Prosessi pyrolyysi tai pyrolyyttinen, myös tunnettu, on prosessi, jossa biomassan hajoaminen tuotetaan lämmön vaikutuksesta ilman happea, eli se tapahtuu täysin kuivassa ilmakehässä. Pyrolyysin tuloksena muodostuvat tuotteet voivat olla kiinteitä aineita, nesteitä ja kaasuja, ja ne vastaavat tuotteita kuten hiiltä tai puuhiiltä, tervaa ja lopuksi hyvin tunnettuja kaasumaisia tuotteita tai hiilihöyryä. Tämä prosessi voi tapahtua yksin luonnossa tai yhdessä palamisen tai kaasutuksen aikana.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken, mitä sinun tulee tietää pyrolyysistä, sen ominaisuuksista ja tärkeydestä.
Tärkeimmät ominaisuudet
Pyrolyysi on lämpökemiallinen käsittely, joka Sitä voidaan käyttää mihin tahansa hiilipohjaiseen luomutuotteeseen. Materiaali altistetaan korkeille lämpötiloille ilman happea, jotta se erottuu kemiallisesti ja fysikaalisesti erillisiksi molekyyleiksi.
Pyrolyysi on termolyysin muoto, ja se voidaan määritellä lämpöhajoamiseksi, jonka materiaali käy läpi ilman happea tai jonkin tyyppistä reagenssia. Hajoaminen voi johtua melko monimutkaisista kemiallisista reaktioista sekä lämmön- ja massasiirtoprosesseista. Se voidaan myös määritellä vaiheiksi, jotka tapahtuvat ennen kaasutusta ja polttoa.
Kun se esiintyy äärimmäisessä muodossaan, jäännöksenä jää vain hiili, jota kutsutaan hiiltymiseksi. Pyrolyysin avulla voimme saada erilaisia sekundaarisia tuotteita, jotka ovat hyödyllisiä teknisellä alalla. Pyrolyysituotteet tuottavat aina kiinteitä kaasuja, kuten hiiltä, nesteitä ja ei-kondensoituvia kaasuja, kuten H2, CH4, CnHm, CO, CO2 ja N. Koska nestefaasi uutetaan pyrolyysikaasusta vain sen jäähtymisen aikana, kaksi kaasuvirtaa voidaan käyttää yhdessä joissakin sovelluksissa, joissa kuuma synteesikaasu syötetään suoraan polttimeen tai hapetuskammioon.
Pyrolyysin tyypit
Pyrolyysiä on kahta eri tyyppiä riippuen fysikaalisista olosuhteista, joissa se suoritetaan:
- Vesipitoinen pyrolyysi: Tätä termiä käytetään, kun on tarpeen viitata veden läsnä ollessa tapahtuvaan pyrolyysiin, kuten öljyjen höyrykrakkaukseen tai raskaiden raakaöljyjen orgaanisten jäämien lämpödepolymerointiin.
- Tyhjiöpyrolyysi: Tämäntyyppinen tyhjiöpyrolyysi käsittää orgaanisten materiaalien kuumentamisen tyhjiössä alempien kiehumispisteiden saavuttamiseksi ja epäsuotuisten kemiallisten reaktioiden välttämiseksi.
Prosessi, jolla pyrolyysi tapahtuu, on jaettu kolmeen vaiheeseen seuraavasti:
- Ensimmäisessä vaiheessa on hidas hajoaminen, jolloin syntyy pieniä määriä vettä, hiilen, vedyn ja metaanin oksideja. Tämä hajoaminen tapahtuu sidosten katkeamisen seurauksena prosessin korkeasta lämpötilasta ja hiilen loukkuun jääneiden kaasujen vapautumisesta.
- Toinen vaihe on ns aktiivinen lämpöhajoamisvaihe. Lämpötila nousee tässä vaiheessa ja hiilimolekyylit hajoavat syvemmälle muodostaen kondensoituvia hiilivetyjä ja tervoja. Tämä vaihe alkaa 360 ºC:ssa ja päättyy, kun se saavuttaa noin 560 ºC:n lämpötilan.
- Viimeinen vaihe tapahtuu yli 600 ºC:n lämpötiloissa, ja sille on ominaista vedyn ja muiden heteroatomien asteittainen häviäminen.
Mihin pyrolyysiä keittiössä käytetään?
Kun olemme keittiössä, meillä on oltava tarvittavat työkalut elämäämme helpottamaan, ja huippuluokan uuni on ihanteellinen siihen. Tällä hetkellä on valikoima uuneja, joissa on itsepuhdistuva toiminto, nimeltään pyrolyysiuunit, joiden päätehtävänä on puhdistaa itsensä.
Tämän tyyppiset uunit Niillä on kyky nostaa lämpötilaa jopa 500 ° C: een, hajottaa ruoan jäännökset sisällä, muuttaa ne höyryksi tai tuhkaksi ja myös poistaa epämiellyttäviä hajuja uunin sisällä kypsennyksen jälkeen. Eli korkeista lämpötiloista johtuen ruokajäämät muuttavat orgaanisen aineen hiilidioksidiksi, joka vedeksi muuttuessaan haihtuu; samoin epäorgaaninen aines muuttuu tuhkaksi altistuessaan tälle lämpötilalle.
Tämä prosessi voi kestää 1-4 tuntia., riippuen ohjelman puhtaudesta, lopuksi yksinkertaisesti puhdistamme uunin kostealla liinalla ja keräämme tuhkat. Tällä tavalla vältetään sellaisten kemiallisten tuotteiden käyttö, jotka voivat ajan myötä olla haitallisia terveydelle.
Uunien edut ja ympäristön merkitys
Pyrolyysi tuo mukanaan seuraavat edut, kun meillä on uuni, jonka avulla voimme säästää aikaa ja rahaa:
- Epäilemättä tärkein etu on itsepuhdistuva toiminto.
- Se on ekologista, koska se vähentää kemiallisten tuotteiden käyttöä uunin puhdistamiseen.
- Energiatoimikunnan sähkön hintalaskurin mukaan sähkön hinta on alhainen, koska se kuluttaa vain 0,39 senttiä.
- Se on valmistettu korkealaatuisimmista materiaaleista suojaamaan huonekaluja korkeilta lämpötiloilta.
- Kun uuni saavuttaa 500 °C:n lämpötilan, uunin luukku lukittuu ja uuni puhdistaa itsensä onnettomuuksien välttämiseksi.
- Ne ovat mukavampia ja tehokkaampia kuin perinteiset uunit.
- Se voidaan ohjelmoida käynnistämään pyrolyysi silloin, kun sähkökustannukset ovat alhaisimmat.
Pyrolyysi on tärkeä, koska se auttaa hallitsemaan polttoon liittyvää ilmansaastetta.. Se auttaa myös vähentämään saapuvan jätteen määrää ja steriilin jätteen syntymistä, mikä pidentää kaatopaikan käyttöikää ja parantaa kaatopaikan laatua. Lopuksi se on myös tapa muuttaa osa jätteestä varastoitavaksi ja kuljetettavaksi polttoaineeksi.
Mitä tulee ligniinin, myös puun komponentin, pyrolyysi, se tuottaa aromaattisia yhdisteitä ja korkeamman hiilipitoisuuden, noin 55 % selluloosan ja 20 % puuöljyn tapauksessa, 15 % tervajäännöstä ja 10 % kaasua.
Siinä tapauksessa, että metsäbiomassa pyrolysoidaan, sen ominaisuuksilla on erittäin merkittävä vaikutus tuloksena olevaan tuotteeseen. Esimerkiksi kosteuden tehtävänä on vähentää hiiltymisprosessin tuottoa, koska veden haihduttamiseen tarvitaan lämpöä sekä hauraamman hiilen tuottoa kuin silloin, kun biomassan kosteuspitoisuus on pienempi. Siksi, on suositeltavaa, että biomassan kosteuspitoisuus on lähellä 10 %. Alkuperäisen raaka-aineen tiheys vaikuttaa myös pyrolyysissä syntyvän hiilen laatuun ja laadukkaaseen hiileen suositellaan metsätähteitä.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää pyrolyysistä ja sen ominaisuuksista.