अधिकांश लकड़ी कार्बनिक यौगिकों से बनी होती है। एक वैक्यूम या हवा के न्यूनतम प्रवाह में उच्च तापमान के प्रभाव में, वे ठोस, अर्ध-तरल और गैसीय घटकों में विघटित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया को शुष्क आसवन, टार कोटिंग, पाइरोलिसिस कहा जाता है। यह डिकोमात्मक घटकों के उच्च संरक्षण में जलने से भिन्न होता है। रासायनिक प्रतिक्रियाएं बहुत जल्दी और बिना लौ और धुएं के निर्माण के बिना होती हैं।
XII सदी में आसवन तकनीक दिखाई दी। तब, पाइन और अन्य शंकुधारी कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाते थे। जहाजों और रस्सियों के लकड़ी के हिस्सों, और लकड़ी का कोयला के संसेचन के लिए उनसे राल प्राप्त किया गया था। XIX सदी में, कार्बन युक्त द्रव्यमान के विनाश की मदद से, एसिटिक एसिड प्राप्त करना शुरू हुआ।
प्रक्रिया की सार
ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ लकड़ी के सामान्य जलने से जारी गैसों का प्रज्वलन और वाष्पीकरण होता है, ठोस घटकों का पूर्ण विनाश, धुआं, कालिख, राख और राख में उनका परिवर्तन होता है। इस मामले में लौ का तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। पायरोलिसिस भी एक थर्मल गिरावट है। 250-450 डिग्री सेल्सियस के निरंतर तापमान पर एक सूखे स्थान में सूखा आसवन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गैसों और तरल उत्सर्जित घटकों को तुरंत हटा दिया जाता है और ठंडा किया जाता है। प्रक्रिया बड़ी गर्मी के नुकसान के साथ होती है, लेकिन धुआं और कालिख नहीं बनती है। परिणामस्वरूप अवशेषों का उपयोग औद्योगिक उद्देश्यों या घर के लिए किया जा सकता है।
कच्चे माल की कटाई
सामग्री के रूप में, अन्य आवश्यकताओं के लिए अनुपयुक्त लकड़ी का उपयोग किया जाता है, चूरा सहित उत्पादन अपशिष्ट। यह कच्चे माल के कई समूहों को अलग करने की प्रथा है:
- हार्ड-लीव्ड: बीच, बर्च, एल्म, ओक, हॉर्नबीम, मेपल, ऐश;
- नरम-लेव्ड: लिंडेन, एल्डर, एस्पेन, चिनार;
- कोनिफर्स: लार्च, पाइन, देवदार, देवदार, स्प्रूस।
एक सख्त उत्पादन विनियमन है, जिसके अनुसार प्रसंस्करण संयंत्रों में आने वाली सभी लकड़ी को विशेष गोदामों में एक निश्चित चौड़ाई और ऊंचाई के ढेर में देखा, काट और एकत्र किया जाता है। उन्हें सपाट क्षेत्रों पर रखा जाता है, हवा और प्रकाश व्यवस्था तक पहुंच प्रदान करता है।
पायरोलिसिस की तैयारी में प्रारंभिक सुखाने शामिल है। यह प्रक्रिया मुश्किल हो सकती है, खासकर जब ऐस्पन या चिनार की एक सरणी के साथ काम करना, जो बढ़े हुए नमी के साथ, कवक द्वारा नुकसान और क्षय के विकास के लिए प्रवण होता है।
गोदामों के हवादार क्षेत्र में स्वाभाविक रूप से सुखाने का कार्य किया जाता है। प्रक्रिया को गति देने के लिए, सामग्री को छोटे टुकड़ों में विभाजित किया जाता है। एक हवाई-सूखी राज्य की लकड़ी को आगे की प्रक्रिया के लिए उपयुक्त माना जाता है: लगभग 12-15%।
कभी-कभी त्वरित सुखाने का उपयोग किया जाता है: सरणी को कुचल दिया जाता है, ओवन में रखा जाता है या सूखी गर्म हवा के साथ डाला जाता है।
उपकरण
लकड़ी का अपघटन मुंहतोड़ भट्टियों में किया जाता है। मामले - धातु से वेल्डेड बेलनाकार कंटेनर। उनकी दीवारों की मोटाई लगभग 15 मिमी है। शीर्ष पर एक लोडिंग छेद होता है, अंदर कच्चे माल रखने के लिए ग्रिड होते हैं, उत्सर्जित तरल उत्पादों, गैसों और चारकोल को ठंडा करने, हटाने और ठंडा करने के लिए एक प्रणाली होती है, जिसके निचले हिस्से में परिणामस्वरूप घटकों के लिए एक निर्वहन बंदरगाह होता है।
औद्योगिक उपकरणों के विभिन्न आकार होते हैं। अधिकतर वे बड़े भट्टियों का उपयोग करते हैं, जिनमें से दहन कक्ष लगभग 2-2.5 मीटर व्यास के होते हैं। निम्नलिखित हीटिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है:
- बाहरी: मुंहतोड़ की धातु की दीवारों को गरम किया जाता है, जिससे लकड़ी के विघटन की प्रक्रिया शुरू होती है;
- आंतरिक गर्मी की आपूर्ति: तापमान को गैसों के मिश्रण द्वारा बनाए रखा जाता है, उनकी दक्षता आमतौर पर बाहरी हीटरों की तुलना में कई गुना कम होती है।
उपकरण निरंतर, अर्ध-निरंतर और बैच है। पहले मामले में, चक्र के सभी चरण एक साथ होते हैं। जब लकड़ी का एक और बैच प्रवेश करता है, तो समाप्त कोयला आउटलेट से उतारा जाता है। अर्ध-निरंतर उपकरणों के लिए, प्रक्रिया को सुव्यवस्थित किया जाता है। सबसे पहले, कच्चे माल का पहला बैच पूर्ण प्रसंस्करण से गुजरता है; उतराई के बाद, अगला एक आता है। उपकरण का प्रकार उस गति को प्रभावित करता है जिस पर लकड़ी का अपघटन होता है।
औद्योगिक लोगों के समान बॉयलर हैं, लेकिन अधिक कॉम्पैक्ट। वे छोटे पैमाने पर पायरोलिसिस के लिए अभिप्रेत हैं।
आसवन परिणाम उन परिस्थितियों से प्रभावित होता है जिनमें प्रक्रिया होती है और आने वाली सामग्री की स्थिति होती है।
आसवन प्रक्रिया
यदि लकड़ी का भरा हुआ बैच पर्याप्त सूखा नहीं है, तो पीसने के बाद 130 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक बंद कक्ष में सूख जाता है। यह चरण सबसे अधिक ऊर्जा-गहन है, क्योंकि इसके लिए एक अनिवार्य बाहरी ताप स्रोत की आवश्यकता होती है। नमी का वाष्पीकरण कुछ लकड़ी के घटकों के प्राथमिक क्षय के साथ होता है।
155-200 ° С तक आगे हीटिंग गैसीय पदार्थों की रिहाई और वाष्पीकरण की शुरुआत की ओर जाता है।
सामग्री के संपूर्ण द्रव्यमान का प्रत्यक्ष अपघटन बाद में 280-420 ° C तक गर्म होता है। इस मामले में, रेजिन, एसिटिक एसिड, कार्बोनिल यौगिकों को मुक्त और छुट्टी दे दी जाती है। उसी समय, लकड़ी का कोयला का निर्माण होता है।
अंतिम चरण कैल्सीनेशन है। मुंहतोड़ जवाब के अंदर तापमान 500 डिग्री सेल्सियस और अधिक हो जाता है। लकड़ी के अवशेष से भारी रेजिन, कार्बन यौगिक निकाले जाते हैं। फिर उत्पादों को ठंडा किया जाता है और कक्ष से छुट्टी दे दी जाती है।
प्राप्त सामग्री की मात्रा, प्रक्रिया की गति और ऊर्जा लागत लकड़ी के टुकड़े, उपकरण प्रणालियों के प्रकार और आकार पर निर्भर करती है। बाहरी पायरोलिसिस बाहरी गर्मी स्रोतों का उपयोग करके अपेक्षाकृत कम ऊर्जा लागत पर अधिक कोयले और इसकी उच्च शुद्धता की ओर जाता है।
पायरोलिसिस उत्पाद
लकड़ी के आसवन के लिए मुख्य घटक कोयला और एसिटिक एसिड हैं।
कोयला
प्राप्त ठोस अवशेषों की मात्रा लकड़ी के प्रकार पर निर्भर करती है। दृढ़ लकड़ी बीच और सन्टी के लिए, उपज प्राथमिक सामग्री का लगभग 25% है। कॉनिफ़र में यह थोड़ा अधिक होता है। सॉफ्टवुड प्लांट कम से कम कोयला देते हैं। चूरा का पायरोलिसिस आपको कोयला आटा प्राप्त करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, तरल अवशेषों की उपज अधिक है।
उच्च गुणवत्ता वाले कोयले में कोई दरार, भूरा या सफेद जमा नहीं होता है, बिना धुएं के जलता है। पायरोलिसिस तकनीक के उल्लंघन में दोषपूर्ण उत्पाद प्राप्त किया जाता है: अपर्याप्त तापमान, भट्ठी में हवा का प्रवेश।
चारकोल एक पर्यावरण के अनुकूल और सस्ती प्रकार का ईंधन है जो औद्योगिक और घरेलू स्टोव, घरेलू फायरप्लेस के लिए उपयोग किया जाता है। यह बड़ी मात्रा में गर्मी का उत्सर्जन करता है, दहन के दौरान यह व्यावहारिक रूप से उत्पादों और गंध से नहीं बनता है, इसकी कम लागत होती है। फिल्टर, प्लास्टिक, डाई, ग्लास और दवाओं के उत्पादन के लिए कोयला का उपयोग धातुकर्म उद्योग, कृषि में किया जाता है।
संघनन
तरल पायरोलिसिस उत्पादों, या घनीभूत, में तरल पदार्थ नामक राल यौगिक होते हैं। इसकी मात्रा कुल अवशेषों का 50% तक पहुंचती है और प्रजातियों और लकड़ी की नमी, पाइरोलिसिस के प्रकार पर निर्भर करती है। द्रव की संरचना में किटोन, रेजिन, एल्डीहाइड, शराब, एस्टर, पानी शामिल हैं। बहु-चरण प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, एसिटिक एसिड इससे बनता है - रासायनिक, कपड़ा, दवा, कॉस्मेटिक और खाद्य उद्योगों में उपयोग किए जाने वाला एक यौगिक।
फार्मिक और ब्यूटिरिक एसिड, एसीटोन, मिथाइल और इसोप्रोपाइल अल्कोहल, फॉर्मलाडीहाइड, रेजिन घोल से प्राप्त होते हैं।
गैसों
आसवन के परिणामस्वरूप जारी गैसीय यौगिक 20-25% की मात्रा में बनते हैं। पाइरोलिसिस गैसों की संरचना में शामिल हैं:
- CO: 40-50%;
- सीओ2: 28–38%;
- सीएच4: 8–20%;
- एच2: 1–2%;
- कार्बन अशुद्धियाँ: लगभग 1%।
औसतन, 70-80 वर्ग मीटर के गैसीय यौगिकों को लकड़ी के 1 वर्ग मीटर के शुष्क आसवन के दौरान छोड़ा जाता है।
घर पर लकड़ी का आसवन
लकड़ी या इसके कचरे का पायरोलिसिस घर पर किया जा सकता है। इस मामले में, केवल कोयला प्राप्त किया जा सकता है।
एक मुंहतोड़ जवाब के रूप में, बड़ी मात्रा के धातु बैरल का उपयोग किया जाता है।। रसायनों से कंटेनर न लें। निकास गैसों के लिए कई छोटे उद्घाटन के साथ एक साफ कंटेनर की जरूरत है।
सबसे पहले, मंच तैयार करें:
- जमीन पर लोहे की एक बड़ी चादर बिछी हुई है।
- वे किनारे पर कई दुर्दम्य ईंटें स्थापित करते हैं, जिनके बीच में जलाऊ लकड़ी रखी जाती है।
- अलाव बनाओ।
बैरल सूखे कटा हुआ लकड़ी से भरा हुआ है, कसकर बंद है। उसके बाद, यह एक मंच पर एक अलाव के साथ स्थापित किया गया है। जब कंटेनर गर्म हो जाता है और ऑक्सीकरण शुरू होता है, तो छिद्रों से गैस निकलेगी। प्रक्रिया में कई घंटे लग सकते हैं।
जब गैस प्रवाह बंद हो जाता है, तो बैरल को 30 मिनट के लिए दांव पर छोड़ दिया जाता है। ठंडा होने के बाद, ढक्कन को हटा दें और समाप्त चारकोल को हटा दें। यह किंडल स्नान, घरेलू स्टोव, फायरप्लेस के लिए उपयोग किया जा सकता है। चूरा के आसवन के बाद, प्राप्त आटा को बगीचे की मिट्टी में जोड़ा जाता है, जिसका उपयोग संयंत्र वर्गों को संसाधित करने के लिए किया जाता है।