beeld door: Mr.B-king/. com

artikel bijgewerkt op 18/02/20 door Susha Cheriyadath

pyrolyse is een proces van het chemisch ontbinden van organische materialen bij verhoogde temperaturen in afwezigheid van zuurstof. Het proces komt typisch voor bij temperaturen boven 430 °C (800 °F) en onder druk. Het impliceert tegelijkertijd de verandering van fysische fase en chemische samenstelling en is een onomkeerbaar proces. Het woord pyrolyse is bedacht van de Griekse woorden “pyro” wat vuur betekent en “lysis” wat scheiden betekent.

pyrolyse wordt gewoonlijk gebruikt om organische materialen om te zetten in een vast residu dat as en koolstof, kleine hoeveelheden vloeistof en gassen bevat. Extreme pyrolyse, aan de andere kant, levert koolstof als het residu en het proces heet carbonisatie. In tegenstelling tot andere hoge-temperatuur processen zoals hydrolyse en verbranding, pyrolyse geen reactie met water, zuurstof of andere reagentia. Aangezien het echter praktisch niet mogelijk is om een zuurstofvrije omgeving te bereiken, vindt in elk pyrolysesysteem altijd een kleine hoeveelheid oxidatie plaats.

soorten Pyrolysereacties

Er zijn drie soorten pyrolytische reacties, gedifferentieerd naar de verwerkingstijd en de temperatuur van de biomassa.

langzame pyrolyse

langzame pyrolyse wordt gekenmerkt door lange verblijfsduur van vaste stoffen en gas, lage temperaturen en trage verwarmingssnelheden voor biomassa. In deze modus, de verwarming temperaturen varieert van 0,1 tot 2 °C (32.18 tot 35.6 °F) per seconde en de heersende temperaturen zijn bijna 500°C (932°F). De verblijftijd van gas kan meer dan vijf seconden bedragen en die van biomassa kan variëren van minuten tot dagen.

tijdens langzame pyrolyse komen teer en char als belangrijkste producten vrij omdat de biomassa langzaam wordt gedevolatiseerd. Repolymerisatie / recombinatiereacties treden op nadat de primaire reacties plaatsvinden.

flits pyrolyse

flits pyrolyse treedt op bij snelle verhittingssnelheden en matige temperaturen tussen 400 en 600 °C (752 en 1112 °F). De verblijftijd van de damp van dit proces is echter minder dan 2s. Flash pyrolyse produceert minder hoeveelheden gas en teer in vergelijking met langzame pyrolyse.

snelle pyrolyse

dit proces wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van bio-olie en gas. Tijdens het proces wordt biomassa snel verwarmd tot temperaturen van 650 tot 1000 °C (1202 tot 1832 °F) afhankelijk van de gewenste hoeveelheid bio-olie of gasproducten. Char wordt verzameld in grote hoeveelheden en moet regelmatig worden verwijderd.

Microgolfpyrolyse

snelle pyrolyse blijkt te profiteren van het gebruik van microgolfverwarming. Biomassa absorbeert meestal microgolfstraling heel goed, waardoor het verwarmen van het materiaal zeer efficiënt is – net als microgolfverwarming van voedsel, kan het de tijd verminderen die nodig is om de pyrolyse-reacties te starten, en vermindert ook sterk de energie die nodig is voor het proces. Omdat microgolfverwarming pyrolyse kan initiëren bij veel lagere algemene temperaturen (soms zo laag als 200-300 °C), is gebleken dat de geproduceerde bio-olie hogere concentraties van meer thermisch labiele, hogere waarde chemicaliën bevat, wat suggereert dat microgolfbio-olie kan worden gebruikt als vervanging voor ruwe olie als grondstof voor sommige chemische processen.

de typen Pyrolysereactoren die in de industrie worden gebruikt

enkele van de reactoren die in het pyrolyseproces worden gebruikt, zijn::

Bubbling Fluidized Bed Pyrolyzers

Fluidized beds zijn over het algemeen eenvoudig te construeren en te ontwerpen in vergelijking met andere reactortypes. Borrelen fluïdised bed pyrolyzers hebben grote warmteopslagcapaciteit, betere temperatuurregeling, uitstekende warmteoverdracht kenmerken, en beter gas-vaste stoffen contact. In deze pyrolyzer wordt de verblijftijd van dampen en vaste stoffen geregeld door het fluïdiserende gasdebiet. Tijdens de pyrolysereactie werkt char als katalysator bij het kraken van dampen. Char wordt uiteindelijk verzameld door entrainment processen.

circulerende Vloeistofbedden en getransporteerde bedden

circulerende wervelbedpyrolyzers hebben vergelijkbare kenmerken als pyrolyzers met borrelbed, met uitzondering van het feit dat de verblijftijd van dampen en char sneller is als gevolg van hogere gassnelheden. Deze pyrolyzers hebben een beter gas-vast contact, een hoge verwerkingscapaciteit en een potentieel om om te gaan met cohesieve vaste stoffen die anders moeilijk genoeg zouden kunnen zijn om te fluidizeren in borrelende gefluïdiseerde bedden.

ablatieve Pyrolyzer

de ablatieve pyrolyzer daarentegen is zo ontworpen dat de warmte die door een hete reactorwand wordt overgebracht de grondstof onder druk verzacht. Grote grondstoffendeeltjes kunnen in deze pyrolyzer worden gepyrolyiseerd omdat de reactiesnelheid niet wordt beïnvloed door warmteoverdracht via het biomassadeeltje. Deze pyrolyzers zorgen voor een hoge relatieve beweging tussen de reactorwand en het deeltje en hoge druk van het deeltje op de hete reactorwand. Het vermijdt de behoefte aan inert gas en daarom is de verwerkingsapparatuur klein en is het reactiesysteem intenser.

Wat zijn de voordelen van pyrolyse?

de belangrijkste voordelen van pyrolyse zijn onder meer:

• Het is een eenvoudige, goedkope technologie voor het verwerken van een grote verscheidenheid aan grondstoffen.
• het vermindert het storten van afval en de uitstoot van broeikasgassen.
• het vermindert het risico op waterverontreiniging.het heeft het potentieel om de afhankelijkheid van het land van ingevoerde energiebronnen te verminderen door energie op te wekken uit binnenlandse bronnen.
• afvalbeheer met behulp van moderne pyrolyse-technologie is goedkoop dan verwijdering naar stortplaatsen.
• de bouw van een pyrolyse-Centrale is een relatief snel proces.
• Het creëert verschillende nieuwe banen voor mensen met een laag inkomen op basis van de hoeveelheden afval die in de regio worden geproduceerd, wat op zijn beurt voordelen oplevert voor de volksgezondheid door het opruimen van afval.

toepassingen van pyrolyse

enkele van de belangrijkste toepassingen van pyrolyse zijn:

• Het wordt veel gebruikt in de chemische industrie voor de productie van methanol, actieve kool, houtskool en andere stoffen uit hout.
• synthetisch gas geproduceerd door de omzetting van afval met pyrolyse kan worden gebruikt in gas-of stoomturbines voor de opwekking van elektriciteit.
• een mengsel van Steen, Aarde, Keramiek en glas uit pyrolytisch afval kan worden gebruikt als bouwmateriaal – bouwslakken of voor het vullen van stortbekledingen.
• Het speelt een belangrijke rol in koolstof-14-datering en massaspectrometrie.
• het wordt ook gebruikt voor verschillende kookprocedures zoals karameliseren, grillen, frituren en bakken.