Въглен - Химическо училище
дървени въглища
дървени въглища е твърдо гориво и се създава, когато въздушно сухата дървесина (изсушена до 13 до 18% вода) се нагрява до 275 ° C в отсъствие на въздух и без кислород (пиролиза). Температурата се повишава сама до 350 до 400 ° C (овъгляване, подобно на коксуването на въглища). Летливите компоненти на дървото изгарят. В допълнение към газообразните продукти на разлагането (вж. Метанол) като остатък се получават около 35% въглен. При изгаряне по-късно това не поражда пламъци и изгаря при по-висока температура от дървото.
Със същата техника можете да добавите и торф Торфени въглища конвертирате. Торфеният въглен, който има свойства, подобни на дървените въглища, е бил доста разпространен през 18-ти и началото на 19-ти век поради липса на дървесина, но рядко се среща днес.
Свойства и състав
Въгленът е смес от органични съединения с 81 до 90% въглерод, 3% водород, 6% кислород, 1% азот, 6% влага и 1 до 2% пепел.
Въгленът образува насипен, черен продукт с привидна плътност 450 kg/m³ (порест) и истинска плътност 1400 kg/m³ (без пори). Поради многото микроскопични ниши, вдлъбнатини, канали и други подобни (обем на порите 70 до 85%, вътрешна повърхност 50 до 80 m²/грам) той има висок адсорбционен капацитет.
Въгленът е сравнително лесен за възпламеняване (200 до 250 ° C) и продължава да гори без пламък, тъй като газообразуващите газове вече са излезли по време на овъгляването. Температурата на горене на дървените въглища е 800 ° C. [1]
Изгарянето отделя около 28 до 34 мегаджаула енергия на килограм въглен. Изгаря без сяра.
производство
Въгленът се произвежда чрез нагряване на дърва при липса на въздух. Различните фази на процеса на пиролиза се диференцират в зависимост от температурата.
В началната фаза температурите до 220 ° C водят главно до нагряване и изсушаване на материала, като се отделят водород и следи от въглероден диоксид, оцетна киселина и мравчена киселина. Освобождаването на тези вещества се увеличава до около 280 ° C във фаза на пиролитично разлагане, която, подобно на началната фаза, е ендотермична. Над 280 ° C има силна екзотермична реакция, при която около 880 kJ/kg дървесина се отделят като енергия и загряват процеса до над 500 ° C. Това създава запалими газове (вж. Също при дървесни газове), особено въглероден оксид, метан, формалдехид, оцетна и мравчена киселина, както и метанол и водород, които изгарят и излизат като дим. Структурата на дървесината се променя от фибриларната структура над 400 ° C от дървото в кристалната структура на графита. В последния ендотермичен процес димните газове се разделят на запалим въглероден окис и водород, докато преминават през вече овъглени слоеве; въгленът остава като остатък. [2]
Овъгляване на купчини и купчини
Най-старият метод за производство на дървени въглища (дестилерия на въглища) е древната операция в пещ (изгаряне на дървени въглища), при която дървото е било редовно (стоящо или легнало) издигано в приблизително полусферични или конусовидни купчини (купчини) в големи трупи (стоящи или легнали) около три в средата Коловете (Quandel) се поставят и се покриват с одеяло от морава, пръст и въглища. Под това одеяло изгарянето се извършва с внимателно регулиран достъп на въздух по такъв начин, че, ако е възможно, да не се изгарят повече дърва, отколкото е абсолютно необходимо за нагряване на цялата дървесна маса до температурата на овъгляване.
По същество само газовете и парите, които се образуват от нагрятата дървесина, трябва да горят. Цветът на изпускащия се дим показва дали овъгляването е завършено. След това оставяте пещта да се охлади и я разглобявате (изтегляне на въглища, дължина на въглищата).
В миналото, особено в южна Германия, Русия и Швеция, дърветата са били овъглени на купчини или в легнали растения. Овъгляването на стратифицираното дърво става постепенно от единия край на удължената купчина до другия. Овъглените парчета постепенно се изваждаха.
Овъгляване в пещи
По много подобен начин, както при купчини или пилоти, овъгляването се извършва в кръгли или ъглови тухлени пещи, които позволяват по-лесно и по-пълно извличане на страничните продукти (катран, дървесен оцет, които обикновено се губят по време на експлоатацията на пещта), но осигуряват по-нисък добив и по-малко добри въглища . В тези пещи, както при купчини и купчини, въздухът влиза в дървото, за да се овъгли и част от него генерира необходимата температура чрез изгарянето си.
Процесът на овъгляване обаче е по-добре под контрол, ако дървото е овъглено в съдове, които се отопляват отвън, т.е. без достъп на въздух. Това се прави в реторти, тръби или цилиндри, понякога с нагрят въздух, с пещни газове от доменната пещ, с прегрята пара или с използване на принуден въздух.
Въглен, използван за направата на черен прах
Внимателното карбонизиране от този вид е особено необходимо за добива на въглища за производство на черен прах. За целта се използват големи железни цилиндри, които се пълнят извън фурната, затварят се с капак и се натискат във фурната. Голям подвижен капак затваря пространството, в което се намира цилиндърът. Газовете, отделящи се от дървото, се подават в пещта. Температурата се определя с помощта на пирометър. Червените въглища за лов на прах се правят с прегрята пара. Въгленът се получава като страничен продукт при производството на светлинен газ от дърво, при производството на оцет от дървесина и при топене на катран. При нагряване до 150 ° C дървото отделя само хигроскопична вода; след това се развиват киселинни пари, от 300 ° C нататък все по-плътни жълти или жълто-кафяви пари и газове. Когато изтичащите продукти се охладят, се получават катран и дървесен оцет (който също съдържа метанол). Добивът на въглища намалява с повишаване на температурите. В същото време въглищата стават постоянно по-богати на въглерод и пепел и съответно по-бедни на водород и кислород.
Продуктът, създаден между 270 и 300 ° C, е кафяво-черен (червен въглен, печен въглен) и има почти същата калоричност като черния въглен, произведен над 340 ° C, с добив, който е наполовина по-голям. Поради това червените въглища често се произвеждат за металургични цели и поради определени свойства за производството на барут. С повишаване на температурата на карбонизация се повишава плътността и проводимостта на въглищата за топлина и електричество; но в същото време запалимостта на въглищата и тенденцията към привличане на влага намаляват.
Резултати от овъгляването с различни видове дървесина
Въз основа на действителния обем, средният добив на въглища е 47,6 процента.