干餾
干餾是固體或有機物在隔絕空氣條件下加熱分解的反應過程。干餾的結果是生成各種氣體、蒸氣以及固體殘渣。氣體與蒸氣的混合物經冷卻后被分成氣體和液體。干餾是人類很早就熟悉和采用的一種生產過程,如干餾木材制木炭,同時得到木精(甲醇)、木醋酸等。在第一次世界大戰(zhàn)前,工業(yè)上丙酮就是由木材干餾所得的木醋酸用石灰中和,再經干餾而制得的。
應用
最初制得環(huán)己酮的方法是干餾庚二酸鈣。在煤的化學加工中,干餾一直是重要的方法。干餾過程除用于煤化,還應用于油頁巖、木材和農副產品等的加工過程。干餾后,原料的成分和堡章籃聚集狀態(tài)都將發(fā)生變化,產物中固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)物質都有。對木材干餾可得木炭、木焦油、木煤氣;對煤干餾,可得焦炭、煤焦油、粗氨水、焦爐煤氣。
干餾是煤在隔絕空氣條件下受熱變化的過程,煤在干餾過程中有復雜的變化,其主要為干餾過程中煤的性質的變化,在研究干餾過程時,主要是應了解煤的粒度變化,軟化及熱分解、結焦等。煤的干餾又稱煤的焦化。
過程機理
干餾是一個復雜的化學反應過程,包括脫水、熱解、脫氫、熱縮合、加氫、焦化等反應。不同物質的干餾過程雖各有差別,但一般均可分為三個階段:
1、脫水分解。干餾操作初期,溫度相對較低,有機物首先脫水,隨著溫度升高,逐漸分解產生低分子揮發(fā)物。
2、熱解。隨著干餾溫度的繼續(xù)升高,有機物中的大分子發(fā)生鍵的斷裂,即發(fā)生熱解,得到液體有機物(包括焦油)。這些干餾產物隨干餾物質而異,如干餾糠殼可得糠醛,干餾油頁巖可得頁巖油和一些雜環(huán)化合物。
3、縮合和碳化。當溫度進一步提高時,隨著水和有機物蒸氣的析出,剩余物質受熱縮合成膠體。同付承蘭時,道員堡跨乘雅體析出的揮發(fā)物逐漸減少,膠體淚只汽鉆逐漸固化和碳化。隨著溫度升高、加熱時間延長,所生成的固體產物中的碳含量逐漸增多,氫、氧、氮和硫等其他元素含量逐漸減少。
從木材干餾可得木炭,從煤可得焦炭。
過程條件
不同物質的干餾所需的溫度差別很大,可以從 100℃以上(如木材干餾)到1000℃左右(如煤高溫干餾)。壓力可以是常壓,也可以迎達是減壓。干餾所得氣、液、固產物的相對數(shù)量隨加熱溫度和時間變化而有差別,如低溫干餾一般可獲得較多的液體產物。因此,變換和調良和悼節(jié)干餾過程的條件即可達到不同的生產目的。
干餾生產大多采用間歇操作,但干餾裝置可因原料種類和目的不同而異,一般可分為外熱式和自熱式兩類。外熱式是將原料放入金屬或耐火材料制成的密閉干餾爐(窯)內,外部用燃料燃燒供熱。現(xiàn)代干餾裝置多采用這種型式。自熱式則是在干餾的同時,向干餾爐內通入一定量的空氣,使部分干餾原料燃燒放熱,因此原料利用率較低,只在小規(guī)模生產中采用。
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