基本介绍

碳化同炭化，是指生物质在缺氧或贫氧条件下，以制备相应的炭材为目的的一种热解技术。其过程与生物质，木纤维，木质素的分解同步。

最初制得环己酮的方法是干馏庚二酸钙。在煤的化学加工中，干馏一直是重要的方法。干馏过程除用于煤化，还应用于油页岩、木材和农副产品等的加工过程。干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有。对木材干馏可得木炭、木焦油、木煤气；对煤干馏，可得焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉煤气。

干馏是煤在隔绝空气条件下受热变化的过程，煤在干馏过程中有复杂的变化，其主要为干馏过程中煤的性质的变化，在研究干馏过程时，主要是应了解煤的粒度变化，软化及热分解、结焦等。煤的干馏又称煤的焦化。

将煤、木材、油页岩等在隔绝空气下加热分解为气体（煤气）、液体（焦油）和固体（焦炭）产物，焦油蒸气随煤气从焦炉逸出，可以回收利用，焦炭则由焦炉内推出。

过程条件

干馏炉

将煤、木材、油页岩等在隔绝空气下加热，使分解为气体（如煤气）、液体（如焦油）和固体（如焦炭）产物。干馏设备一般为工业炉窑，煤气由炉窑逸出，并带有焦油蒸气，可以回收。焦炭则残留在炉窑中。根据加热的最终温度，一般可分为高温干馏（约900~1100℃）、中温干馏（约660~750℃）和低温干馏（约500~580℃）。此外，还有成堆干馏或煤堆干馏等。干馏所得气、液、固产物的相对数量随加热温度、时间和压力变化而变化。因此，变换和调节干馏过程的条件即可达到不同的生产目的。

过程机理

碳化是一个复杂的化学反应过程，包括脱水、热解、脱氢、热缩合、加氢、焦化等反应。不同物质的碳化过程虽各有差别，但一般均可分为三个阶段：

①脱水分解。干馏操作初期，温度相对较低，有机物首先脱水，随着温度升高，逐渐分解产生低分子挥发物。

②热解。随着干馏温度的继续升高，有机物中的大分子发生键的断裂，即发生热解，得到液体有机物(包括焦油)。这些干馏产物随干馏物质而异，如干馏糠壳可得糠醛，干馏油页岩可得页岩油和一些杂环化合物。

③缩合和碳化。当温度进一步提高时，随着水和有机物蒸气的析出，剩余物质受热缩合成胶体。同时，析出的挥发物逐渐减少，胶体逐渐固化和碳化。随着温度升高、加热时间延长，所生成的固体产物中的碳含量逐渐增多，氢、氧、氮和硫等其他元素含量逐渐减少。

从木材干馏可得木炭，从煤可得焦炭。

相关术语

脱水碳化

脱水碳化指的是将有机物去掉其他元素留下碳。如浓硫酸具有很强的脱水能力在和有机物接触时，把有机物中的氢、氧元素按水的组成比（2:1）脱去，留下黑色的碳，从而使对方碳化。实际脱的是氢和氧，并不是说该物质就含水。

碳化作用

碳化作用是混凝土失效形式的一种术语，也称混凝土中性化。混凝土碳化是指混凝土本身含有大量的毛细孔，空气中二氧化碳与混凝土内部的游离氢氧化钙反应生成碳酸钙，造成混凝土疏松、脱落。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，进而引发钢筋锈蚀、收缩开裂，甚至凝胶结构解体等一系列问题。