La plupart du bois est composé de composés organiques. Sous l'influence de températures élevées sous vide ou d'un débit d'air minimum, ils se décomposent en composants solides, semi-liquides et gazeux. Ce processus est appelé distillation sèche, revêtement de goudron, pyrolyse. Il diffère de la combustion par la meilleure conservation des composants décomposables. Les réactions chimiques ont lieu très rapidement et sans formation de flammes et de fumée.
La technologie de distillation est apparue au XIIe siècle. Ensuite, le pin et d'autres conifères ont été utilisés comme matières premières. On a obtenu d'eux de la résine pour l'imprégnation des parties en bois des navires et des cordes, et du charbon de bois. Au XIXe siècle, avec l'aide de la destruction de la masse contenant du carbone, l'acide acétique a commencé à être obtenu.
Essence du processus
La combustion habituelle du bois avec la participation de l'oxygène entraîne l'inflammation et l'évaporation des gaz libérés, la destruction complète des composants solides, leur transformation en fumée, suie, cendres et cendres. La température de la flamme atteint dans ce cas 1000 ° C. La pyrolyse est également une dégradation thermique. La distillation à sec est effectuée dans un espace confiné à une température constante de 250 à 450 ° C, les gaz et les composants liquides émis qui en résultent sont immédiatement éliminés et refroidis. Le processus s'accompagne d'une grande perte de chaleur, mais la fumée et la suie ne se forment pas. Les résidus qui en résultent peuvent ensuite être utilisés à des fins industrielles ou domestiques.
Récolte des matières premières
Comme matériau de départ, du bois impropre à d'autres besoins est utilisé, des déchets de production, y compris de la sciure. Il est d'usage de distinguer plusieurs groupes de matières premières:
- feuillus: hêtre, bouleau, orme, chêne, charme, érable, frêne;
- à feuilles molles: tilleul, aulne, tremble, peuplier;
- conifères: mélèze, pin, cèdre, sapin, épicéa.
Il existe une réglementation stricte de la production, selon laquelle tout le bois entrant dans les usines de transformation est scié, coupé et collecté en tas d'une certaine largeur et hauteur dans des entrepôts spéciaux. Ils sont placés sur des surfaces planes, donnent accès à l'air et à l'éclairage.
La préparation de la pyrolyse implique un séchage préliminaire. Ce processus peut être difficile, en particulier lorsque vous travaillez avec un ensemble de trembles ou de peupliers qui, avec une humidité accrue, sont susceptibles d'être endommagés par le champignon et le développement de la pourriture.
Le séchage s'effectue naturellement dans la zone ventilée des entrepôts. Pour accélérer le processus, le matériau est divisé en petits morceaux. Le bois sec est considéré comme apte à un traitement ultérieur: environ 12 à 15%.
Parfois, un séchage rapide est utilisé: le réseau est broyé, placé dans un four ou versé avec de l'air chaud et sec.
Équipement
La décomposition du bois s'effectue dans des fours à cornue. Boîtes - conteneurs cylindriques soudés en métal. L'épaisseur de leurs parois est d'environ 15 mm. En haut, il y a un trou de chargement, à l'intérieur il y a des grilles pour placer les matières premières, un système pour l'alimentation en liquide de refroidissement, l'élimination et le refroidissement des produits liquides émis, des gaz et du charbon de bois, en bas il y a un orifice de décharge pour les composants résultants.
L'équipement industriel a différentes tailles. Le plus souvent, ils utilisent de grands fours dont les chambres de combustion ont un diamètre d'environ 2 à 2,5 m. Les systèmes de chauffage suivants sont utilisés:
- externe: les parois métalliques de la cornue sont chauffées, déclenchant le processus de décomposition du bois;
- apport de chaleur interne: la température est maintenue par un mélange de gaz dégagés, leur efficacité est généralement plusieurs fois inférieure à celle des réchauffeurs externes.
L'équipement est continu, semi-continu et discontinu. Dans le premier cas, toutes les étapes du cycle se produisent simultanément. Lorsqu'un autre lot de bois entre, le charbon fini est déchargé de la sortie. Pour les appareils semi-continus, le processus est rationalisé. Premièrement, le premier lot de matières premières subit un traitement complet; après le déchargement, le suivant arrive. Le type d'équipement affecte la vitesse à laquelle la décomposition du bois se produit.
Il existe des chaudières similaires aux chaudières industrielles, mais plus compactes. Ils sont destinés à la pyrolyse à petite échelle.
Le résultat de la distillation est influencé par les conditions dans lesquelles le processus se produit et l'état du matériau entrant.
Processus de distillation
Si le lot de bois chargé n'est pas suffisamment sec, après broyage, il est séché dans une enceinte fermée à une température de 130 ° C. Cette étape est la plus énergivore, car elle nécessite une source de chaleur externe obligatoire. L'évaporation de l'humidité s'accompagne de la décomposition primaire de certains composants en bois.
Un chauffage supplémentaire à 155–200 ° С entraîne le début de la libération et de l'évaporation des substances gazeuses.
La décomposition directe de toute la masse de matière se produit lors d'un chauffage ultérieur à 280-420 ° C. Dans ce cas, les résines, l'acide acétique, les composés carbonylés sont libérés et déchargés. En même temps, du charbon de bois se forme.
La dernière étape est la calcination. La température à l'intérieur de la cornue s'élève à 500 ° C et plus. Les résines lourdes, les composés de carbone sont éliminés des résidus de bois. Ensuite, les produits sont refroidis et évacués de la chambre.
La quantité de matière obtenue, la vitesse du processus et les coûts énergétiques dépendent du type et de la taille des pièces de bois, des systèmes d'équipement. Une pyrolyse rapide utilisant des sources de chaleur externes conduit à plus de charbon et à sa grande pureté à des coûts énergétiques relativement faibles.
Produits de pyrolyse
Les principaux composants pour lesquels le bois est distillé sont le charbon et l'acide acétique.
Charbon
La quantité de résidus solides obtenue dépend du type de bois. Pour le hêtre et le bouleau feuillus, le rendement est d'environ 25% de la matière première. Chez les conifères, il est légèrement plus élevé. Les usines de résineux donnent le moins de charbon. La pyrolyse de la sciure de bois vous permet d'obtenir de la farine de charbon. De plus, le rendement en résidus liquides est plus élevé.
Le charbon de haute qualité n'a pas de fissures, de dépôts bruns ou blanchâtres, brûle sans fumée. Le produit défectueux est obtenu en violation de la technologie de pyrolyse: température insuffisante, pénétration d'air dans le four.
Le charbon de bois est un type de combustible écologique et abordable utilisé pour les poêles industriels et domestiques, les foyers domestiques. Il émet une grande quantité de chaleur, pendant la combustion il ne forme pratiquement pas de sous-produits et l'odeur, a un faible coût. Le charbon est utilisé dans l'industrie métallurgique, l'agriculture, pour la production de filtres, de plastiques, de colorants, de verre et de médicaments.
Condensat
Les produits de pyrolyse liquides, ou condensats, contiennent des composés résineux appelés liquides. Sa quantité atteint 50% du résidu total et dépend de l'espèce et de l'humidité du bois, du type de pyrolyse. La composition du fluide comprend des cétones, des résines, des aldéhydes, des alcools, des esters, de l'eau. À la suite de réactions en plusieurs étapes, l'acide acétique est formé à partir de celui-ci - un composé utilisé dans les industries chimiques, textiles, pharmaceutiques, cosmétiques et alimentaires.
Les acides formiques et butyriques, l'acétone, les alcools méthyliques et isopropyliques, le formaldéhyde, les résines sont obtenus à partir de la suspension.
Des gaz
Les composés gazeux libérés à la suite de la distillation se forment en une quantité de 20 à 25%. La composition des gaz de pyrolyse comprend:
- CO: 40 à 50%;
- CO2: 28–38%;
- CH4: 8–20%;
- H2: 1–2%;
- impuretés de carbone: environ 1%.
En moyenne, environ 70 à 80 m³ de composés gazeux sont libérés lors de la distillation sèche de 1 m³ de bois.
Distillation du bois à la maison
La pyrolyse du bois ou de ses déchets peut se faire à la maison. Dans ce cas, seul le charbon peut être obtenu.
En guise de cornue, des barils métalliques de grand volume sont utilisés.. Ne prenez pas de contenants de produits chimiques. Un récipient propre avec plusieurs petites ouvertures pour évacuer les gaz est nécessaire.
Préparez d'abord la plateforme:
- Une grande feuille de fer est posée sur le sol.
- Ils installent plusieurs briques réfractaires sur le bord, entre lesquelles le bois de chauffage est disposé.
- Faites un feu de joie.
Le fût est rempli de bois haché séché, bien fermé. Après cela, il est installé sur une plate-forme avec un feu de joie. Lorsque le récipient devient chaud et que l'oxydation commence, du gaz s'écoule des trous. Le processus peut prendre plusieurs heures.
Lorsque le flux de gaz s'arrête, le baril est laissé sur le bûcher pendant 30 minutes. Après refroidissement, retirez le couvercle et retirez le charbon de bois fini. Il peut être utilisé pour allumer des bains, des poêles domestiques, des cheminées. Après distillation de la sciure de bois, la farine obtenue est ajoutée au sol du jardin, utilisée pour traiter les sections de plantes.