Карбонизация - Carbonization

Карбонизация превращение органических веществ, таких как растения и останки мертвых животных, в углерод за счет деструктивная перегонка.

Сложность карбонизации

Серия процессов карбонизации.[1]

Карбонизация - это пиролитический Таким образом, реакция считается сложным процессом, в котором одновременно протекают многие реакции, такие как дегидрирование, конденсация, перенос водорода и изомеризация.

Карбонизация отличается от углефикация в том, что это происходит намного быстрее из-за того, что скорость его реакции на много порядков выше.

Для конечной температуры пиролиза количество приложенного тепла контролирует степень карбонизации и остаточное содержание посторонних элементов. Например, при Т ∼ 1200 К содержание углерода в остатке превышает массовую долю 90 мас.%, Тогда как при Т ∼ 1600 К обнаруживается более 99 мас.% Углерода.[1]Карбонизация часто экзотермический, что означает, что в принципе его можно сделать самоподдерживающимся и использовать в качестве источника энергии, не производящего углекислый газ. (Видеть.[2]) В случае глюкоза, реакция высвобождает около 237 калории за грамм.

Когда биоматериал подвергается внезапному обжигающему нагреву (как в случае ядерный взрыв или пирокластический поток из вулкан например), его можно очень быстро карбонизировать, превращая в твердый углерод. В уничтожении Геркуланум из-за вулкана многие органические предметы, такие как мебель, были обуглены сильной жарой.

Как дерево превращается в древесный уголь

Карбонизация дерево в промышленных условиях обычно требуется температура выше 280 ° C, при которой выделяется энергия, и, следовательно, эта реакция называется экзотермический. Эта карбонизация, которую также можно рассматривать как спонтанное разрушение древесины, продолжается до тех пор, пока не останется только карбонизированный остаток, называемый уголь останки. Если не будет обеспечено дополнительное внешнее тепло, процесс останавливается, и температура достигает максимум около 400 ° C. Однако этот древесный уголь по-прежнему будет содержать заметное количество деготь остаток вместе с пепел из оригинального дерева.[3]

Промышленная безопасность при карбонизации

При карбонизации образуются вещества, которые могут оказаться вредными, поэтому для снижения рисков следует принимать простые меры.

Газ, образующийся при карбонизации, имеет высокое содержание окиси углерода, которая при вдыхании ядовита. Следовательно, при работе вокруг печи или ямы во время работы и когда печь открыта для разгрузки, необходимо позаботиться о том, чтобы была обеспечена надлежащая вентиляция, позволяющая монооксиду углерода, который также образуется во время разгрузки из-за самовоспламенения горячего топлива, проникать. рассредоточиться.

Смолы и дым, образующиеся при карбонизации, хотя и не являются непосредственно ядовитыми, могут оказывать долгосрочное вредное воздействие на дыхательную систему. Жилые районы должны, по возможности, располагаться так, чтобы преобладающие ветры уносили от них дым от угольных работ, а батареи печей не должны располагаться в непосредственной близости от жилых районов.

Древесные смолы и пиролиновая кислота могут вызывать раздражение кожи, поэтому следует соблюдать осторожность, чтобы избежать длительного контакта с кожей, обеспечив защитную одежду и соблюдая рабочие процедуры, которые минимизируют воздействие.

Смолы и пиролизные жидкости также могут серьезно загрязнять водотоки и влиять на снабжение питьевой водой людей и животных. Рыба также может пострадать. Жидкие сточные воды и сточные воды от средних и крупных предприятий по добыче древесного угля должны улавливаться в больших отстойниках и испаряться, чтобы эта вода не попадала в местную дренажную систему и не загрязняла потоки. Печи и ямы, в отличие от реторт и других сложных систем, обычно не производят жидких стоков - побочные продукты в основном рассеиваются в воздухе в виде паров. В этом случае большее значение имеют меры предосторожности против загрязнения окружающей среды воздушным путем.[4]

Карбонизация и биодизельное топливо

В одном исследовании[5] карбонизация была использована для создания нового катализатор для поколения биодизель из этиловый спирт и жирные кислоты. Катализатор был создан карбонизацией простых сахара Такие как глюкоза и сахароза. Сахара обрабатывали в течение 15 часов при 400 ° C в токе азота до черный углерод остаток, состоящий из сложной смеси полициклический ароматный углеродные листы. Затем этот материал был обработан серная кислота, который функционализировал листы с сульфонит, карбоксил, и гидроксил каталитические центры.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Ник, М. «Карбонизация». Золотая книга ИЮПАК.
  2. ^ "Закапывание биомассы для борьбы с изменением климата " к Ричард Ловетт, Новый ученый, 3 мая 2008 г., стр. 32–5.
  3. ^ Эмрих, Вальтер. «Превращение дерева в древесный уголь».
  4. ^ «Простые технологии в производстве древесного угля». Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций.
  5. ^ Зеленая химия: биодизельное топливо с сахарным катализатором Масакадзу Тода, Ацуши Такагаки, Май Окамура, Джунко Н. Кондо, Сигенобу Хаяси, Казунари Домен и Митиказу Хара Природа 438, 178 (10 ноября 2005) Дои:10.1038 / 438178a Абстрактный

внешняя ссылка