Сухая перегонка — это нагревание твердых материалов для получения газообразных продуктов (которые могут конденсироваться в жидкости или твердые вещества). Метод может включать пиролиз или термолиз , а может и нет (например, простая смесь льда и стекла может быть разделена без разрыва каких-либо химических связей, но органическое вещество содержит большее разнообразие молекул, некоторые из которых, вероятно, будут разрываться).
Если нет никаких химических изменений, только фазовые изменения, это напоминает классическую дистилляцию , хотя обычно она требует более высоких температур. Сухая дистилляция, при которой происходят химические изменения, является типом деструктивной дистилляции или крекинга .
Метод использовался для получения жидкого топлива из угля и древесины. Он также может быть использован для расщепления минеральных солей, таких как сульфаты ( SO2−
4) посредством термолиза , в этом случае производя диоксид серы (SO 2 ) или триоксид серы (SO 3 ), которые можно растворить в воде для получения серной кислоты . Этим методом серная кислота была впервые идентифицирована и искусственно получена . Когда вещества растительного происхождения, например, уголь, горючий сланец , торф или древесина, нагреваются при отсутствии 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, при которых проводится сухая перегонка. Разложение в диапазоне температур от 450 °C до примерно 600 °C называется карбонизацией или низкотемпературной дегазацией. При температурах выше 900 °C процесс называется коксованием или высокотемпературной дегазацией. [2] Если уголь газифицируется для получения угольного газа или карбонизируется для получения кокса, то каменноугольная смола является одним из побочных продуктов.
Когда древесина нагревается выше 270 °C, она начинает обугливаться. Если воздуха нет, то конечным продуктом (поскольку нет кислорода, который мог бы вступить в реакцию с древесиной) является древесный уголь. Если присутствует воздух (содержащий кислород), древесина загорится и сгорит, когда достигнет температуры около 400–500 °C, а топливным продуктом будет древесная зола. Если древесина нагревается без доступа воздуха, то сначала удаляется влага. Пока это не произойдет, температура древесины остается около 100–110 °C. Когда древесина сухая, ее температура повышается, и при температуре около 270 °C она начинает самопроизвольно разлагаться. Это хорошо известная экзотермическая реакция, которая происходит при сжигании древесного угля . На этом этапе начинается выделение побочных продуктов обугливания древесины. Эти вещества выделяются постепенно по мере повышения температуры, и при температуре около 450 °C выделение завершается. Твердый остаток, древесный уголь, в основном состоит из углерода (около 70%) и небольшого количества смолистых веществ, которые можно удалить или полностью разложить, только повысив температуру примерно до 600 °C.
В обычной практике сжигания древесного угля с использованием внутреннего нагрева загруженной древесины путем сжигания ее части все побочные пары и газы уходят в атмосферу в виде дыма. Побочные продукты могут быть извлечены путем пропускания отходящих газов через ряд воды для получения так называемого древесного уксуса ( пиролигенной кислоты ), а неконденсирующийся древесный газ проходит через конденсатор и может быть сожжен для получения тепла. Древесный газ пригоден только в качестве топлива и обычно состоит из 17% метана; 2% водорода; 23% оксида углерода; 38% диоксида углерода; 2% кислорода и 18% азота. Его теплотворная способность составляет около 10,8 МДж/м 3 (290 БТЕ/куб. фут), то есть около одной трети от теплотворной способности природного газа. [3] Когда лиственная древесина подвергается перегонке, продуктами являются метанол (древесный спирт) и древесный уголь . Перегонка сосновой древесины приводит к тому, что сосновая смола и деготь стекают с дерева и оставляют древесный уголь. Березовый деготь из бересты — это особенно тонкая смола, известная как « русское масло», подходящая для защиты кожи . Побочными продуктами древесной смолы являются скипидар и древесный уголь .
Смоляные печи — это печи для сухой перегонки, исторически использовавшиеся в Скандинавии для производства смолы из древесины. Их строили близко к лесу, из известняка или из более примитивных ям в земле. Дно наклонено в выходное отверстие, чтобы смола могла выливаться. Древесина раскалывается на части размером с палец, плотно складывается и, наконец, плотно покрывается землей и мхом. Если кислород может проникнуть, древесина может загореться, и производство будет испорчено. Сверху складывается и разжигается огонь. Через несколько часов смола начинает выливаться и продолжает это делать в течение нескольких дней.