піроліз

піролітичний процес є той, в якому деградація біомаси внаслідок нагрівання без присутності кисню, тобто в абсолютно інертній атмосфері.

Сформована продукція має три стани:

Належати:

  1. Вугілля або вугілля
  2. Катрани
  3. Газоподібні продукти або димний пар

Цей процес може бути представлений як окремо, так і спільно в рамках таких процесів, як горіння або газифікація, хоча він не представляє комерційної та промислової еволюції, як це можливо при спалюванні та газифікації.

Класифікація піролізу

Потрібна теплова енергія для того, щоб процес відбувався, це дозволяє розділити піроліз на дві групи:

  1. Аллотермічні або непрямі системи: джерелом енергії, як правило, є сам газ, що виробляється, або вироблений вуглець, і передається провідністю та випромінюванням від стінок реактора.
  2. Автотермічні або прямі системи: необхідна енергія забезпечується згорянням частини вантажу.

З операційної точки зору піроліз можна класифікувати на:

  1. Звичайний піролізВикористовується обладнання, що обертається або рухається, і навіть піч-гриль. У будь-якому випадку системи можуть бути прямими та непрямими.
  2. Швидкий піроліз: відомий як швидкий піроліз. Підвішені порошкові системи включені.
  3. Миттєвий піроліз: також відомий як флеш-піроліз. У цьому випадку киплячий шар обіцяє два етапи, на яких відбувається згоряння твердої речовини, і саме це передає тепло системі.

Якщо враховувати температуру, з якої здійснюється процес, піроліз можна класифікувати наступним чином:

  1. Піроліз при низькій температурі та швидкості нагрівання.
  2. Піроліз при високій температурі та швидкості нагрівання.
  3. Спеціальний піроліз: вакуумний піроліз, флеш-піроліз та швидкий піроліз.

Піролітичний процес

Оскільки a сукупність хімічних реакцій Коли здійснюється термічне розкладання біомаси, до предмета завжди підходили, вивчаючи різні компоненти, з яких складається матеріал, що підлягає піролізу. Матеріалом, який загалом досліджували, є деревина, тому ми перейдемо до аналізу різних його компонентів (целюлози, геміцелюлози та лігніну).

Перш за все, слід сказати, що при піролізі целюлози можна виділити кілька стадій:

  1. Перший відбувається при температурах нижче 300 ° C таким чином, що проводяться реакції деполімеризації, окислення, дегідратації та декарбоксилювання. Лише целюлоза, на яку нападає, є аморфною, тому тут буде утворюватися лише чадний газ і вода.
  2. Другий проводиться при температурі вище 300 ºC, коли виробляється вугілля, смола (основним компонентом якої є левоглюкозан) та газоподібні продукти.

Целюлози більш чутливі до нагрівання, Отже, диференціація між різними стадіями відбувається при температурах, що знаходяться в межах 200-260 ºC. Вони в більшій мірі дають сполуки в газовій фазі, менше смоли (без левоглюкозану) і менше вуглецю, ніж піроліз целюлози.

Є також два етапи:

  1. Розкладання полімеру на розчинні фрагменти.
  2. Перетворення в мономерні одиниці, які швидко перетворюються на леткі продукти.

Піроліз деревини, що має місце, є сумою піролізу його основних компонентів:

  1. Целюлоза
  2. Геміцелюлоза
  3. Лігнін

Що стосується піроліз лігніну, Він також входить до складу деревини, утворює ароматичні сполуки та більш високий вміст вуглецю, приблизно 55% у випадку целюлози, тоді як у випадку піроленоїдних масел, 20%, 15% смолистого залишку та 10% газу.

У тому випадку, якщо він піролізується лісова біомаса, властивості цього мають дуже помітний вплив на отримані продукти. Наприклад, те, що робить вологість, це знижує ефективність процесу карбонізації, оскільки для випаровування цієї води необхідне тепло, крім того, що утворюється більш крихкий вуглець, ніж якщо біомаса має менший вміст вологи. З цієї причини рекомендується, щоб біомаса мала вміст води близько 10%.

Щільність вихідної сировини також впливає на якість вуглецю, що утворюється. з піролізацією, бажано отримувати якісні деревні залишки деревного вугілля. Розмір також важливий: чим більший розмір, тим гірша тепловіддача; рекомендовані розміри від 2 до 10 см. Хімічний склад біомаси дуже важливий, оскільки, чим вищий вміст лігніну, тим вища якість вугілля.

З огляду на вищезазначене, термічне розкладання деревини відбувається поетапно:

  1. Від 200 до 260 ºC відбувається піроліз целюлози.
  2. Між 240 і 350 ºC відбувається піроліз геміцелюлози.
  3. Проводиться піроліз лігніну між 280 і 350 ºC.

Отже, з огляду на згадані температури, існує чотири стадії, встановлюючи їх межі на рівні 200 ºC, 280 ºC та 500 ºC.

Піролітичний процес, що знаходиться на стадії розробки, відомий як “швидкий піроліз”, В якому біомаса перетворюється на рідину з теплотворною здатністю, подібною до мазуту. Щоб це відбулося, необхідно, щоб біомаса була дуже дрібною, щоб процес проводився при температурі 500 ºC і щоб швидке охолодження парів генерувало переважно "біо-олія”, Хоча також утворюються газоподібні та тверді фракції, які використовуються як джерело енергії в процесі.

Цей процес здійснюється в Росії псевдозріджені та циркулюючі шари, оскільки з ними легко працювати. біо-олія генерується має в'язкість, подібну до мазуту, і може бути ідеальною заміною мазуту та дизельного палива для виробництва електричної та/або теплової енергії. Сьогодні його перетворення на рідке біопаливо поки що не вигідно.

Як основні моменти цієї технології, знайдені в фаза розслідування, Вони підкреслюють, що біомаса повинна мати вологість приблизно 10% і мала за розміром, швидкість тепловіддачі повинна бути високою, від 500 ºC, коли максимальне виробництво рідин здійснюється з деревини тощо.