Proces piroliza lub pirolityczny, znany również, to proces, w którym rozkład biomasy następuje pod wpływem ciepła bez udziału tlenu, to znaczy odbywa się w całkowicie suchej atmosferze. Produkty powstałe w wyniku pirolizy mogą być ciałami stałymi, cieczami i gazami i odpowiadają produktom takim jak węgiel lub węgiel drzewny, smoła i wreszcie dobrze znane produkty gazowe lub pary węgla drzewnego. Proces ten może zachodzić w naturze samodzielnie lub razem podczas spalania lub zgazowania.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o pirolizie, jej cechach i znaczeniu.
Główne cechy
Piroliza to obróbka termochemiczna, która Może być stosowany do dowolnego produktu organicznego na bazie węgla. Materiał jest wystawiony na działanie wysokich temperatur, przy braku tlenu, aby chemicznie i fizycznie rozdzielić się na odrębne cząsteczki.
Piroliza jest formą termolizy i może być zdefiniowana jako rozkład termiczny, któremu podlega materiał bez tlenu lub jakiegoś rodzaju odczynnika. Przechodzący rozkład może być wynikiem dość złożonej serii reakcji chemicznych oraz procesów wymiany ciepła i masy. Można go również zdefiniować jako etapy, które zachodzą przed zgazowaniem i spalaniem.
Kiedy występuje w swojej ekstremalnej formie, tylko węgiel pozostaje jako pozostałość, co nazywa się zwęgleniem. Poprzez pirolizę możemy uzyskać różne produkty wtórne, które są przydatne w dziedzinie technicznej. Produkty pirolizy zawsze wytwarzają gazy stałe, takie jak węgiel, ciecze i gazy nieskraplające się, takie jak H2, CH4, CnHm, CO, CO2 i N. Ponieważ faza ciekła jest ekstrahowana z gazu pirolitycznego tylko podczas jego chłodzenia, dwa strumienie gazu mogą być używane razem w niektórych zastosowaniach, w których gorący gaz syntezowy jest dostarczany bezpośrednio do palnika lub komory utleniania.
Rodzaje pirolizy
Istnieją dwa różne rodzaje pirolizy w zależności od warunków fizycznych, w jakich jest przeprowadzana:
- Piroliza wodna: Termin ten jest używany, gdy konieczne jest odniesienie się do pirolizy zachodzącej w obecności wody, takiej jak kraking parowy olejów lub depolimeryzacja termiczna pozostałości organicznych w ciężkich olejach surowych.
- Piroliza próżniowa: Ten rodzaj pirolizy próżniowej polega na ogrzewaniu materiałów organicznych w próżni w celu osiągnięcia niższych temperatur wrzenia i uniknięcia niekorzystnych reakcji chemicznych.
Proces, w którym zachodzi piroliza, dzieli się na trzy etapy:
- W pierwszym etapie jest powolny rozkład z wytworzeniem niewielkich ilości wody, tlenki węgla, wodoru i metanu. Rozkład ten następuje w wyniku rozerwania wiązań pod wpływem wysokiej temperatury procesu i uwolnienia gazów uwięzionych w węglu.
- Drugi etap nazywa się aktywny etap rozkładu termicznego. Na tym etapie temperatura wzrasta, a cząsteczki węgla rozkładają się głębiej, tworząc kondensujące się węglowodory i smoły. Ta faza zaczyna się w 360º C i kończy się, gdy osiągnie temperaturę około 560º C.
- Ostatni etap następuje w temperaturach powyżej 600ºC i charakteryzuje się stopniowym zanikiem wodoru i innych heteroatomów.
Do czego służy piroliza w kuchni?
Kiedy jesteśmy w kuchni, potrzebujemy niezbędnych narzędzi, które ułatwią nam życie, a posiadanie najnowocześniejszego piekarnika jest do tego idealne. Obecnie istnieje szereg pieców z funkcją samoczyszczenia, zwanych piecami do pirolizy, których główną funkcją jest możliwość samodzielnego czyszczenia.
Ten rodzaj piekarników Posiadają możliwość podniesienia temperatury nawet do 500°C, rozkładając resztki jedzenia wewnątrz, zamieniając je w parę lub popiół, a także eliminując nieprzyjemne zapachy po gotowaniu w piekarniku. Oznacza to, że resztki żywności, z powodu wysokich temperatur, przekształcają materię organiczną w dwutlenek węgla, który po przekształceniu w wodę wyparowuje; podobnie materia nieorganiczna zamienia się w popiół pod wpływem tej temperatury.
Ten proces może zająć od 1 do 4 godzin., w zależności od stopnia czystości programu, na koniec po prostu czyścimy piekarnik wilgotną ściereczką i zbieramy popiół. W ten sposób eliminuje się stosowanie produktów chemicznych, które z czasem mogą być szkodliwe dla zdrowia.
Korzyści w piekarnikach i znaczenie dla środowiska
Posiadanie piekarnika, który pozwala nam zaoszczędzić czas i pieniądze, przeprowadzanie pirolizy przynosi następujące korzyści:
- Bez wątpienia główną zaletą jest funkcja samooczyszczania.
- Jest ekologiczny, gdyż ogranicza użycie środków chemicznych do czyszczenia piekarnika.
- Według kalkulatora cen energii Krajowej Komisji Energii koszt energii elektrycznej jest niski, ponieważ zużywa tylko 0,39 centa.
- Wykonany jest z najwyższej jakości materiałów do ochrony meble z wysokich temperatur.
- Gdy piec osiągnie temperaturę 500 °C, drzwiczki piekarnika blokują się, a piekarnik sam się czyści, aby zapobiec wypadkom.
- Są wygodniejsze i wydajniejsze niż tradycyjne piekarniki.
- Można go zaprogramować tak, aby rozpoczynał pirolizę w czasach, gdy koszty energii elektrycznej są najniższe.
Piroliza jest ważna, ponieważ pomaga kontrolować zanieczyszczenie powietrza związane ze spalaniem.. Przyczynia się również do zmniejszenia ilości napływających odpadów i wytwarzania odpadów sterylnych, co wydłuża żywotność składowiska i poprawia jakość składowiska. Wreszcie jest to również sposób na przekształcenie części odpadów w paliwo nadające się do przechowywania i transportu.
Ze względu na pirolizę ligniny, będącej również składnikiem drewna, wytwarza związki aromatyczne i większą zawartość węgla, około 55% w przypadku celulozy i 20% w przypadku oleju drzewnego, 15% pozostałości smoły i 10% gazu.
W przypadku pirolizy biomasy leśnej jej właściwości mają bardzo istotny wpływ na otrzymany produkt. Na przykład, rola wilgoci polega na zmniejszeniu wydajności procesu zwęglania, ponieważ do odparowania wody potrzebne jest ciepło, a także do wytwarzania bardziej kruchego węgla niż w przypadku biomasy o niższej zawartości wilgoci. W związku z tym, zaleca się, aby wilgotność biomasy była zbliżona do 10%. Gęstość początkowego surowca wpływa również na jakość węgla, który powstanie w wyniku pirolizy, a pozostałości leśne są zalecane dla węgla wysokiej jakości.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o pirolizie i jej charakterystyce.