Fatores do modo de produção de carvão vegetal

Se conhecer os fatores do modo temos em conta a dependência de processo da velocidade de carbonização, a pressão no aparelho, a temperatura final e o meio que rodeia o elemento de madeira.

Velocidade de carbonização

Se baseando sobre as provas de laboratório pode-se concluir que a velocidade do processo exerce uma influência notável pelo principal sobre a etapa de decomposição que transcorre no intervalo de temperaturas 260—290°. O fornecimento intensivo de calor neste momento com a madeira triturada leva ao aumento de saída do breu e a redução de saída do carvão com as saídas dos produtos de baixo peso molecular, as que praticamente não são mudadas: ácido, metanol, aldeído. Pode-se pensar que com aquecimento lento uma parte do breu é coqueficada aumentando sua saída, e ao mesmo tempo o oxigênio que está na madeira é assimilado com o hidrogênio dando a água, e com o carbono – CO2. Durante a volatilização rápida é aumentada bruscamente a saída de fumos e reduzida a saída de carvão e os destilados líquidos. A grande influência sobre as saídas o exerce a pressão elevada que é formada durante o aquecimento intensivo dentro do aparelho. Com isso ainda mais forte influi a velocidade de saída dos produtos de pirólise da esfera de reação. Quanto mais rápido se extrair o breu, tanto maior será sua saída.

Pressão no aparelho

Exerce grande influência sobre o curso do processo de decomposição térmica. Por exemplo, com a mudança de pressão de 200 atmosferas a 5 mmHg as saídas (em uma madeira dura absolutamente seca) de carvão e metanol caem respetivamente de 34 a 20% e de 3,1 a 1,2%, mas cresce a saída do ácido acético de 5,7 a 9,4% e do breu de 0 a 37%. Ao mesmo tempo, no vazio é mudada bruscamente a composição do líquido: neste aparece uma grande quantidade das substâncias de redução e é ausente por completo o breu residual. Estas dependências nos aparelhos de tipo industrial, em particular nas retortas, não são usadas, já que o efeito económico de sua realização não compensará as complicações tecnológicas que surgem durante organização do processo de alta temperatura nos aparelhos de metal nas condições de pressão ou vazio. Durante a transformação de madeira nos aparelhos com aquecimento interno, o fluxo dos gases e vapores leva fora os produtos de pirólise da esfera de reação e cria as condições semelhantes à pirólise em vazio. Temperatura final do processo. Os produtos que forem desprendidos durante a pirólise de madeira serão formadas em amplo intervalo de temperaturas. Cada um dos produtos tem certa temperatura de início de formação, seu máximo e o fim da formação. Os máximos de um número esmagador dos produtos de decomposição térmica de madeira são referidos ao intervalo de temperaturas que corresponde à reação exotérmica. Se interromper o processo pode-se se convencer destas relações.

Deve-se marcar os pontos de temperatura.

260°, quando a madeira se fazer parda ao devolver a umidade de constitução e alguma quantidade de reação, CO2, os ácidos fórmico e acético; pelo principal, a madeira devolve uma parte de ácido acético por causa de desprendimento dos grupos acetilos de hemicelulosas;

400°, quando o desprendimento de massa principal dos produtos líquidos já está finalizado.

O seguinte aumento de temperatura do processo (calcinação) leva ao desprendimento de uma pequena quantidade (1,5—2%) dos breus pesados, aumenta significativamente a saída dos gases não condensados (de 0,15—0,20 a 0,3—0,4 m3 N a 1 kg de massa seca absoluta) e produz o carvão com o teor crescente de carbono (de 80 a 90-95%). No gerador de gás de processo direto e na fornalha do Instituto central de caldeiras e turbinas o resíduo de coque de madeira é gasificado ou queimado até o resíduo de cinza, com isso o carvão é calcinado praticamente por completo com as temperaturas finais muito altas.

Meio

O curso e os resultados de pirólise dependem em grande maneira do meio onde é encontrada a madeira aquecida. O meio comum que pode-se encontrar na prática é gasoso, ou mais exatamente de gases e vapores. Em retorta a madeira é sometida à decomposição pirogénica na corrente débil graças à convecção natural dos produtos de sua decomposição. Nas retortas de circulação (forno de Kozlov, retorta da fábrica Amzinskiy) em qualidade de meio são os gases não condensados que são os produtos de decomposição de madeira com mistura de vapores da água e uma pequena quantidade de substâncias orgânicas. As últimas substâncias são presentes no gás por causa de sua extração incompleta no sistema de circulação e condensação. Nos geradores de gás e a fornalha do Instituto central de caldeiras e turbinas em qualidade de meio serve o gás de gerador no que é contido o vapor da água sobreaquecido que ficou parcialmente do tiro de vapores e gases, e nas camadas superiores do poço os produtos de pirólise de madeira nas camadas inferiores. Tudo o que é dito mais acima sobre os fatores do modo é referido aos tipos enumerados do meio de vapores e gases.

Um pouco mais aparte são os processos de pirólise que transcorrem no meio de vapor da água sobreaquecido; nos líquidos neutros da água e de alta temperatura de ebulição. A decomposição de madeira na corrente de vapor sobreaquecido leva ao desprendimento dos grupos metoxílicos, o aumento brusco de saída dos ácidos voláteis e aldeídos, a aparição no destilado das substâncias de caráter carboidrato, a redução de saída de carvão e a ausência completa do breu residual. A pirólise de madeira no meio da água é caraterístico em comparação com destilação comum seca por algum aumento de saída dos ácidos voláteis e o carvão. Com isso a saída do breu cai. A prepirólise no meio de hidrocarbonetos de alta temperatura de ebulição, em combinação com o seguinte processo de alta temperatura, é caracterizada pela saída elevada do ácido acético.