A pirolitikus folyamat az, amelyben a a biomassza lebomlása a hő hatására oxigén jelenléte nélkül, vagyis teljesen inert légkörben.
A létrehozott termékeknek három állapota van:
Tartozni vmihez:
- Szén vagy szén
- Tars
- Gáznemű termékek vagy füstölt gőz
Ez a folyamat külön-külön vagy együttesen fordulhat elő olyan folyamatokon belül, mint az égés vagy a gazifikáció, bár nem mutatja be a kereskedelmi és ipari fejlődést, mint az égés és a gázosítás.
A pirolízis osztályozása
A folyamat lefolyásához hőenergiát igényel, amely lehetővé teszi a pirolízis két csoportra történő felosztását:
- Alloterm vagy közvetett rendszerek: az energiaforrás általában maga az előállított gáz vagy a keletkező szén, amelyet a reaktor falaiból származó vezetés és sugárzás közvetít.
- Autotermikus vagy közvetlen rendszerek: a szükséges energiát a terhelés egy részének elégetése biztosítja.
Működési szempontból a pirolízis az alábbiakba sorolható:
- Hagyományos pirolízisForgó vagy mozgó ágyas berendezéseket, sőt grill sütőt is használnak. Mindkét esetben a rendszerek lehetnek közvetlenek és közvetettek.
- Gyors pirolízis: gyors pirolízis néven ismert. A levegőben levő porrendszerek tartoznak hozzá.
- Azonnali pirolízis: flash pirolízis néven is ismert. Ebben az esetben a fluid ágy két szakaszban ígérkezik, amelyben egy szilárd anyag elégetése történik, és ez adja át a hőt a rendszernek.
Ha figyelembe vesszük azt a hőmérsékletet, amelytől az eljárást végzik, a pirolízist a következőképpen lehet osztályozni:
- Pirolízis alacsony hőmérsékleten és melegítési sebességen.
- Pirolízis magas hőmérsékleten és melegítési sebességgel.
- Speciális pirolízis: vákuumpirolízis, gyorspirolízis és gyors pirolízis.
Pirolitikus folyamat
Mivel a kémiai reakciók halmaza Amikor a biomassza termikus lebontását végezzük, az alanyhoz mindig hozzá kerestük a pirolizálandó anyagot alkotó különféle komponensek tanulmányozásával. Az anyag, amelyet általában tanulmányoztak, fa, ezért elemezni fogjuk annak különböző összetevőit (cellulóz, hemicellulóz és lignin).
Először is el kell mondani, hogy a cellulóz pirolízisében több szakasz különböztethető meg:
- Az első 300 ° C alatti hőmérsékleten történik, oly módon, hogy depolimerizációs, oxidációs, dehidratációs és dekarboxilezési reakciókat hajtanak végre. Csak a megtámadott cellulóz amorf, így itt csak szén-monoxid és víz keletkezne.
- A másodikat akkor hajtják végre, ha a hőmérséklet magasabb, mint 300 ° C, ha szén, kátrány (amelynek fő alkotóeleme a levoglükozán) és gáznemű termékek keletkeznek.
A cellulóz érzékenyebb a hőre, Ezért a különböző szakaszok közötti megkülönböztetés 200–260 ºC közötti hőmérsékleten történik. Nagyobb mértékben keletkeznek vegyületek a gázfázisban, kevesebb kátrány (levoglukozán nélkül) és kevesebb szén, mint a cellulóz pirolízise.
Két szakasz is létezik:
- A polimer bomlása oldható fragmensekké.
- Átalakítás monomer egységekké, amelyek gyorsan illékony termékekké válnak.
A fa pirolízise a fő összetevőinek pirolízisének összege:
- Cellulóz
- Hemicellulóz
- Lignin
Ami a a lignin pirolízise, Szintén a fa alkotóeleme aromás vegyületeket és magasabb széntartalmat generál, a cellulóz esetében körülbelül 55%, míg a piroligén olajok esetében 20%, 15% kátránymaradék és 10%.
Abban az esetben, ha pirolizálódik erdei biomassza, ennek tulajdonságai nagyon figyelemre méltóan befolyásolják a keletkező termékeket. Például az, hogy mit tesz a páratartalom, csökkenti a karbonizációs folyamat teljesítményét, mivel a víz elpárologtatásához hőre van szükség, amellett, hogy törékenyebb széndioxid keletkezik, mintha a biomassza alacsonyabb nedvességtartalmú lenne. Ezért ajánlott, hogy a biomassza víztartalma közel 10% legyen.
A kiindulási alapanyag sűrűsége szintén befolyásolja a képződő szén minőségét. pirolizálással, tanácsos minőségi faszén-erdei maradványok előállításához. A méret is fontos: minél nagyobb a méret, annál rosszabb a hőátadás; 2 és 10 cm közötti méret ajánlott. A biomassza kémiai összetétele nagyon fontos, mivel minél magasabb a lignintartalom, annál jobb a kapott szén minősége.
A fentiekre való tekintettel a fa hőbomlása szakaszokban történik:
- 200 és 260 ºC között cellulóz-pirolízis megy végbe.
- 240 és 350 ºC között van a hemicellulóz pirolízise.
- 280 és 350 ° C közötti hőmérsékleten a lignin pirolízisét végezzük.
Ezért a megjegyzett hőmérsékletekre való tekintettel négy szakasz áll rendelkezésre, amelyek határértékeit 200 ° C, 280 ° C és 500 ° C hőmérsékleten állapítják meg.
A fejlesztési fázisban lévő pirolitikus folyamat „gyors pirolízis”, Amelyben a biomassza folyadékká alakul át, amelynek fűtőértéke hasonló a fűtőolajhoz. A bekövetkezéséhez szükséges, hogy a biomassza nagyon finom legyen, az eljárást 500 ºC hőmérsékleten hajtsák végre, és hogy a gőzök gyorsan lehűljenek, hogy többnyire "bioolaj”, Bár gáznemű és szilárd frakciók is keletkeznek, amelyeket energiaforrásként használnak a folyamatban.
Ezt a folyamatot 2004 - ben hajtják végre fluidizált és keringő ágyak, mivel velük könnyű kezelni. A bioolaj A keletkezett fűtőolaj viszkozitása hasonló, és az elektromos és/vagy hőenergia előállításához tökéletesen helyettesítheti a fűtőolajat és a dízelolajat. Ma átalakítása folyékony bioüzemanyaggá még nem jövedelmező.
Ennek a technológiának a kiemeléseként megtalálható a vizsgálati szakasz, Hangsúlyozzák, hogy a biomassza nedvességtartalmának körülbelül 10% -nak és kicsinek kell lennie, a hőátadás sebességének magasnak kell lennie, 500 ° C-tól kezdve akkor, amikor a folyadékot maximálisan fából állítják elő stb.