Posts Tagged ‘пиролиз’

Что такое древесный уголь

Monday, November 19th, 2007

Часто задаваемый в поисковых системах вопрос - “что такое древесный уголь?”.

Charcoal

Свободная мульти-авторская энциклопедия “Википедия” определяет древесный уголь следующим образом:

Древе́сный уголь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, черных и цветных металлов, активного угля и т. д., а также как топливо в быту (удельная теплота сгорания 31,5-34 МДж/кг).
В старину древесный уголь более всего требовался в кузнях, в плавильных печах, медицине. ?зготавливали его много в деревнях и продавали в городе. Существовала целая индустрия производства древесного угля. Технология очень простая, но важен был опыт. Особым образом складывалась куча из поленьев, размером со стог сена, засыпалась дерном и поджигалась. Выход угля - 25-30%. В настоящее время опыт такой технологии утерян. «(Специалисты эту технологию не утеряли, но она крайне экологически грязная и применяется с ограничениями в развивающихся странах)»
В старой литературе встречаются схемы железной печки на колесах, состоящей из боль?ой загрузочной бочки и неболь?ой топки. Выход - 60%. «(Максимальный выход в расчете на массу абсолютно сухой древесины составляет 36%!) Выход зависит от режима, породы и степени прокалки.»
Более простой вариант (дачный) - загрузочная яма с топочным приямком. Яма закрывается железным листом. «Это опасный вариант. Он может привести к взрыву в неумелых руках. К тому же, он экологически грязный.»

Химическая энциклопедия гласит:

ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ, макропористый высокоуглеродистый продукт, получаемый пиролизом древесины без доступа воздуха. Структура и св-ва угля определяются т-рой пиролиза. Пром. древесный уголь, получаемый при конечной т-ре 450-550 °С, - аморфный высокомолекулярный продукт, включающий алифатические и ароматические структуры; состав: 80-92% С, 4,0-4,8% Н, 5-15% О. древесный уголь содержит также 1-3% минер. примесей, гл. обр. карбонатов и оксидов К, Na, Ca, Mg, Si, Al, Fe. Кажущаяся плотность елового угля составляет 0,26, осинового - 0,29, соснового - 0,30, березового - 0,38 г/см3; истинная плотность древесный уголь 1,43 г/см3; пористость 75-80%; уд. теплоемкость 0,69 и 1,21 кДж/(кг.К) соотв. при 24 и 560 °С; теплопроводность 0,058 Вт/(м.К), теплота сгорания 31500-34000 кДж/кг, уд. электрич. сопротивление 0,8.108 0,5.102 Ом.см. древесный уголь обладает парамагнитными свойствами, обусловленными присутствием стабилизирующих макрорадикалов (парамагнитных центров ПМЦ) - высокореакционноспособных концевых радикалов Rк* и менее реакционноспособных срединных радикалов Rcp*, макс. концентрации к-рых достигаются соотв. при 550 и 325 °С. При термообработке древесный уголь (400-900 °С) без доступа воздуха в результате реакций Rк + RH : RкH + Rcр*, Rср* : Rк + CO + CО2 + H2 + СmНn и R* + R* : R-R происходит уплотнение его структуры, сопровождаемое убылью массы (до 18%) и выделением смеси газов, содержащей (в % по объему) от 12,7 до 0,7 СО, от 8,5 до 4,5 СО2, от 36,5 до 67,5 Н2, от 45,0 до 24,0 углеводородов (преимущественно, СН4). Снижаются доля алифатических структур, водорода (до 1,5%), кислорода (до 4,5%), концентрация ПМЦ (до 1,7.1018 спин/г), удельное электрическое сопротивление (до 0,5 Ом.см). Повы?аются доля ароматических структур и углерода (до 95%), степень кристалличности, истинная плотность (до 1,97 г/см3). Присутствие макрорадикалов обусловливает высокую реакционную способность древесного угля по отно?ению к кислороду. Так, свежеприготовленный древесный уголь при 30-90 °С за 1 ч хемосорбирует из воздуха 0,5-2% (от массы угля) кислорода; одновременно из угля выделяются низкомол. продукты, гл. обр. вода (0,3-1,5%). На воздухе развивается цепной разветвл. процесс автоокисления древесный уголь: Rк* + О2 : RкOO*; RкOO* + RH : RкOOH + Rср*, Rср* + О2 : RсрОО*, RсрОО* + RH : RcpOOH + Rсp*, RcpOOH + RH : RO* + R* + H2O и R* + R* : R-R. В результате может произойти самовозгорание древесный уголь, если к.-л. из параметров процесса (концентрация ПМЦ, т-ра, концентрация О2 и геом. размеры массы угля) превысит нек-рую критич. величину. Чтобы избежать этого, древесный уголь стабилизируют, выдерживая слой угля высотой не более 60 мм при 50-80°С не менее 10 мин, т. е. в условиях, когда ни один из параметров не превы?ает критическую величину, древесный уголь получают пиролизом древесины в стальных вертикальных непрерывно действующих ретортах производительностью 100-2200 кг/ч, а также в различных печах. Выход древесного угля в пересчете на нелетучий углерод составляет 21-25% от безводной древесины.

Popularity: 49%

Технология производства древесного угля

Monday, November 12th, 2007

В общем случае, для того, чтобы получить из древесины уголь, пригодный для дальней?его использования, требуется прожечь древесину без доступа кислорода. Такой процесс называется “пиролиз“.
Существует множество различных установок и конструкций для этого процесса.
Самая простая конструкция - ведро с кры?кой. В металлическое ведро закладывают измельченную древесину, плотно закрывают кры?кой, и затем прокаливают на костре. Древесина, нагреваясь, выделяет смолы и летучие (часто, горючие) газы. Поэтому следует предусмотреть их отвод.
Также желательно отводить выделяемые смолы, чтобы полученный уголь не плавал в них.

Popularity: 42%