credit Imagine: Mr.B-king/. com

articol actualizat la 18/02/20 de Susha Cheriyadath

Piroliza este un proces de descompunere chimică a materialelor organice la temperaturi ridicate în absența oxigenului. Procesul are loc de obicei la temperaturi de peste 430 de Centimetre c (800 de Centimetre F) și sub presiune. Aceasta implică simultan schimbarea fazei fizice și a compoziției chimice și este un proces ireversibil. Cuvântul piroliză este inventat din cuvintele grecești „pyro” care înseamnă foc și „liză” care înseamnă separare.

Piroliza este frecvent utilizată pentru a transforma materialele organice într-un reziduu solid care conține cenușă și carbon, cantități mici de lichid și gaze. Piroliza extremă, pe de altă parte, produce carbon ca reziduu și procesul se numește carbonizare. Spre deosebire de alte procese la temperaturi ridicate, cum ar fi hidroliza și arderea, piroliza nu implică reacția cu apa, oxigenul sau alți reactivi. Cu toate acestea, deoarece practic nu este posibil să se obțină un mediu fără oxigen, o cantitate mică de oxidare apare întotdeauna în orice sistem de piroliză.

tipuri de reacții de piroliză

există trei tipuri de reacții pirolitice diferențiate de timpul de procesare și temperatura biomasei.

Piroliza lentă

piroliza lentă se caracterizează prin perioade lungi de ședere a solidelor și gazelor, temperaturi scăzute și rate lente de încălzire a biomasei. În acest mod, temperaturile de încălzire variază de la 0,1 la 2 CTF C (32,18 la 35,6 CTF F) pe secundă, iar temperaturile predominante sunt de aproape 500 CTF c (932 CTF F). Timpul de rezidență al gazului poate fi de peste cinci secunde, iar cel al biomasei poate varia de la minute la zile.

în timpul pirolizei lente, gudronul și cărbunele sunt eliberate ca produse principale pe măsură ce biomasa este devolatilizată lent. Reacțiile de repolimerizare / recombinare apar după apariția reacțiilor primare.

Piroliza blițului

piroliza blițului are loc la viteze de încălzire rapide și la temperaturi moderate cuprinse între 400 și 600 ct (752 și 1112 CTF). Cu toate acestea, timpul de rezidență a vaporilor acestui proces este mai mic de 2s. piroliza Flash produce mai puține cantități de gaz și gudron în comparație cu piroliza lentă.

piroliză rapidă

acest proces este utilizat în principal pentru a produce bio-petrol și gaze. În timpul procesului, biomasa este încălzită rapid la temperaturi de 650 până la 1000 de metri cubi c (1202 până la 1832 de metri cubi F) în funcție de cantitatea dorită de produse bio-petroliere sau gazoase. Char se acumulează în cantități mari și trebuie îndepărtat frecvent.

Piroliza cu microunde

s-a demonstrat că piroliza rapidă beneficiază de utilizarea încălzirii cu microunde. Biomasa absoarbe de obicei radiațiile cu microunde foarte bine, făcând încălzirea materialului extrem de eficientă – la fel ca încălzirea cu microunde a alimentelor, poate reduce timpul necesar inițierii reacțiilor de piroliză și, de asemenea, reduce foarte mult energia necesară procesului. Deoarece încălzirea cu microunde poate iniția piroliza la temperaturi globale mult mai scăzute (uneori la fel de scăzute ca 200-300 CT), s-a constatat că bio-uleiul produs conține concentrații mai mari de substanțe chimice mai labile termic, cu valoare mai mare, sugerând că Bio-uleiul cu microunde ar putea fi utilizat ca înlocuitor al țițeiului ca materie primă pentru unele procese chimice.

tipurile de reactoare de piroliză utilizate în industrie

unele dintre reactoarele utilizate în procesul de piroliză includ următoarele:

Pirolizoarele cu pat fluidizat cu bule

paturile fluidizate sunt în general simple de construit și proiectat în comparație cu alte tipuri de reactoare. Pirolizoarele cu pat fluidizat cu bule au o capacitate mare de stocare a căldurii, un control mai bun al temperaturii, caracteristici excelente de transfer de căldură și un contact mai bun cu gaz-solide. În acest pirolizator, timpul de rezidență al vaporilor și solidelor este controlat de debitul de gaz fluidizant. În timpul reacției de piroliză, char acționează ca un catalizator în crăparea vaporilor. Char este în cele din urmă colectat prin procese de antrenare.

paturile de Fluid circulant și patul transportat

pirolizoarele de pat fluidizate circulante au caracteristici similare cu cele ale pirolizoarelor de pat cu barbotare, excluzând faptul că timpul de rezidență al vaporilor și al cărbunelui este mai rapid datorită vitezelor mai mari ale gazelor. Aceste pirolizatoare au un contact mai bun gaz-solid, o capacitate mare de procesare și un potențial de a face față solidelor coezive care altfel ar putea fi suficient de greu pentru a fluidiza în paturile fluidizate cu bule.

Pyrolyzer ablativ

pyrolyzer ablativ, pe de altă parte, a fost proiectat astfel încât căldura transferată de la un perete reactor fierbinte înmoaie materia primă sub presiune. Particulele mari de materie primă pot fi pirolizate în acest pirolizator, deoarece ratele de reacție nu sunt influențate de transferul de căldură prin particula de biomasă. Aceste pirolizatoare asigură o mișcare relativă ridicată între peretele reactorului și particula și presiunea ridicată a particulei pe peretele reactorului fierbinte. Evită nevoia de gaz inert și, prin urmare, echipamentul său de procesare este mic, iar sistemul de reacție este mai intens.

care sunt avantajele pirolizei?

beneficiile cheie ale pirolizei includ următoarele:

• este o tehnologie simplă și ieftină pentru prelucrarea unei game largi de materii prime.
• reduce deșeurile care ajung la depozitele de deșeuri și emisiile de gaze cu efect de seră.
• reduce riscul de poluare a apei.
• are potențialul de a reduce dependența țării de resursele energetice importate prin generarea de energie din resursele interne.
• gestionarea deșeurilor cu ajutorul tehnologiei moderne de piroliză este ieftină decât eliminarea la depozitele de deșeuri.
• construcția unei centrale electrice de piroliză este un proces relativ rapid.
• creează mai multe noi locuri de muncă pentru persoanele cu venituri mici pe baza cantităților de deșeuri generate în regiune, care la rândul lor oferă beneficii pentru sănătatea publică prin curățarea deșeurilor.

aplicații ale pirolizei

unele dintre aplicațiile majore ale pirolizei includ următoarele:

• Este utilizat pe scară largă în industria chimică pentru a produce metanol, carbon activ, cărbune și alte substanțe din lemn.
• gazul sintetic produs din conversia deșeurilor prin piroliză poate fi utilizat în turbine cu gaz sau abur pentru producerea de energie electrică.
• un amestec de piatră, sol, ceramică și sticlă obținut din deșeuri pirolitice poate fi utilizat ca material de construcție – zgură de construcție sau pentru umplerea căptușelilor de acoperire a depozitelor de deșeuri.
• acesta joacă un rol major în carbon-14 datare și spectrometrie de masa.
• este, de asemenea, utilizat pentru mai multe proceduri de gătit, cum ar fi caramelizarea, grătarul, prăjirea și coacerea.