kép hitel: Mr. B-king/. com

cikk frissítve 18/02/20 által Susha Cheriyadath

a pirolízis a szerves anyagok kémiailag bomló folyamata magas hőmérsékleten oxigén hiányában. A folyamat jellemzően 430 C (800 F) feletti hőmérsékleten és nyomás alatt történik. Ez egyidejűleg magában foglalja a fizikai fázis és a kémiai összetétel megváltoztatását, és visszafordíthatatlan folyamat. A pirolízis szó a görög “Piro” szavakból származik, ami tüzet jelent, a “lízis” pedig elválasztást jelent.

a Pirolízist általában arra használják, hogy a szerves anyagokat szilárd maradékká alakítsák, amely hamut és szenet, kis mennyiségű folyadékot és gázokat tartalmaz. A szélsőséges pirolízis viszont szenet eredményez, mint maradékot, ezt a folyamatot karbonizációnak nevezzük. Más magas hőmérsékletű folyamatoktól eltérően, mint például a hidrolízis és az égés, a pirolízis nem jár vízzel, oxigénnel vagy más reagensekkel való reakcióval. Mivel azonban gyakorlatilag nem lehet oxigénmentes környezetet elérni, minden pirolízis rendszerben mindig kis mennyiségű oxidáció fordul elő.

A Pirolízisreakciók típusai

háromféle pirolitikus reakció létezik, amelyeket a biomassza feldolgozási ideje és hőmérséklete különböztet meg.

lassú pirolízis

a lassú pirolízist hosszú szilárd és gáz tartózkodási idő, alacsony hőmérséklet és lassú biomassza fűtési sebesség jellemzi. Ebben a módban a fűtési hőmérséklet 0,1-2 C (32,18-35,6 F) / másodperc, az uralkodó hőmérséklet pedig közel 500 C (932 F). A gáz tartózkodási ideje meghaladhatja az öt másodpercet, a biomassza tartózkodási ideje pedig percektől napokig terjedhet.

a lassú pirolízis során a kátrány és a szén fő termékként szabadul fel, mivel a biomassza lassan devolatilizálódik. A repolimerizációs / rekombinációs reakciók az elsődleges reakciók után következnek be.

Flash pirolízis

a Flash pirolízis gyors melegítési sebességgel és mérsékelt hőmérsékleten történik 400 és 600 C (752 és 1112 F) között. Ennek a folyamatnak a gőz tartózkodási ideje azonban kevesebb, mint 2 s. a Flash pirolízis kevesebb mennyiségű gázt és kátrányt termel a lassú pirolízishez képest.

gyors pirolízis

ezt a folyamatot elsősorban bioolaj és gáz előállítására használják. A folyamat során a biomasszát gyorsan 650-1000 Celsius C (1202-1832 F) hőmérsékletre melegítik, a bioolaj vagy gáztermékek kívánt mennyiségétől függően. A szén nagy mennyiségben halmozódik fel, ezért gyakran el kell távolítani.

mikrohullámú pirolízis

kimutatták, hogy a gyors pirolízis előnyös a mikrohullámú fűtés használatából. A biomassza jellemzően nagyon jól elnyeli a mikrohullámú sugárzást, így az anyag melegítése rendkívül hatékony – csakúgy, mint az élelmiszer mikrohullámú melegítése, csökkentheti a pirolízis reakciók elindításához szükséges időt, és jelentősen csökkenti a folyamathoz szükséges energiát. Mivel a mikrohullámú fűtés sokkal alacsonyabb általános hőmérsékleten (néha akár 200-300 C) is elindíthatja a pirolízist, azt találták, hogy az előállított bioolaj nagyobb koncentrációban tartalmaz termikusan labilisabb, nagyobb értékű vegyi anyagokat, ami arra utal, hogy a mikrohullámú bioolaj felhasználható a nyersolaj helyettesítésére, mint egyes kémiai folyamatok alapanyaga.

az iparban használt Pirolízisreaktorok típusai

a pirolízis során használt reaktorok közül néhány a következőket tartalmazza:

buborékoló Fluid ágy Pirolizátorok

A Fluid ágyakat általában egyszerű megépíteni és megtervezni, összehasonlítva más reaktortípusokkal. A buborékoló fluidágyas pirolizátorok nagy hőtároló kapacitással, jobb hőmérséklet-szabályozással, kiváló hőátadási jellemzőkkel és jobb gáz-szilárd anyagok érintkezésével rendelkeznek. Ebben a pirolízisben a gőzök és szilárd anyagok tartózkodási idejét a fluidizáló gáz áramlási sebessége szabályozza. A pirolízis során a szén katalizátorként működik a gőzök repedésében. A Char-T végül befogadási folyamatok gyűjtik össze.

a keringő Folyadékágyak és a szállított ágy

a keringő fluidágy-pirolízerek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a buborékoló ágy-pirolízerek, kivéve, hogy a gőzök és a szén tartózkodási ideje gyorsabb a nagyobb gázsebesség miatt. Ezek a pirolizátorok jobb gáz-szilárd érintkezéssel, nagy feldolgozási kapacitással és a kohéziós szilárd anyagok kezelésére képesek, amelyek egyébként elég kemények lehetnek ahhoz, hogy fluidizálódjanak a buborékoló fluidágyakban.

Ablative Pyrolyzer

az ablative pyrolyzer – t viszont úgy tervezték, hogy a forró reaktor faláról átvitt hő nyomás alatt lágyítsa az alapanyagot. Ebben a pirolizálóban nagy alapanyag-részecskék pirolizálhatók, mivel a reakciósebességet nem befolyásolja a biomassza-részecskén keresztüli hőátadás. Ezek a pirolizátorok biztosítják a reaktor fala és a részecske közötti nagy relatív mozgást, valamint a forró reaktor falán lévő részecske nagy nyomását. Elkerüli az inert gáz szükségességét, ezért feldolgozó berendezése kicsi, és a reakciórendszer intenzívebb.

milyen előnyei vannak a pirolízisnek?

a pirolízis legfontosabb előnyei a következők:

• ez egy egyszerű, olcsó technológia sokféle alapanyag feldolgozására.
• csökkenti a hulladéklerakókba kerülő hulladékot és az üvegházhatású gázok kibocsátását.
• csökkenti a vízszennyezés kockázatát.
• lehetőség van arra, hogy csökkentse az ország függőségét az importált energiaforrásoktól azáltal, hogy energiát termel a hazai forrásokból.
• a hulladékgazdálkodás a modern pirolízis technológia segítségével olcsó, mint a hulladéklerakókba történő ártalmatlanítás.
• a pirolízis erőmű építése viszonylag gyors folyamat.
• a régióban keletkező hulladék mennyisége alapján számos új munkahelyet teremt az alacsony jövedelműek számára, ami viszont a hulladéktisztítás révén közegészségügyi előnyökkel jár.

A pirolízis alkalmazása

a pirolízis néhány fő alkalmazása a következőket tartalmazza:

• széles körben használják a vegyiparban metanol, aktív szén, faszén és más anyagok előállítására fából.
• a hulladék pirolízissel történő átalakításával előállított szintetikus gáz felhasználható gáz-vagy gőzturbinákban villamos energia előállítására.
• a kő, a talaj, a kerámia és a pirolitikus hulladékból nyert üveg keveréke építőanyagként – építési salakként vagy hulladéklerakó burkolatok feltöltésére használható.
• fontos szerepet játszik a szén-14 kormeghatározásban és a tömegspektrometriában.
• számos szakács eljáráshoz is használják, mint például karamellizálás, grillezés, sütés és sütés.