木材熱解
正文
木材或木質原料在隔絕空氣或通入適量空氣或其他介質條件下受熱降解的化學反應過程。是林產化學加工的一項重要內容。主要產物是液態的木醋液和木焦油、氣態的木煤氣和固態的木炭。產物的數量和組成隨原料和工藝條件而異。木材熱解工業根據目的產物的不同分為燒炭（又稱木材炭化）、木材乾餾、木材氣化和活性炭生產等部門。熱解過程始於木材加熱溫度達到高於 100℃時。最初僅發生一定程度的熱解，主要是木材幹燥；溫度達到160 ℃時開始出現明顯的熱解反應，生成低分子化合物。但木材主要組分即半纖維素、纖維素和木質素熱解的條件和歷程不同:半纖維素對溫度最敏感,在200～260℃時首先熱解。開始放熱的反應溫度約為 220℃。其主要組分聚木糖在 300℃熱解所得焦油中含有較多的低聚糖混合物,在加酸水解時可得約54％的D-木糖,是由配糖基解離而形成。在更高的溫度下，熱解產物與纖維素的基本相似，但不生成左鏇葡萄糖酐。纖維素在240～350℃時熱解,約在275℃開始放熱反應,分解劇烈。在300℃時發生配糖鍵的迅速解離,生成較多的左鏇葡萄糖酐,在真空和過熱水蒸氣解質中得率更高。在較高的溫度下，左鏇葡萄糖酐等中間產物會進一步分解，生成醋酸、甲醇和木樵油等揮發性產物。木質素在250～500℃熱解,310℃左右開始放熱反應。主要產物是酚類、醋酸、甲醇和木炭。酚類和木炭的得率比纖維素、半纖維素多，氣體產物卻較少，氣體中一氧化碳和甲烷的含量比纖維素的多，但二氧化碳較少。
木材作為整體熱解時得到的產物大致相當於三者分別熱解時的產物。160℃以下是木材的乾燥階段;溫度達到275℃時反應加劇,生成大量分解產物，如醋酸、甲醇、木焦油和氣體產物。氣體中二氧化碳逐漸減少，但甲烷增加。此時，劇烈的放熱反應使釜內溫度迅速上升。當溫度達到450℃時，液體產物減少,在此溫度下保持一段時間,讓揮發組分逸出,可提高木炭中固定碳的含量。
木材熱解以燒炭的歷史最為悠久。人類早把木炭作為木材熱解的主要產物。後因需要把木焦油和木醋液用於屍體防腐,開始收集燒炭時的液體產物。19世紀時,因食用醋、甲醇、丙酮的需要量增加，開始將生產木炭為主的燒炭轉變到以生產和加工液體產物為主的木材乾餾。進入20世紀後，由於木材價格上漲以及合成甲醇、合成醋酸、發酵法丙酮生產的發展，以液體產品為主的木材乾餾工業又轉向生產木炭為主。但在森林資源豐富的國家仍保留有木材乾餾工業。隨著人類對生物質能的開發，作為新能源之一的木材氣化和液化開始受到重視，正在向催化熱解方向發展，以生產發熱量高的木煤氣和合成用氣體原料。
參考書目
南京林產工業學院主編：《木材熱解工藝學》，林業出版社，北京，1983。
