Құрғақ дистилляция: қатты заттарды қыздыру арқылы газдар алу, көмір мен ағаштан сұйық отын өндіру. Химиялық өзгерістер немесе фазалық ауысулар болуы мүмкін.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қатты заттарды газдар алу үшін қыздыру. Шаыр ағаштардан ағаш шайыры креозотын алу.
Heating of solids to produce gases
Derivation of a wood tar creosote from resinous woods
Құрғақ дистилляция – газ тәрізді өнімдер алу үшін қатты материалдарды қыздыру процесі (ол сұйық немесе қатты күйге конденсациялануы мүмкін). Бұл әдіс пиролиз немесе термолизді қамтуы мүмкін, ал қамтамауы да мүмкін (мысалы, мұз бен шынының қарапайым қоспасын ешқандай химиялық байланысты бұзбай бөліп алуға болады, бірақ органикалық заттарда молекулалардың әртүрлілігі көп, олардың кейбіреулері ыдырауы мүмкін). Егер химиялық өзгерістер болмаса, тек фазалық өзгерістер болса, ол классикалық дистилляцияға ұқсас, бірақ оған көбінесе жоғары температура қажет болады. Химиялық өзгерістер болатын құрғақ дистилляция – бұл деструктивті дистилляцияның немесе крекингтің бір түрі.
Dry distillation is the heating of solid materials to produce gaseous products (which may condense into liquids or solids). The method may involve pyrolysis or thermolysis, or it may not (for instance, a simple mixture of ice and glass could be separated without breaking any chemical bonds, but organic matter contains a greater diversity of molecules, some of which are likely to break). If there are no chemical changes, just phase changes, it resembles classical distillation, although it will generally need higher temperatures. Dry distillation in which chemical changes occur is a type of destructive distillation or cracking.
Қолданылуы
Бұл әдіс көмір мен ағаштан сұйық отын алу үшін қолданылған. Сондай-ақ, термолиз арқылы сульфаттар (SO42) сияқты минералды тұздарды ыдыратуға болады, осылайша күкірт диоксиді (SO2) немесе күкірт триоксиді (SO3) газы түзіледі, оны суда ерітіп күкірт қышқылын алуға болады. Осы әдіс арқылы күкірт қышқылы алғаш рет анықталып, жасанды түрде өндірілді. Өсімдік тектес заттар, мысалы, көмір, мұнайлық палеоген, торф немесе ағаш, ауасыз қыздырылғанда (құрғақ дистилляция), олар газға, сұйық өнімдерге және кокс/көмірге ыдырайды. Ыдырау өнімдерінің мөлшері мен химиялық құрамы шикізаттың түріне және құрғақ дистилляция жағдайларына байланысты. 450 °C-тан 600 °C-қа дейінгі температура диапазонындағы ыдырау карбонизация немесе төмен температуралық газсыздандыру деп аталады. 900 °C-тан жоғары температурада бұл процесс кокстау немесе жоғары температуралық газсыздандыру деп аталады. Көмір газдану арқылы газ жасалса немесе кокстелсе, көмір шайыры қосалқы өнімдердің бірі болып табылады.
The method has been used to obtain liquid fuels from coal and wood. It can also be used to break down mineral salts such as sulfates (SO42 ) through thermolysis, in this case producing sulfur dioxide (SO2) or sulfur trioxide (SO3) gas which can be dissolved in water to obtain sulfuric acid. By this method sulfuric acid was first identified and artificially produced. When substances of vegetable origin, e. g. coal, oil shale, peat or wood, are heated in the absence of air (dry distillation), they decompose into gas, liquid products and coke/charcoal. The yield and chemical nature of the decomposition products depend on the nature of the raw material and the conditions under which the dry distillation is done. Decomposition within a temperature range of 450 °C to about 600 °C is called carbonization or low temperature degassing. At temperatures above 900 °C, the process is called coking or high temperature degassing. If coal is gasified to make coal gas or carbonized to make coke then coal tar is among the by products.
Ағаш
Ағаш 270 °C-тан жоғары қыздырылғанда көмірлене бастайды. Егер ауа болмаса, соңғы өнім (ағашпен әрекеттесетін оттегі болмағандықтан) – ағаш көмірі болады. Егер ауа (ішінде оттегі бар) болса, ағаш тұтанады және шамамен 400–500 °C температураға жеткенде жанып, отын өнімі – ағаш күліне айналады. Егер ағашты ауадан алшақ қыздырса, бірінші кезекте ылғал шығарылады. Бұл процесс аяқталғанша ағаш температурасы шамамен 100–110 °C-та қалады. Ағаш құрғаған соң температурасы көтеріледі және шамамен 270 °C-да өздігінен ыдырай бастайды. Бұл – ағаш көмірін жағу кезінде жүретін экзотермиялық реакция. Осы кезеңде ағаш көмірленуінің қосалқы өнімдерінің пайда болуы басталады. Бұл заттар температураның көтерілуімен біртіндеп бөлінеді және шамамен 450 °C-да бөліну процесі аяқталады. Қатты қалдық – ағаш көмірі, негізінен көміртек (шамамен 70%) және шағын мөлшерде шайырлы заттардан тұрады, оларды толық ыдырату немесе бөліп алу үшін температураны шамамен 600 °C-тан жоғары көтеру қажет. Ағаш көмірін жағудың қалыпты тәжірибесінде, зарядталған ағаштың ішкі қыздырылуын, оның бір бөлігін жағу арқылы пайдалана отырып, барлық қосалқы өнімдер бу және газ түрінде атмосфераға түтін ретінде шығарылады. Қосалқы өнімдерді газдарды су сериясынан өткізу арқылы, ағаш сірке қышқылы (пиролигноз қышқылы) алу арқылы қайта өңдеуге болады, ал конденсацияланбайтын ағаш газы конденсатор арқылы өтіп, жылу беру үшін жағылуы мүмкін. Ағаш газы тек отын ретінде ғана қолданылады және әдетте 17% метан, 2% сутек, 23% көміртек монооксиді, 38% көмірқышқыл газы, 2% оттек және 18% азоттан тұрады. Оның газдық жылу сыйымдылығы шамамен 10,8 МДж/м³ (290 БТЕ/куб. фут), яғни табиғи газдың шамамен үштен бір бөлігі. Жапырақты ағаштарды дистилляциялау кезінде метанол (ағаш спирті) және ағаш көмірі алынады. Қайын ағашын дистилляциялау кезінде қайын шайыры және қараңғы шайыр ағаштан тамшылап ағып, ағаш көмірін қалдырады. Қайын қабығынан алынған қайын шайыры – бұл «орыс майы» деп аталатын, былғарыны қорғауға жарамды өте сапалы шайыр. Ағаш шайырының қосалқы өнімдері – терпентин және ағаш көмірі. Шайыр пештері – Скандинавияда ағаштан шайыр өндіру үшін тарихи түрде қолданылған құрғақ дистилляция пештері. Олар орманға жақын жерде, әк тастан немесе жердегі қарапайым шұңқырлардан салынған. Пештің төменгі бөлігі сыртқа шайыр ағуы үшін еңкейтілген тесікке ие. Ағаш бір саусақтың еніне дейін тілініп, тығыз үйіліп, содан соң топырақ пен мүкпен жабылады. Егер оттегі енсе, ағаш тұтанады және өнім бүлінеді. Пештің үстіне от жиналып, жағылады. Бірнеше сағаттан кейін шайыр ағып шыға бастайды және бірнеше күн бойы солай жалғасады.
When wood is heated above 270 °C it begins to carbonize. If air is absent, the final product (since there is no oxygen present to react with the wood) is charcoal. If air (which contains oxygen) is present, the wood will catch fire and burn when it reaches a temperature of about 400–500 °C and the fuel product is wood ash. If wood is heated away from air, first the moisture is driven off. Until this is complete, the wood temperature remains at about 100–110 °C. When the wood is dry its temperature rises, and at about 270 °C, it begins to spontaneously decompose. This is the well known exothermic reaction which takes place in charcoal burning. At this stage evolution of the by products of wood carbonization starts. These substances are given off gradually as the temperature rises and at about 450 °C the evolution is complete. The solid residue, charcoal, is mainly carbon (about 70%) and small amounts of tarry substances which can be driven off or decomposed completely only by raising the temperature to above about 600 °C. In the common practice of charcoal burning using internal heating of the charged wood by burning a part of it, all the by product vapors and gases escape into the atmosphere as smoke. The by products can be recovered by passing the off gases through a series of water to yield so called wood vinegar (pyroligneous acid) and the non condensible wood gas passes on through the condenser and may be burned to provide heat. The wood gas is only usable as fuel, and consists typically of 17% methane; 2% hydrogen; 23% carbon monoxide; 38% carbon dioxide; 2% oxygen and 18% nitrogen. It has a gas calorific value of about 10.8 MJ/m3 (290 BTU/cu. ft.) i. e. about one third the value of natural gas. When deciduous tree woods are subjected to distillation, the products are methanol (wood alcohol) and charcoal. The distillation of pine wood causes Pine tar and pitch to drip away from the wood and leave behind charcoal. Birch tar from birch bark is a particularly fine tar, known as "Russian oil", suitable for leather protection. The by products of wood tar are turpentine and charcoal. Tar kilns are dry distillation ovens, historically used in Scandinavia for producing tar from wood. They were built close to the forest, from limestone or from more primitive holes in the ground. The bottom is sloped into an outlet hole to allow the tar to pour out. The wood is split into dimensions of a finger, stacked densely, and finally covered tight with dirt and moss. If oxygen can enter, the wood might catch fire, and the production would be ruined. On top of this, a fire is stacked and lit. After a few hours, the tar starts to pour out and continues to do so for a few days.