Karbonizacji , zwany również uwęglenia jest mniej lub bardziej szybkiego przetwarzania substancji organicznych w węglu (o atomami ) gazy i smołę , pod wpływem ciepła.
Karbonizacja może obejmować różne różne operacje transformacji chemicznej:
Podczas spalania , przemiana ciepła w obecności powietrza, spalany jest węgiel.
Zwęglenie powierzchniowe oznacza częściowe spalanie w celu zaczernienia powierzchni.
Karbonizacja jest tutaj chemicznym procesem niepełnego spalania niektórych ciał stałych poddanych działaniu wysokiej temperatury bez obecności tlenu. Pozostałość nazywa się char w języku angielskim . Pod wpływem ciepła karbonizacja usuwa wodór i tlen z ciała stałego, tak że pozostały węgiel składa się głównie z węgla . Polimery, takie jak tworzywa termoutwardzalne lub większość stałych związków organicznych, takich jak drewno lub inne tkanki biologiczne , wykazują właściwości zwęglające.
Od XVIII -tego wieku, operacje „destylacja” (lub „char”) prowadzone są w branży, aby uzyskać paliwo węgiel-bogatych, smoły i gazy zwane „ wyprodukowany gaz ”. Te operacje muszą być raczej nazywane „ piroliza ”, „piroliza”, termin pochodzi prawdopodobnie w XIX th wieku odróżniania operacji spalania lub pirolizy , jest związek organiczny za pomocą ciepła w celu uzyskania innych produktów (gaz i materiały), który nie zawierał : W przeciwieństwie do destylacji , podczas pirolizy materiał ulega zniszczeniu.
Zasadniczo surowce objęte „karbonizacją” to drewno, torf i węgiel, które dają odpowiednio:
Różne smoły można także otrzymać z sosny smoły oraz smoły węglowej , etc.
Operacje te wykonywano przez ogrzewanie w kamieniach szlifierskich lub w autoklawie , przy braku powietrza. Przemiana na gaz węglowy i koks odbywała się w gazowniach i koksowniach . Handel związany z węglem drzewnym to węgiel drzewny , smoła sosnowa, smoła lub smoła.
Zarówno koks, jak i węgiel drzewny są produkowane przez karbonizację na skalę przemysłową lub przez normalne spalanie węgla, węgla kamiennego lub drewna. Normalne spalanie zużywa węgiel, a także gazy powstające podczas jego tworzenia, podczas gdy procesy przemysłowe dążą do odzyskania oczyszczonego węgla przy minimalnych stratach podczas spalania. Jest to zatem osiągane albo przez spalanie paliwa podstawowego (drewna lub węgla drzewnego) w środowisku ubogim w tlen, albo przez podgrzanie go do wysokiej temperatury bez dopuszczania do spalania. W przemysłowej produkcji koksu i węgla drzewnego lotne związki usuwane podczas karbonizacji są często wychwytywane do wykorzystania w innych procesach chemicznych. Przy produkcji koksu jest to gaz węglowy .
Spalanie węgla w kuźni generalnie wytwarza ciepło niezbędne do wysokotemperaturowej obróbki metali w dobrze zarządzanym pożarze poprzez ciągłą produkcję i zużycie koksu. Wewnętrzny pierścień palącego się koksu zapewnia ciepło, które przekształca otaczający węgiel w koks, który jest następnie wypychany w kierunku środka ognia, aby zapewnić wymagane ciepło i wytworzyć więcej koksu; sam węgiel nie jest w stanie wytworzyć ciepła niezbędnego do niektórych operacji kucia.
Karbonizacja hydrotermalna (HTC) „karbonizacja wodna w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu” jest procesem fizykochemicznym służącym do przekształcania związków organicznych w strukturyzowany węgiel.
Jest to niezwykle powolna forma karbonizacji pod wysokim ciśnieniem; W miarę jak warstwy geologiczne formują się i opadają w podłoże, struktura materii, a następnie węgla ewoluuje, a po kilkuset milionach lat uwęglenie przekształca materię organiczną roślin (liście, pnie, pyłki…) osadzoną w węglu. . Uważa się, że węgle, których zwęglenie jest najbardziej zaawansowane, mają wysoką rangę.
Nie należy mylić pirolizy i spalania (lub spalania ): procesy redoks zachodzące podczas pożaru w obecności tlenu .
Normalne spalanie zużywa węgiel, a także gazy powstające podczas jego tworzenia, podczas gdy procesy przemysłowe starają się odzyskać węgiel przy minimalnych stratach spalania.
Karbonizacja miała szczególne znaczenie w prawie zwyczajowym w Anglii . W tym systemie podpalenie obejmowało zwęglenie domu - rzeczywiste uszkodzenie włókna materiału budulcowego konstrukcji - a nie zwykłe uszkodzenie powierzchni.
Pirolizy drewna , czasami zwana „ destylacji ”, „ sucha destylacja ” rozkładowej destylacji lub „ zwęglania ”, pozwala na uzyskanie w każdym przypadku do suchej pozostałości, z węgla , a także różne frakcje , które są formowane skroplonej l. Pyroligneous kwas i różne smoły (w kategorii drewna liściastego np . smoła brzozowa i sosnowa, w tym żywica ). Gaz opałowy ( gaz drzewny , gaz żywica ) może być otrzymany. Żywicy zawierał głównie miękkiego jest jedyną substancją, która może doprowadzić do rzeczywistego destylatu .
Smoła sosna zwany także boisko do Sztokholm , murawa jest lepkim produktem i czarne rajstopy uzyskane w procesie koksowania z sosny . Był używany do ochrony drewna, ale także jako środek leczniczy do użytku weterynaryjnego i ludzkiego ( smoła norweska ).
Karbonizacja jest ważnym procesem w przypadku zapłonu paliw stałych i powolnego spalania . Przy budowie budynków drewnianych o dużej gęstości drewna przewidywalne tworzenie się warstwy karbonizacyjnej jest wykorzystywane do określenia odporności ogniowej belek nośnych i jest ważnym czynnikiem w inżynierii ochrony przeciwpożarowej . Jeśli słup drewna ma wystarczająco dużą średnicę, jego odsłonięta powierzchnia zostanie przekształcona w warstwę zwęgloną podczas pożaru konstrukcji, aż grubość warstwy zwęglonej zapewni wystarczającą izolację, aby zapobiec zwęgleniu. Warstwa ta służy następnie do ochrony pozostałego strukturalnego rdzenia drewnianego, który może nadal przenosić obciążenia budynku, jeśli zostanie odpowiednio zaprojektowany.
Częściowe zwęglenie pozwala na powierzchowne zabezpieczenie drewna przed gniciem: deska jest wypalana na powierzchni, na żarze lub przepuszczana latarką, a następnie szczotkowana, myta, suszona, aw niektórych przypadkach pokryta naturalnym olejem. Drewno spalane lub zwęglone drewno jest wykorzystywane do budowy ogrodzeń, pokłady i meble, lub do wykorzystania jako zewnętrznej lub wewnętrznej bocznicy. Wygląd spalonego drewna nie zmienia się w czasie, a długość życia drewna szacuje się na ponad osiemdziesiąt lat; Zapewniając dużą odporność na warunki atmosferyczne, wodę, ogień i gnicie, cieszy się wysoką ochroną przed organizmami ksylofagów . Chociaż cedr jest tradycyjnie używany, tak jak w Japonii, gdzie ta tradycyjna technika nazywa się yakisugi lub shō sugi ban , możliwe jest również użycie innych gatunków, takich jak modrzew, dąb i sosna.
Większość imponujących starych budynków, takich jak kościoły , spoczywa na palach, które uległy zwęgleniu.
Do obróbki drewna morskiego zastosowano karbonizację . Kiedy Henri Pig Lapparent (1807-1884) proponuje ponownie tę metodę konserwowania drewna XIX th wieku, przytacza przykład wyjątkowej długowieczności HMS Royal William 1719, którego poroże zostały zwęglone. Cała rama była zwęglona słomą lub płonącymi wiązkami, a jakiś kawałek odizolowanej ramy, przez małe ogniska wiórowe, Lapparent sugeruje zastosowanie do nich gazu zapalającego ( sprężony gaz przenośny, ale także ciężkie oleje) latarki . Spośród bateauxmais w ten sposób traktowane będą również przejazdy kolejowe.
Paleontolodzy, paleobotaniści i archeolodzy mogą używać szczątków drewna lub zwęglonej żywności do identyfikacji lub datowania kontekstu czasowego;
Karbonizacja (zwęglone drewno ), zanurzenie w wodzie ( podmokłe drewno ), mineralizacja i skamieniałość ( skamieniałe drewno ) to trzy sposoby, dzięki którym drewno przeciwstawi się czasom historycznym. Drewno zwęglone jest przedmiotem badań antrakologii .
Drewno jest przekształcany do węgla w czasie spalania w niskich atmosferze tlenu w temperaturze rzędu od 250 do 500 ° C . Poniżej 250 ° C zachodzi niepełna przemiana w węgiel, a materiał można następnie poddać degradacji tlenowej w taki sam sposób jak niezmienione drewno. Powyżej 500 ° C drewno zamienia się w popiół i jest znacznie mniej prawdopodobne, że przetrwa. Węgiel drzewny można odzyskać w ilościach z prawie każdego stanowiska archeologicznego, co teoretycznie czyni go idealnym materiałem porównawczym.