植物原料的碳化與干餾課件

上一堂課講的內(nèi)容木材熱解（定義）：木材及其主要組分的熱分解纖維素的熱解分為四個(gè)階段酸性物質(zhì)對(duì)熱分解的影響上一堂課講的內(nèi)容木材熱解（定義）：1第二章

植物原料的碳化與干餾第一節(jié)、植物原料干餾的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)、木材的炭化工藝與設(shè)備第三節(jié)、干餾的裝置及工藝第四節(jié)、木炭（熱解固體產(chǎn)物）

的性質(zhì)和用途第二章植物原料的碳化與干餾第一節(jié)、植物原料干餾的基礎(chǔ)知識(shí)2第一節(jié)、植物原料的碳化與干餾的基礎(chǔ)知識(shí)一、木材的干餾的過(guò)程1、木材干餾(定義)：是木材或木質(zhì)原料在干餾釜中隔絕空氣進(jìn)行熱解，并進(jìn)行一步加工其初級(jí)液體產(chǎn)品的化學(xué)工藝過(guò)程。第一節(jié)、植物原料的碳化與干餾的基礎(chǔ)知識(shí)一、木材的干餾的過(guò)程13木材在120℃加熱時(shí)，約一個(gè)月，它的彈性模量降低了10％，如果在140℃加熱時(shí)，只要一星期就達(dá)到同樣的結(jié)果。木材的彈性模量是木材的強(qiáng)度指標(biāo)之一。如果不是由于含水率增大而引起木材強(qiáng)度的下降，上述木材彈性模量下降的情況，只能解釋為是由于木材組分的熱分解而引起的變化。木材在100一150℃長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)(幾天至幾星期)，發(fā)現(xiàn)木材中戊聚糖的含量降低了，但是一般在150℃以下，木材的熱分解過(guò)程是比較緩慢的。當(dāng)木材在隔絕空氣的條件下加熱到160℃時(shí)，由于生成揮發(fā)產(chǎn)物而造成的重量損失為2％，并且隨著溫度的上升，木材殘留物的重量也不斷降低。這表明木材明顯的熱分解作用是在160℃左右開(kāi)始的。

2、溫度和時(shí)間對(duì)木材性能的影響木材在120℃加熱時(shí)，約一個(gè)月，它的彈性模量降低了10％，如4結(jié)論當(dāng)木材長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，可以在100℃以下開(kāi)始熱分解，但是，分解作用是極不明顯的。木材明顯的熱分解作用是在160℃左右開(kāi)始的。結(jié)論當(dāng)木材長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，可以在100℃以下開(kāi)始熱分解，但是，53、木材干餾過(guò)程中氣體、液體和固體產(chǎn)物的變化規(guī)律（Klason曲線）3、木材干餾過(guò)程中氣體、液體和固體產(chǎn)物的變化規(guī)律（Klaso6由圖可以看出，在最初2小時(shí)內(nèi)，雖然釜外溫度保持在290-300℃左右，而內(nèi)部溫度僅為150-160℃，這個(gè)時(shí)期內(nèi)，木材的熱分解不顯著，餾出的液體量最初逐慚增多，然后減少，餾出的液體主要是原來(lái)包含在木材中的水分。在第三小時(shí)，雖然外部溫度保持290左右，但內(nèi)部溫度卻很快地上升，并超過(guò)了外部溫度，說(shuō)明木材熱解過(guò)程中發(fā)生了放熱反應(yīng)。根據(jù)木材干餾過(guò)程的溫度變化、熱解速度和生成產(chǎn)物的情況等特征，可以把木材干餾過(guò)程大體上劃分為下列幾個(gè)階段。由圖可以看出，在最初2小時(shí)內(nèi)，雖然釜外溫度保持在290-3074、木材干餾的幾個(gè)階段與化學(xué)變化Ⅰ、在160℃以前排出的都是水蒸氣，這個(gè)過(guò)程就是熱解的干燥過(guò)程，含水份越多的物料，這個(gè)過(guò)程就越長(zhǎng)，消耗的能源就越多。因?yàn)橹挥邪阉菡舾闪瞬拍荛_(kāi)始熱解。另外在實(shí)際生產(chǎn)中，這部分汽不是排空的，而是隨木煤氣進(jìn)入后續(xù)設(shè)備中，最終被冷凝到木醋液中，降低木醋液濃度，增加木醋液的回收負(fù)荷。所以熱解的原料盡量減少水份。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一般都要安裝原料干燥設(shè)備。4、木材干餾的幾個(gè)階段與化學(xué)變化Ⅰ、在160℃以前排出的都是8Ⅱ、由木材的熱解開(kāi)始溫度(160-200℃)，到260℃范圍內(nèi)半纖維素的大部分和纖維素、木素的一部分分解，減量約15%。半纖維素的乙?；吞侨┧岵糠值聂然纸猱a(chǎn)生醋酸和二氧化碳，與糖殘基的碳結(jié)合的HO與H產(chǎn)生脫水和β(1,4)鍵切斷的解聚反應(yīng)。推測(cè)新生成3羰基的碳雙健，即糖殘基的2,3位碳里酮、醇型互變的異構(gòu)中間體，半纖維素的基本構(gòu)造消失。另外，此時(shí)纖維素的一部分即無(wú)定形區(qū)β(1,4)鍵切斷，聚合度降低，木素中一部分甲氧基等也分解了。Ⅱ、由木材的熱解開(kāi)始溫度(160-200℃)，到260℃9Ⅲ、260-310℃，主要是纖維素分解，半纖維素的分解殘?jiān)腆w生成物進(jìn)一步芳香族化，約減重35%。纖維素與半纖維素同樣經(jīng)脫水和解聚，經(jīng)酮醇型互變異構(gòu)中間體及其氧化分解物的生成等變化，到310℃前后，纖維素的基本構(gòu)造消失芳香族化開(kāi)始。此時(shí)，半纖維素殘存物的分解和芳香化也在進(jìn)行，木素的甲氧基量再減少。由于碳水化合物的基本構(gòu)造消失，芳環(huán)對(duì)熱的穩(wěn)定性，半纖維素到260℃以上、纖維素到310℃以上重量減少速度相應(yīng)變慢。Ⅲ、260-310℃，主要是纖維素分解，半纖維素的分解殘10Ⅳ、310-400℃，主要是木素?zé)岱纸?，由于脫甲氧基、脫甲基反?yīng)進(jìn)行的結(jié)果，木素基本構(gòu)造消失，多環(huán)芳香族化開(kāi)始。此時(shí)，先前碳水化合物的碳化殘物進(jìn)一步分解，經(jīng)脫水、脫羰基、羧基、甲基等反應(yīng)，芳香族化和縮合、多縮環(huán)芳香族化也在進(jìn)行。

Ⅳ、310-400℃，主要是木素?zé)岱纸猓捎诿摷籽趸?、?1Ⅴ、400-500℃，隨著溫度升高，羰基、羧基、甲基等脫離與縮合、多環(huán)芳香族化也在進(jìn)行。Ⅵ、500C℃以上，是以產(chǎn)生氫氣為主，隨著縮合多環(huán)芳香族化進(jìn)行，氫的生成量漸次增多。六碳環(huán)網(wǎng)狀平面構(gòu)造急速發(fā)達(dá)。Ⅴ、400-500℃，隨著溫度升高，羰基、羧基、甲基等脫12二、木材干餾的產(chǎn)物（一）、固體產(chǎn)物（二）、液體產(chǎn)物（三）、氣體產(chǎn)物二、木材干餾的產(chǎn)物（一）、固體產(chǎn)物13（一）、固體產(chǎn)物：如木炭、竹炭等，得率約為33％～38％。木炭疏松多孔，是制造活性炭、二硫化碳等的原料，其性質(zhì)和用途后面詳述。（一）、固體產(chǎn)物：如木炭、竹炭等，14（二）液體產(chǎn)物及其組成

植物原料的熱解液體產(chǎn)物的得率約為絕干原料的40～50％。水分約占液體產(chǎn)物的80～90％，有機(jī)物成分復(fù)雜，約有200多種。靜置分層，分三大類(lèi)。（1）澄清木醋液（2）沉淀木焦油（3）粗松節(jié)油（二）液體產(chǎn)物及其組成植物原料的熱解液體產(chǎn)物的得率約為15熱解液體產(chǎn)物的組成成分：（1）澄清木醋液：有80％～90％的水分和10％～20％的有機(jī)物質(zhì)。有機(jī)物質(zhì)包括：醋酸、甲酸、丙酸等飽和脂肪酸，丙烯酸之類(lèi)不飽和脂肪酸，乙醇酸等醇酸，糠酸等雜環(huán)酸；甲醇、丙烯醇等醇類(lèi)；丙酮、甲乙酮、甲丙酮、環(huán)戊酮等酮類(lèi)；甲醛、乙醛、糠醛等醛類(lèi)；甲酸甲酯、乙酸甲酯、丁內(nèi)酯等酯類(lèi)；苯酚、甲酚、鄰苯二甲酚、愈瘡木酚、鄰苯三酚等酚類(lèi)；苯、甲苯、萘等芳香族化合物；呋喃、甲基呋喃等雜環(huán)化合物；甲胺等胺類(lèi)物質(zhì)等。熱解液體產(chǎn)物的組成成分：16（2）沉淀木焦油：紅褐色粘滯液體，比重為1.035-1.054，含水約10%，含酚類(lèi)化合物達(dá)10％～50％：主要為苯酚、甲苯酚、二甲苯酚等單元酚；鄰苯二酚、愈瘡木酚及其衍生物等二元酚；鄰苯三酚及其衍生物等三元酚。經(jīng)分餾可加工得：輕油(中性油)190℃以下餾份雜酚油（木餾油)190-240℃抗氧劑(抗聚劑)240-300℃重油、木瀝青，300℃以上，釜?dú)垼?）沉淀木焦油：紅褐色粘滯液體，比重為1.035-1.017（3）粗松節(jié)油：

主要成分是萜烯類(lèi)與萜烯醇類(lèi)物質(zhì)。如蒎烯、蒈烯、雙戊烯、雄刈萱醇等。此外，還含有少量的醛、酮類(lèi)物質(zhì)。（3）粗松節(jié)油：18（三）、木材干餾的氣體產(chǎn)物

木材熱解生成的不凝性氣體稱(chēng)作木煤氣，其產(chǎn)率約占絕干原料木材重量的16％～18％。木煤氣的組成受干餾最終溫度的影響。以體積百分率計(jì)算，通常含40％～50％CO2、25％～35％CO、15％～23％CH4、1％～5％C2H4、0.5％～2.5％H2。隨著干餾最終溫度的高，木煤氣中CO2及CO的含量減少，CH4、C2H4及H2的含量增加。木煤氣的熱值約為13000kJ／m3，隨著干餾最終溫度的升高而增大。（三）、木材干餾的氣體產(chǎn)物木材熱解生成的19三、影響木材干餾的因素三個(gè)方面：熱解的操作條件：溫度，升溫速度、壓力。植物原料的性質(zhì)：含水率，原料的大小，腐朽程度。外加條件（重要）：熱解氣氛，熱解溶劑，催化劑和化學(xué)助劑的作用（生物質(zhì)氣化與液化）。三、影響木材干餾的因素三個(gè)方面：201、熱解溫度熱解溫度升高，固體殘留物炭的得率下降，并且在270～400℃下降幅度最大；而酸類(lèi)、木焦油、各種有機(jī)物質(zhì)、反應(yīng)水及不凝性氣體的得率都上升。

1、熱解溫度21木炭的產(chǎn)量隨碳化溫度的升高而逐漸降低，并且在270-400℃的溫度范圍內(nèi)降低較大，而在400-700℃的溫度范圍內(nèi)，則降低較緩慢。圖3-2-2圖3-2-3木炭的產(chǎn)量隨碳化溫度的升高而逐漸降低，并且在270-400℃22在不同的炭化最終溫度下，其木醋液的組成在不同的炭化最終溫度下，其木醋液的組成23從表3-2-3可以看出，在炭化過(guò)程開(kāi)始時(shí)首先分離出水分和酸類(lèi)，然后分離出其他的有機(jī)物。隨著炭化最終溫度的升高，木酸液的組成也在不斷地發(fā)生變化，在270-400℃的溫度范圍內(nèi)組成的變化較大，而當(dāng)炭化溫度升高到400℃以上時(shí)，組成的變化則不顯著。因此熱解木材如果以制取醋酸和甲醇為目的時(shí)，可以將炭化最終溫度限制在380-400℃之內(nèi)，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度以上時(shí)，實(shí)際上已幾乎停止分離出酸類(lèi)和醇類(lèi)。進(jìn)一步升高溫度只會(huì)增加燃料的耗費(fèi)量。隨著炭化溫度的升高，木屑炭的得率降低，而固定碳含量卻增加，如果炭化是以獲得木屑炭制活性炭為目的，則要求炭的質(zhì)量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)(如固定碳含量在70％以上)，而且要盡量提高得率，炭化溫度選在400-500℃是適宜的。從表3-2-3可以看出，在炭化過(guò)程開(kāi)始時(shí)首先24表3-2-4溫度增加，木炭得率下降，固定碳含量增加表3-2-4溫度增加，木炭得率下降，固定碳含量增加252、升溫速度升溫速度提高，固體產(chǎn)物的得率下降。液體和氣體的得率和組成液發(fā)生較大的變化。

快速熱解：在幾分鐘或十幾分鐘內(nèi)升溫至幾百度而完成的熱解過(guò)程?？焖贌峤庥欣诘玫降寐瘦^高的氣體產(chǎn)物。適用于生物質(zhì)的氣化。炭化的速度影響到炭化裝置的生產(chǎn)量大小。加快炭化速度，炭化裝置的利用率提高。5℃/min左右2、升溫速度26快速炭化時(shí)焦油的產(chǎn)量有顯著的增加，而木炭的產(chǎn)量則大大降低。當(dāng)木材進(jìn)行急劇地放熱反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生的大量氣態(tài)產(chǎn)物不能很快地由木材原有孔道放出，形成裂縫，降低木炭的機(jī)械強(qiáng)度。表3-2-6快速炭化時(shí)焦油的產(chǎn)量有顯著的增加，而木炭的產(chǎn)量則大大降低。273、熱解壓力

壓力增加，熱解過(guò)程中發(fā)生二次反應(yīng)的幾率增大，有利于生成二次反應(yīng)的產(chǎn)物，如炭和甲醇的得率提高，而酸類(lèi)和焦油等產(chǎn)物的得率下降。針對(duì)不同的需要，可采用真空熱解、常壓熱解和高壓熱解的方式。

真空熱解：適用于生物質(zhì)資源的氣化；

常壓熱解：主要用于植物資源的炭化和干餾；

高壓熱解：主要用于生物質(zhì)資源的液化。不論減壓或加壓干調(diào)，對(duì)設(shè)備的要求都較高，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作趨于復(fù)雜化，所以一般都采用常壓干餾。3、熱解壓力28總壓力對(duì)木炭和焦油產(chǎn)量的影響較大。壓力升高時(shí)，木炭的產(chǎn)量增加，而焦油的產(chǎn)量降低。這是由于壓力升高時(shí)蒸汽在設(shè)備內(nèi)和赤熱的木炭接觸時(shí)間較長(zhǎng)，因而焦油的分解程度加大。由于甲醇的熱分解作用小，當(dāng)壓力升高，甲醇的產(chǎn)量增加。表3-2-7總壓力對(duì)木炭和焦油產(chǎn)量的影響較大。壓力升高時(shí)，木炭的產(chǎn)量增加294、植物原料的性質(zhì)（1）含水率濕木材干餾所得到的木醋液酸度降低。在進(jìn)一步加工木醋液時(shí)，蒸汽的耗費(fèi)量較大。含水率較低時(shí)可以加速干餾過(guò)程，但木材不能過(guò)于干燥，在放熱階段中，放熱反應(yīng)進(jìn)行過(guò)于猛烈，會(huì)降低木炭的產(chǎn)量，井使木炭的機(jī)械強(qiáng)度降低。干餾對(duì)木材的含水率有一定要求，一般在外熱式干餾釜中干餾的木材，含水率最好在15-25％，而在內(nèi)熱式干調(diào)釜干餾的木材含水率最好在10-20％。4、植物原料的性質(zhì)30木屑部分氧化法沸騰爐炭化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木屑的含水率對(duì)加料速度和加料裝置運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常有直接關(guān)系，從表中可看出含水率對(duì)處理量起決定性影響。另?yè)?jù)實(shí)驗(yàn)空研究證明只有含水率達(dá)16％以下時(shí)，部分燃燒沸騰炭化操作才能正常進(jìn)行。木屑部分氧化法沸騰爐炭化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木屑的含水率對(duì)加料速度和加31（2）原料的大小

木材的尺寸(鋸斷、劈開(kāi)、剝皮)對(duì)木材干燥和炭化過(guò)程、炭化產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大影響。木材的導(dǎo)熱性差，同時(shí)沿纖維的方向比和纖維垂直的方向?yàn)榇?；?shù)皮會(huì)阻礙熱傳導(dǎo)，所以鋸斷、劈開(kāi)和剝皮可以大大加速木材干燥和炭化的過(guò)程。木材愈大(粗而長(zhǎng))，氣體混合物由木材內(nèi)部通向外面所經(jīng)過(guò)的道路愈長(zhǎng)，則炭化時(shí)間愈長(zhǎng)，由于副反應(yīng)所引起的損失就愈大，產(chǎn)品產(chǎn)量愈低，木炭的機(jī)械強(qiáng)度也愈低，從而引起各種形態(tài)產(chǎn)物的得率、組成，降低。（2）原料的大小木材的尺寸(鋸斷、劈開(kāi)、剝皮)對(duì)木32另外，樹(shù)皮不論對(duì)木材的干燥和炭化，還是對(duì)炭化產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量那是不利的，但是，完全除去樹(shù)皮卻是—件非常復(fù)雜和繁重的工作，因此，在木材熱解工廠中還沒(méi)有這樣做。另外，樹(shù)皮不論對(duì)木材的干燥和炭化，還是對(duì)炭化產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量33（3）腐朽部分的影響腐朽的木材熱解得到的木炭質(zhì)地疏松、易碎、易自燃；液態(tài)有機(jī)物的得率降低；木煤氣得率增加。（白腐菌和褐腐菌，白腐菌主要破壞木質(zhì)素，褐腐菌主要破壞纖維素）（3）腐朽部分的影響腐朽的木材熱解得到的木炭質(zhì)地疏345、熱解氣氛（1）熱解氣氛對(duì)熱解產(chǎn)物的組成和性質(zhì)有較大的影響。熱解氣氛主要有惰性氣氛（如氮?dú)庵校?、氧化性氣氛（如有限的空氣中）、還原性氣氛（如氫氣中）、自發(fā)性氣氛（在隔絕空氣下，在原料熱解所產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物中）、過(guò)熱水蒸氣氣氛等。

（2）對(duì)于不同目的的四種熱解方式：植物原料的炭化、干餾、氣化和液化，它們所采用的氣氛不同：炭化（惰性氣氛、氧化性氣氛或自發(fā)性氣氛中）、干餾（自發(fā)性氣氛）、氣化（惰性氣氛或還原性氣氛）、液化（過(guò)熱水蒸氣氣氛、惰性氣氛或還原性氣氛）。5、熱解氣氛35P387如：（1）過(guò)熱水蒸氣：（2）氧氣及空氣：濕氧化法，在1.8MPa，160℃條件下處理農(nóng)業(yè)剩余物，后酸水解。（3）氫氣：P387366、熱解溶劑植物資源的熱解一般都在固相中進(jìn)行。但在熱解的方式之一－液化時(shí)，常加入有機(jī)溶劑，如苯、乙醇等，進(jìn)行熱解，以得到較高得率的液體產(chǎn)物。

主要用于生物質(zhì)液化技術(shù)6、熱解溶劑377、催化劑和化學(xué)助劑的作用（1）金屬催化劑在還原性氣氛的熱解條件下，常用金屬鎳、鈷、鉬等重金屬進(jìn)行催化熱解?？梢源蟠筇岣咭夯Ч＃?）無(wú)機(jī)化學(xué)助劑質(zhì)子酸和路易斯酸：如硫酸、磷酸、鹽酸，氯化等；鹽：如氯化鈣、氯化鎂、硫化鉀、碳酸鈉等；堿：氫氧化鈉、氫氧化鉀等。

大大提高碳的得率：

化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的理論依據(jù)7、催化劑和化學(xué)助劑的作用38表3-2-8表3-2-839表3-2-9表3-2-940第二節(jié)、木材的炭化、設(shè)備與工藝一、基本概念炭化：在有限制地供給少量空氣的條件下，加熱木材等植物原料，以制取木炭為主的操作，收集少量木醋液。所謂炭化，就是把有機(jī)物質(zhì)加熱，使這些非碳元素減少，以制造適合于隨后進(jìn)行活化的碳質(zhì)材料的操作。作為活性炭原料使用的有機(jī)物質(zhì)，除了含有碳元素以外，還含有O，H，N，S等元素。第二節(jié)、木材的炭化、設(shè)備與工藝一、基本概念41二、炭化裝置

炭化裝置的主要部分為裝料容器、加熱系統(tǒng)、煙氣循環(huán)和排放系統(tǒng)。炭化裝置的加熱方式為外熱式和內(nèi)熱式。不同的炭化裝置的選擇主要取決于原料的大小和粒度。采用的炭化裝置不同則其炭化工藝就有差別。二、炭化裝置炭化裝置的主要部分為裝料容器42（一）、炭（化）窯

從木料的慢熱解生成木炭，是一種可以追朔到公元前3000年的工藝，今天大量木炭仍用這種傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)。是木炭生產(chǎn)的重要設(shè)備，它是利用干餾原理，將堆放在爐內(nèi)的薪棒、木、竹質(zhì)材料缺氧加熱分解生成可燃性氣體、焦油和木炭的裝置。它的工作原理是：爐內(nèi)的竹、木質(zhì)材料經(jīng)脫水、自燃、干餾到150℃以上時(shí)，它們的復(fù)雜結(jié)構(gòu)開(kāi)始分解；當(dāng)溫度≥260℃時(shí)，其分解加劇，并逐漸生成木焦油、可燃性氣體和黑色的木炭。

目前燒烤用木炭主要來(lái)源（一）、炭（化）窯從木料的慢熱解生成木炭，是43

炭窯按所產(chǎn)木炭的不同要求，分成白炭窯和烏炭窯兩大類(lèi)。白炭窯筑造要求高，容量大〔裝6500kg木柴產(chǎn)800-900kg木炭)為了便于卸炭和窯外熄火，形狀多長(zhǎng)而窄，兩邊有出炭門(mén)，又分為木瓢形、鯉魚(yú)形、薄刀形等白炭窯。烏炭窯的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，較小型，出炭量只自炭窯的一半;形狀多為短而寬，分為豬頭形、犁頭形、龜形、圓形等鳥(niǎo)炭窯。炭窯按所產(chǎn)木炭的不同要求，分成白炭窯和烏炭窯兩441、炭窯豬頭窯構(gòu)造構(gòu)造：

炭化室

煙道

燃燒室烘窯：新窯需要裝料、點(diǎn)火、炭化封窯冷卻出窯

2000-3000年歷史1、炭窯豬頭窯構(gòu)造構(gòu)造：炭化室452、筑窯窯址的要求：

炭窯修筑前，都要進(jìn)行窯址選擇，對(duì)窯址有如下要求：a.附近資源豐富，原料和木炭的運(yùn)輸比較方便；b.靠近水源，但又不會(huì)受到地表水沖刷淹沒(méi)，或積聚雨水；c.土質(zhì)堅(jiān)實(shí)，最好是能耐火燒的粘土；d.坡度較小，又有堆放原料和木炭的地方；e.如果是山坡地，選擇的山坡方向要使筑成的炭窯燃燒室通風(fēng)口朝向常風(fēng)的方向，有利于通風(fēng)和燃燒。2、筑窯窯址的要求：炭窯修筑前，都要進(jìn)行窯址463、炭窯的筑造過(guò)程（以豬頭窯為例）

在選好的窯址上，畫(huà)一個(gè)等邊三角形，其中一個(gè)頂角，用于聯(lián)接燃燒室，這個(gè)頂角應(yīng)朝常風(fēng)方向。三角形邊長(zhǎng)約2.1米并修成弧形，在線內(nèi)向下挖1米深左右，即為炭化室。在燃燒室對(duì)面炭化室后下方正中挖煙道腔和排煙孔，孔高14厘米，寬18厘米，炭化室前端略高于后端。在炭化室前端三角形頂角打一排橫向木楔后即進(jìn)行裝柴，薪材直立裝入炭化室中，質(zhì)量好的上等薪材裝在后面，中等的裝在中間，質(zhì)量差的下等材裝在最前面，裝材細(xì)頭向下，粗頭向上，中心略高于四周，使薪材堆成拱形。上面蓋上一層稻草，在炭化室的后面兩個(gè)邊角上放上二個(gè)藤圈，在炭化室的中前部近邊線上也放上二個(gè)藤圈，這四個(gè)藤圈作為煙孔。然后沿四周鋪泥土，筑窯蓋，邊鋪土，邊打緊，錘打得越緊越好，窯蓋筑好后，將煙孔中的泥土挖去，并鋪上松土。在炭化室前面筑燃燒室，燃燒室前端低于后端。3、炭窯的筑造過(guò)程（以豬頭窯為例）在選好的窯474、烘窯筑好窯型后就可進(jìn)行烘窯，烘窯時(shí)，在燃燒室點(diǎn)火，火力不要太猛。如果烘窯速度太快，炭窯將不夠堅(jiān)實(shí)，火燒去木楔，形成通道，逐漸燒入炭化室，待煙孔松土發(fā)白時(shí)，把松土挖去，從煙孔冒出白煙，當(dāng)煙色轉(zhuǎn)青時(shí)，將煙孔蓋上，打開(kāi)煙道口，使煙氣從煙道口冒出，煙色變青時(shí)，將所有孔口堵塞，進(jìn)行悶窯，經(jīng)2天冷卻后，炭窯即成型固定，在窯的側(cè)面開(kāi)一個(gè)出炭門(mén)，進(jìn)行出炭，以后可以繼續(xù)裝柴燒炭。4、烘窯筑好窯型后就可進(jìn)行烘窯，烘窯時(shí)，在燃燒室點(diǎn)火，火力不485、燒碳工藝過(guò)程

燒碳過(guò)程和前面烘窯相同，只是燒炭時(shí)間較短，正常的燒炭周轉(zhuǎn)時(shí)間約3-4天。

燒碳過(guò)程分四個(gè)階段

如從制造活性炭考慮，炭化溫度通常是1000℃以下。木材在不同的溫度下，各個(gè)成分和官能團(tuán)的變化情況如下：5、燒碳工藝過(guò)程

燒碳過(guò)程和前面烘窯相同，只是燒炭時(shí)間較短，49⑴

、干燥階段

此階段基本無(wú)化學(xué)變化，木屑棒中的水分在外熱的條件下被烘干，反應(yīng)緩慢，產(chǎn)生白色氣體（水蒸氣），此階段時(shí)間較短，在6個(gè)小時(shí)左右，氣候潮濕、窯體不干及半成品的含水量對(duì)此段時(shí)間的影響最大（對(duì)于典型的原木炭此段時(shí)間達(dá)到50多個(gè)小時(shí)很正常，對(duì)機(jī)制薪棒最好是盡快裝窯炭化，時(shí)間越長(zhǎng)含水量就會(huì)越高，干燥也越困難）。溫度在120℃-150℃，封窯后2-4個(gè)小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的水汽最大，應(yīng)及時(shí)排出，此點(diǎn)控制在此階段最重要，否則悶在窯里的水汽會(huì)損壞半成品薪棒。造成所出木炭表面有毛刺甚至半窯爛炭，次品率過(guò)高。在第一階段，雖然發(fā)生脫水，但-O-鍵不分解而殘留著。⑴、干燥階段此階段基本無(wú)化學(xué)變化，木屑棒中的水分在50⑵

、預(yù)炭化階段

比較不穩(wěn)定的組分半纖維素150-180℃開(kāi)始分解，氣體的顏色由白色漸漸變?yōu)樽睾稚煞譃镃O2、CO和少量醋酸（70%CO2，30﹪CO），可以回收，提煉木醋酸。氣體如不回收，可將其點(diǎn)燃，點(diǎn)燃后無(wú)污染排放。175℃以下氣體生成不快，氣體熱值約有1200千卡/立方米。溫度在150℃到（225--260℃）275℃。此階段時(shí)間較短，較容易控制。黃煙，焦油。

在第二階段，由于氧鍵-O-的斷裂，氧以H20,CO,CO2等形態(tài)的形式放出，而且由于在芳香核之間形成鍵，原料中的揮發(fā)分逐漸減少，到700℃時(shí)幾乎變?yōu)榱?。⑵、預(yù)炭化階段比較不穩(wěn)定的組分半纖維素150-1851c、炭化階段

占主要組成部分的纖維素和木質(zhì)素開(kāi)始劇烈熱解，氣體顏色變?yōu)榘岛稚矣袕?qiáng)烈的刺鼻氣味（生成的大量易燃的碳水化合物），由液體（醋酸、甲醇、木焦油）和氣體（二氧化碳、甲烷、乙烯等）兩部分組成，CO含量下降，氣體的熱值上升為4000千卡/立方米有較大的回收價(jià)值，表現(xiàn)形式為放熱（280-350℃纖維素，350-400℃木質(zhì)素），如不回收也可將其點(diǎn)燃。此過(guò)程（275℃-400℃）是炭化的主要過(guò)程，時(shí)間較長(zhǎng)，比較難控制，主要通過(guò)給氧量的大小來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)的進(jìn)程。窯體設(shè)計(jì)在此顯得格外重要，燒的太快給風(fēng)量過(guò)大，就會(huì)影響炭的收縮度、強(qiáng)度和過(guò)多的裂紋，使出炭的品質(zhì)和出炭率跟隨下降。黃煙，焦油。

到400℃(或450℃)碳化已經(jīng)終止。c、炭化階段占主要組成部分的纖維素和木質(zhì)素開(kāi)始劇烈熱52第三階段是脫氫反應(yīng)，芳香族核間的鍵大量生成，進(jìn)一步可以觀察到由于芳香族核的融合而形成發(fā)達(dá)的二維平面結(jié)構(gòu)。同時(shí)，芳香核通過(guò)-CH2-鍵而形成三維立體結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)這些過(guò)程，不管原料是長(zhǎng)鏈狀分子還是芳香族分子，最終都形成一種聚合芳香環(huán)平面狀分子交聯(lián)結(jié)構(gòu)。275-300℃，木醋液和木煤氣大量產(chǎn)生；300-400℃木醋液逐漸減少，木煤氣大量排出。第三階段是脫氫反應(yīng)，芳香族核間的鍵大量生成，進(jìn)一步可以觀察到53d、煅燒階段

熱解過(guò)程基本結(jié)束，基本無(wú)氣體產(chǎn)生，主要是排出殘留的揮發(fā)性物質(zhì)，提高固定炭的含量，產(chǎn)生的氣體可點(diǎn)燃（H2、CH4）。此過(guò)程對(duì)炭的質(zhì)量影響很大，如果煅燒溫度不夠，則固定炭含量較低，揮發(fā)分超標(biāo)，收縮較差，強(qiáng)度不夠，無(wú)鋼音，無(wú)銀灰色亮度。表現(xiàn)形式為外熱、青煙，溫度在450℃-1000℃。

主要依靠外熱使木炭中殘存的揮發(fā)分揮發(fā)。d、煅燒階段熱解過(guò)程基本結(jié)束，基本無(wú)氣體產(chǎn)生，主要54

熱解階段干燥預(yù)炭化炭化煅燒反應(yīng)溫度<150℃150～275℃275～450℃>450℃反應(yīng)物水分蒸發(fā)半纖維素和纖維素纖維素和木素?zé)峤鈿堄辔镆后w產(chǎn)物水分水、少量的醋酸、甲醇

大量的醋酸、甲醇、木焦油及其他有機(jī)物

很少氣體產(chǎn)物空氣及少量的二氧化碳

二氧化碳以外，可燃性成分一氧化碳、甲烷

一氧化碳、甲烷、氫氣等可燃性成分

很少反應(yīng)熱吸熱吸熱放熱吸熱熱解階段干燥預(yù)炭化炭化煅燒反應(yīng)溫度<150℃150～275℃55

需要說(shuō)明的是，由于原料樹(shù)種不同，熱解開(kāi)始溫度不同，且各階段沒(méi)有明顯的界限，設(shè)備內(nèi)各處溫度不同，可處于不同的階段，木材內(nèi)外也可處于不同的階段，連續(xù)式設(shè)備在同一時(shí)刻也進(jìn)行著各個(gè)階段。需要說(shuō)明的是，由于原料樹(shù)種不同，熱解開(kāi)始溫度不566、看煙變化開(kāi)始：白煙，水蒸氣，白煙變少干燥尾聲。黃煙：焦油，黃煙變少，碳化尾聲。青煙；鍛燒，青煙變少，燃燒室密閉，冷卻,出碳黑碳：窯內(nèi)冷卻后，側(cè)面出碳，新窯1周，后3-5天。白碳；不冷卻，直接熱出碳，后碳與空氣燃燒，燒后碳表面有白灰，后用沙蓋。原料要求嚴(yán)格，櫟木（日本現(xiàn)用）質(zhì)量好的碳，窯燒，不能機(jī)械化。6、看煙變化開(kāi)始：白煙，水蒸氣，白煙變少干燥尾聲。577、主要影響因素溫度：由于炭化的最終溫度和熱解的方法不同木炭固定碳含量也不同。隨緞燒溫度升高，木炭中固定碳的相對(duì)含量增加，如:最終鍛燒溫度(℃)400450500550600700固定碳(%)89.373.078.887.288.794.4時(shí)間：鍛燒時(shí)間也影響很大，尤其是鍛燒溫度低時(shí)，時(shí)間的影響更為顯著，時(shí)間越長(zhǎng)，固定碳越大。但得率下降。活性炭和其他工業(yè)對(duì)原料炭的固定碳含量有一定要求。7、主要影響因素溫度：由于炭化的最終溫度和熱解的方法不同木炭58植物原料的碳化與干餾課件59植物原料的碳化與干餾課件60人造金剛石在2000℃高溫和5.5萬(wàn)個(gè)大氣壓的條件下保持10分鐘，將碳轉(zhuǎn)化為金剛石人造金剛石在2000℃高溫和5.5萬(wàn)個(gè)大氣壓的條件下保持1061

由于在炭化過(guò)程中的表現(xiàn)不同，碳質(zhì)材料可以分為“焦炭(Coke)型”和“木炭(Char)型”兩類(lèi)。

焦炭型原料炭化時(shí)，在350-500℃下發(fā)生熔融，而木炭型原料不發(fā)生熔融。在焦炭型原料中有煙煤、聚氯乙烯樹(shù)脂和聚糠醇樹(shù)脂等；在木炭型原料中有褐煤、椰殼、纖維素和酚醛樹(shù)脂(堿性)等。焦炭型碳質(zhì)材料和木炭型碳質(zhì)材料的炭化難易程度不同。對(duì)于焦碳型碳質(zhì)材料，必須在碳質(zhì)材料發(fā)生熔融的溫度350-500℃內(nèi)緩緩加熱提高溫度，或者在低溫下進(jìn)行空氣氧化，使顆粒的表面硬化(木炭化)以后再進(jìn)行炭化。炭化物的比表面積隨炭化溫度的上升增加到最大值(或一定值)以后，在高溫下由于細(xì)孔發(fā)生收縮反而減少。比表面積的值和使比表面積達(dá)到最大值的溫度，隨原料及測(cè)定比表面積所用的吸附質(zhì)的不同而異。由于炭化產(chǎn)物有非常微細(xì)的細(xì)孔而表現(xiàn)出分子篩作用，因此，為了正確地測(cè)定炭化產(chǎn)物的比表面積，經(jīng)常使用的是BET法。由于在炭化過(guò)程中的表現(xiàn)不同，碳質(zhì)材料可以分為“628、炭化對(duì)原料的要求

炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林撫育時(shí)消除的雜木、木材加工廠的剩余物，如木屑等都可以進(jìn)行炭化。除木屑為粒狀，需采用特殊炭化爐炭化外，其他原料多以木段為主，都適合大多數(shù)炭化爐或炭窯炭化原料的要求。炭化原料樹(shù)種可分為三類(lèi)：第一類(lèi)為硬闊葉材，如水青岡、麻櫟、苦櫧、榆等；第二類(lèi)為軟闊葉材，如楊、柳、椴等；第三類(lèi)為針葉材，如馬尾松、南亞松、濕地松等。要生產(chǎn)出高質(zhì)量的木炭，以適合冶金工業(yè)和二硫化碳工業(yè)等工業(yè)部門(mén)使用，炭化原料應(yīng)選用硬闊葉材，而針葉材常用來(lái)生產(chǎn)松木炭，用于制造活性炭。8、炭化對(duì)原料的要求炭化的原料很多，薪材、森林63

炭化材最好大小均勻，一般要求直徑不大于10厘米，若直徑太大，應(yīng)把它劈開(kāi)，劈裂線長(zhǎng)度要求小于12厘米。炭化材的長(zhǎng)度以炭化爐或炭窯的高度決定，若大材不劈開(kāi)，因木材的導(dǎo)熱性差，炭化時(shí)產(chǎn)生的氣體混合物，由木材內(nèi)部通向外部，所需通過(guò)的路徑很長(zhǎng)，炭化時(shí)間也長(zhǎng)。會(huì)導(dǎo)致木材機(jī)械強(qiáng)度下降。供炭化的薪材多屬萌芽林，故最好在秋冬季采伐，此時(shí)，樹(shù)木處于休眠階段，樹(shù)液停止流動(dòng)，根部貯存物質(zhì)，不受損害，利于來(lái)年萌芽更新；而且秋季天氣晴朗，相對(duì)濕度小，木材含水量低，伐下的薪材易干燥，可縮短炭化時(shí)間，減少燃料消耗，生產(chǎn)的木炭裂縫少，質(zhì)量高。此外，腐朽木、病害枯死的木的木材，均不宜作炭化原料，因?yàn)楦嗄静奶炕瘯r(shí)，木炭疏松、易碎和容易自燃，大大降低木炭質(zhì)量。炭化材最好大小均勻，一般要求直徑不大于10厘649、炭化常見(jiàn)問(wèn)題（1）

、窯放炮

這種情況在大風(fēng)天容易發(fā)生，一般也只在點(diǎn)窯的第一天內(nèi)發(fā)生。

原因：是由于窯內(nèi)木材熱解釋放出氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w與氧氣接觸面積過(guò)大急劇燃燒的結(jié)果導(dǎo)致而成。

解決方案：建窯的時(shí)候應(yīng)在煙囪內(nèi)預(yù)留一個(gè)緩沖坑，同時(shí)煙囪應(yīng)砌成自下而上進(jìn)行收口的梯形。煙囪作一個(gè)風(fēng)帽來(lái)盡量減小大風(fēng)對(duì)窯的影響。9、炭化常見(jiàn)問(wèn)題（1）、窯放炮65（2）、粉棒

原因：發(fā)生這種問(wèn)題主要是因?yàn)楦G內(nèi)潮氣比較重或者窯內(nèi)氣流不順而造成的。

解決方法：充分利用放大煙孔，將窯內(nèi)水氣排放出來(lái)。另外在裝窯前應(yīng)清理好煙囪保證煙路通暢。（2）、粉棒原因：發(fā)生這種問(wèn)題主要是因?yàn)楦G內(nèi)潮氣66（3）、生炭原因：造成此類(lèi)問(wèn)題的原因主要有兩個(gè)，

a、窯內(nèi)氣流不順；b、窯制造問(wèn)題。

解決方法：a、氣流不順：主要原因是在擺煙道的時(shí)候沒(méi)有擺好，磚縫過(guò)大，木屑棒掉到煙道中堵塞煙道。此類(lèi)問(wèn)題只能依靠預(yù)防、監(jiān)督裝窯人的工作來(lái)杜絕。實(shí)在不行只有換成爐排煙道。b、窯制造問(wèn)題：一般來(lái)講窯沒(méi)有按要求來(lái)砌，四個(gè)角沒(méi)有砌成圓角通常都會(huì)造成此類(lèi)問(wèn)題，因?yàn)樵谇懊嬉呀?jīng)提到了窯內(nèi)的主要熱傳導(dǎo)方式是空氣對(duì)流，四個(gè)角如果是直角的話空氣就很難流通到該位置，這樣一來(lái)熱量也就很難傳導(dǎo)到該位置，該位置也就會(huì)產(chǎn)生生炭，唯一的解決方法就是在該位置不要放木屑棒。（3）、生炭原因：造成此類(lèi)問(wèn)題的原因主要有兩個(gè)，67（4）、化掉的太多

原因：造成此類(lèi)問(wèn)題的原因很多，一般有以下幾點(diǎn)。a、點(diǎn)火位置不當(dāng)b、提溫過(guò)程太長(zhǎng)

c、窯煙道不通

d、窯漏氣

e、炭化過(guò)程給氧過(guò)多（4）、化掉的太多

原因：造成此類(lèi)問(wèn)題的原因很多，一般68解決方法：a、點(diǎn)火位置不當(dāng)：點(diǎn)火位置太靠近給氧孔，在給氧孔處（窯門(mén)）產(chǎn)生明火，從而造成窯門(mén)處大量化炭的現(xiàn)象。解決該問(wèn)題主要是要糾正點(diǎn)火位置，使點(diǎn)火位置靠近窯體的中部。b、提溫過(guò)程太長(zhǎng)：有時(shí)侯可能是因?yàn)闊咳藛T疏忽了閉窯時(shí)間，而導(dǎo)致了提溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，浪費(fèi)了一些已經(jīng)炭化好了的木炭。c、窯煙道不通：煙道不通勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致延長(zhǎng)炭化時(shí)間，這樣一來(lái)也就必然會(huì)多燒掉一些木炭，所以在裝窯的時(shí)候一定要保證煙囪、煙道通暢。d、窯漏氣：窯漏氣需及時(shí)修補(bǔ)。e、炭化過(guò)程給氧過(guò)多：此問(wèn)題比較復(fù)雜，燒炭人員必需經(jīng)常觀察窯溫，調(diào)整給氧量。解決方法：69（5）、窯不熄火

原因：此問(wèn)題的唯一原因就是窯漏氣。

解決方法：解決方法很簡(jiǎn)單，及時(shí)修補(bǔ)漏處。（5）、窯不熄火原因：此問(wèn)題的唯一原因就是窯漏氣。70（6）、炭收縮不好原因：原因主要有兩個(gè)a、炭化過(guò)程速度過(guò)快；b、提溫溫度不夠。

解決方法：a、炭化過(guò)程速度過(guò)快：炭化速度過(guò)快勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致木炭開(kāi)裂，木炭一旦開(kāi)裂過(guò)多就很難收縮了，所以要解決該問(wèn)題也就是要控制炭

化速度，控制炭化速度也就是要控制炭化溫度不能過(guò)高。b、提溫溫度不夠：在煉炭提溫的時(shí)候，溫度沒(méi)有達(dá)到要求的溫度。一般煉炭溫度只有達(dá)到800度以上時(shí)才能使木炭具有很好的收縮，煉炭溫度越高，收縮越好，但溫度越高則出炭率就越底，成本就越高。

（6）、炭收縮不好原因：原因主要有兩個(gè)a、炭化過(guò)程速度過(guò)快71（7）、炭裂紋多

原因：主要是炭化過(guò)程溫度過(guò)高，也有可能是木屑棒本身固有缺陷。

解決方法：如果不是木屑棒本身帶來(lái)的固有缺陷，那么你就要注意控制炭化過(guò)程的溫度了。如果是木屑棒本身固有缺陷，請(qǐng)到成型問(wèn)題答疑上尋找解決方法。（7）、炭裂紋多原因：主要是炭化過(guò)程溫度過(guò)高，也有可能72（8）、炭硬度不夠

這個(gè)問(wèn)題造成的原因與炭收縮不好相同，請(qǐng)參考第六項(xiàng)。（9）

、炭無(wú)鋼音；

同上（10）

、無(wú)金屬光澤；

同上（8）、炭硬度不夠這個(gè)問(wèn)題造成的原因與炭收縮不好相同，73（11）、炭揮發(fā)分高

原因：唯一的原因就是提溫溫度不夠。

解決方法：請(qǐng)延長(zhǎng)提溫時(shí)間。（11）、炭揮發(fā)分高原因：唯一的原因就是提溫溫度不夠。74（12）、炭灰分超標(biāo)炭灰分超標(biāo)對(duì)炭的化學(xué)質(zhì)量影響極大，產(chǎn)品不但不能出口，嚴(yán)重者連內(nèi)銷(xiāo)都受影響。原因：其原因主要有以下幾點(diǎn)，a、原料不干凈；b、原料本身灰份含量高；c、炭化溫度高；d、提溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（12）、炭灰分超標(biāo)炭灰分超標(biāo)對(duì)炭的化學(xué)質(zhì)量影響極大，產(chǎn)75解決方法：a、原料不干凈：解決該問(wèn)題的主要方法一方面就是控制原料的運(yùn)輸過(guò)程，盡量保證原料在運(yùn)輸過(guò)程中不受到污染；另一方面就是控制原材料的存儲(chǔ)條件，盡量避免風(fēng)沙和泥土的污染。同時(shí)也要控制好原料的來(lái)源途徑。b、原料本身灰份含量高：比如說(shuō)稻殼、秸桿、雜草等物本身含灰量就比較大，所以做出來(lái)的炭灰份也就比較大，一般來(lái)講該炭無(wú)法使用在燒烤行業(yè)，只能使用在工業(yè)上。c、炭化溫度高：炭化過(guò)程如果溫度過(guò)高勢(shì)必會(huì)使炭元素與氫、氧結(jié)合逃逸，這樣一來(lái)炭就相對(duì)來(lái)講比較輕了，而灰份不會(huì)逃逸，也就是說(shuō)炭的灰份相對(duì)增加了。d、提溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)：道理同上。解決方法：76（13）、炭熱值不夠

原因：具體原因很多比如說(shuō)：灰份高、原料固定炭含量底、揮發(fā)份高、炭化不充分、炭提溫不夠等等。

解決方法：具體解決方法以上可以找到。（13）、炭熱值不夠原因：具體原因很多比如說(shuō)：77（14）、出炭率低

原因：炭化過(guò)程溫度過(guò)高、煉火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

（14）、出炭率低

原因：炭化過(guò)程溫度過(guò)高、煉火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)7810、土窯主要存在以下的弊端。在鋼板炭化爐出現(xiàn)之前，它一統(tǒng)天下，占領(lǐng)了燒炭市場(chǎng)，但現(xiàn)在已被淘汰，（1）土窯沒(méi)有焦油分離裝置，故燒炭時(shí)會(huì)造成周?chē)h(huán)境的污染。（2）土窯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性能差，故炭化不均勻，甚至出現(xiàn)燒不透或燒化的現(xiàn)象。（3）

外殼土質(zhì)結(jié)構(gòu)，經(jīng)不起風(fēng)吹雨打，故土窯的壽命短，容易塌方。（4）點(diǎn)火慢，散熱性能差，閉火后的冷卻時(shí)間長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了每窯的炭化時(shí)間。（5）炭化工藝落后，燒炭人員不易掌握，窯內(nèi)木質(zhì)材料的變化難以控制，故炭的數(shù)量和質(zhì)量極不穩(wěn)定。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于建造、成本低、歷史悠久。

10、土窯主要存在以下的弊端。在鋼板炭化爐出現(xiàn)之前，它一統(tǒng)79原始土窯炭就是單用傳統(tǒng)的土窯燒制出來(lái)的樹(shù)炭。因土窯不具有焦油分離裝置及溫度控制等原因，故燒制出來(lái)的樹(shù)炭有夾生的現(xiàn)象，并在燃燒時(shí)產(chǎn)生煙味，像目前燒烤市場(chǎng)上最常用的果木炭之所以長(zhǎng)久的占據(jù)燒烤市場(chǎng)是因?yàn)檫@種煙味能使烤肉更好吃，已經(jīng)是一種特色。但是這種木炭卻不適合室內(nèi)燒烤。此外其燃燒時(shí)間比機(jī)制炭短。也因土窯炭的原料及生產(chǎn)成本低，并有一定的市場(chǎng)，故有些燒炭翁不顧國(guó)家的三申五令而砍樹(shù)燒制土窯炭。特別是有些炭翁只顧眼前的利益而砍伐稀有的闊葉櫟樹(shù)，這樣做不但毀壞了森林資源，破壞了生態(tài)平衡，而且也觸犯了國(guó)家的有關(guān)法令。故國(guó)家有關(guān)部門(mén)采取措施，查封上述土窯，取締了樹(shù)木炭市場(chǎng)，禁止運(yùn)輸，出口樹(shù)炭，這樣一來(lái)，樹(shù)木土窯炭會(huì)逐漸被機(jī)制炭所取代。原始土窯炭就是單用傳統(tǒng)的土窯燒制出來(lái)的樹(shù)炭。因土窯不具有焦油80（二）移動(dòng)式炭化爐1、構(gòu)造：安裝密封裝爐點(diǎn)火炭化封爐冷卻出爐第一代炭化爐（二）移動(dòng)式炭化爐1、構(gòu)造：第一代炭化爐81

移動(dòng)式炭化爐用2毫米厚的薄鋼板焊接，由爐下體、上體和頂蓋疊接而成。爐下體為空心圓臺(tái)體，距離下端20毫米高的弧面上，間隔等距離地開(kāi)通風(fēng)口和煙道各4個(gè)，通風(fēng)口和煙道上分別裝有通風(fēng)管和煙囪，爐下體的內(nèi)部設(shè)有4塊扇形爐柵，中央豎立一個(gè)點(diǎn)火通風(fēng)架。爐上體直徑比下體略小，性狀相同。爐頂蓋中央設(shè)一個(gè)點(diǎn)火口，用點(diǎn)火口蓋來(lái)封閉它。爐體全高1525毫米，有效容積2.75立方米，一次處理原料量2.2層積立方米。移動(dòng)式炭化爐用2毫米厚的薄鋼板焊接，由爐下體、上822、移動(dòng)式炭化爐對(duì)原料的要求炭材長(zhǎng)1米，直徑3-8厘米；點(diǎn)火材長(zhǎng)25厘米，直徑5厘米；燃料材長(zhǎng)50厘米，直徑5厘米，含水率要求在25%以下。2、移動(dòng)式炭化爐對(duì)原料的要求炭材長(zhǎng)1米，直徑3-8厘米；點(diǎn)833、燒碳：燒炭時(shí)，將爐下體放在平地中心，裝入4塊扇形爐柵，爐上體放在爐下體的凹槽上，點(diǎn)火通風(fēng)架豎立在爐柵中央，煙囪和通風(fēng)管分別插在煙道口和通風(fēng)口上。點(diǎn)火材呈井字形平放在點(diǎn)火通風(fēng)架上；制炭材直立地裝在爐內(nèi)，大頭向上，大徑級(jí)和含水率較高的裝在爐體中央；制炭材的頂端橫鋪一層燃料材。爐頂蓋放在爐上體的凹槽上，為了密封，各層的凹槽內(nèi)均用沙土填滿，爐下體外緣填一層厚250毫米的泥土并夯實(shí)。3、燒碳：84

用明子等易燃材料點(diǎn)火，從爐頂蓋上的點(diǎn)火口投入爐內(nèi)，將點(diǎn)火材和制炭材頂端的燃料材點(diǎn)燃，并不斷地添入燃料材；當(dāng)煙囪口溫度達(dá)到60℃，蓋上點(diǎn)火口，并用沙土填入凹槽內(nèi)密封。當(dāng)炭化進(jìn)行4—5小時(shí)，爐內(nèi)制炭材的干燥階段結(jié)束。當(dāng)煙囪口煙氣由白色變黃色時(shí)，逐步關(guān)閉通風(fēng)口插板。當(dāng)通風(fēng)口出現(xiàn)火焰，煙囪口冒青煙，煙囪內(nèi)發(fā)出嗡嗡響聲，預(yù)示炭化過(guò)程結(jié)束。立即用泥土封閉通風(fēng)口，再過(guò)30分鐘，將煙囪除去，封閉煙道口。爐內(nèi)溫度冷卻至40℃時(shí)；開(kāi)爐出炭。木炭得率為25%左右，木炭含水率為6%，燒碳周期24小時(shí)。

用明子等易燃材料點(diǎn)火，從爐頂蓋上的點(diǎn)火口投入854、一代炭化爐的缺點(diǎn)針對(duì)土窯的上述缺陷，人們對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出第一代鐵板外殼炭化爐，解決了土窯出現(xiàn)的部分問(wèn)題，但它仍存在以下的缺點(diǎn)：（1）點(diǎn)火與炭化的時(shí)間長(zhǎng)，這點(diǎn)與土窯雷同。（2）籠蓖分層結(jié)構(gòu)，裝棒出炭需將籠蓖抬上搬下，極不方便。（3）

沒(méi)有除焦油裝置，故仍造成空氣污染。（4）層式結(jié)構(gòu)，連接縫隙長(zhǎng)，密封工作量大，容易造成漏氣。（5）內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作人員難以控制炭的質(zhì)量。4、一代炭化爐的缺點(diǎn)針對(duì)土窯的上述缺陷，人們對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了865、第二代炭化爐II型炭化爐與I型炭化爐相比具有以下特點(diǎn)：（1）

安裝焦油分離裝置，減少煙氣對(duì)大氣的污染。（2）

整體鐵殼結(jié)構(gòu)，密封程度好，運(yùn)輸移動(dòng)方便。（3）助燃點(diǎn)火系統(tǒng)，引火快捷、可靠。（4）安裝低溫顯示裝置，采用引風(fēng)系統(tǒng)，便于調(diào)整炭化時(shí)間。（5）

安裝爐內(nèi)冷卻裝置，縮短單爐生產(chǎn)周期。第二代（II型）炭化爐外形圖5、第二代炭化爐II型炭化爐與I型炭化爐相比具有以下特點(diǎn)：87由于以上原因，故II型炭化爐的炭化速度比I型炭化爐快二倍以上，通常人們稱(chēng)之為快速炭化爐。當(dāng)然，第二代炭化爐仍存在以下不足：（1）

排出的煙氣仍達(dá)不到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）

閉火溫度低，一般≤500℃，故只能燒制中低溫炭。（3）

不具備煉高溫炭的結(jié)構(gòu)。（4）

爐體容量小，產(chǎn)量低。

（5）燒炭技術(shù)與第一代炭化爐雷同，故炭質(zhì)一般。由于以上原因，故II型炭化爐的炭化速度比I型炭化爐快二倍以上886、第三代準(zhǔn)高溫炭化爐III型準(zhǔn)高溫炭化爐（1）

可根據(jù)用戶需要，安裝特殊凈化裝置，使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）

爐腔內(nèi)的材料耐火度≥1000℃，適合煉制優(yōu)質(zhì)炭。（3）

改變爐內(nèi)的結(jié)構(gòu)，使其適應(yīng)煉優(yōu)質(zhì)炭的需要。（4）采用煉炭新工藝，使燒煉出來(lái)的炭各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到優(yōu)質(zhì)炭的標(biāo)準(zhǔn)。（5）安裝特殊的冷卻裝置，縮短炭化爐的生產(chǎn)周期，提高優(yōu)質(zhì)炭的質(zhì)量。III型炭化爐可煉制低、中、高溫炭，實(shí)現(xiàn)了一爐多用。

（II型改進(jìn)型）炭化爐外形主視簡(jiǎn)圖6、第三代準(zhǔn)高溫炭化爐III型準(zhǔn)高溫炭化爐（II型改進(jìn)型）89II、III型炭化爐結(jié)構(gòu)與性能的比較表

項(xiàng)目

II型炭化爐

II改進(jìn)型中溫炭化爐

III型高溫炭化爐

爐主體外形尺寸

2.3米×1.6米×1.8米

（小號(hào)）中號(hào)大號(hào)大號(hào)有效容積

≈2.6m3

≥4m3≥5m3

≥5.5m3

煙囪出口

1個(gè)

1～2個(gè)

2個(gè)

溫度計(jì)種類(lèi)

指針式

數(shù)字式

數(shù)字式

爐腔材料耐火度

耐火度

≥800℃

耐火度≥1000℃

耐火度

≥1300℃

澆注料種類(lèi)

中溫澆注料

中溫澆注料

高溫澆注料

單爐產(chǎn)量

0.5～0.8噸（低溫炭）

0.8～1噸（中溫炭）

1.5～2噸（中溫炭）

中溫炭為1.5～2噸，

優(yōu)質(zhì)炭為1.2～1.8噸

炭產(chǎn)品性能

比重<1克/cm3，浮于水，不帶鋼音

比重≤1克/cm3，沉（浮）于水面，部分帶鋼音

比重>1克/cm3，沉于水，部分帶鋼音導(dǎo)電

含碳量≈72%含碳量≈80%含碳量≈85%，高達(dá)90%發(fā)熱量≈6500大卡

發(fā)熱量≥7000大卡

發(fā)熱量≥7200大卡

揮發(fā)份>20%揮發(fā)份<15%揮發(fā)份<8%灰分>8%灰分<8%灰分<5%適用于工農(nóng)業(yè)、火鍋、取暖

適合于工農(nóng)業(yè)、火鍋、取暖、燒烤

適合于所有場(chǎng)合，特別適用于出口

技術(shù)含量

低溫炭化技術(shù)

中溫炭化技術(shù)

高溫炭化、煉炭新工藝

II、III型炭化爐結(jié)構(gòu)與性能的比較表項(xiàng)目II型炭化爐90植物原料的碳化與干餾課件91（三）、果殼炭化爐果殼：炭化槽預(yù)熱段1200

炭化段1800冷卻段800出料（三）、果殼炭化爐果殼：92

果殼炭化爐為立式炭化爐，長(zhǎng)、寬、高分別約為4.4m×2.5m×5m。由兩個(gè)立式炭化槽組成，原料由加料到出料經(jīng)三個(gè)階段預(yù)熱段、炭化段和冷卻段。主要部分是炭化段，用耐熱混凝土預(yù)制塊砌筑成炭化槽，預(yù)制塊上有許多柵孔(或百葉窗式)，空氣可進(jìn)人炭化箱。炭化后的混合氣休可排出進(jìn)入加熱煙道。為內(nèi)熱式、外熱式。預(yù)熱段、冷卻段無(wú)煙道。每小時(shí)出料、加料一次。果殼在護(hù)內(nèi)停留約4h,炭化溫度450-460‘C,炭得率25-30%，生產(chǎn)能力約15-20t炭/月或200t炭/年。除起爐外，熱量自給，機(jī)械作業(yè)，省燃料，生產(chǎn)能力較大。果殼炭化爐為立式炭化爐，長(zhǎng)、寬、高分別約為4.93椰殼炭化爐除炭化椰殼外，還可以炭化黑桃殼、杏核、花生殼等果核、果殼物質(zhì)

椰殼破碎（塊狀<100mm）→裝爐（堆放）→點(diǎn)火→升溫炭化→閉火→出爐→裝袋→成品庫(kù)

椰殼炭化爐除炭化椰殼外，還可以炭化黑桃殼、杏核、花生殼等果核94分類(lèi)名稱(chēng)YKTHL-II型YKTHL-III型爐體尺寸（mm）2300×1800×21003000×1800×2100有效容積4立方米左右≥5立方米澆注料耐火度≥1300℃≥1300℃閉火溫度t400℃<t<700℃400℃<t<700℃單爐產(chǎn)量（噸）0.8～11.5～1.8炭化周期3～5天4～6天椰殼炭指標(biāo)含碳量80～87%

灰份：≤3%

水份：≤4%

揮發(fā)份：≤5%含碳量80～87%

灰份：≤3%

水份：≤4%

揮發(fā)份：≤5%分類(lèi)名稱(chēng)YKTHL-II型YKTHL-III型爐體尺寸（mm95多槽炭化爐怎樣進(jìn)行木屑炭化？木屑是一種松散的物料，在炭化時(shí)，特別要注意木屑是熱的極不良導(dǎo)體這一性質(zhì)，所采用的設(shè)備形式，應(yīng)考慮如何加快傳熱和傳熱均勻的問(wèn)題。否則炭化將不能完成。多槽炭化爐是根據(jù)木屑特性而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用木屑炭化設(shè)備。多槽炭化爐怎樣進(jìn)行木屑炭化？木屑是一種松散的物料，在炭化時(shí)，96植物原料的碳化與干餾課件97多槽炭化爐每臺(tái)爐有14個(gè)立式炭化槽，每個(gè)炭化槽的兩側(cè)為煙道，一臺(tái)爐內(nèi)共有15個(gè)煙道，爐的內(nèi)部用耐火磚，外部用青磚砌成，爐長(zhǎng)7米，寬4.5米，每爐設(shè)五個(gè)燃燒室，每一燃燒室與爐內(nèi)的3個(gè)煙道相通，燃燒煙氣在爐內(nèi)煙道中分5層曲折上升至頂部，與煙囪連通，煙囪高10米，高溫?zé)煔庠谶\(yùn)動(dòng)中將熱量通過(guò)隔墻間接地傳給炭化物料。炭化產(chǎn)生的蒸汽氣體通過(guò)房頂排氣罩排空，爐頂設(shè)加料室，原料由此加入炭化槽，每個(gè)炭化槽均有一個(gè)卸炭口，卸炭口設(shè)在與燃燒室相反的一面。多槽炭化爐每臺(tái)爐有14個(gè)立式炭化槽，每個(gè)炭化槽的兩側(cè)為煙道，98生產(chǎn)時(shí)，首先在燃燒室點(diǎn)火，加熱炭化槽，待溫度升至300℃時(shí)開(kāi)始投料，直至加滿為止，每個(gè)炭化爐第一次投料可投下松木屑1400-1700公斤，待部分木屑炭化后，在各炭化室內(nèi)上下攪動(dòng)一下，以免炭化室內(nèi)木屑之間存有空隙引起灰化，在攪動(dòng)時(shí)，被木屑阻留在炭化室內(nèi)的氣體往往會(huì)連同煙火一齊上揚(yáng)，灼傷人體，應(yīng)特別注意安全。對(duì)炭化室進(jìn)行攪動(dòng)后，便可進(jìn)行第二次投料，投料量600-800公斤。在炭化過(guò)程中，當(dāng)炭化槽冒出青煙或無(wú)煙，加料口和出炭口外部沒(méi)有火焰冒出，炭化槽內(nèi)物料呈暗紅色，不冒火星時(shí)，表明炭化結(jié)束，即可出炭。出炭時(shí)，把出炭門(mén)打開(kāi)，用長(zhǎng)柄鐵耙把炭粉耙入鐵桶內(nèi)，立即用濕炭粉蓋上，以防炭粉灰化。每爐投料量為2-2.5噸木屑，爐溫約700℃，炭化時(shí)間隨原料含水率而異，約4-8小時(shí)，每爐可得木屑炭300-400公斤，耗煤1.5-1.7噸。生產(chǎn)時(shí)，首先在燃燒室點(diǎn)火，加熱炭化槽，待溫度升至300℃時(shí)99這種炭化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易砌造，操作易掌握；但耗煤量大，炭得率低，質(zhì)量不夠均勻，高溫操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。這種炭化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易砌造，操作易掌握；但耗煤量大，炭得率100（四）、其它炭化裝置（1）、流態(tài)化爐（沸騰爐）利用流態(tài)化的原理炭化微小顆粒狀木質(zhì)原料的爐型。有外熱、內(nèi)熱兩種加熱方式。（2）、螺旋爐

螺旋爐是用鋼板卷制的細(xì)長(zhǎng)圓筒狀臥式爐。通常為外熱式，適于炭化微小顆粒狀物料。（3）、回轉(zhuǎn)爐適用于顆粒狀或小塊狀物料的炭化。內(nèi)熱式用的較多。（四）、其它炭化裝置101植物原料的碳化與干餾課件102第三節(jié).木材干餾和明子干餾工藝干餾裝置和炭化裝置不同之處是：1）干餾裝置需要較好的密封性；2）干餾裝置需要液體產(chǎn)物的收集裝置、焦油分離裝置、液體產(chǎn)物的冷卻裝置等。因此，干餾裝置和炭化裝置有較大的區(qū)別。下面就主要的干餾裝置進(jìn)行介紹。第三節(jié).木材干餾和明子干餾工藝干餾裝置和炭化裝置不同之處是：103木材干餾的概念木材干餾是木材或木質(zhì)原料在干餾釜中隔絕空氣進(jìn)行熱解，并進(jìn)行一步加工其初級(jí)液體產(chǎn)品的化學(xué)工藝過(guò)程。木材干餾與碳化的區(qū)別在于空氣的共給狀況不同，因此產(chǎn)物也不同。木材干餾的概念木材干餾是木材或木質(zhì)原料在干餾釜中隔絕空氣進(jìn)行104一、木材干餾工藝木材干餾是木材熱解的一個(gè)重要組成部分。按加熱方式可分為外熱式和內(nèi)熱式兩種，外熱式干餾是從外部加熱，熱量通過(guò)釜壁傳入釜內(nèi)使木材升溫?zé)峤?，一般用于小型干餾設(shè)備；內(nèi)熱式干餾是將載熱介質(zhì)直接送入釜內(nèi)加熱木材，多用于半連續(xù)式和連續(xù)式設(shè)備。按干餾物種類(lèi)可分為闊葉材干餾、松根干餾和樺皮干餾等。一、木材干餾工藝木材干餾是木材熱解的一個(gè)重要組成部分。按加熱105植物原料的碳化與干餾課件106內(nèi)熱立式干餾釜是一個(gè)鋼板制成的圓筒，內(nèi)徑2.6-2.9米，壁厚14毫米釜頂有加料裝置，釜底有卸炭裝置總高24米，工作高度15米，年處理量為7萬(wàn)6千層積米3。

內(nèi)熱立式干餾釜是一個(gè)鋼板制成的圓筒，內(nèi)徑2.6-2.9米，壁107干餾釜為圓筒形，用9毫米鋼板焊成，釜的上、下各有一個(gè)導(dǎo)管，分別和冷凝器與焦油分離器相連，釜內(nèi)有炭籠，以便裝料和取炭，干餾釜安裝在磚砌的加熱爐中。操作時(shí)，將已去掉泥土和雜質(zhì)的松根，用鋸截成10厘米左術(shù)的小段，再用機(jī)械或入工劈成3-7厘米粗、30-70厘米長(zhǎng)的塊，裝入炭籠，用小車(chē)裝入干餾釜內(nèi)，封蓋后慢慢加熱1.5-2小時(shí)后，上部導(dǎo)出管開(kāi)始有蒸汽氣體蒸出，當(dāng)餾釜內(nèi)溫度達(dá)到270℃時(shí)，木材分解，下部導(dǎo)管中開(kāi)始有焦油流出，當(dāng)發(fā)現(xiàn)冷凝器有宗色油流出或有黃煙時(shí)，即可停止加熱，冷卻6小時(shí)后取出木炭。干餾釜是半連續(xù)式的，每隔25-30分鐘卸炭和加料各一次，卸炭器和加料器的結(jié)構(gòu)要求在卸炭和加料時(shí)保證釜內(nèi)的燕汽氣體不外泄，同時(shí)又容易操做。干餾釜為圓筒形，用9毫米鋼板焊成，釜的上、下各有一個(gè)導(dǎo)管，分108二、明子（松根）干餾

又稱(chēng)“明子干餾”，原料是明子，產(chǎn)物是松炭、液體產(chǎn)物和木煤氣。液體產(chǎn)物澄清時(shí)，沉在下層的是松根原油，除含酚、酸和醛等一般木焦油組分外，還含有樹(shù)脂酸、蒎烯和萜類(lèi)化合物等。進(jìn)一步加工可制得松焦油、干餾松節(jié)油和松油。松焦油是橡膠制品的軟化劑，也用于電器工業(yè)和木材防腐。干餾松節(jié)油用于油漆、醫(yī)藥和紡織等工業(yè)。松油作為浮選油，用于煤炭和有色金屬的浮選。松炭比闊葉木炭容易活化，適于作活性炭原料。二、明子（松根）干餾又稱(chēng)“明子干餾”，原料是明子，產(chǎn)物是109松林采伐后約有8%材積的松根留在山上，松根或基干埋在土壤中，經(jīng)腐熟剩下的松脂含量較高的部分稱(chēng)為明子?；畹乃蓸?shù)木材含有3%-7%的松脂，明子的含脂量在13%以卜。含脂量21%以上的稱(chēng)做肥明子，含脂量16%-20%者為中等明子，含脂量13%15%者為瘦明子。根株一般要經(jīng)10年以上才腐熟，新鮮明子(5年內(nèi))含脂量少，要采用剛熟明子(5-10年)和全熟明子〔15年以上)。現(xiàn)在主要用采脂明子(松明)和枯、倒木明子作原料，也有組織挖掘根株明子的;含松脂多的用于浸提松香牛產(chǎn)，較次的用于干餾生產(chǎn)(浸提和干餾兩者都有的廠)。松林采伐后約有8%材積的松根留在山上，松根或基干埋在土壤中，110松樹(shù)松脂或松根明子的化學(xué)成分松樹(shù)松脂或松根明子中含有萜烯類(lèi)化合物α－蒎烯，β－蒎烯，這些都是松節(jié)油的主要成分，因此以松樹(shù)松子和松根明子作原料用水蒸汽蒸餾法可制得松節(jié)油（得油率20-30%）。在松節(jié)油中α－蒎烯含量為60-70%,β－蒎烯含量為20-30%再用真空蒸餾法就可將它們單離出來(lái)。一舉多得松樹(shù)松脂或松根明子的化學(xué)成分松樹(shù)松脂或松根明子中含有萜烯類(lèi)化111蒎烯作為香料微量用于香檸檬、香葉等香型日用香精，以及檸檬、肉豆蔻等食用香精中。它的主要用途是經(jīng)過(guò)熱裂解生成月桂烯，然后用月桂烯合成香葉醇、橙花醇、芳樟醇、香芳醇等重要香料。

用松節(jié)油作原料可生產(chǎn)α－松油醇，再以β－松油醇為原料可生產(chǎn)乙酸松油脂。它們都可在各種香精中起主香劑或調(diào)劑作用，也可用于食用香精中。

蒎烯作為香料微量用于香檸檬、香葉等香型日用香精，以及檸檬、肉112明子干餾工藝流程如圖明子干餾設(shè)備在結(jié)構(gòu)上和一般木材于餾設(shè)備有所不同，它的氣體導(dǎo)出管設(shè)在干餾釜的下部，或在底部和頂部各有一個(gè)導(dǎo)出管，以提高焦油和松節(jié)油的產(chǎn)量和質(zhì)量，避免焦油發(fā)生二次分解。明子干餾工藝流程如圖明子干餾設(shè)備在結(jié)構(gòu)上和一般木材于餾設(shè)備有113明子干餾工藝流程方塊圖明子干餾工藝流程方塊圖114植物原料的碳化與干餾課件115混合原油加工及松焦油生產(chǎn)混合原油加工及松焦油生產(chǎn)116將混合原油注入分餾釜中，加入量不能超過(guò)分餾釜有效客積的2／3，開(kāi)始應(yīng)經(jīng)慢加熱，防止局部過(guò)熱引起料液跑鍋。取210℃以前的餾份即為粗松節(jié)油，從220℃蒸餾點(diǎn)之餾份為輕焦油餾份，釜?dú)垶闉r青焦炭；生產(chǎn)重焦油時(shí)，蒸出210-270℃松節(jié)油餾份后，釜內(nèi)剩余物即為重焦油，重焦油冷卻，按一定比例與輕焦油混合即得成品松焦油?；旌显透黟s份的溫度范圍與得率如下表。松節(jié)油注入另一蒸餾釜中，用2公斤壓力的蒸汽進(jìn)行水蒸汽蒸餾，松出物的蒸汽經(jīng)堿液處理后，再經(jīng)冷凝、冷卻、油水分離，170℃以前的餾份即為松節(jié)油，170-220℃餾份即為選礦油，釜?dú)堄糜谏a(chǎn)松焦油或木酚皂。將混合原油注入分餾釜中，加入量不能超過(guò)分餾釜有效客積的2／3117植物原料的碳化與干餾課件118三、闊葉材干餾

干餾時(shí)的餾出物經(jīng)冷凝后，可得到粗木醋液和不凝性的氣體產(chǎn)物（木煤氣），殘留釜中的是木炭。粗木醋液澄清時(shí)，上層為澄清木醋液，下層為沉淀木焦油。澄清木醋液中含酸類(lèi)（主要是醋酸）、醇類(lèi)（主要是甲醇）、酯類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、呋喃化合物和碳水化合物等，蒸餾時(shí)得到的釜?dú)堃杭礊槿芙饽窘褂?。原料中的乙?；谴姿岬闹饕獊?lái)源，而甲醇則來(lái)自甲氧基。三、闊葉材干餾干餾時(shí)的餾出物經(jīng)冷凝后，可得到粗木醋液119硬闊葉材由于比針葉材含有更多的乙酰基和甲氧基，因此常被用作生產(chǎn)醋酸和甲醇的主要原料。由此得到的醋酸用于制造醋酸纖維、醋酸酯等，甲醇用于制造甲醛等，溶劑用于油漆、紡織等工業(yè)部門(mén)。木焦油抗聚劑可用于合成橡膠工業(yè)。雜酚油經(jīng)加工后可得木餾油和工業(yè)雜酚，用于醫(yī)藥和有機(jī)合成工業(yè)。輕油可作選礦用浮選起泡劑。木瀝青可用于制造鑄造用型芯粘結(jié)劑和瀝青漆等。木煤氣的主要成分是一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯和氫氣等，可作燃料。硬闊葉材由于比針葉材含有更多的乙酰基和甲氧基，因此常被用作生120四、樺皮干餾

以樺木外皮作原料進(jìn)行干餾，可制取樺皮焦油，用于制革工業(yè)；可滲入皮革中，使之柔軟和富有彈性，并有防腐作用；同時(shí)它具有消毒殺菌作用，可用于治療外傷和皮膚病等。四、樺皮干餾以樺木外皮作原料進(jìn)行干餾，可制取樺皮焦油，用121樺樹(shù)皮由多層橫紋薄頁(yè)合成，色雪白，內(nèi)皮淡褐色。夏季極易剝落，砍一縫隙，即自然張開(kāi)，立秋后則異常難剝。樺皮用途很廣。它含有白樺脂醇和多種高級(jí)脂肪酸，鞣料等，是提取工業(yè)用油脂和單寧的重要原料?！侗静輩R言》中說(shuō)：“樺木皮，苦寒散降，能散郁熱風(fēng)寒；輕浮柔軟，能消乳毒癰瘍”。樺皮具有止咳、祛痰、平喘及消炎抗菌作用，可清熱利濕、消腫解毒，常用作治療肺炎、痢疾、腹瀉、黃疸、腎炎、尿路感染、慢性氣管炎、急性扁桃體炎、牙周炎、急性乳腺炎、癤腫、燙傷及癢疹等。

樺樹(shù)皮由多層橫紋薄頁(yè)合成，色雪白，內(nèi)皮淡褐色。夏季極易剝落，122五、煤干餾coalcarbonization

煤化工的重要過(guò)程之一。指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過(guò)程。按加熱終溫的不同,可分為三種：900～1100℃為高溫干餾，即焦化；700～900℃為中溫干餾；500～600℃為低溫干餾。大規(guī)模工業(yè)化。城市居民，工業(yè)用煤氣屬氣化技術(shù)，第三章介紹。五、煤干餾coalcarbo123林產(chǎn)植物原料熱分解的變遷木材熱解以燒炭的歷史最為悠久。人類(lèi)早把木炭作為木材熱解的主要產(chǎn)物。后因需要把木焦油和木醋液用于尸體防腐，開(kāi)始收集燒炭時(shí)的液體產(chǎn)物。19世紀(jì)時(shí)，因食用醋、甲醇、丙酮的需要量增加，開(kāi)始將生產(chǎn)木炭為主的燒炭轉(zhuǎn)變到以生產(chǎn)和加工液體產(chǎn)物為主的木材干餾。進(jìn)入20世紀(jì)后，由于木材價(jià)格上漲以及合成甲醇、合成醋酸、發(fā)酵法丙酮生產(chǎn)的發(fā)展，以液體產(chǎn)品為主的木材干餾工業(yè)又轉(zhuǎn)向生產(chǎn)木炭為主。但在森林資源豐富的國(guó)家仍保留有木材干餾工業(yè)。隨著人類(lèi)對(duì)生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)，作為新能源之一的木材氣化和液化開(kāi)始受到重視，正在向催化熱解方向發(fā)展，以生產(chǎn)發(fā)熱量高的木煤氣和合成用氣體原料。而氣體燃料的高效儲(chǔ)存，又離不開(kāi)活性炭。林產(chǎn)植物原料熱分解的變遷木材熱解以燒炭的歷史最為悠久。人類(lèi)早124第四節(jié)、木炭（熱解固體產(chǎn)物）

的性質(zhì)和用途一、木炭的性質(zhì)木炭的外部形態(tài)質(zhì)量高的木炭斷面具有黑色光澤，敲打時(shí)發(fā)出響亮清脆的金屬聲。在不同的溫度下燒制的木炭，其外部形態(tài)是不同的。在低于250℃時(shí)燒制的炭，表面帶褐色，燃燒時(shí)有火焰；300-350℃燒制的木炭表面呈黑色；當(dāng)燒制溫度達(dá)500℃時(shí)，敲打時(shí)，木炭發(fā)出響亮金屬聲。.第四節(jié)、木炭（熱解固體產(chǎn)物）

的性質(zhì)和用途一、木炭的性質(zhì).125我國(guó)規(guī)定的木炭質(zhì)量指標(biāo)由水分、灰分、固定碳、顆粒度及雜質(zhì)含量五項(xiàng)。表3-2-14我國(guó)規(guī)定的木炭質(zhì)量指標(biāo)由水分、灰分、固定碳、顆粒度及雜質(zhì)含量126

類(lèi)別優(yōu)等品一級(jí)品次品測(cè)量方法水份%〈8.5〈12〈12GB/T17664-1999灰份%〈3.0〈3.0〈4.5同上揮發(fā)份%〈10.

0〈10.0〈20同上固定含炭量%〉85.5〉85.5〉75同上

類(lèi)別優(yōu)等品一級(jí)品次品測(cè)量方法水份%〈8.5〈12〈12127植物原料的碳化與干餾課件1282、元素組成主要元素：碳元素，約占80％以上

少量元素：氧、氫、氮、磷、硅等非金屬元素和鈣、鎂、鐵、鉀、鈉等金屬元素。炭化最終溫度越高，則碳元素含量越高?；曳?、元素組成129植物原料的碳化與干餾課件1303、揮發(fā)分

揮發(fā)分：高溫缺氧的條件下，煅燒木炭時(shí)，釋放出的一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷及其它不凝性氣體產(chǎn)物。

來(lái)源：木炭未完全炭化的脂肪族碳鏈及連接在類(lèi)石墨微晶邊緣上的含氧官能團(tuán)和氫。炭化最終溫度越高，則揮發(fā)分越低。

燒制木炭的溫度在300-700℃以?xún)?nèi)時(shí)，隨著溫度的升高，木炭煅燒時(shí)所分出的揮發(fā)分的組成發(fā)生下列變化：二氧化碳、一氧化碳和甲烷的含量逐漸降低，而氫的含量逐漸增加。燒炭的溫度升高時(shí)，木炭的發(fā)熱量增高，而氣體的發(fā)熱量降低。

3、揮發(fā)分1314、固定碳

固定碳的組成：C=(1-V-A)×100%式中：C—固定碳含量％；V—揮發(fā)分含量％；A—灰分含量％因此，固定碳是一個(gè)假定的概念，它是在規(guī)定的高溫，一般為850-950℃下，不通入空氣進(jìn)行煅燒時(shí)的無(wú)灰分的木炭。一般的木炭可能含70-80%的固定碳。隨煅燒溫度升高，木炭中固定碳的相對(duì)含量增加。

固定碳含量的大小較大程度上反映了原料炭化程度的高低。

4、固定碳1325、灰分（又稱(chēng)作灼燒殘?jiān)驈?qiáng)熱殘分）

灰分：指木炭在空氣中完全燃燒后，剩下的灰白色至淡紅色固體殘留物?；曳值慕M成：由多種金屬氧化物和鹽類(lèi)組成，源自生物質(zhì)原料中的無(wú)機(jī)成分。木炭中灰分含量隨燒制溫度、樹(shù)種、被炭化木塊和樹(shù)皮的比例、樹(shù)木的產(chǎn)地條件、砍伐季節(jié)、運(yùn)材和燒制方法而不同。一般燒制溫度愈高，灰分含量愈大，由闊葉材燒制的木炭其灰分含量比針葉材高；樹(shù)皮含灰量比木材高。5、灰分（又稱(chēng)作灼燒殘?jiān)驈?qiáng)熱殘分）133化學(xué)法灰分低化學(xué)法灰分低1346、機(jī)械強(qiáng)度木炭的機(jī)械強(qiáng)度分為耐壓強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度；反映其抵抗壓碎和磨損能力。木炭的機(jī)械強(qiáng)度隨樹(shù)種、炭化最終溫度和時(shí)間以及方向而異。當(dāng)炭化溫度大于400℃時(shí)，炭化時(shí)間越長(zhǎng)、升溫速度越緩慢，則木炭的耐壓強(qiáng)度越高；耐壓強(qiáng)度沿纖維方向的縱向最大、徑向次之、弦向最小。6、機(jī)械強(qiáng)度135表3-2-21表3-2-21136木炭的機(jī)械強(qiáng)度在木炭的轉(zhuǎn)裝和運(yùn)輸上以及在冶金工業(yè)應(yīng)用上有很大意義。轉(zhuǎn)載的次數(shù)愈多，在熔鐵爐的爐胸中，木炭受到上部爐料強(qiáng)大壓力，而由上向下移動(dòng)時(shí)，則受到爐料塊和爐胸壁的強(qiáng)烈摩擦，如果木炭變成碎屑，氣體難以通過(guò)爐料，熔鐵爐的操作就會(huì)發(fā)生故障。木炭強(qiáng)度沿縱向較高，徑向較低，而弦向最低。當(dāng)燒制木炭最終溫度相同時(shí)，木炭強(qiáng)度隨燒炭時(shí)間的增加而增加。

木炭的機(jī)械強(qiáng)度在木炭的轉(zhuǎn)裝和運(yùn)輸上以及在冶金工業(yè)應(yīng)用上有很大1377、密度、真密度及孔隙率

①、木炭的密度木炭的密度受原料樹(shù)種、炭化的最終溫度和炭化速度的影響②、木炭的真密度

木炭的真密度表示扣除孔隙體積以后無(wú)孔木炭的密度。木炭的真密度主要受炭化最終溫度的影響，與樹(shù)種的關(guān)系不大，其數(shù)值為1.35～1.40g／cm3。③、木炭的孔隙率

木炭的孔隙率是指木炭中孔隙體積占總體積的百分率。它表示木炭中孔隙的發(fā)達(dá)程度。其數(shù)值可以從木炭的密度與真密度的數(shù)值計(jì)算求得，通常在70％以上。

7、密度、真密度及孔隙率138表3-2-22表3-2-221398、木炭的發(fā)熱量、導(dǎo)熱系數(shù)及熱容①、木炭的發(fā)熱量木炭的發(fā)熱量隨炭種而異。通常，黑炭的發(fā)熱量約為27l00kJ／kg，白炭約為32500kJ／kg，均小于無(wú)定形碳的發(fā)熱量33700kJ／kg。②、木炭的導(dǎo)熱系數(shù)

木炭的導(dǎo)熱系數(shù)具有方向性，其數(shù)值隨樹(shù)種及炭化的最終溫度而異。其縱向?qū)嵯禂?shù)通常為0.8～1.1kJ／(m·h·℃)，橫向?qū)嵯禂?shù)為0.3～0.5kJ／(m·h·℃)③、木炭的熱容木炭的熱容隨炭化溫度的升高而增加244255619270.68931.03831.20511.48458、木炭的發(fā)熱量、導(dǎo)熱系數(shù)及熱容140表3-2-24表3-2-241419、木炭的反應(yīng)能力

木炭的反應(yīng)能力：指在高溫下，使二氧化碳還原成一氧化碳的能力（煉鋼）。木炭的反應(yīng)能力取決于固定碳含量、其它元素的組成和含量、揮發(fā)分、灰分等。反應(yīng)速度常數(shù)主要取決于兩相之間相互接觸發(fā)生反應(yīng)的表面積大小和反應(yīng)溫度，因此，孔隙率越高的木炭其反應(yīng)速度就越快。

9、木炭的反應(yīng)能力142表3-2-26表3-2-2614310、木炭的導(dǎo)電性能

木炭的電阻值較大，比電阻值與原料的種類(lèi)、炭化最終溫度和方向有關(guān)。一般為1010～1012Ω．cm?？v向電阻值小，僅為徑向的1／5～1／3。

表3-2-2710、木炭的導(dǎo)電性能表3-2-2714411、木炭的自燃及預(yù)防

木炭自燃產(chǎn)生的原因：⑴木炭吸附空氣中的氧氣（尤其是在吸附的初期所發(fā)生的化學(xué)吸附）時(shí)放出大量的吸附熱，致使其溫度升高；⑵木炭本身的導(dǎo)熱性能不好。使溫度不斷升高并達(dá)到其著火點(diǎn)。常發(fā)生在剛離開(kāi)炭化裝置的木炭和腐朽木炭化得到的炭。

11、木炭的自燃及預(yù)防145為了預(yù)防木炭自燃，在木材熱解、木材燃燒與冷卻過(guò)程中至少要遵守以下規(guī)定：⑴、在木炭生產(chǎn)中使用腐朽木的量不許超過(guò)一定的限度；⑵、要避免有大塊的，不均勾木段，按工藝規(guī)程使木材均勻干燥，熱解完全；⑶、從各種可能的鍛燒溫度中采用最高鍛燒溫度，以減少木炭揮發(fā)分，提高木炭的著火溫度；⑷、木炭進(jìn)庫(kù)之前篩去粉木炭，木炭堆放不要超過(guò)規(guī)定的高度；⑸、堆放在通風(fēng)、遮雨、無(wú)直射陽(yáng)光的場(chǎng)所，不宜堆得太大，必須遠(yuǎn)離火種等。為了預(yù)防木炭自燃，在木材熱解、木材燃燒與冷卻過(guò)程中至少要遵守14612、炭的含水率炭中的水分通常有三種來(lái)源。一是生產(chǎn)過(guò)程中吸附的；二是在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中吸附空氣中的水蒸氣；三是在生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中非正常的吸水（雨水、雪水等）。剛從窯體中取出的竹炭的含水率約為1-2%，在空氣中穩(wěn)定的含水率（平衡含水率）通常為1-10%。在許多的應(yīng)用領(lǐng)域中竹炭的含水率是個(gè)重要的指標(biāo)之一，因此竹炭成品的干燥與密封是個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)。在不同使