木材热解
木材燃烧过程描述
木材燃烧过程描述木材燃烧是一个复杂的过程，可以分为三个阶段：干燥阶段、热分解阶段和炭化阶段。
下面是对每个阶段的描述：1.干燥阶段：当木材被点燃时，首先发生的是干燥阶段。
在这个阶段，木材中的水分开始被释放出来。
当木材中的水分被加热到100°C时，水分开始蒸发，并且产生大量的水蒸气。
这个过程称为蒸发。
由于蒸发需要吸收热量，所以在这个阶段，火焰可能并不明显。
随着木材中的水分被逐渐蒸发完毕，温度逐渐升高。
2.热分解阶段：当木材中的水分蒸发干净后，就进入了热分解阶段。
在这个阶段，木材开始分解成可燃的挥发物和固体残渣。
木材中的纤维素、半纤维素和木质素等有机化合物会在高温下分解，产生烟雾和气体。
这些气体包括一氧化碳、二氧化碳、甲醛、酮和酚等。
同时，也会释放出热量。
这些可燃的气体会被加热并燃烧，形成明亮的火焰。
3.炭化阶段：当木材中的挥发物燃烧完毕后，就进入了炭化阶段。
这个阶段木材开始转化为炭。
在高温下，木材中的碳元素会聚集在一起形成固体结构，而其他的有机化合物则燃尽。
这时木材会变得黑色且变得脆硬。
这个过程被称为炭化。
整个木材燃烧的过程中，热量的释放是持续不断的。
首先是通过干燥和热分解释放的热量，然后是通过燃烧气体释放的热量，最后是通过炭化过程的热量释放。
这些热量的释放支持了火焰的存在，并提供了维持火焰所需的能量。
总结来说，木材燃烧是一个连续的过程，包括干燥阶段、热分解阶段和炭化阶段。
在每个阶段都有不同的化学反应发生，释放出热量和产生不同的物质。
这些过程相互作用，形成了明亮的火焰和持续的热量释放。
木材碳化原理和流程
木材碳化原理和流程木材碳化是一种将木材转化为碳的过程。
它是一种古老的技术，已经被广泛应用于制造木炭、生产活性炭、净化水和空气等领域。
本文将介绍木材碳化的原理和流程。
一、木材碳化的原理木材碳化是一种热解过程，它是在缺氧条件下进行的。
当木材被加热到一定温度时，它会开始分解，释放出水分和气体。
随着温度的升高，木材中的有机物会逐渐热解，形成固体碳和挥发性有机物。
固体碳是最终产物，而挥发性有机物则可以被收集和利用。
木材碳化的过程可以分为三个阶段。
第一个阶段是水分和气体的释放阶段，当木材被加热到100℃左右时，其中的水分会开始蒸发，同时还会释放出一些气体。
第二个阶段是挥发性有机物的释放阶段，当温度升高到300℃左右时，木材中的挥发性有机物会开始分解，释放出气体和液体。
第三个阶段是固体碳的形成阶段，当温度升高到500℃左右时，木材中的有机物会逐渐热解，形成固体碳。
木材碳化的原理可以用以下化学反应式表示：C6H12O6 → 6C + 6H2O2C6H12O6 → 12C + 12H2O3C6H12O6 → 18C + 18H2O二、木材碳化的流程木材碳化的流程可以分为四个步骤：准备原料、预热、碳化和冷却。
1. 准备原料首先，需要准备好木材。
木材应该是干燥的，没有树皮和树枝，并且大小相同。
这样可以确保木材在碳化过程中受热均匀。
2. 预热准备好的木材应该先放入预热室中，将其温度升高到100℃左右。
这样可以让木材中的水分和气体得到充分释放，避免在碳化过程中产生爆炸。
3. 碳化当木材被预热后，它会被送进碳化炉中。
在碳化炉中，木材会被加热到500℃左右，开始分解，形成固体碳。
同时，碳化炉中的温度和氧气含量应该被控制在一定范围内，以避免木材烧成灰烬。
4. 冷却当木材被碳化后，它会被送进冷却室中，降温到室温。
这样可以避免木材在碳化过程中变形或裂开。
总之，木材碳化是一种将木材转化为碳的过程。
它是在缺氧条件下进行的，可以分为三个阶段：水分和气体的释放阶段、挥发性有机物的释放阶段和固体碳的形成阶段。
第三章木材热解工艺(木材热解工艺学)
此 木材含水率越高：
外
循环气体中木煤气所占的比例就越低，
其发热量就越低
以至循环气体燃烧时达不到要求的操作温度。
在这种情况下，就必须补充一定数量的发生炉煤气。
故：为了保证热量自身循环，木材的含水率最好保持在15%以
下。
.
二、木材干馏工艺
内热立式干馏釜
特点： ① 所得木炭强度高，且每立方米炭化室每小时炭化木材量为车辆
一、热解原料的预处理
【6.干燥过程】
木材干燥速度与含水率的关系图：图3-1-1 体现平衡含水率与干燥介质空气的温度、相对湿度的关系：
同一湿度下,干燥介质温度越高,则 平衡含水率越小; 同一相对温度下，湿度小则平衡 含水率越小; 载热体温度越高，相对湿度越低， 则平衡含水率越低； 提高介质温度，降低介质的湿度， 都有助于木材的干燥。
【1.原料的种类】
薪炭林和次生林； 森林抚育与采伐的剩余物； 木材加工及建筑工业中的木质废弃物； 农林业生产中的一些副产物； 其他含碳废弃物；
【2.热解原料的分类】
原料形状分：粒状、片状、块状、木椴等； 原料树种分： ①硬阔—水青冈、桦、麻栎、苦槠、榆、槭等； ②软阔 — 杨、椴、柳等； ③针 — 马尾松、红松、云杉等； 注：不同的材种干馏的产物得率不同。
卸料：打开釜盖，钩住料车，开动纹盘机，将料车拉入木炭冷却器中；
冷却：关闭冷却器门，在 其上部洒水冷却；
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续装料：当干馏釜 卸出料车后，即可 将装好干馏材的另 外的炭车推入釜中。
干馏气体流程
干馏生成的蒸汽 气体混合物
【车辆式干馏釜】
保证风机 不受腐蚀
旋风分离器
塔板式焦油 分离器
洗涤塔
高沸点 焦油雾滴
若载热体的温度 保持不变
木材碳化原理和流程
木材碳化原理和流程随着环保意识的不断提高，越来越多的人开始关注木材碳化技术。
木材碳化是一种将木材加工成炭的技术，可以有效地延长木材的使用寿命，同时还可以减少木材对环境的污染。
本文将介绍木材碳化的原理和流程。
一、木材碳化原理木材碳化是一种热解过程，通过高温下将木材中的有机物分解成固体炭和气体。
木材中的有机物主要包括纤维素、半纤维素和木质素等。
在高温下，这些有机物会分解成一系列的气体和液体，其中包括甲烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳、醋酸等。
同时，固体炭会逐渐形成，最终形成一种具有高碳含量的物质。
木材碳化的原理是木材中的有机物在高温下分解成固体炭和气体。
这是因为在高温下，木材中的有机物分子会发生断裂，形成碳、氢、氧等元素的化合物。
其中，碳是最稳定的元素，它会逐渐聚集形成固体炭。
而氢和氧则会与其他元素形成气体，逐渐释放出来。
二、木材碳化流程木材碳化的流程主要包括预处理、干燥、碳化和冷却四个步骤。
下面将一一介绍。
1. 预处理预处理是为了使木材更容易碳化。
首先，需要将木材的外皮去掉，这可以采用机械去皮或者化学去皮。
其次，需要将木材切成合适的尺寸，一般是20-50厘米长，2-5厘米宽。
最后，需要将木材放在水中泡一段时间，使其充分吸水，以便后续干燥。
2. 干燥干燥是为了将木材中的水分挥发掉，以免在碳化过程中产生蒸汽。
干燥的温度一般在60-80摄氏度之间，时间为2-3小时。
干燥后的木材不能太干，一般保留10-15%的水分。
3. 碳化碳化是将木材加热到高温下，使其分解成固体炭和气体。
碳化的温度一般在400-500摄氏度之间，时间为1-2小时。
在碳化过程中，需要控制氧气的供应量，以免木材燃烧或者氧化。
碳化后的木材成为一种黑色的物质，具有高碳含量和低水分含量。
4. 冷却冷却是为了使碳化后的木材逐渐降温，以免在运输和使用过程中引起火灾。
冷却的过程一般需要3-4小时，可以将木材放在自然通风的地方，或者用水冷却。
三、木材碳化的应用木材碳化可以有效地延长木材的使用寿命，同时还可以减少木材对环境的污染。
热解木材制备生物质炭的研究
热解木材制备生物质炭的研究随着全球环保理念的不断强化，越来越多的人开始关注如何有效利用可再生资源，其中生物质资源作为一种可再生、可持续的能源资源，受到了越来越广泛的关注。
而生物质炭作为生物质资源转化的一种重要产物，其应用越来越广泛。
本文将着重介绍热解木材制备生物质炭的研究。
一、热解木材制备生物质炭的原理热解木材制备生物质炭是将木材在高温下分解成含碳化合物的一种工艺。
热解过程中，木材内部的水分、挥发性有机物等物质会逸出，留下的主要是纤维素和木质素等有机物质，这些有机物质经过热解后，逐渐转变为含碳的物质。
通过控制热解温度、时间和气氛等条件，可以调控生物质炭的物理和化学性质。
二、热解木材制备生物质炭的工艺流程热解木材制备生物质炭的工艺流程包括木材预处理、热解反应和生物质炭后处理等环节。
具体来说，其工艺流程如下：1.木材的预处理。
包括去皮、切割、预干燥等过程，目的是让木材表面的杂质、树皮、树脂等挥发物质和水分等挥发出去，使木材内部的有机物质得到充分暴露。
2.热解反应。
在一定的条件下进行热解反应，即将处理过的木材放入热解设备中加热，使其内部含有碳的有机物质转化为生物质炭。
3.生物质炭的后处理。
热解反应后，产生的生物质炭需要进行后处理，包括除渣、清洗、干燥、筛分等环节。
其中，筛分是关键的环节，通过控制筛孔的大小和数量，可以得到具有不同物理和化学性质的生物质炭。
三、热解木材制备生物质炭的影响因素1.热解温度。
热解温度是影响生物质炭产率和物化性质的关键因素，一般认为热解温度越高，则生物质炭的密实度、孔隙度等物理性质就越好，但过高的温度也会降低产率和炭质量。
2.热解时间。
热解时间是影响生物质炭产率和物化性质的另一个关键因素，一般认为热解时间较长则生物质炭产率较高，但对于炭质量的影响较小。
3.热解气氛。
热解气氛是影响生物质炭产率和化学性质的关键因素，热解时使用不同的气氛，可以促进或抑制不同的化学反应，从而影响生物质炭的化学性质。
木头是如何自然碳化的原理
木头是如何自然碳化的原理
木头自然碳化是指木材在一定的条件下逐渐经过化学反应，形成高碳含量的石墨状物质的过程。
木头自然碳化的原理包括以下几个方面：
1. 热解反应：木材在高温下分解，释放出挥发物质（包括水分、有机酸、醇和醛等），其中的碳含量相对减少。
这个过程被称为热解反应，温度较低时主要发生。
2. 炭化反应：经过热解反应后，木材中残留的碳质质量相对较高，进一步进行炭化反应。
在高温环境下，木材中的碳开始与氧气反应，生成二氧化碳和一氧化碳等。
由于炭化反应温度较高，会发生碳的结构改变，使其逐渐形成石墨状物质。
3. 环境条件：木头自然碳化的过程需要一定的环境条件。
通常，较高的温度和氧气供应会促进碳化反应的发生。
一般来说，木材需要在较高温度（> 300）和相对缺氧的环境中暴露一段时间，才能完成自然碳化。
总之，木头自然碳化的原理是通过热解反应和炭化反应逐渐减少木材中的碳含量，形成含碳较高的石墨状物质。
这个过程需要一定的温度和环境条件的支持。
木材热解和气化的研究进展—靳久哲2012207017
木材热解和气化的研究进展学院：材料科学与艺术设计专业：林产化学加工工程姓名：靳久哲学号： 20122070171 木材热解热解是一种将生物质转化为高品位工业品、能源和化学品的高效转化技术[1]。
热解可以通过快速裂解把70%的生物质能转化为液体生物油，也可通过气化将75%的生物质能转化到可燃气体。
热解是在不向反应器内通入O2、H2O或空气的条件下，间接加热使木材发生热化学分解。
在人类文明的初期，热解已经得到利用。
在古埃及，通过木材的干馏来制取焦油和熏香或用于尸体防腐剂的焦木酸。
在18世纪木材热解生产焦炭是主要的工业，是在化石燃料被开发利用前，工业革命所利用的主要燃料。
在19世纪末20世纪初，木材干馏仍然用于生产可溶性焦炭、沥青、碳酸和一些非冷凝气体用于加热自用锅炉。
到20世纪30年代，由于石油工业的兴起和低价衍生产品的出现，木材干馏才逐渐衰落。
然而至今木柴热解制取焦炭仍广为采用[2]。
1.1快速热解液化快速热解是一种高温处理过程，它采用超高加热速率(102-104K/s)、超短产物停留时间(0.2-3.0s)及适中的裂解温度，使木材中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，使焦炭和产气降到最低限度, 通过热化学的方法，将原料直接裂解为粗油，最大限度获得液体产品(生物油)。
快速热解反应可概括为，木材经快速热解得到生物油、炭和气体[3]。
与传统的热解工艺相比，快速热解液化的必备特征包括: 1)非常高的加热和传热速率，因此通常要求进料粒度较细；2)气相反应温度约在500℃，蒸汽停留时间少于2s；3)对热解蒸汽采取骤冷处理[4]。
1.2催化热解目前，催化热解受到了国内外研究者的重视。
在秸秆中添加催化剂碳酸钠能使半纤维素的主要热解区间向低温区移动。
催化剂对木质素的影响最为显著，其DTG 曲线由无催化剂时的单峰变为一大一小两个峰，主要热解区间向低温区移动较大，转化率也有所提高[5]。
FundaAtes等[6]研究了不同催化剂对生物质快速热解的影响。
木材热解
Ssidue
Forest operations
Pulp industry, Sawmilling and planning
Branches, needles, leaves, stumps, roots, low grade and decayed wood, slashings and sawdust
空气或其他介质条件下受热降解的化学反应过程。木 材热解工业根据目的产物的不同，主要包括：
木材干馏 木材炭化 木材气化 木材液化
★主要产物
以制取木炭为主 要产品的木材热
分解工艺
★分类
?
.
3
★相关概念
生物质热解是指生物质在没有氧化剂（空气 、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的 条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应 将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半 纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态 炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方 法。生物质热解的燃料能源转化率可达 95.5%。
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5
◆热解过程流程图
回收不凝性气体
冷凝、冷却器
进料 生物质原料 干燥
固体产物收集 热解反应釜
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液体产物收集器
6
◆操作条件对热解过程的影响
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7
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8
二、木材热解研究的对象：林产植物
【林产植物的种类 】
◆薪炭林和次生林
◆森林抚育与采伐的剩余物：间伐材、倒地木、枝条、伐根 等（占70%）。
◆木材加工及建筑工业中的木质废弃物：树皮、锯屑、板皮、 刨皮；旧门窗、地板等；
Wood
(Co) combustion Direct Liquefaction
Pyrolysis
Gasification
木材热解复习题
⽊材热解复习题填空题1.⽊材⼲馏按加热⽅式可分为：外热式和内热式两类。
2.粗⽊醋液澄清时，上层为澄清⽊醋液，下层为沉淀⽊焦油。
3.硬阔叶材由于⽐针叶材含有更多的⼄酰基和甲氧基，因此常被⽤作⽣产醋酸和甲醇的主要原料。
4.按加热终温的不同, ⽊材⼲馏可分为三种：900～1100℃为⾼温⼲馏，即焦化；700～900℃为中温⼲馏；500～600℃为低温⼲馏。
5.⽊炭按烧炭⼯艺的不同，⼜有⽩炭和⿊炭的区别。
6.⽊炭按原料来分：果核炭、果壳炭、⽊屑炭、煤质炭、原⽊⽊炭、⽯油焦焦炭、⾻炭、⽵炭7.⽊炭按加⼯温度来分：低温炭、中温炭、⾼温炭8.⽊炭按来源来分：天然炭、⼈⼯炭9.⽊炭按加⼯⽅式来分：⼟窑炭、机制炭、塑炭第1章1.⽊材热解时可以得到固体、液体和⽓体三类初产物.2.根据⽊材热分解过程的温度变化和⽣成产物的情况等特征，可以把⽊材⼲馏过程⼤体上划分为下列⼲燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、煅烧阶段四个阶段。
3.⽊材⼲馏过程⼤体上划分为四个阶段，其中有⼲燥阶段、预炭化阶段、煅烧阶段三个阶段是吸热阶段，另外有炭化阶段是放热阶段。
4.阔叶材⼲馏时得到的粗⽊醋液澄清时分为两层，上层为澄清⽊醋液，下层为沉淀⽊焦油。
⽽醋酸是在澄清⽊醋液中，酚类物质是在沉淀⽊焦油中。
5.半纤维素是⽊材主要组分中最不稳定的部分，在225—325℃分解。
6.在⽊材热解过程中，三个主要组分最激烈热解的温度范围是：半纤维素为180~300℃，纤维素为240~400℃，⽊素为280~550℃。
7.⽊材炭化时得到的焦油量随⽊材的种类、热解的最终温度和升温速度，以及加热⽊材的⽅法⽽不同。
松⽊⽐阔叶材的焦油产量⾼；在550℃以下，焦油的产量随着热解最终温度的升⾼⽽增⼤，降低设备的总压⼒能增加焦油的产量。
第2章1.随着炭化温度的升⾼，⽊屑炭的得率降低，⽽固定碳含量却增加。
2.炭化的速度影响到炭化装置的⽣产率⼤⼩。
加快炭化速度，缩短炭化时间可以提⾼炭化装置的利⽤率。
烧木炭的原理
烧木炭的原理
烧木炭的原理是通过将木材暴露在高温和低氧气的环境下，使木材发生热解和干馏反应。
木材的烧结和热解反应主要分为三个阶段。
首先是前期加热阶段，木材的温度达到约100℃时，其中的水分开始蒸发，同时释放出大量的水蒸气。
木材的含水率在此阶段逐渐降低。
接着是热解阶段，当木材的温度达到约200℃-270℃时，木材内部的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分开始热解。
在低氧气的环境下，这些复杂的有机化合物会分解成气体、液体和固体的产物。
气体主要包括甲烷、乙烷、一氧化碳和二氧化碳等；液体产物主要是木醋液，主要含有甲酸、醋酸和丙酮等有机酸；固体产物就是我们通常所说的木炭。
最后是炭化阶段，当木材的温度达到约270℃-600℃时，热解产物中的挥发物几乎完全释放，而木材中的纤维素开始炭化。
炭化过程中的碳原子之间形成了稳定的化学键，使得炭化后的木炭具有更高的热稳定性和固定碳含量。
此阶段，木炭的外观颜色逐渐变黑，并且密度逐渐增加。
总的来说，烧木炭的原理是通过木材的热解和炭化过程，使木材中的有机物质逸出并形成固体炭质产物。
木炭具有高热值、低灰分和较低的有害气体排放等特点，因此被广泛用作燃料和各种应用领域。
木材热解的四个阶段
木材热解的四个阶段
第一阶段：湿带蒸发期。
木材中的水分从表面开始按照一定的梯度向基材渐流泻，在此阶段，木材内含水量构成比较完整而活性也最强。
第二阶段：快速热解期。
水分从表面逐渐渐流泻，随着木材温度的升高，空气也随之蒸发掉，此时木材正在不断收缩，当木材温度达到280℃左右时开始进入快速热解期，此期间木材物理性能发生大变化，木材变得松软，色彩发生改变。
第三阶段：煤沥青期。
有机化合物在280-450℃之间，以较慢的速度完全分解，分解的产物包括木质素及干酪根类、烃类及混合煤沥青，此期间木材又开始变得板硬，出现内裂，木材的变形改变明显。
第四阶段：正常烧焦期。
此阶段，随着木材的温度从450℃升至550℃，木材的变形、熔固、布朗熔解，收缩率大幅度降低，此时木材变得坚硬、黑色，木材结构彻底改变，热解完成。
寻找木头碳化的方法
寻找木头碳化的方法
木头碳化是将木材经过高温处理使其变成炭质物的过程。
木头碳化具有防腐、抗菌、隔热、耐火等特性，被广泛应用于建筑、造纸、化工等领域。
那么，如何寻找木头碳化的方法呢？
1. 热解法：将木材放入高温炉内，经过高温分解，产生炭质物。
这种方法适合大规模生产，但对设备要求较高，并且会产生大量的废气和废渣。
2. 烟熏法：将木材放入密闭的烟熏室内，利用烟熏产生的热量和烟气作用于木材，使其发生碳化反应。
这种方法简单易行，但碳化效果较慢，需要较长的时间。
3. 化学碳化法：将木材浸泡在化学药剂中，使其发生化学反应，生成炭质物。
这种方法可以控制碳化速率和碳化深度，但需要使用化学药剂，存在安全隐患。
4. 微波碳化法：将木材放入微波加热设备内，利用微波作用于木材，使其发生碳化反应。
这种方法碳化速度快，效果好，但需要专门的设备。
以上是几种常见的木头碳化方法，选取合适的方法需要考虑碳化效果、碳化速度、设备和安全等因素。
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【doc】木材的热分解生产技术
木材的热分解生产技术农林植物原料及工农业生产中形成的各种含碳废弃物.在高温下可以转变为固态,气态,液态的多种化_T产品.其中主要有活性炭,炭纤维和气化或液化的生物质能源木材主要由纤维素,半纤维素和木质素组成.高温下,有氧气存在时.木材燃烧转变为二氧化碳和水并留下无机物灰分.但在隔绝空气有限制地供给空气时.木材热分解可得各种产物木材的热分解过程木材在隔绝空气时的热分解过程可分为干燥,预炭化,炭化和煅烧四个阶段,各阶段的特征分别如下:从室温到150℃为干燥阶段.在该阶段木材主要是吸收能量.蒸发水分.化学组成几乎未发生变化接着进入预炭化阶段.预炭化阶段温度为150～275℃.在该阶段木材主要吸收热量.开始热分解.分解产物主要为二氧化碳,一氧化碳,水和少量有机物下一步是炭化阶段.炭化阶段温度为275～45O℃.此时木材急剧分解.放出热量,生成醋酸,甲醇,木焦油等多种液体有机物和一氧化碳,甲烷等气体产物最后是燃烧阶段.燃烧阶段的温度为450500℃,此阶段主要是通过提高温度.赶走木炭中的挥发物.提高木炭的固定碳含量木材的热分解方法有干馏,炭化,气化和液化等.木材的干馏是在隔绝空气的条件下.将木材放在干馏釜中加热分解.产物为木炭.副产物为木醋液和木煤气.木材炭化.俗为烧炭.在有限地供给空气的条件下.木材受热炭化.生成木炭.木材的气化是指在高温和有氧化性气体的存在下,使木材转变为木煤气的l17 热化工过程木材的液化是指在高温下.木材经催化剂的作用转变为液态燃料油质量等于利润.——管理思想家汤姆.彼得斯生意一技ll8的热化工过程影响木材热分解的主要因素一,材质的影响木材的种类,含水率,木块大小和腐朽材含量等对木材的热分解产生影响一般.硬阔叶材生产的木炭质地坚硬.针叶材松木的木炭较松软.同时干馏产物的得率也不相同木材的含水量过高.不仅能耗较高,木醋液的浓度降低.而且还会使木炭开裂.机械强度降低但木材含水率太低.热解反应过于激烈.木炭的机械强度同样会降低.因此用于热分解的木材含水率一般在lO%25%之间木块的大小影响传热过程.影响木醋液的质量和得率一般.根据不同的热解装置确定木块大小.但力求木块大小均匀控制腐朽材的含量.腐朽材同样使干馏的木醋液产率降低.但木煤气的产量较高二,炭化速度和最高温度对木炭的影响炭化速度影响炭化炉的生产能力.适当提高炭化速度.减少炭化时间.能提高装置的生产能力但炭化速度太快.不仅会降低木炭的得率.而且会降低木炭的机械强度炭化速度应根据炭化装置和原料性质来确定水材炭化的最高温度对产品的得率和质量产生影响.足木材热解过程的重要影响因素通常炭化温度在400oC以前.小醋液中各种成分的含量变化较大. 400~C以后趋于平稳.炭化最高温度为350℃时制得的木炭强度较低.随着炭化温度的升高.木炭的强度增加气体组分随温度的变化较复杂.二氧化碳和一氧化碳在400qE时产率最高.氢气,甲烷在700℃左右产率最高.此外在300～500℃还有其他烃类生成三,化学药品或介质对木材热解的影响常用氯化锌,磷酸处理木材.可提高木材热解时木炭的得率.减少木煤气和木醋液的生成用稀硫酸处理木材.可提高木材热解时糠醛的产率用碳酸钠处理木材.可提高木材热解时沉淀焦油的产率所以化学药品对木材热解过程产生的影响是显着的.合理利用化学药品. 可以提高所需产品的得率木材热解时刻采用气体介质和液体介质当气体介质为氧气或空气并有碱性物质存在时.木材受热分解生成大量的挥发性酸在过热水蒸气介质中.木材热解的挥发性酸的产率较高在氢气并有催化剂存在时.加压可使木材液化.生成液体燃料当介质采用有机溶剂时.可提高木材热解的液态产物的得率.因为木材在有机溶剂中产生热溶木材炭化的常用装置一,炭窑炭窑是广泛使用结构简单的烧炭装置.容易建造.不受条件限制炭窑燃烧室的作用是燃烧燃料材加热炭化室在燃烧过程中要控制火力.使火焰逐渐进入炭化室当前后烟孔松土干燥时.挖出松土让烟气冒出当前后炯孔中的烟气先后由灰白变为青烟后.用泥土盖实烟孔使烟气由烟道口排出炭化过程中.烟将良品率预定为85%,那么便表示容许15%的错误存在. ——质量管理大师菲利普.克劳斯函技生立思一气由灰白色逐渐转变为黄色.最后变成青烟此时标志已炭化完毕.随即封闭各道口.防止空气进入窑内,待其冷却后即可出窑.正常烧制一窑木炭的周期约为3～5天.木炭得率一般为l8%22%依据冷却方式不同生产的木炭有黑炭和自炭二,移动式炭化炉移动式炭化炉由炉体,炉顶盖,炉栅,点火通风架及烟囱等部分组成开车生产时.打开点火口盖.点燃炉内的燃料材,燃烧升温.当烟囱温度在6O℃左右,盖上点火口盖并用沙土密封4～5h后烟气由灰白色变为黄色.表明热解进入炭化阶段.当通风口出现火焰,烟气为青烟时,烟囱伴有嗡嗡声.表明炭化已完成.此时应封闭通风口.稍后封闭烟道口.待炉体冷却后出炭.一般烧炭周期为24h.木炭得率为l5%～25%三,斯列普炉斯列普炉又名鞍式炉.是我国广泛使用的一种炉型.它具有活化温度稳定, 产品质量好,得率高,能耗省和炉体寿命长等特点.斯列普炉由炉本体,两个蓄热室和烟囱构成活化炉本体为方形体.内衬耐火砖.外砌红砖.中间嵌有保温材料炉膛正中间用厚耐火砖将炉分成左,右两个半炉. 由燃烧室将两个半炉相连炉膛分成8 个互不相通的活化槽.可以同时活化8 个不同品种的活性炭为了控制活化反应.保证没有多余空气进入炉内.在炉顶加料槽装有铁盖并加以水封,炉底出料处有蒸气封装置. 炉子还设计有入孔,安装了热电偶,视火孔和测压孔.为防止炉体因热胀,冷缩引起变形.炉体外围用钢材加固四,沸腾炉沸腾炉又称液态化炉.是利用流化的原理炭化微小颗粒状木炭原料的炭化炉,当微小颗粒状木质原料送入炉膛后. 被从炉膛底部进入的空气鼓动而呈流化态进行炭化.生成的气体混合物和木炭颗粒随气流进入旋风分离器中.捕集木炭以后.再在冷凝器回收木醋液.不凝性气体导人加热炉中燃烧.作为炭化的辅助热源五,圆形多管式火化炉圆形多管式火化炉适用于质地松软的活性炭的活化常用的原料种类有松木炭,桦木炭等.圆形多管式活化炉内层为为耐火砖砌筑.外层为普通砖砌筑.整个炉体支承在两个支座上炉膛内有两排直立的活化管.每排4～6根.活化管为圆筒形,内径15～20em,高500550em,由每节长25cin的管节相互连接而成圆形多管式活化炉用水蒸气进行活化.每生产lt活化料需活化用水蒸气4～5t:每根活化管年产活性炭8-10t圆形多管式活化炉结构简单.容易建造.投资少.操作简便.产品质量稳定.正常使用时无需外加燃料.适合中小型工厂使用六,回转炉回转炉是适用于颗粒状或小块状物料炭化的炭化炉.通常采用内热式回转炉.回转炉是一种结构简单,运行稳定,119 操作容易的活性炭工业中广泛使用的炭化装置.产品质量是生产出来的,不是检验出来的. ——美国质量管理犬师威廉?戴明。
把木头变成木炭的原理是啥
把木头变成木炭的原理是啥木头变成木炭是经过一系列化学反应和物质转化的过程。
原理主要涉及木材的热解和炭化两个阶段。
热解是木材在缺氧或氧气很少的条件下受高温加热时，木质素分子发生断开和重组的反应。
在高温下，木质素分子会发生裂解，释放出挥发性有机化合物（例如水、醇、酮、醛、酮和酸等），这些是木材的主要成分。
同时，木质素分子也会发生重组，形成新的有机化合物，例如芳香烃和高分子聚合物。
热解过程中，木材的大部分碳元素都以气体和液体的形式释放出来，只有少量碳元素转化为固态残留物。
热解后，残留的木材会继续被加热，进一步进行炭化。
炭化是指木材在高温下，在缺氧或氧气很少的情况下进行氧化分解，形成粉末状的碳质产物。
在这个过程中，木质素中的碳元素逐渐聚集并结合，形成石墨结构的碳质。
炭化过程中，木材中的水分和其他挥发性物质会被完全释放掉，只有残留下来的固体碳质。
木材热解和炭化的过程主要受到温度、压力和气氛等条件的影响。
一般来说，热解温度越高，热解过程中释放出的挥发性物质越多，产生的碳质残留物越少。
而炭化温度则更高，可以进一步减少挥发性物质的含量，增加碳质的比例。
木材热解和炭化的过程是一个复杂的物理和化学反应过程，涉及到木质素的热解、分解、重组等多种反应。
这些反应过程的机理还不完全清楚，因此目前在实际生产中，通常会在炭化过程中控制温度和各种条件来达到所需的产品质量。
同时，不同种类的木材在热解和炭化过程中的反应规律也有所不同，因此要根据实际情况进行调整和优化。
木材变成木炭的过程不仅可以去除挥发性物质，提高木材的质量，还可以增加木材的热值和抗腐蚀性。
因此，木炭在生活中被广泛应用于烧烤、取暖、净化空气、制造药品和橡胶等各个领域。
热解木质纤维的化学反应机理
热解木质纤维的化学反应机理Introduction木材是生命力的象征。
它们是我们用手指触摸到的第一个可见的生物存在的产物，也是人类起初使用工具的基础。
随着时间的流逝，木材在各种方面被广泛应用，如建筑、家具和艺术品等。
尽管木材在自然界中无法永久保存，但通过热解木质纤维的化学反应，可以将木材转化为更为稳定的形式，以便延长其使用寿命。
Chapter 1: 热解木质纤维的概念热解是一种化学反应，它涉及使用高温将多种有机物分解为小分子化合物。
热解工艺被广泛用于纺织品、燃料和木材等行业。
热解木质纤维是一种利用木材的加工技术，可以将木材转化为腌制木材、木炭、木醋液等更为稳定的形式。
Chapter 2: 热解木质纤维的原理木材主要是由三种生物高分子纤维素、半纤维素和木质素组成。
这些高分子长链聚合物可以在高温下分解成极小的分子。
在热解过程中，木材中的高分子被加热以至于分解，释放出一系列的小分子产物。
其中，比较重要的产物是非结晶性纤维素和大量的低分子化合物，如甲醛、甲酚和醋酸等。
Chapter 3: 热解木质纤维的过程热解木质纤维的反应过程包括以下四个步骤：1. 除去木材的水分：加热木材，使其脱去水分，并开始分解半纤维素。
2. 半纤维素分解：木材中的半纤维素被分解成糖和二糖。
3. 纤维素分解：随着温度上升，高分子纤维素分解成小分子，释放出气体和液体。
4. 木质素分解：随着温度的继续上升，木质素和残留的纤维素和半纤维素被分解成碳和灰。
Chapter 4: 热解木质纤维的产物热解木质纤维的反应产生三个主要的化学产物：腌制木材、木醋液和木炭。
1. 腌制木材：经过热解处理的木材可以产生一种具有低水分含量和抗腐蚀性的新型木材。
2. 木醋液：热解过程中生成的蒸气可以冷凝为一种可以再生应用的有机酸——木醋液。
这个不仅是一种有机化学品，也经常用于制造耐火材料和高强度纤维。
3. 木炭：热解过程中的残留物在缺氧或低氧的环境下经过干燥和碳化会生成木炭，它被广泛使用于家庭加热和生产煤气和热水。
木材炭化原理
木材炭化原理
木材炭化是一种将木材经过加热处理使其转化为炭的过程。
其原理基于热解反应和干馏反应。
热解反应是指在高温下，木材中的脂肪、蛋白质和碳水化合物等有机物分解生成可燃气体和液体炭化物的过程。
当木材加热到500摄氏度以上时，木材中的纤维素、半纤维素和木质素等高分子有机物开始分解，产生一系列气体，如甲烷、乙烯、一氧化碳和氢气等。
同时，也会生成液体炭化物，如木醋液。
干馏反应是指在无氧或缺氧条件下，木材中的有机物质在高温下发生分解，生成炭、焦油和燃烧气体的过程。
在炭化过程中，木材中的有机物质经过热分解，失去水和挥发分以及一些气体产物，残留部分则转化为炭。
炭的主要成分是碳，具有较高的碳含量和极低的挥发分含量。
通过木材炭化可以得到高热值、低挥发性的木炭。
木炭具有良好的燃烧性能，可以被广泛应用于冶金、化工、农业、环保等领域。
此外，木炭还可以用于净化水源、制备活性炭和造纸等工业生产过程中。
总的来说，木材炭化的原理是通过木材在高温下热解反应和干馏反应，使其转化为木炭的过程。
这一过程能够有效提高木材的利用率，并获得一种能源资源和物质资源。
木材炭化热量计算
木材炭化热量计算
木材炭化热量计算是评估木材在热解过程中能量变化的一种方法，对于理解和优化木材热解过程具有重要的意义。
我们需要理解什么是木材炭化。
木材炭化就是将木材在缺氧条件下加热到一定温度，使木材中的有机物分解，生成固体炭、液体焦油和气体等产物的过程。
这个过程也被称为木材热解。
然后，我们需要知道如何计算木材炭化热量。
一般来说，我们会使用差热分析（DTA）或者差示扫描量热法（DSC）来测量木材热解过程中的能量变化。
这种方法可以测量出在特定温度下，木材热解反应的热效应，从而得到热解反应的热量。
此外，我们还可以通过理论计算来估算木材炭化的热量。
这通常需要知道木材的主要成分（如纤维素、半纤维素和木质素等）的热解反应热，以及这些成分在木材中的含量。
通过这些数据，我们可以计算出木材炭化的理论热量。
木材炭化热量计算是一个复杂的过程，需要考虑许多因素，如木材的种类、热解条件、热解反应的热效应等。
但是，通过这种计算，我们可以更好地理解木材热解过程，为优化木材热解提供理论依据。
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第五章 木材热解
概述 木材干馏 木材炭化 木材气化 木材液化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、概述
1、定义
木材热解： 隔绝空气或有限制的通入空气的条件 木材热解：就是在隔绝空气或有限制的通入空气 隔绝空气或有限制的通入空气 下，将木材加热分解的过程。
2、热解产物
一般得到气体、液体和固体三种产物，主要产物是液 态的木醋液和木焦油 气态的木煤气和固态的木炭。它 木醋液和木焦油、 木醋液和木焦油 们又称为木材热解的初生产物。 木材热解产品可以广泛用在化学纤维、合成橡胶、香 料、食品加工、冶金、染料、药物、选矿、防腐、国防以 及环保等方面。
3、固定碳
固定碳的组成： C=(1-V-A)×100% 式中：C-固定碳含量，％；V-挥发分含量，％； A-灰分含量，％ 因此，它是一个假定的概念，指在高温缺氧条件下煅烧木炭 时，木炭中保留下来的碳元素（占绝大部分）和少量的氢 和氧元素。 固定碳含量的大小较大程度上反映了原料炭化程度的高低。
（4）热解气氛
热解气氛对热解产物的组成和性质有较大的影响。 热解气氛对热解产物的组成和性质有较大的影响。热解气氛主要 有惰性气氛（如氮气中）、氧化性气氛（如有限的空气中）、还 原性气氛（如氢气中）、自发性气氛（在隔绝空气下，在原料热 解所产生的气体产物中）、过热水蒸气气氛。热解气氛对植物资 源热解的机理是复杂的，目前还有大量不清楚的地方。但这是有 效提高植物资源高效利用的有潜力的方式。 对于不同目的的四种热解方式：植物原料的炭化、干馏、 对于不同目的的四种热解方式：植物原料的炭化、干馏、气化和 液化，它们所采用的气氛不同：炭化（惰性气氛、氧化性气氛或 液化，它们所采用的气氛不同 自发性气氛中）、干馏（自发性气氛）、气化（惰性气氛或还原 性气氛）、液化（过热水蒸气气氛、惰性气氛或还原性气氛）。
（一）木材干馏的过程
根据木材干馏过程中的温度变化和生产产物的特征，木 材干馏过程可分为四个阶段：
1、干燥阶段
温度在150℃以内， 2小时，吸热反应。木材水分蒸 发，化学组成基本不变。得到的馏出液是水，气体产物是空 气及少量的二氧化碳。
2、预炭化阶段
温度150-275 ℃，2-3小时，吸热反应。木材的化学组 成发生明显变化，到本阶段结束时，原料木材转变成褐色， 但尚未转变成木炭。得到的馏出液有水、少量的醋酸、甲醇 等有机物质，生产的不凝性气体中有二氧化碳、一氧化碳、 甲烷等。
1、木炭
木炭在275 ℃以上的高温下生产，其产率随树种及干馏 的最终温度而异，通常占绝干原料木材重量的33-38%。 干馏条件相同时，针叶材木炭产率高于阔叶材。对同一 树种，随着干馏最终温度的提高，木材的产率下降，挥发分 含量减少，固定碳含量增加， 木材的主要成分在干馏时都能生成木炭。
2、粗木醋液
干馏装置
干馏的装置及工艺干馏装置和炭化装置不同之处是： （1）干馏装置需要较好的密封性； （2）干馏装置需要液体产物的收集装置、焦油分离装置、液 体产物的冷却装置等。 因此，干馏装置和炭化装置有较大的区别。
三、烧炭
烧炭：是在有限制地供给少量空气的条件下，使木 烧炭： 材在炭化装置中进行热分解，以制取木炭为目的 的操作。烧炭是木材热解最简单的方法，主要产 品是木炭。
木材作为整体热解时得到的产物大致相当于三者分别热解 时的产物。160℃以下是木材的干燥阶段；温度达到275℃ 时反应加剧,生成大量分解产物，如醋酸、甲醇、木焦油 和气体产物。气体中二氧化碳逐渐减少，但甲烷增加。此 时，剧烈的放热反应使釜内温度迅速上升。当温度达到 450℃时，液体产物减少,在此温度下保持一段时间,让挥 发组分逸出,可提高木炭中固定碳的含量。
3、炭化阶段
温度275-400℃，放热反应，急剧热分解，馏出液中 醋酸、甲醇、木焦油及其他有机物等，气体产物中一氧化碳、 甲烷、氢气等可燃性成分比例上升；5小时后产物量减少， 炭化结束，木炭已生产。 本阶段的一个重要特点 重要特点：热分解过程中伴随着放出热 重要特点 量。又称放热反应阶段。
4、煅烧阶段
• 稀木醋液可直接用于土壤消毒。加工后可 制得醋酸、醋酸盐或醋酸酯、甲醇和其他 溶剂等产品。用于纺织、皮革、食品、有 机合成和其他工业。
• 木焦油是一种含烃类、酸类、酚类较高的 有机化合物，加工后可获得杂酚油、抗聚 剂、浮选起泡剂，木沥青等产品。也可用 于医药、合成橡胶和冶金等部门。
• 木炭现在除仍作生活燃料外，还用作金属 冶炼、食品和轻工业的燃料，电炉冶炼的 还原剂，金属精制时用作覆盖剂保护金属 不被氧化。在化学工业上常作二硫化碳和 活化炭等的原料。用作饼干厂、冶炼厂等 的燃料，也用于水的过滤、液体的脱色和 制备黑色火药等。还在研磨、绘画、化妆、 医药、火药、渗碳、粉末合金等各方面应 用。
温度400-450℃，吸热反应，木材干馏基本完成。馏出 液和不凝性气体的产量很少。 煅烧的目的：降低木炭中的挥发物质，提高固定碳含量 和增加木炭的强度。
(二）木材干馏的产物
木材干馏产物:固态产物木炭、液态产物粗木醋液和 气态产物木煤气。 但当木材进行炭化时，生产的液态及气态产 物，通常大部分在炭化装置中被供给的少量空气烧 却，转化成热能供炭化使用，少量随烟气排出，一 般不回收利用；最终仅得到固态产物木炭。
纤维素在240-350℃时热解,约在275℃开始放热反应,分解 剧烈。在300℃时发生配糖键的迅速解离,生成较多的左旋 葡萄糖酐,在真空和过热水蒸气解质中得率更高。在较高 的温度下，左旋葡萄糖酐等中间产物会进一步分解，生成 醋酸、甲醇和木焦油等挥发性产物。 木质素在250-500℃热解,310℃左右开始放热反应。主要 产物是酚类、醋酸、甲醇和木炭。酚类和木炭的得率比纤 维素、半纤维素多，气体产物却较少，气体中一氧化碳和 甲烷的含量比纤维素的多，但二氧化碳较少。
(7)催化剂和化学助剂的作用 (7)催化剂和化学助剂的作用
金属催化剂 在还原性气氛的热解条件下，常用金属镍、钴、钼等 重金属进行催化热解。可以大大提高液化效果。 无机化学助剂 质子酸和路易斯酸：如硫酸、磷酸、盐酸，氯化等； 盐：如 氯化钙、氯化镁、硫化钾、碳酸钠等； 碱：氢氧化钠、氢氧化钾等。
二、木材干馏
（2）沉淀木焦油：黑色、黏稠、油状液体。木焦油中含 酚类化合物达10-50%。针叶材木焦油中酚类含量大于阔叶材。 （3）粗松节油：针叶材干馏的粗木醋液澄清后分离出来 的粗松节油，为红褐色液体，主要成分是萜烯类与萜烯醇类 物质，还含有少量的醛、酮类物质。
3、木煤气
木材干馏时生成的不凝性气体称作木煤气，其产率约占 绝干原料木材重量的16-18%。木煤气的组成受干馏最终温度 的影响。通常含40-50%CO2、25-35%CO、15-23%CH4、 1-5%C2H4、0.5-2.5%H2。随着干馏最终温度的升高，木煤气 中CO2及CO的含量减少，CH4、C2H4、H2的含量增加。
流态化炉（沸腾炉） 利用流态化的原理炭化微小颗粒状木质原料的 炉型。有外热、内热两种加热方式 。 螺旋炉 螺旋炉是用钢板卷制的细长圆筒状卧式炉。通 常为外热式，适于炭化微小颗粒状物料。 回转炉 适用于颗粒状或小块状物料的炭化。内热式用 的较多 。
（二）木炭的化学组成
1、主要元素：碳元素，约占80％以上 主要元素 少量元素：氧、氢、氮、磷、硅等非金属元素和钙、镁、 少量元素 铁、钾、钠等金属元素 。炭化最终温度越 高，则碳元素含量越高。 2、挥发分 挥发分：高温缺氧的条件下，煅烧木炭时，释放出的CO、 CO2、H2、CH4及其它不凝性气体产物。 来源：木炭未完全炭化的脂肪族碳链及连接在类石墨微 晶边缘上的含氧官能团和氢。炭化最终温度越 高，则挥发分越低。
（5）热解溶剂
植物资源的热解一般都在固相中进行。但在 热解的方式之一－液化时，常加入有机溶剂，如 苯、乙醇等，进行热解，以得到较高得率的液体 产物。
（6）植物原料的性质
含水率。过高，增加能耗和液体产物中的水分含量； 过低，提高热解速度。 原料的大小。原料的体积越大，则传热和传质的距离 和时间越长，二次反应发生的几率越大，从而引起各 种形态产物的得率、组成，降低所得炭的机械强度。 腐朽部分的影响。腐朽的木材热解得到的木炭质地疏 松、易碎、易自燃；液态有机物的得率降低；木煤气 得率增加 。（白腐菌和褐腐菌 ，白腐菌主要破坏木 质素 ，褐腐菌主要破坏纤维素 ）
（一）烧炭方法
坑中烧炭、堆积烧炭、炭窑烧炭、炭化炉烧炭。
炭窑
筑窑： 筑窑
炭化室 烟道 燃烧室 烘窑： 烘窑：新窑需要 装料、点火、炭化 装料、点火、 封窑冷却 出窑
炭窑
移动式炭化炉
安装 密封 装炉 点火炭化 封炉冷却 出炉
果壳炭化炉 果壳 炭化槽 预热段 炭化段 冷却段 出料
其它炭化装置
粗木醋液是木材干馏时生成的蒸汽气体混合物经过冷凝冷却而回 收得到的液态产物总称，其产率约占绝干木材重量的45-50%。由于原料 木材中都含有一些水分，因此实际产率更高。 阔叶材粗木醋液精置后分为二层：上层澄清木醋液，下层为沉淀木 焦油。针叶材粗木醋液静置后分为三层：上层为粗松节油，中层为澄清 木醋液，下层为沉淀木焦油。 （1）澄清木醋液：黄色至红棕色液体，酸性，化学组成和性质随原料 澄清木醋液： 树种及干馏的最终温度而异。通常含有80-90%的水分和10-20%的有机物 质。有机物质的种类有200多种，澄清木醋液中含酸类（主要是醋酸）、 醇类（主要是甲醇）、酯类、酮类、醛类、呋喃化合物和碳水化合物等。 硬阔叶材由于比针叶材含有更多的乙酰基和甲氧基，因此常被用作生产 醋酸和甲醇的主要原料。由此得到的醋酸用于制造醋酸纤维、醋酸酯 等，甲醇用于制造甲醛等，溶剂用于油漆、纺织等工业部门。