破壞性蒸餾

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簡介

“破壞性蒸餾”指的是使用特定試劑、有限量的氧氣、溶劑以及蒸汽或酚類等催化劑處理有機材料的過程。破壞性蒸餾也可以描述為使用熱解技術。這將在極高的溫度以及相對惰性的環境中完成。煤炭經常暴露於有害的蒸餾中。它用於提供各種商業上重要的產品。經濟相關產品包括氫氧化銨、焦炭、碳、煤焦油、煤氣以及煤油。

什麼是破壞性蒸餾？

破壞性蒸餾實際上是一種化學方法，透過加熱未經處理的物質使其分解，導致較大分子內部“裂解”。從本質上講，破壞性蒸餾指的是在有限的氧氣水平以及某些試劑、溶劑和催化劑（包括酚類和蒸汽）下合成一些有機分子。它也可以指在無空氣環境中生產有機物質。破壞性蒸餾的方法可以認為是熱解假說的應用。當被推到高溫時，這些大分子完全分解並不少見。

煤的破壞性蒸餾示意圖

煤的破壞性蒸餾是指在隔絕空氣的情況下加熱煤的過程。煤包含多種元素，包括C、H、O、N以及S。以下是煤的主要產物

破壞性蒸餾

• 焦炭 - 它由98%的碳組成。這是最好的煤種，多孔、粗糙且呈黑色。它確實是一種良好的燃料，因為木炭燃燒乾淨。它主要用作金屬從礦石中提取過程中的還原劑。它也用於生產水煤氣和發生爐煤氣等燃料氣體。

• 煤焦油 - 煤焦油似乎是碳分子的一種複雜組合。它是一種粘稠的黑色液體，具有難聞的氣味。透過煤焦油的分餾可以生產許多化學化合物，這些化合物已被用於生產油漆、顏料、殺蟲劑、藥物、合成纖維以及炸藥。這些化學物質包括苯胺、苯、酚以及甲苯。煤焦油也可以用來製造萘丸，然後用來防治蛾和其他昆蟲。

• 煤氣 - 煤氣主要由甲烷、氫氣以及一氧化碳組成。煤氣含有易燃氣體，使其成為極好的燃料。它含有大量的熱量。直到1950年，它一直用於照亮孟買住宅、工廠以及街道。它以前被用於冷卻。

破壞性蒸餾過程中形成的產物

當無機物質暴露於破壞性蒸餾時，僅會產生一些副產物。當有機物質暴露於這種方法時，會形成各種各樣的產物。從各種有機物質的破壞性蒸餾中可以形成數百種化合物。然而，這些成分中的大多數通常在商業上意義不大。

破壞性蒸餾技術產生的餾出物通常具有低分子量。此外，這些餾出物的某些部分也已被證明可以聚合並形成相當大的分子。由於餾出物分子可能經歷的某些化學反應，也可能形成更大的分子。耐熱炭以及焦油似乎是某些餾出物分子之間相互作用產生的產物的突出例子。這些成分中的每一個都有可能具有經濟價值。

破壞性蒸餾的過程

破壞性蒸餾方法包括在蒸餾裝置中對有機底物進行熱解以及提取在熱解過程中產生的揮發性化合物。因此，應該強調的是，收集到的副產物僅佔起始原料質量的一小部分。這是因為蒸餾裝置以灰燼、不揮發性焦油以及炭的形式保留了相當數量的初始原料。與點燃相比，破壞消耗的有機材料數量要少得多。

破壞性蒸餾的應用

• 此方法可用於使用木材提取松節油以及甲醇。

• 木材的破壞性蒸餾通常會產生固體木炭沉積物。這種化學物質在工業上有多種應用。

• 使用破壞性蒸餾製造木材還可以使人們生產各種其他高價值的商業產品。焦油以及萜烯是這些產品中的兩種。

• 煤將被破壞性蒸餾以生產許多經濟上有用的產品，例如煤焦油、焦炭、煤氣以及氫氧化銨。

• 破壞性蒸餾也可用於處理聚合產生的廢物。此方法將產生原始單體，然後可將其用於其他適當的技術。

關於破壞性蒸餾的趣味事實

破壞性蒸餾似乎是透過在少量空氣和氧氣存在下將其加熱到高溫將化學物質分解成其組成部分的方法。該物質在密閉容器中加熱，導致其分解成其組成元素。之後，將組成部分從容器中取出並靜置冷卻。異戊二烯是透過破壞性蒸餾發現的。它是在天然橡膠的破壞性蒸餾過程中發現的。異戊二烯在合成各種合成橡膠中至關重要。氯丁橡膠一直以來都是由異戊二烯製成的最突出的合成橡膠。

結論

在沒有氧氣的情況下，破壞性蒸餾確實是由熱量影響產生的不可逆化學變化。一種有機材料（包括木材、煤以及原油）被熱量分解的現象。這導致它們降解成固體、液體以及氣體，這些固體、液體以及氣體隨後被用來生產焦炭、木炭、油以及氨。煤氣和煤焦油似乎是破壞性煤炭蒸餾的副產物。在這個過程中，焦炭作為殘留物留下來，主要用作金屬提取過程中的還原劑。

常見問題

1. 破壞性煤炭蒸餾的目標是什麼？

可以破壞數噸煤炭以產生700公斤焦炭、100升液氨、50升煤焦油以及400 𝑚3煤氣。破壞性蒸餾正在成為一種越來越可行的從廢聚合物中回收單體的方法。

2. 煤中發現了什麼礦物？

煤中最常見的礦物（例如石英、伊利石粘土、方解石以及黃鐵礦）由以下元素組成：O、Al、Si、Fe、S以及Ca。

3. 木材的破壞性蒸餾會產生哪種醇？

甲醇被稱為“木精”，因為它以前主要作為木材破壞性蒸餾的殘留物獲得。

4. 煤炭燃燒與煤炭的破壞性蒸餾有什麼區別？

煤炭燃燒產生熱量以及能量，而破壞性蒸餾則分離煤炭成分，如煤氣、煤焦油、焦炭以及氨水。

5. 破壞性蒸餾與碳化之間到底有什麼區別？

破壞性蒸餾是利用熱量分解原料，並伴隨有效的提取。碳化似乎是一種在複雜過程中發生的熱解反應，其中許多反應同時發生。