Деструктивная перегонка
Деструктивная дистилляция — химический процесс , при котором разложение непереработанного материала достигается путем нагревания его до высокой температуры; этот термин обычно применяется к обработке органических материалов в отсутствие воздуха или в присутствии ограниченного количества кислорода или других реагентов , катализаторов или растворителей , таких как пар или фенолы . Это применение пиролиза . Этот процесс разрушает или «раскалывает» большие молекулы. Кокс , угольный газ , газообразный углерод , каменноугольная смола , аммиачный раствор и каменноугольное масло являются примерами коммерческих продуктов, исторически производимых путем деструктивной перегонки угля .
Деструктивная перегонка любого конкретного неорганического сырья дает, как правило, лишь небольшой спектр продуктов, тогда как деструктивная перегонка многих органических веществ обычно дает очень много соединений, часто сотни, хотя не все продукты того или иного конкретного процесса имеют коммерческое значение. Дистиллят обычно имеет более низкую молекулярную массу. Однако некоторые фракции полимеризуются или конденсируют небольшие молекулы в более крупные молекулы, включая термостойкие смолистые вещества и угли . Крекинг сырья на жидкие и летучие соединения, а также полимеризация или образование углей и твердых веществ могут происходить в одном и том же процессе, и любой класс продуктов может представлять коммерческий интерес.
В настоящее время основным промышленным применением деструктивной перегонки является добыча угля . [1] [2]
Исторически процесс деструктивной дистилляции и других форм пиролиза приводил к открытию многих химических соединений или выяснению их структуры до того, как современные химики-органики разработали процессы синтеза или целенаправленного исследования исходных молекул. Именно в первые дни исследование продуктов деструктивной дистилляции, как и продуктов других деструктивных процессов, сыграло роль в том, что химики смогли определить химическую природу многих природных материалов. [3] Хорошо известные примеры включают выведение структур пираноз и фураноз . [4]
История
[ редактировать ]
В своем энциклопедическом труде « Естественная история » ( лат . Naturalis Historia ) римский натуралист и писатель Плиний Старший (23/24 –79 гг. н.э.) описывает, как при деструктивной перегонке сосновой древесины образуются две жидкие фракции: более легкая (ароматические масла). ) и более тяжелый (шаг). Более легкая фракция выделяется в виде газов, которые конденсируются и собираются. [5]
В Европе смолу добывают из факельного дерева [ Pinus mugo ] с помощью огня; его используют для покрытия кораблей и для многих других полезных целей. Древесину дерева рубят на небольшие заготовки, а затем кладут в печь... Первый источаемый пар стекает в виде [жидкости] в резервуар, сделанный для его приема: в Сирии это вещество известно как « цедрий» [ кедровое масло ]; и он обладает такой замечательной силой, что в Египте тела мертвых, погруженные в него, сохраняются от всякого разложения . Последующая жидкость имеет более густую консистенцию и представляет собой смолу.
Процесс
[ редактировать ]Процесс пиролиза можно проводить в перегонном аппарате ( реторте ) с образованием летучих продуктов для сбора. Масса продукта будет составлять лишь часть массы сырья, поскольку большая часть материала остается в виде полукокса, золы и нелетучих смол. Напротив, при горении потребляется большая часть органического вещества, а чистый вес продуктов составляет примерно ту же массу, что и израсходованное топливо и окислитель.
Деструктивная дистилляция и связанные с ней процессы, по сути, являются современными промышленными потомками традиционных ремесел сжигания древесного угля . Как таковые они имеют промышленное значение во многих регионах, например, в Скандинавии. Современные процессы сложны и требуют тщательного проектирования для производства максимально ценных продуктов из доступного сырья. [6] [7]
Приложения
[ редактировать ]- Деструктивная перегонка древесины дает метанол и уксусную кислоту вместе с твердым остатком древесного угля . [8]
- Деструктивной перегонкой тонны угля можно получить 700 кг кокса , 100 л аммиака , 50 л каменноугольной смолы и 400 м3. 3 угольного газа .
- Деструктивная дистилляция становится все более перспективным методом переработки мономеров, полученных из отходов полимеров .
- Деструктивная перегонка натурального каучука привела к открытию изопрена , что привело к созданию синтетических каучуков, таких как неопрен .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Выпад, Джордж (1887). Каменноугольная смола и аммиак . Гурни и Джексон.
- ^ Спейт, Джеймс Г. (2010). Нефтеперерабатывающий завод будущего . Уильям Эндрю. ISBN 978-0-8155-2041-2 .
- ^ Шорлеммер, Карл; Смителлс, Артур (1894). Возникновение и развитие органической химии . Макмиллан.
- ^ IL Finar Organic Chemistry, том 1 (4-е изд.) Longmans, 1963 г. плюс IL Finar Organic Chemistry, том 2 (3-е изд.) Longmans Green & Co., 1964 г. Можно загрузить с: https://archive.org/details/OrganicChemistryVol1 плюс https://archive.org/details/OrganicChemistryVol2
- ^ Плиний Старший (1855 г.) [Плиний опубликовал первые 10 книг в 77 г. н.э. Остальное было опубликовано посмертно Плинием Младшим]. «XVI.21(11)» . Естественная история Плиния: перевод, с подробными примечаниями и иллюстрациями . Том. III. Перевод Бостока, Джона; Райли, Генри Томас. Генри Дж. Бон.
- ^ Бейтс, Джон С.; Дистилляция лиственных пород в Канаде; Паб: Оттава, Ф.А. Акланд, 1922 год. Можно скачать с: [1]
- ^ Клар, Макс; Правило, Александр; Технология перегонки древесины с особым упором на способы получения промежуточных и готовых продуктов из первичного дистиллята; Паб: London Chapman & Hall 1925. Можно скачать с: [2]
- ^ Токай, Барбара А. (2000). «Химическая биомасса». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a04_099 . ISBN 978-3-527-30385-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Принципы |  | |
|---|---|---|
| Промышленные процессы | ||
| Лабораторные методы | ||
| Техники | ||