 78 к 84%. Высокая адсорбционная способность древесного угля способствует его частому самовозгоранию. Это довольно таки нежелательное явление объясняется лавинообразным авто-окислением угля на воздухе вследствие химического поглощения кислорода и быстрым повышением температуры. Самовозгоранию угля способствует высокое содержание летучих веществ (до 33%) -продуктов пиролиза древесины. Для того чтобы стабилизировать уголь во избежании самовозгорания был предложен способ его охлаждения воздухом в тонком слое и увлажнение перед погрузкой в вагоны.

Древесный, уголь имеет высокую теплоту сгорания, которая для обычной температуры пиролиза (410-460 °С) составляет около 30 000 кДж/кг. В связи с эти его широко используют в качестве топлива. В последние годы постоянно растет спрос на древесный уголь, однако промышленность пиролиза древесины пока полностью не восполняет потребность народного хозяйства в этом ценном продукте.

Уксусная кислота является важнейшим продуктом народного хозяйства. В пищевой промышленности применяется только лесохимическая уксусная кислота. В связи с этим ее производство продолжает развиваться.

Выработка лесохимической уксусной кислоты достигает 42 тыс. т в год. Примерно 34%-на получение сложных эфиров (бутилацетата и этилацетата), применяющихся в качестве растворителей в лакокрасочной и других отраслях промышленности, около 55 % уксусной кислоты расходуется на производство искусственного шелка (ацетатного), остальные 11% расходуются в текстильной (протравка), химической (гербициды, пластмассы, красители и др.), пищевой (консервирование), фармацевтической и других отраслях промышленности. Из хорошо очищенных сортов производят пищевую, ледяную и реактивную уксусную кислоту. Ледяная 97-99 %-ная уксусная кислота затвердевает при 14-16 °С в прозрачные «ледяные» кристаллы.

В отличие от природной смолы хвойных деревьев (живицы), которая образуется в процессе пиролиза древесины, называют пирогенными смолами. Различают растворимую и отстойную смолы, объединяемые под названием суммарные смолы. Примерная потребность в этих смолах превышает 85 тыс. т отстойной и более 27 тыс. т растворимой.

При переработке отстойной смолы производят масла для флотации цветных металлов и ингибитор, которые применяются в качестве антиокислителя при стабилизации крекинг-бензинов (повышает качество автомобильных и авиационных бензинов) и в качестве антиполимеризатора для регулирования степени полимеризации синтетического каучука. Из растворимой смолы производят крепители и фенолы, которые применяют в производстве гербицидов, фенолформальдегидных смол и т. д.

Спиртовые продукты представляют собой смесь легкокипящих растворителей, отгоняемых из жижки. Эти продукты представлены главным образом метиловым спиртом, небольшим содержанием этилового спирта, альдегидов и кетонов. Наибольшую ценность представляет метанол, большей частью перерабатываемый на формальдегид.