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杉木屑干馏及干馏产物组成的研究
引言:
随着工业生产和城市化进程的加快，环境的污染问题已经引起了广泛关注。环保、资源节约和可持续发展已经成为全球的热门话题。能否有效地利用自然资源和降低污染排放已成为当前各国政府和企业关注的问题。
木材作为一种重要的可再生资源，被广泛应用于建筑、家具、造纸等领域，但是由于木材加工过程中产生大量的木屑废料，长期堆积会造成地面的污染，同时也浪费了木材资源，加工企业需要考虑如何有效利用木屑进行劳务和处理。
干馏是一种能够将有机物分解成可利用的气体和液体的处理方法，已经广泛应用于木材及其废料的处理。本文主要研究了杉木屑在干馏过程中产生的气体和液体产品的组成和利用。
一、杉木屑干馏
1.干馏的基本原理和工艺
干馏的原理是通过高温分解有机物，使其中的化学成分分为两部分，一部分变成气体，一部分转化为液态沉淀或凝固。干馏大致可以分为两个步骤，第一步是热解，即将原料加热到适宜的温度，直接分解为气态和液态产物。通常干馏的温度在200-1000℃之间；第二步是升华，气态产物通常在管子或冷凝器中冷凝或凝固回收。
2.杉木屑干馏的工艺流程
杉木屑干馏的工艺流程主要包括干馏炉、收集粗油和收集煤气三个部分。主要步骤如下:将原料杉木屑装入干馏炉中，加热至适当温度，随着加热温度的升高，杉木屑分解释放出气体和液态产物，其中气体可以通过煤气管收集，液态产物进一步精制后可以得到精油。杉木屑干馏过程如图1所示。
二、杉木屑干馏产物
1.气态产物
杉木屑干馏在高温下分解产生的气态产物主要是甲烷、乙烯、丙烷、丁烷等。甲烷产量最高，在热解反应后期，乙烯、丙烷、丁烷等小分子烃的产量逐渐增加。
2.液态产物
杉木屑干馏在高温下转化为液态产物主要包括木材粗油、木脂油和木材木糖。其中，木材粗油含量达到20%-50%，是木材干馏产物中主要的有机液态产物。木脂油含量7%-20%，颜色较浅，具有良好的物理和化学性能，广泛应用于润滑油、塑料、表面活性剂和纺织工业。木材木欣的含量约为15%-20%，也是硝化纤维和合成有机化合物的原料。
三、杉木屑干馏产物组成的研究
1.气态产物组成
杉木屑干馏后产生的气态产物中的主要成分是甲烷、乙烯、丙烷和丁烷。Bhander等人(2000)的研究表明，杉木屑粒径为1mm时，热解开始温度约为250℃，热解过程温度为约450℃时，产生的气体中甲烷的收率最高，达到55％，其次是乙烯(16%)和丙烷(5%)，这些三种气体的总产率达到76%。
2.液态产物组成
杉木屑干馏产生的液态产物主要由木材粗油、木脂油和木材木欣组成。研究表明，杉木屑粒径影响干馏后粗油的产率和组成。杉木屑的粗磨粒度更好，能够提高产率并改善粗油的品质。Yan等人(2017)研究了杉木屑的干馏过程，得出了最佳干馏温度为400℃，最佳杉木屑粒径为1-2毫米。此时得到的粗油中萜类化合物含量最高，约占44%。杉木脂油的主要组成为酚、醇、羧酸以及萜类化合物等不同的烃和羟基化合物。
结论
本研究通过对杉木屑干馏的研究，对木屑资源的利用和环保发展提供了有意义的启示。干馏的基本原理说明了高温条件下可将普通木屑转化为气态和液态产物，这些产物可进一步精制和应用。气态产物主要是甲烷、乙烯、丙烷和丁烷等，液态产物主要包括木材粗油、木脂油和木材木欣等。杉木屑粒径对产率和组成的影响很大，适当的木屑处理工艺可以提高产量和品质，从而为资源可持续利用和环境可持续发展做出积极贡献。