Введение
Химический процесс
Деструктивная дистилляция – это химический процесс, в котором разложение исходного материала достигается путем нагрева до высокой температуры; этот термин обычно применяется к переработке органических материалов в отсутствие воздуха или в присутствии ограниченного количества кислорода или других реагентов, катализаторов или растворителей, таких как пар или фенолы. Это один из видов пиролиза. В процессе происходит расщепление или «крекинг» крупных молекул. Кокс, угольный газ, газообразный углерод, каменноугольная смола, аммиачный раствор и угольное масло – примеры коммерческих продуктов, исторически получаемых путем деструктивной дистилляции угля. Деструктивная дистилляция какого-либо конкретного неорганического сырья обычно дает лишь ограниченный спектр продуктов, однако деструктивная дистилляция многих органических материалов часто приводит к образованию большого количества соединений, нередко сотен, хотя не все продукты конкретного процесса имеют коммерческую ценность. Дистилляты, как правило, имеют более низкую молекулярную массу. Однако некоторые фракции полимеризуются или конденсируют мелкие молекулы в более крупные, включая термостойкие смолистые вещества и кокс. Расщепление сырья на жидкие и летучие соединения и полимеризация, или образование кокса и твердых веществ, могут происходить одновременно в одном процессе, и любой из классов продуктов может представлять коммерческий интерес. В настоящее время основное промышленное применение деструктивной дистилляции – это переработка угля. Исторически процесс деструктивной дистилляции и другие формы пиролиза привели к открытию многих химических соединений или установлению их структуры до того, как современные органические химики разработали методы синтеза или целенаправленного исследования исходных молекул. Особенно в ранние годы исследование продуктов деструктивной дистилляции, как и других процессов разложения, сыграло важную роль в понимании химической природы многих природных материалов. Хорошо известные примеры включают установление структуры пираноз и фураноз.
Destructive distillation is a chemical process in which decomposition of unprocessed material is achieved by heating it to a high temperature; the term generally applies to processing of organic material in the absence of air or in the presence of limited amounts of oxygen or other reagents, catalysts, or solvents, such as steam or phenols. It is an application of pyrolysis. The process breaks up or 'cracks' large molecules. Coke, coal gas, gaseous carbon, coal tar, ammonia liquor, and coal oil are examples of commercial products historically produced by the destructive distillation of coal. Destructive distillation of any particular inorganic feedstock produces only a small range of products as a rule, but destructive distillation of many organic materials commonly produces very many compounds, often hundreds, although not all products of any particular process are of commercial importance. The distillate are generally lower molecular weight. Some fractions however polymerise or condense small molecules into larger molecules, including heat stable tarry substances and chars. Cracking feedstocks into liquid and volatile compounds, and polymerising, or the forming of chars and solids, may both occur in the same process, and any class of the products might be of commercial interest. Currently the major industrial application of destructive distillation is to coal. Historically the process of destructive distillation and other forms of pyrolysis led to the discovery of many chemical compounds or elucidation of their structures before contemporary organic chemists had developed the processes to synthesise or specifically investigate the parent molecules. It was especially in the early days that investigation of the products of destructive distillation, like those of other destructive processes, played parts in enabling chemists to deduce the chemical nature of many natural materials. Well known examples include the deduction of the structures of pyranoses and furanoses.
Процесс
Процесс пиролиза может проводиться в дистилляционном аппарате (реторте) для получения летучих продуктов, которые затем собираются. Масса полученного продукта составляет лишь часть массы исходного сырья, так как большая часть материала остаётся в виде кокса, золы и нелетучих смол. В отличие от этого, при сгорании потребляется большая часть органического вещества, а суммарный вес продуктов приблизительно равен суммарному весу топлива и окислителя. Деструктивная дистилляция и связанные с ней процессы фактически являются современными промышленными потомками традиционного производства древесного угля. В связи с этим они имеют промышленное значение во многих регионах, например, в Скандинавии. Современные процессы сложны и требуют продуманной инженерной разработки для получения максимально ценных продуктов из доступного сырья.
Приложения
Деструктивная дистилляция древесины производит сотни соединений, включая деготь, терпены, скипидар и метанол, а также твердый остаток – древесный уголь. Деструктивная дистилляция тонны угля может дать 700 кг кокса, 100 литров аммиачного спирта, 50 литров каменноугольной смолы и 400 м³ коксового газа. Деструктивная дистилляция является все более перспективным методом переработки мономеров, полученных из полимерных отходов. Деструктивная дистилляция натурального каучука привела к открытию изопрена, что позволило создать синтетические каучуки, такие как неопрен.