Kjemi

Pyrolyse

Pyrolyse

Vi forklarer hva pyrolyse er, prosessen, pyrolysekurven, typene som er og gir flere eksempler

Hva er pyrolyse?

De pyrolyse Det er den termiske nedbrytningen av materialer med høye temperaturer under en inert atmosfære. Denne typen atmosfære inneholder ikke oksygen, og dannes hovedsakelig av nitrogen, noe som sikrer at nedbrytning bare er forårsaket av varme.

I pyrolyseprosesser blir store og komplekse organiske forbindelser brutt i mye enklere og mer små. Noen av disse forbindelsene fordamper og blir gasser, andre blir mørke tyktflytende væsker, og en god del av dem blir kull.

For tiden brukes pyrolyse som et middel til å transformere forskjellige typer avfall og fast avfall til drivstoff som deretter kan brukes til å generere energi.

Når vi steker mat, oppstår pyrolyse

Et eksempel på pyrolyse Dette er hva som skjer med mat når du steker dem i olje. Olje hjelper med å varme opp mat uten å berøre dem, slik at det lar pyrolyse oppstå. Dette er det som produserer smak og farge i stekt mat. Når vi sier at noe ble brent, er det som skjedde at pyrolyse gjorde det til kull.

Pyrolyseprosessen

Pyrolyse er en kompleks prosess som involverer mange kjemiske reaksjoner. Denne kompleksiteten bestemmes av flere faktorer:

  • Det avhenger av hvilken type stoff som blir pirolisert. Det er ikke det samme å dekomponere sukker enn en olje, siden reaksjonene vil være forskjellige.
  • De forskjellige reaksjonene av pyrolyse begynner og slutter ved forskjellige temperaturer.
  • Varierer i henhold til hvor raskt stoffet er varmt.
  • Det avhenger av om det er et rent stoff eller en blanding av forskjellige typer stoffer.
  • Det avhenger av fuktigheten til prøven.

Reaktorer

For å utføre pyrolyseprosessen er det nødvendig å bruke en reaktor. Dette er ikke annet enn en eller annen type lukket beholder (lik en trykkpotte) som kan varmes opp uten luften.

Kan tjene deg: samario: egenskaper, struktur, innhenting, bruk

Pyrolyseprodukter

Uansett hvor komplisert det kan være, gir pyrolysen av de fleste organiske forbindelser nesten alltid de samme typene produkter. Disse kan grupperes som følger:

  • Kull

Kull

Det er den faste resten av pyrolyse. Det er et svart fast stoff som hovedsakelig er sammensatt av forskjellige former for karbon. Dette er det som gjenstår når maten blir brent.

  • Bioaceite

Bioaceite

Det er en tyktflytende og mørk, nesten svart væske. Den inneholder tjære, brudd og andre flytende organiske forbindelser som syrer, estere, alkoholer, etc.

  • Biogass

Gasser som oppstår under pyrolyse av materialer som tre, papir og annet organisk avfall kalles Biogass. Dette inneholder en blanding av flere gasser inkludert karbonmonoksid og gass vi bruker for å lage mat, blant andre.

Pyrolysekurve

Pyrolysekurver er grafiske som kjemikalier bruker for å studere pyrolyseprosessen. Med dem kan du bestemme ved hvilken temperatur pyrolysen begynner og slutter, hvis varme og andre egenskaper ved prosessen blir absorbert eller frigitt.

Disse kurvene oppnås gjennom to viktige teknikker kalt termogravimetrisk (ATG) og differensialskanningskalorimetri (CDB), som kompletteres med gasskromatografi (CG), som beskrevet nedenfor:

Termogravimetrisk analyse (ATG)

Denne teknikken består i å veie et stoff når den varmes opp, og deretter tegne deigen kontra temperaturen.

Når pyrolyse og kjemiske forbindelser forekommer i en prøve de dekomponerer og fordamper, blir prøven lettere, siden deigen synker.

Differensialskanning Calorimetry (CDB)

Denne teknikken brukes til å måle hvor mye varme et stoff absorberer eller frigjør i de forskjellige stadiene av pyrolyse. Hvis du tar opp varme, sies det at prosessen er endotermisk, Og hvis du slipper den, sies det at det er det Eksotermisk.

Kan tjene deg: bruk og applikasjoner av alceans

Gasskromatografi (CG)

I de fleste tilfeller brukes de to tidligere teknikkene sammen med gasskromatografi. Dette tjener til å skille og identifisere alle produkter fra pyrolyse.

Typer pyrolyse

Pyrolyse er klassifisert i henhold til hastigheten som stoffer blir oppvarmet med:

Langsom pyrolyse eller karbonisering

Dette er den typen pyrolyse som har blitt brukt i hundrevis av år for å produsere kull fra tre. Det er en langsom prosess som kan vare opptil 48 timer og blir oppvarmet til rundt 500 ° C.

Mellomprodukt eller konvensjonell pyrolyse

I dette tilfellet er oppvarming raskere og pyrolyse utføres i 5 til 10 minutter. Mellompyrolyse brukes ofte til å konvertere avfall som sagflis, mat og til og med avløpsavfall til sekundært drivstoff.

Rask pyrolyse

Det er en der prøvene raskt varmes opp til 425-600 ° C på bare et par sekunder slik at pyrolyse oppstår, og da er produktene raskt kule. Det brukes til å produsere så mye bioaceite som mulig.

Flash -pyrolyse eller veldig raskt

Det ligner veldig på den forrige, bare mye raskere. På mindre enn et halvt sekund blir stoffet oppvarmet til mer enn 1000 ° C, pyrolysen oppstår på veldig kort tid og produserer mye mer bioaceitt enn i alle de tidligere tilfellene.

Vakuumpyrolyse

Som navnet tilsier, utføres det i et vakuum og varer mellom 2 og 30 sekunder. Varmehastigheten er middels, maksimal temperatur er vanligvis 400 ° C og hovedproduktet er bioaceitt.

Kan tjene deg: svake elektrolytter: konsept, egenskaper, eksempler

Eksempler på pyrolysereaksjoner

  • Glukosepyrolyse: Det er også kjent som karamellisering og oppstår ved 160 ° C.
  • Cellulosepyrolyse: Det starter ved 280 ° C og slutter over 500 ° C. Til å begynne med blir cellulosen dehydrert og noen bindinger er ødelagt, deretter bryter sukkerkjeden og danner en triggerblanding.
  • Vegetabilsk oljepyrolyse: Vegetabilske oljer og også animalsk fett som inneholder triglyserider, kan bli biodiesel gjennom pyrolyse.
  • Brukt gni pyrolyse: Nedbrytning begynner ved 152 ° C og slutter ca. 490 ° C. Det innebærer et totalt tap på 67% av den opprinnelige gummimassen.
  • Plastpyrolyse: Det utføres ved temperaturer mellom 300 og 900 ° C. Katalysatorer brukes nesten alltid for å forbedre omdannelsen av polymeren til brennbare oljer.

Referanser

  1. Dhyani, v., & Bhaskar, t. (2019). Pyrolyse av biomasse. Biodrivstoff: Alternative råstoffer og konverteringsprosess for produksjon av flytende og gassformige biodrivstoff, 217-244.Doi: 10.1016/B978-0-12-816856-1.00009-9
  2. Lee, Sze Ying & Sankran, Revathy & Kit Wayne, Chew & Tan, Chung Hong & K, Rambabu & Show, Pau-Loke. (2019). Avfall til bioenergi: En gjennomgang av de nylige konverteringsteknologiene. BMC energi. 1. 10.1186/S42500-019-0004-7.
  3. Li, l., Rowbotham, J. S., Christopher Greenwell, h., & Dyer, P. W. (2013). En introduksjon til pyrolyse og katalytisk pyrolyse: allsidige teknikker for biomasse konvertering. Ny og fremtidig utvikling innen katalyse, 173-208.Doi: 10.1016/B978-0-444-53878-9.00009-6
  4. Miandad R, Rean M, Barakat MA, Aburiazaiza AS, Khan H, Ismail IMI, Dhavamani J, Gardy J, Hassanpour A og Nizami A-S (2019) Katalytisk pyrolyse av plastavfall: bevegelse mot pyrolysebasert biorefinerier. Energy Res. 7 (27). Doi: 10.3389/fenrg.2019.00027
  5. Pyrolyse. (20. mars 2021). I Wikipedia.org. Tatt fra.Wikipedia.org
  6. Rojas, a.F., Aranzazu, l.M. (2016). Termogravimetrisk analyse og kinetisk studie av veterinær fast avfall pyrolyse. Ingeniørfag, 21 (3). 276-289.