Factores del modo de producción de carbón vegetal

Al conocer los factores del modo tenemos en cuenta la dependencia de proceso de la velocidad de carbonización, la presión en el aparato, la temperatura final y el medio que rodea el elemento de madera.

Velocidad de carbonización

Basándose sobre las pruebas de laboratorio se puede concluir que la velocidad del proceso ejerce una influencia notable por lo principal sobre la etapa de descomposición que transcurre en el intervalo de temperaturas 260—290°. El suministro intensivo de calor en este momento con la madera triturada lleva al aumento de salida de la brea y la reducción de salida del carbón con las salidas de los productos de bajo peso molecular, las que prácticamente no se cambian: ácido, metanol, aldehido. Se puede pensar que con calentamiento lento una parte de la brea se coquefica aumentando su salida, y al mismo tiempo el oxígeno que está en la madera se asimila con el hidrógeno dando el agua, y con el carbono – CO2. Durante la volatilización rápida se aumenta bruscamente la salida de humos y se reduce la salida de carbón y los destilados líquidos. La gran influencia sobre las salidas lo ejerce la presión elevada que se forma durante el calentamiento intensivo dentro del aparato. Con esto aún más fuerte influye la velocidad de salida de los productos de pirólisis de la esfera de reacción. Cuanto más rápido se extraiga la brea, tanto mayor será su salida.

Presión en el aparato

Ejerce gran influencia sobre el curso del proceso de descomposición térmica. Por ejemplo, con el cambio de presión de 200 atmósferas a 5 mmHg las salidas (en una madera dura absolutamente seca) de carbón y metanol caen respectivamente de 34 a 20% y de 3,1 a 1,2%, pero crece la salida del ácido acético de 5,7 a 9,4% y de la brea de 0 a 37%. Al mismo tiempo, en el vacío se cambia bruscamente la composición del líquido: en este aparece una gran cantidad de las substancias de reducción y está ausente por completo la brea residual. Estas dependencias en los aparatos de tipo industrial, en particular en las retortas, no se usan, ya que el efecto económico de su realización no compensará las complicaciones tecnológicas que surgen durante organización del proceso de alta temperatura en los aparatos de metal en las condiciones de presión o vacío. Durante la transformación de madera en los aparatos con calentamiento interno, el flujo de los gases y vapores lleva fuera los productos de pirólisis de la esfera de reacción y crea las condiciones semejantes a la pirólisis en vacío. Temperatura final del proceso. Los productos que se desprenden durante la pirólisis de madera se forman en amplio intervalo de temperaturas. Cada uno de los productos tiene cierta temperatura de inicio de la formación, su máximo y el fin de la formación. Los máximos de un número abrumador de los productos de descomposición térmica de madera se refieren al intervalo de temperaturas que corresponde a la reacción exotérmica. Al interrumpir el proceso se puede convencerse de estas relaciones.

Se debe marcar los puntos de temperatura.

260°, cuando la madera se hace parda al devolver la humedad de constitución y alguna cantidad de reacción, CO2, los ácidos fórmico y acético; por lo principal, la madera devuelve una parte de ácido acético a causa de desprendimiento de los grupos acetilos de hemicelulosas;

400°, cuando el desprendimiento de masa principal de los productos líquidos ya está finalizado.

El siguiente aumento de temperatura del proceso (calcinación) lleva al desprendimiento de una pequeña cantidad (1,5—2%) de las breas pesadas, aumenta significativamente la salida de los gases no condensados (de 0,15—0,20 a 0,3—0,4 m3 N a 1 kg de masa seca absoluta) y produce el carbón con el contenido creciente de carbono (de 80 a 90-95%). En el generador de gas de proceso directo y en la caja de fuego del Instituto central de calderas y turbinas el residuo de coque de madera se gasifica o se quema hasta el residuo de ceniza, con esto el carbón se calcina prácticamente por completo con las temperaturas finales muy altas.

Medio

El curso y los resultados de pirólisis dependen en gran manera del medio donde se encuentra la madera calentada. El medio común que se suele encontrar en la práctica es gaseoso, o más exactamente de gases y vapores. En retorta la madera se somete a la descomposición pirogénica en la corriente débil gracias a la convección natural de los productos de su descomposición. En las retortas de circulación (horno de Kozlov, retorta de la planta Amzinskiy) en calidad de medio son los gases no condensados que son los productos de descomposición de madera con mezcla de vapores de agua y una pequeña cantidad de substancias orgánicas. Las últimas substancias están presentes en el gas a causa de su extracción incompleta en el sistema de circulación y condensación. En los generadores de gas y la caja de fuego del Instituto central de calderas y turbinas en calidad de medio sirve el gas de generador en el que se contiene el vapor de agua sobrecalentado que quedó parcialmente del tiro de vapores y gases, y en las capas superiores del pozo los productos de pirólisis de madera en las capas inferiores. Todo lo que está dicho más arriba sobre los factores del modo se refiere a los tipos enumerados del medio de vapores y gases.

Un poco más aparte se encuentran los procesos de pirólisis que transcurren en el medio de vapor de agua sobrecalentado; en los líquidos neutrales de agua y de alta temperatura de ebullición. La descomposición de madera en la corriente de vapor sobrecalentado lleva al desprendimiento de los grupos metoxílicos, el aumento brusco de salida de los ácidos volátiles y aldehidos, la aparición en el destilado de las substancias de carácter carbohidrato, la reducción de salida de carbón y la ausencia completa de la brea residual. La pirólisis de madera en el medio de agua es característico en comparación con destilación común seca por algún aumento de salida de los ácidos volátiles y el carbón. Con esto la salida de la brea cae. La prepirólisis en el medio de hidrocarburos de alta temperatura de ebullición, en combinación con el siguiente proceso de alta temperatura, se caracteriza por la salida elevada del ácido acético.