Destilación seca

Destilación seca es la calefacción de materiales sólidos para producir productos gaseosos (que pueden condensarse en líquidos o sólidos). El método puede implicar pirolisis o termolisis, o no puede (por ejemplo, una mezcla simple de hielo y vidrio podría separarse sin romper ningún vínculo químico, pero la materia orgánica contiene una mayor diversidad de moléculas, algunas de las cuales probablemente se rompen).

Si no hay cambios químicos, sólo cambios de fase, se asemeja a la destilación clásica, aunque generalmente necesitará temperaturas más altas. Destilación seca en la que ocurren cambios químicos es un tipo de destilación o grieta destructiva.

Usos

El método se ha utilizado para obtener combustibles líquidos a partir de carbón y madera. También se puede utilizar para descomponer sales minerales como sulfatos (SO²⁻
>₄) mediante termólisis, produciendo en este caso dióxido de azufre (SO₂) o trióxido de azufre (SO₃), gas que se puede disolver en agua para obtener ácido sulfúrico. Mediante este método se identificó por primera vez y se produjo artificialmente el ácido sulfúrico. Cuando sustancias de origen vegetal, p.e. El carbón, el esquisto bituminoso, la turba o la madera se calientan en ausencia de aire (destilación seca), se descomponen en gas, productos líquidos y coque/carbón vegetal. El rendimiento y la naturaleza química de los productos de descomposición dependen de la naturaleza de la materia prima y de las condiciones en las que se realiza la destilación seca. La descomposición dentro de un rango de temperatura de 450 a aproximadamente 600°C se llama carbonización o desgasificación a baja temperatura. A temperaturas superiores a 900°C, el proceso se denomina coquización o desgasificación a alta temperatura. Si el carbón se gasifica para producir gas de hulla o se carboniza para producir coque, el alquitrán de hulla se encuentra entre los subproductos.

Madera

Cuando la madera se calienta por encima de 270°C comienza a carbonizarse. Si no hay aire, el producto final (ya que no hay oxígeno presente para reaccionar con la madera) es carbón vegetal. Si hay aire (que contiene oxígeno), la madera se incendiará y arderá cuando alcance una temperatura de aproximadamente 400 a 500 °C y el producto combustible será ceniza de madera. Si la madera se calienta lejos del aire, primero se elimina la humedad. Hasta que esto se complete, la temperatura de la madera se mantiene entre 100 y 110 °C. Cuando la madera está seca su temperatura aumenta y, alrededor de los 270°C, comienza a descomponerse espontáneamente. Ésta es la conocida reacción exotérmica que tiene lugar al quemar carbón vegetal. En esta etapa comienza la evolución de los subproductos de la carbonización de la madera. Estas sustancias se desprenden gradualmente a medida que aumenta la temperatura y alrededor de 450°C la evolución es completa. El residuo sólido, el carbón vegetal, está compuesto principalmente de carbono (alrededor del 70%) y pequeñas cantidades de sustancias alquitranadas que pueden eliminarse o descomponerse completamente sólo elevando la temperatura por encima de aproximadamente 600°C.

En la práctica común de quemar carbón utilizando el calentamiento interno de la madera cargada quemando una parte de ella, todos los vapores y gases subproductos escapan a la atmósfera en forma de humo. Los subproductos se pueden recuperar haciendo pasar los gases residuales a través de una serie de agua para producir el llamado vinagre de madera (ácido piroleñoso) y el gas de madera no condensable pasa a través del condensador y puede quemarse para proporcionar calor. El gas de madera sólo se puede utilizar como combustible y normalmente consta de un 17% de metano; 2% de hidrógeno; 23% monóxido de carbono; 38% dióxido de carbono; 2% de oxígeno y 18% de nitrógeno. Tiene un poder calorífico del gas de aproximadamente 10,8 MJ/m³ (290 BTU/pie cúbico), es decir, aproximadamente un tercio del valor del gas natural. Cuando las maderas de árboles de hoja caduca se someten a destilación, los productos son metanol (alcohol de madera) y carbón vegetal. La destilación de la madera de pino hace que el alquitrán de pino y la brea goteen de la madera y dejen carbón. El alquitrán de corteza de abedul es un alquitrán especialmente fino, conocido como "aceite ruso", adecuado para la protección del cuero. Los subproductos del alquitrán de madera son la trementina y el carbón vegetal.

Los hornos de tar son hornos de destilación seca, usados históricamente en Escandinavia para producir tar de madera. Fueron construidos cerca del bosque, de piedra caliza o de agujeros más primitivos en el suelo. El fondo está inclinado en un agujero de salida para permitir que la lona se derrame. La madera se divide en dimensiones de un dedo, apilado densamente, y finalmente cubierto con suciedad y musgo. Si el oxígeno puede entrar, la madera podría coger fuego, y la producción sería arruinada. Encima de esto, se apila un fuego y se enciende. Después de unas horas, la lona comienza a salir y sigue haciéndolo durante unos días.