Zdjęcie kredyt: Mr.B-king/. com

artykuł zaktualizowany 18/02/20 przez Susha Cheriyadath

Piroliza jest procesem chemicznie rozkładania materiałów organicznych w podwyższonych temperaturach przy braku tlenu. Proces ten zwykle zachodzi w temperaturach powyżej 430 °C (800 °F) i pod ciśnieniem. Jednocześnie wiąże się ze zmianą fazy fizycznej i składu chemicznego i jest procesem nieodwracalnym. Słowo piroliza pochodzi od greckich słów „pyro”, co oznacza ogień i” liza”, co oznacza oddzielenie.

Piroliza jest powszechnie stosowana do przekształcania materiałów organicznych w stałą pozostałość zawierającą popiół i węgiel, małe ilości cieczy i gazów. Z drugiej strony, ekstremalna piroliza daje węgiel jako pozostałość, a proces nazywa się karbonizacją. W przeciwieństwie do innych procesów wysokotemperaturowych, takich jak hydroliza i spalanie, piroliza nie obejmuje reakcji z wodą, tlenem lub innymi odczynnikami. Ponieważ jednak praktycznie nie jest możliwe uzyskanie środowiska beztlenowego, w każdym systemie pirolizy zawsze występuje niewielka ilość utleniania.

rodzaje reakcji pirolizy

istnieją trzy rodzaje reakcji pirolitycznych różniące się czasem przetwarzania i temperaturą biomasy.

powolna Piroliza

powolna piroliza charakteryzuje się długim czasem przebywania ciał stałych i gazu, niskimi temperaturami i powolnym tempem ogrzewania biomasy. W tym trybie temperatura ogrzewania wynosi od 0,1 do 2 °c (32,18 do 35,6 °f) na sekundę, a panujące temperatury wynoszą prawie 500°C (932°f). Czas przebywania gazu może wynosić ponad pięć sekund, a czas przebywania biomasy może wynosić od minut do dni.

podczas powolnej pirolizy, smoła i char są uwalniane jako główne produkty, ponieważ biomasa jest powoli dewolatyzowana. Reakcje repolymeryzacji / rekombinacji zachodzą po wystąpieniu reakcji pierwotnych.

Piroliza Flash

Piroliza Flash występuje przy szybkim nagrzewaniu i umiarkowanych temperaturach między 400 a 600 °C (752 i 1112 °f). Jednak czas przebywania pary w tym procesie jest mniejszy niż 2S. błyskawiczna piroliza wytwarza mniej ilości gazu i smoły w porównaniu do powolnej pirolizy.

szybka Piroliza

proces ten jest stosowany głównie do produkcji bio-ropy naftowej i gazu. Podczas procesu biomasa jest szybko podgrzewana do temperatury od 650 do 1000 °C (1202 do 1832 °F), w zależności od pożądanej ilości produktów bio-ropy naftowej lub gazu. Char jest gromadzony w dużych ilościach i musi być często usuwany.

Piroliza mikrofalowa

wykazano, że szybka piroliza przynosi korzyści dzięki zastosowaniu ogrzewania mikrofalowego. Biomasa zazwyczaj bardzo dobrze pochłania promieniowanie mikrofalowe, dzięki czemu ogrzewanie materiału jest bardzo wydajne – podobnie jak mikrofalowe ogrzewanie żywności, może skrócić czas potrzebny na zainicjowanie reakcji pirolizy, a także znacznie zmniejszyć energię potrzebną do procesu. Ponieważ ogrzewanie mikrofalowe może zainicjować pirolizę w znacznie niższych temperaturach ogólnych (czasami nawet 200-300 °c), stwierdzono, że produkowany bio-olej zawiera wyższe stężenia bardziej termicznie niestabilnych, o wyższej wartości chemikaliów, co sugeruje, że bio-olej mikrofalowy może być stosowany jako zamiennik ropy naftowej jako surowiec dla niektórych procesów chemicznych.

rodzaje reaktorów pirolizy stosowanych w przemyśle

niektóre Reaktory stosowane w procesie pirolizy obejmują następujące:

Bąbelkowe Pirolizery ze złożem fluidalnym

łóżka fluidalne są na ogół proste do skonstruowania i zaprojektowania w porównaniu z innymi typami reaktorów. Bąbelkowe pirolizery ze złożem fluidalnym mają dużą pojemność magazynowania ciepła, lepszą kontrolę temperatury, doskonałe właściwości przenoszenia ciepła i lepszy kontakt Gaz-ciała stałe. W tym pirolizerze czas przebywania oparów i ciał stałych jest kontrolowany przez natężenie przepływu gazu fluidyzującego. Podczas reakcji pirolizy char działa jako katalizator w pękaniu oparów. Char jest ostatecznie zbierany przez procesy entrainment.

cyrkulacyjne złoża fluidalne i transportowane złoża

Pirolizery z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym mają podobne właściwości jak pirolizery ze złożem bąbelkowym, z wyjątkiem tego, że czas przebywania oparów i char jest szybszy z powodu wyższych prędkości gazu. Te pirolizery mają lepszy kontakt Gaz-ciało stałe, wysoką wydajność przetwarzania i potencjał do radzenia sobie ze spoistymi ciałami stałymi, które w przeciwnym razie mogłyby być wystarczająco twarde, aby fluidyzować w bąbelkowych złożach fluidalnych.

Pirolizer ablacyjny

natomiast pirolizer ablacyjny został zaprojektowany tak, aby ciepło przenoszone ze ściany gorącego reaktora zmiękczało surowiec pod ciśnieniem. Duże cząstki surowców mogą być pirolizowane w tym pirolizerze, ponieważ na szybkość reakcji nie ma wpływu transfer ciepła przez cząstkę biomasy. Pirolizery te zapewniają wysoki względny ruch między ścianą reaktora a cząstką i wysokie ciśnienie cząstki na gorącej ścianie reaktora. Unika potrzeby gazu obojętnego, a zatem jego sprzęt do przetwarzania jest mały, a system reakcji jest bardziej intensywny.

jakie są zalety pirolizy?

kluczowe zalety pirolizy obejmują:

• jest to prosta, niedroga technologia do przetwarzania szerokiej gamy surowców.
• zmniejsza ilość odpadów trafiających na składowiska i emisję gazów cieplarnianych.
• zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia wody.
• ma potencjał, aby zmniejszyć zależność kraju od importowanych zasobów energetycznych poprzez wytwarzanie energii z zasobów krajowych.
• Gospodarka Odpadami przy pomocy nowoczesnej technologii pirolizy jest tania niż utylizacja na wysypiska.
• budowa elektrowni pirolizy jest stosunkowo szybkim procesem.
• tworzy kilka nowych miejsc pracy dla osób o niskich dochodach w oparciu o ilość odpadów wytwarzanych w regionie, co z kolei zapewnia korzyści dla zdrowia publicznego poprzez oczyszczanie odpadów.

zastosowania pirolizy

niektóre z głównych zastosowań pirolizy obejmują następujące:

• jest szeroko stosowany w przemyśle chemicznym do produkcji metanolu, węgla aktywnego, węgla drzewnego i innych substancji z drewna.
• Gaz syntetyczny wytwarzany w wyniku przetwarzania odpadów za pomocą pirolizy może być stosowany w turbinach gazowych lub parowych do produkcji energii elektrycznej.
• mieszanina kamienia, gleby, ceramiki i szkła uzyskana z odpadów pirolitycznych może być stosowana jako materiał budowlany – żużel budowlany lub do wypełniania wykładzin składowisk odpadów.
• odgrywa ważną rolę w datowaniu węgla-14 i spektrometrii masowej.
• jest również używany do kilku procedur gotowania, takich jak karmelizowanie, grillowanie, smażenie i pieczenie.