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干馏

干馏(英语:Dry 蒸馏),是固体在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。这种方法将固体材料加热至产生气态产物的温度,随后可将这些气态产物冷凝成液态或固态产物。与传统蒸馏相比,干馏需要更高的温度。

干馏通常用于从炭或生物质(如木材)中提取液态燃料。此外,干馏还可通过热解来分解矿物质盐,例如对硫酸盐干馏可以产生二氧化硫三氧化硫,溶于水后可得到硫酸。对煤进行干馏可以得到煤焦、煤溚、煤焦油、粗氨水和煤气等产物。值得注意的是,干馏过程不一定涉及热裂解或热分解反应

应用

最初制得环己酮的方法是干馏庚二酸钙。在煤的化学加工中,干馏一直是重要的方法。干馏过程除用于煤化,还应用于油母页岩、木材和农副产品等的加工过程。干馏后,原料的成分和聚集状态都将发生变化,产物中固态、气态和液态物质都有。对木材干馏可得木炭、木焦油木煤气;对煤干馏,可得冶金焦、煤焦油、粗氨水、焦炉煤气。

干馏是煤在隔绝空气条件下受热变化的过程,煤在干馏过程中有复杂的变化,其主要为干馏过程中煤能源的性质的变化,在研究干馏过程时,主要是应了解煤的粒度变化,软化及热分解、结焦等。煤的干馏又称煤的碳化

过程机理

干馏是一个复杂的化学反应过程,包括脱水、热解、脱氢、热缩合、加氢、焦化等反应。不同物质的干馏过程虽各有差别,但一般均可分为三个阶段:

①脱水分解。干馏操作初期,温度相对较低,有机化合物首先脱水,随着温度升高,逐渐分解产生低分子挥发物。

②热解。随着干馏温度的继续升高,有机物中的大分子发生键的断裂,即发生热解,得到液体有机物(包括焦油)。这些干馏产物随干馏物质而异,如干馏糠壳可得糠醛,干馏油母页岩可得页岩油和一些杂环化合物

③缩合和碳化。当温度进一步提高时,随着水和有机物蒸气的析出,剩余物质受热缩合成胶体。同时,析出的挥发物逐渐减少,胶体逐渐固化和碳化。随着温度升高、加热时间延长,所生成的固体产物中的碳含量逐渐增多,氢、氧、氮和硫等其他元素含量逐渐减少。

从木材干馏可得木炭,从煤可得冶金焦

过程条件

不同物质的干馏所需的温度差别很大,可以从100℃以上(如木材干馏)到1000℃左右(如煤高温干馏)。压力可以是常压,也可以是减压病。干馏所得气、液、固产物的相对数量随加热温度和时间变化而有差别,如低温干馏一般可获得较多的液体产物。因此,变换和调节干馏过程的条件即可达到不同的生产目的。

干馏生产大多采用间歇操作,但干馏装置可因原料种类和目的不同而异,一般可分为外热式和自热式两类。外热式是将原料放入金属或耐火材料制成的密闭干馏炉(窑)内,外部用燃料燃烧供热。现代干馏装置多采用这种型式。自热式则是在干馏的同时,向干馏炉内通入一定量的空气,使部分干馏原料燃烧放热,因此原料利用率较低,只在小规模生产中采用。

参考资料