Der Verkohlungsprozess bezieht sich auf den Prozess der Umwandlung von organischen Stoffen wie Biomasse oder Kohle in kohlenstoffreiche Substanzen durch die Anwendung von Wärme in Abwesenheit oder begrenzter Anwesenheit von Sauerstoff. Dieser Prozess umfasst mehrere Schritte und kann in mehrere Stufen unterteilt werden.
Im Falle von Biomasse wie Holzsägemehlbriketts oder Kokosnussschalen kann der Verkohlungsprozess in drei Stufen unterteilt werden: Trocknung, Erstverkohlung und umfassende Verkohlung.
1. Trocknungsphase: In dieser Phase verdunstet die in der Biomasse enthaltene Feuchtigkeit bei steigender Temperatur. In dieser Phase finden keine chemischen Veränderungen statt.
2. Anfängliche Karbonisierungsphase: Wenn die Temperatur weiter ansteigt, beginnt die Biomasse thermisch zu zersetzen. Die Bestandteile der Biomasse, wie Zellulose, Hemizellulose und Lignin, zersetzen sich und setzen flüchtige Stoffe wie CO, CO2, CH4 und "Teere" frei. Zu diesen flüchtigen Stoffen gehören höhere Kohlenhydrate, Essigsäure und Methanol.
3. Umfassende Karbonisierungsphase: Bei Temperaturen zwischen 300 und 650 °C wird die Biomasse chemisch zersetzt. In dieser Phase entstehen Essigsäure, Carbinol, Holzteer und brennbare Gase wie Methan und Ethylen. Diese Gase tragen zur Erzeugung hoher Temperaturen bei, und die Biomassebriketts werden zu Holzkohle destilliert.
Bei Kohle besteht die Verkokung aus vier zeitgleichen und teilweise konkurrierenden Schritten. Bei diesen Schritten wird die Kohle unter Ausschluss von Sauerstoff auf hohe Temperaturen erhitzt, was zur Freisetzung flüchtiger Gase und zur Bildung von Koks führt, der fast reiner Kohlenstoff ist.
Der Verkohlungsprozess wird in der Regel in einem Verkohlungsofen durchgeführt, der für hohe Verkohlungsraten, Energieeffizienz, rauchfreien Betrieb und einfache Bedienung ausgelegt ist. Der Ofen funktioniert, indem die Biomasse oder Kohle darin eingeschlossen und einer kontrollierten Erhitzung ausgesetzt wird.
Zu den Vorteilen eines Verkohlungsofens gehören hohe Verkohlungsraten, Energieeffizienz, rauchfreier Betrieb und einfache Bedienung. Der Ofen gewährleistet die Qualität der Holzkohle, indem er die Zersetzung und Verkohlung der Briketts fördert. Die während des Prozesses erzeugte Wärme trägt zur Aufrechterhaltung der Temperatur im Ofen bei und liefert die notwendige Energie für die Zersetzung der Briketts. Der Ofen ermöglicht auch die Erzeugung von brennbaren Gasen, Teer und Holzkohle, die weiterverwendet werden können.
Insgesamt ist der Verkohlungsprozess ein entscheidender Schritt bei der Umwandlung von organischem Material in kohlenstoffreiche Substanzen wie Holzkohle, die zu verschiedenen Anwendungen wie Brennstoff, Filtration und industriellen Prozessen beitragen.
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