Billedkredit: Mr. B-king/. com

artikel opdateret den 18/02/20 af Susha Cheriyadath

pyrolyse er en proces med kemisk nedbrydning af organiske materialer ved forhøjede temperaturer i fravær af ilt. Processen sker typisk ved temperaturer over 430 liter C (800 liter F) og under tryk. Det indebærer samtidig ændring af fysisk fase og kemisk sammensætning og er en irreversibel proces. Ordet pyrolyse er opfundet fra de græske ord “pyro”, hvilket betyder ild og “lysis”, hvilket betyder adskillelse.pyrolyse bruges almindeligvis til at omdanne organiske materialer til en fast rest indeholdende aske og kulstof, små mængder væske og gasser. Ekstrem pyrolyse giver derimod kulstof som Rest, og processen kaldes karbonisering. I modsætning til andre højtemperaturprocesser som hydrolyse og forbrænding involverer pyrolyse ikke reaktion med vand, ilt eller andre reagenser. Da det imidlertid praktisk talt ikke er muligt at opnå et iltfrit miljø, forekommer der altid en lille mængde ilt i ethvert pyrolysesystem.

typer af Pyrolysereaktioner

der er tre typer pyrolytiske reaktioner differentieret efter biomassens behandlingstid og temperatur.

langsom pyrolyse

langsom pyrolyse er kendetegnet ved lange faste stoffer og gasopholdstider, lave temperaturer og langsomme biomasseopvarmningshastigheder. I denne tilstand varierer opvarmningstemperaturerne fra 0,1 til 2 liter C (32,18 til 35,6 liter F) per sekund, og de fremherskende temperaturer er næsten 500 liter C (932 liter F). Opholdstiden for gas kan være over fem sekunder, og biomassen kan variere fra minutter til dage.

under langsom pyrolyse frigives tjære og char som hovedprodukter, da biomassen langsomt devolatiliseres. Repolymerisering / rekombinationsreaktioner forekommer efter de primære reaktioner finder sted.

Flash pyrolyse

Flash pyrolyse forekommer ved hurtige opvarmningshastigheder og moderate temperaturer mellem 400 og 600 liter C (752 og 1112 liter F). Imidlertid er dampens opholdstid for denne proces mindre end 2s. Flash pyrolyse producerer færre mængder gas og tjære sammenlignet med langsom pyrolyse.

hurtig pyrolyse

denne proces bruges primært til at producere bioolie og gas. Under processen opvarmes biomasse hurtigt til temperaturer på 650 til 1000 liter C (1202 til 1832 liter F) afhængigt af den ønskede mængde bioolie eller gasprodukter. Char akkumuleres i store mængder og skal fjernes ofte.

Mikrobølgepyrolyse

hurtig pyrolyse har vist sig at drage fordel af brugen af mikrobølgeopvarmning. Biomasse absorberer typisk mikrobølgestråling meget godt, hvilket gør opvarmning af materialet meget effektivt – ligesom mikrobølgeopvarmning af mad kan det reducere den tid, det tager at starte pyrolysereaktionerne, og reducerer også i høj grad den energi, der kræves til processen. Fordi mikrobølgeopvarmning kan starte pyrolyse ved meget lavere samlede temperaturer (undertiden så lave som 200-300 liter C), har det vist sig, at den producerede bioolie indeholder højere koncentrationer af mere termisk labile kemikalier med højere værdi, hvilket antyder, at mikrobølge bioolie kunne bruges som erstatning for råolie som råmateriale til nogle kemiske processer.

De typer Pyrolysereaktorer, der anvendes i branchen

nogle af de reaktorer, der anvendes i pyrolyseprocessen, omfatter følgende:

boblende fluidiserede seng Pyrolysatorer

fluidiserede senge er generelt enkle at konstruere og designe sammenlignet med andre reaktortyper. Boblende pyrolysatorer med fluidiseret seng har stor varmelagringskapacitet, bedre temperaturkontrol, fremragende varmeoverførselsegenskaber og bedre kontakt med gas-faste stoffer. I denne pyrolysator styres opholdstiden for dampe og faste stoffer af den fluidiserende gasstrømningshastighed. Under pyrolysereaktionen virker char som en katalysator i krakningsdampe. Char indsamles endelig ved inddrivelsesprocesser.

cirkulerende Væskesenge og transporteret seng

cirkulerende fluidiserede seng pyrolysatorer har lignende egenskaber som boblende seng pyrolysatorer, bortset fra at opholdstiden for dampe og char er hurtigere på grund af højere gashastigheder. Disse pyrolysatorer har bedre gasfast kontakt, høj behandlingskapacitet og potentiale til at håndtere sammenhængende faste stoffer, der ellers kan være hårde nok til at fluidisere i boblende fluidiserede senge.

ablativ Pyrolysator

den ablative pyrolysator blev på den anden side designet således, at varmen overført fra en varm reaktorvæg blødgør råmaterialet under tryk. Store råvarepartikler kan pyrolyseres i denne pyrolysator, da reaktionshastighederne ikke påvirkes af varmeoverførsel via biomassepartiklen. Disse pyrolysatorer sikrer høj relativ bevægelse mellem reaktorvæggen og partiklen og højt tryk af partiklen på den varme reaktorvæg. Det undgår behovet for inert gas, og derfor er dets behandlingsudstyr lille, og reaktionssystemet er mere intens.

Hvad er fordelene ved pyrolyse?

de vigtigste fordele ved pyrolyse inkluderer følgende:

• det er en enkel, billig teknologi til behandling af en lang række råmaterialer.
• det reducerer affald, der går til deponering og drivhusgasemissioner.
• det reducerer risikoen for vandforurening.
• det har potentialet til at reducere landets afhængighed af importerede energiressourcer ved at generere energi fra indenlandske ressourcer.
• affaldshåndtering ved hjælp af moderne pyrolyseteknologi er billig end bortskaffelse til lossepladser.
• opførelsen af et pyrolysekraftværk er en relativt hurtig proces.
• det skaber flere nye job for lavindkomstfolk baseret på de mængder affald, der genereres i regionen, hvilket igen giver folkesundhedsfordele gennem affaldsoprydning.

anvendelser af pyrolyse

nogle af de vigtigste anvendelser af pyrolyse inkluderer følgende:

• det bruges i vid udstrækning i den kemiske industri til fremstilling af methanol, aktivt kul, trækul og andre stoffer fra træ.syntetisk gas produceret ved omdannelse af affald ved hjælp af pyrolyse kan anvendes i gas-eller dampturbiner til produktion af elektricitet.
• en blanding af sten, jord, keramik og glas opnået fra pyrolytisk affald kan anvendes som byggemateriale – byggeslagge eller til påfyldning af lossepladser.
• det spiller en vigtig rolle i kulstof-14 dating og massespektrometri.
• det bruges også til flere madlavningsprocedurer som karamelisering, grillning, stegning og bagning.