Сухая перегонка — это нагревание твердых материалов с получением газообразных продуктов ( которые могут конденсироваться в жидкости или твердые вещества). Этот метод может включать пиролиз или термолиз , а может и не включать (например, простую смесь льда и стекла можно разделить, не разрывая никаких химических связей, но органическое вещество содержит большее разнообразие молекул, некоторые из которых могут разорваться). .
Если нет никаких химических изменений, а только фазовые изменения, это напоминает классическую дистилляцию , хотя обычно для нее требуются более высокие температуры. Сухая перегонка, при которой происходят химические изменения, является разновидностью деструктивной перегонки или крекинга .
Метод был использован для получения жидкого топлива из угля и древесины. Его также можно использовать для расщепления минеральных солей , таких как сульфаты ( SO2−
4) посредством термолиза , в этом случае образуется газ диоксид серы (SO 2 ) или триоксид серы (SO 3 ), который можно растворить в воде для получения серной кислоты . Этим методом была впервые идентифицирована и искусственно получена серная кислота . При нагревании веществ растительного происхождения, например, угля, сланца , торфа или древесины, в отсутствие воздуха (сухая перегонка) они разлагаются на газ, жидкие продукты и кокс / древесный уголь . Выход и химическая природа продуктов разложения зависят от природы сырья и условий проведения сухой перегонки. Разложение в диапазоне температур от 450°C до примерно 600°C называется карбонизацией или низкотемпературной дегазацией. При температуре выше 900 °С процесс называется коксованием или высокотемпературной дегазацией. [2] Если уголь газифицируют для получения угольного газа или карбонизуют для производства кокса, то каменноугольная смола входит в число побочных продуктов.
Когда древесина нагревается выше 270°C, она начинает обугливаться. Если воздух отсутствует, конечным продуктом (поскольку нет кислорода, способного вступать в реакцию с древесиной) является древесный уголь. Если присутствует воздух (который содержит кислород), древесина загорится и сгорит, когда достигнет температуры около 400–500 ° C, а топливом станет древесная зола. Если древесину нагревают вдали от воздуха, сначала удаляется влага. Пока это не будет завершено, температура древесины остается около 100–110 °C. Когда древесина высыхает, ее температура повышается, и при температуре около 270°C она начинает самопроизвольно разлагаться. Это хорошо известная экзотермическая реакция, происходящая при горении древесного угля . На этом этапе начинается выделение побочных продуктов карбонизации древесины. Эти вещества выделяются постепенно по мере повышения температуры, и примерно при 450 °C выделение завершается. Твердый остаток, древесный уголь, состоит в основном из углерода (около 70%) и небольшого количества смолистых веществ, которые можно удалить или полностью разложить только при повышении температуры примерно до 600 °C.
В обычной практике сжигания древесного угля с использованием внутреннего нагрева загружаемой древесины путем сжигания ее части все пары и газы побочных продуктов уходят в атмосферу в виде дыма. Побочные продукты можно извлечь, пропуская отходящие газы через ряд воды с получением так называемого древесного уксуса ( пиролиновой кислоты ), а неконденсирующийся древесный газ проходит через конденсатор и может быть сожжен для получения тепла. Древесный газ можно использовать только в качестве топлива и обычно на 17% состоит из метана; 2% водорода; 23% оксид углерода; 38% углекислого газа; 2% кислорода и 18% азота. Теплотворная способность газа составляет около 10,8 МДж/м 3 (290 БТЕ/куб. футов), т.е. примерно одна треть от ценности природного газа. [3] Когда древесина лиственных деревьев подвергается дистилляции, продуктами являются метанол (древесный спирт) и древесный уголь . В результате дистилляции сосновой древесины сосновая смола и смола капают из древесины и оставляют после себя древесный уголь. Березовый деготь из бересты – это особенно мелкая смола, известная как « русское масло», пригодная для защиты кожи . Побочными продуктами древесной смолы являются скипидар и древесный уголь .
Дегтярные печи — это печи сухой перегонки, исторически использовавшиеся в Скандинавии для производства дегтя из древесины. Их строили недалеко от леса, из известняка или из более примитивных ям в земле. Дно имеет наклон в выпускное отверстие, позволяющее выливаться смоле. Древесина раскалывается на кусочки размером с палец, плотно складывается и, наконец, плотно покрывается грязью и мхом. Если попадет кислород, древесина может загореться, и производство будет разрушено. Поверх этого разводят и зажигают огонь. Через несколько часов смола начинает выливаться и продолжает это делать в течение нескольких дней.