Gewinnung eines Holzteerkreosots aus harzigen Hölzern [ 1 ]

Bei der Trockendestillation werden feste Stoffe erhitzt , um gasförmige Produkte zu erzeugen (die zu Flüssigkeiten oder Feststoffen kondensieren können). Das Verfahren kann Pyrolyse oder Thermolyse beinhalten , muss es aber nicht (beispielsweise könnte ein einfaches Gemisch aus Eis und Glas getrennt werden, ohne dass chemische Bindungen aufgebrochen werden, aber organische Stoffe enthalten eine größere Vielfalt an Molekülen, von denen einige wahrscheinlich aufbrechen).

Finden keine chemischen Veränderungen, sondern nur Phasenübergänge statt, ähnelt das Verfahren der klassischen Destillation , erfordert jedoch in der Regel höhere Temperaturen. Die Trockendestillation, bei der chemische Veränderungen auftreten, ist eine Form der destruktiven Destillation oder des Crackens .

Verwendung

Das Verfahren wird zur Gewinnung flüssiger Brennstoffe aus Kohle und Holz eingesetzt . Es kann auch zur Zersetzung von Mineralsalzen wie Sulfaten (SO₄²⁻) durch Thermolyse verwendet werden , wobei Schwefeldioxid ( SO₂ ) oder Schwefeltrioxid (SO₃) entstehen , die in Wasser gelöst werden können , um Schwefelsäure zu gewinnen . Mit diesem Verfahren wurde Schwefelsäure erstmals identifiziert und künstlich hergestellt . Werden Stoffe pflanzlichen Ursprungs, z. B. Kohle, Ölschiefer , Torf oder Holz, unter Luftabschluss erhitzt (Trockendestillation), zersetzen sie sich in Gase, flüssige Produkte und Koks / Holzkohle . Die Ausbeute und die chemische Zusammensetzung der Zersetzungsprodukte hängen von der Art des Rohmaterials und den Bedingungen der Trockendestillation ab. Die Zersetzung im Temperaturbereich von 450 °C bis etwa 600 °C wird als Verkokung oder Niedertemperaturentgasung bezeichnet. Bei Temperaturen über 900 °C spricht man von Verkokung oder Hochtemperaturentgasung. [ 2 ] Wenn Kohle vergast wird, um Kohlegas zu erzeugen , oder verkohlt wird, um Koks zu erzeugen, dann gehört Kohlenteer zu den Nebenprodukten.

Holz

Wird Holz über 270 °C erhitzt, beginnt es zu verkohlen. Ohne Luftzufuhr entsteht Holzkohle (da kein Sauerstoff zur Reaktion mit dem Holz vorhanden ist). Ist Luft (die Sauerstoff enthält) vorhanden, entzündet sich das Holz bei einer Temperatur von etwa 400–500 °C und verbrennt zu Holzasche. Wird Holz unter Luftabschluss erhitzt, verdunstet zunächst die Feuchtigkeit. Bis dahin bleibt die Holztemperatur bei etwa 100–110 °C. Sobald das Holz trocken ist, steigt seine Temperatur, und bei etwa 270 °C beginnt es sich spontan zu zersetzen. Dies ist die bekannte exotherme Reaktion, die bei der Holzkohleverbrennung stattfindet . In diesem Stadium beginnt die Freisetzung von Nebenprodukten der Holzverkohlung. Diese Stoffe werden mit steigender Temperatur nach und nach freigesetzt, und bei etwa 450 °C ist die Freisetzung abgeschlossen. Der feste Rückstand, Holzkohle, besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff (etwa 70 %) und geringen Mengen an teerartigen Substanzen, die sich nur durch Erhöhen der Temperatur auf über etwa 600 °C vollständig abtrennen oder zersetzen lassen.

Bei der üblichen Holzkohleherstellung, bei der das Brennholz durch teilweises Verbrennen von innen erhitzt wird, entweichen alle entstehenden Dämpfe und Gase als Rauch in die Atmosphäre. Die Nebenprodukte können durch mehrstufiges Waschen mit Wasser zu sogenanntem Holzessig ( Pyrolignesäure ) aufgefangen werden. Das nicht kondensierbare Holzgas durchströmt den Kondensator und kann zur Wärmeerzeugung verbrannt werden. Holzgas ist ausschließlich als Brennstoff nutzbar und besteht typischerweise aus 17 % Methan, 2 % Wasserstoff, 23 % Kohlenmonoxid, 38 % Kohlendioxid, 2 % Sauerstoff und 18 % Stickstoff. Sein Heizwert beträgt etwa 10,8 MJ/m³ ( 290 BTU/ft³), also etwa ein Drittel des Heizwerts von Erdgas. [ 3 ] Bei der Destillation von Laubholz entstehen Methanol ( Holzalkohol) und Holzkohle . Bei der Destillation von Kiefernholz tropfen Kiefernteer und -pech vom Holz ab und hinterlassen Holzkohle. Birkenteer aus Birkenrinde ist ein besonders feiner Teer, bekannt als „ Russisches Öl“, der sich zum Schutz von Leder eignet . Als Nebenprodukte der Holzteergewinnung entstehen Terpentin und Holzkohle .

Teeröfen sind Trockendestillationsanlagen, die traditionell in Skandinavien zur Teergewinnung aus Holz verwendet wurden. Sie wurden in Waldnähe aus Kalkstein oder in primitiveren Erdlöchern errichtet. Der Boden ist zu einer Auslauföffnung geneigt, durch die der Teer abfließen kann. Das Holz wird in fingerdicke Stücke gespalten, dicht gestapelt und schließlich fest mit Erde und Moos bedeckt. Gelangt Sauerstoff in das Holz, könnte es Feuer fangen und die gesamte Produktion zunichtemachen. Darüber wird ein Feuer entzündet. Nach einigen Stunden beginnt der Teer zu fließen und fließt mehrere Tage lang.

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Price, Overton W.; Kellogg, RS; Cox, WT (1909). Wälder der Vereinigten Staaten: Ihre Nutzung . Regierungsdruckerei.
  2. ^ Eagleson, Mary (1994). Kurze Enzyklopädie der Chemie . Walter de Gruyter. S.  240– . ISBN 978-3-11-011451-5Die
  3. ^ „Band 41 der FAO-Forstveröffentlichungen“ . Einfache Technologien zur Holzkohleherstellung, Ausgabe 41 der Forstveröffentlichungen . Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO). 1983. ISBN 9251013284Abgerufen am 15. Februar 2015 .