Was ist Pyrolyse?
Pyrolyse
Pyrolyse ist ein Prozess der chemischen Zersetzung organischer Materialien bei erhöhten Temperaturen und ohne Sauerstoff. Der Prozess findet typischerweise bei Temperaturen über 430 °C (800 °F) und unter Druck statt. Es beinhaltet gleichzeitig die Änderung der physikalischen Phase und der chemischen Zusammensetzung und ist ein irreversibler Prozess. Das Wort Pyrolyse setzt sich zusammen aus den griechischen Wörtern „pyro“, was Feuer bedeutet, und „lysis“, was „trennen“ bedeutet.
Pyrolyse wird üblicherweise verwendet, um organische Materialien in einen festen Rückstand umzuwandeln, der Asche und Kohlenstoff sowie kleine Mengen Flüssigkeit und Gase enthält. Bei der extremen Pyrolyse hingegen entsteht Kohlenstoff als Rückstand, und der Vorgang wird Karbonisierung genannt. Im Gegensatz zu anderen Hochtemperaturprozessen wie Hydrolyse und Verbrennung erfolgt bei der Pyrolyse keine Reaktion mit Wasser, Sauerstoff oder anderen Reagenzien. Da es jedoch praktisch nicht möglich ist, eine sauerstofffreie Umgebung zu erreichen, findet in jedem Pyrolysesystem immer eine geringe Oxidation statt.
Arten der Pyrolyse
Pyrolyse
Es gibt drei Arten pyrolytischer Reaktionen, die sich durch die Verarbeitungszeit und Temperatur der Biomasse unterscheiden.
Langsame Pyrolyse
Die langsame Pyrolyse zeichnet sich durch lange Verweilzeiten der Feststoffe und Gase, niedrige Temperaturen und langsame Erhitzungsraten der Biomasse aus. In diesem Modus liegen die Heiztemperaturen zwischen 0,1 und 2 °C (32,18 bis 35,6 °F) pro Sekunde und die vorherrschenden Temperaturen liegen bei fast 500 °C (932 °F). Die Verweilzeit von Gas kann über fünf Sekunden betragen und die von Biomasse kann zwischen Minuten und Tagen liegen. Bei der langsamen Pyrolyse werden Teer und Kohle als Hauptprodukte freigesetzt, da die Biomasse langsam entgast wird. Repolymerisations-/Rekombinationsreaktionen finden statt, nachdem die Primärreaktionen stattgefunden haben.
Blitzpyrolyse
Die Blitzpyrolyse erfolgt bei schnellen Aufheizraten und moderaten Temperaturen zwischen 400 und 600 °C (752 und 1112 °F). Allerdings beträgt die Dampfverweilzeit dieses Prozesses weniger als 2 Sekunden. Bei der Flash-Pyrolyse entstehen im Vergleich zur langsamen Pyrolyse weniger Mengen an Gas und Teer.
Schnelle Pyrolyse
Dieses Verfahren wird hauptsächlich zur Herstellung von Bioöl und -gas eingesetzt. Während des Prozesses wird die Biomasse je nach gewünschter Menge an Bioöl- oder Gasprodukten schnell auf Temperaturen von 650 bis 1000 °C (1202 bis 1832 °F) erhitzt. Kohle sammelt sich in großen Mengen an und muss häufig entfernt werden.
Mikrowellenpyrolyse Es hat sich gezeigt, dass die schnelle Pyrolyse von der Mikrowellenerwärmung profitiert. Biomasse absorbiert Mikrowellenstrahlung typischerweise sehr gut, wodurch das Erhitzen des Materials hocheffizient ist – genau wie das Erhitzen von Lebensmitteln durch Mikrowellen kann es die Zeit verkürzen, die zum Einleiten der Pyrolysereaktionen benötigt wird, und auch die für den Prozess erforderliche Energie erheblich reduzieren. Da Mikrowellenerwärmung die Pyrolyse bei viel niedrigeren Gesamttemperaturen (manchmal nur 200–300 °C) einleiten kann, wurde festgestellt, dass das erzeugte Bioöl höhere Konzentrationen thermisch labilerer, hochwertigerer Chemikalien enthält, was darauf hindeutet, dass Mikrowellen-Bioöl als Ersatz für Rohöl als Ausgangsmaterial für einige chemische Prozesse verwendet werden könnte.
Vorteile der Pyrolyse
Zu den Hauptvorteilen der Pyrolyse gehören die folgenden:
1. Es handelt sich um eine einfache, kostengünstige Technologie zur Verarbeitung einer Vielzahl von Rohstoffen.
2. Es reduziert die Abfälle, die auf Deponien landen, und die Treibhausgasemissionen.
3.Es verringert das Risiko einer Wasserverschmutzung.
4. Es hat das Potenzial, die Abhängigkeit des Landes von importierten Energieressourcen zu verringern, indem Energie aus inländischen Ressourcen erzeugt wird.
5. Die Abfallentsorgung mit Hilfe moderner Pyrolysetechnik ist kostengünstiger als die Entsorgung auf Deponien.
6. Der Bau eines Pyrolysekraftwerks ist ein relativ schneller Prozess.
7. Aufgrund der in der Region erzeugten Abfallmengen werden mehrere neue Arbeitsplätze für Menschen mit niedrigem Einkommen geschaffen, was wiederum durch die Abfallbeseitigung Vorteile für die öffentliche Gesundheit bringt.
Anwendungen
Zu den wichtigsten Anwendungen der Pyrolyse gehören die folgenden:
Es wird in der chemischen Industrie häufig zur Herstellung von Methanol, Aktivkohle, Holzkohle und anderen Stoffen aus Holz verwendet.
Synthesegas, das bei der Umwandlung von Abfällen durch Pyrolyse entsteht, kann in Gas- oder Dampfturbinen zur Stromerzeugung genutzt werden.
Eine aus Pyrolyseabfällen gewonnene Mischung aus Stein, Erde, Keramik und Glas kann als Baumaterial – Bauschlacke oder zum Verfüllen von Deponieabdeckungen – verwendet werden.
Es spielt eine wichtige Rolle bei der Kohlenstoff-14-Datierung und Massenspektrometrie.
Es wird auch für verschiedene Kochvorgänge wie Karamellisieren, Grillen, Braten und Backen verwendet.
Henan Doing produzierte Altreifen/Kunststoff Pyrolyseanlage Mit dieser Pyrolysetechnologie kann die Pyrolyseanlage Altreifen/Kunststoff in Heizöl, Ruß und Stahl umwandeln.
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