Древесный уголь получают в процессе пиролиза – разложения древесины без доступа воздуха. Процесс разложения проходит под воздействием нагрева в газовой реторте. Реторта представляет собой газовый сосуд, через стенки которого производят нагревание.
Технический процесс заключается в следующем: древесину помещают в реторту, плотно закрывая загрузочное отверстие, затем аппарат нагревают до 500°С. С помощью пирометра, расположенного в рекреационном отверстии, регулируется температура.
3 стадии процесса пиролиза:
- Сушка древесины. Из сырья выделяется влага при температуре до 150°С.
- Сухая перегонка или собственно сам пиролиз. При температуре 150-350°С выделяется газ, и в дистилляте образуются органические продукты. На этом этапе протекает экзотермический период – при температуре около 280°С пиролиз протекает довольно быстро, выделяя реакционное тепло.
- Прокалка. На этом этапе происходит отделение небольшого количества смол и множества неконденсируемых газов от получившегося угля. Температура на этом этапе должна быть 350°С – 550°С.
Пиролиз древесины состоит из целого комплекса органических соединений. Они имеют разный молекулярный вес, поэтому протекающие между ними химические реакции тоже различны. Опишем эти реакции в общих чертах.
При температуре 150°С – 250°С начинается распад ксилана, в результате образуются такие вещества, как газы, фурфулол и уксусная кислота. Уже при температуре 200°С происходит распад лигнина, что приводит к освобождению низкомолекулярных летучих соединений. А при 300°С – разлагается целлюлоза.
В процессе пиролиза протекают как параллельные так и последовательные химические реакции, сопровождающиеся появлением новых связей. В результате получившиеся новые вещества начинают взаимные реакции. Годы лабораторных исследований установили связь между протекающими процессами химических составляющих древесины и продуктами, которые получаются в результате ее распада. А также установить факторы, влияющие на эти процессы. Главные составляющие, которые определяют ход процесса пиролиза, это сырье и технические условия его обработки.