Kemija

Piroliza

Piroliza

Pojasnjujemo, kaj je piroliza, postopek, krivulja pirolize, vrste, ki so, in dajejo več primerov

Kaj je piroliza?

The piroliza Gre za toplotno razgradnjo materialov z visokimi temperaturami pod inertno atmosfero. Ta vrsta atmosfere ne vsebuje kisika in jo tvori predvsem dušik, kar zagotavlja, da razgradnja povzroči le toplota.

V procesih pirolize so velike in zapletene organske spojine razdeljene na veliko enostavnejše in bolj majhne. Nekatere od teh spojin izhlapijo in postanejo plini, druge postanejo temne viskozne tekočine in dober del njih postane premog.

Trenutno se piroliza uporablja kot sredstvo za pretvorbo različnih vrst odpadkov in trdnih odpadkov v goriva, ki jih lahko nato uporabimo za ustvarjanje energije.

Ko ocvrtimo hrano, pride do pirolize

Primer pirolize To se zgodi s hrano, ko jih ocvrti v olju. Olje pomaga ogreti hrano, ne da bi se jih dotaknilo, zato omogoča, da se pojavi piroliza. To je tisto, kar povzroča okus in barvo v ocvrti hrani. Pravzaprav, ko rečemo, da je bilo nekaj zažgano, se je zgodilo, da je piroliza postala premog.

Proces pirolize

Piroliza je kompleksen postopek, ki vključuje številne kemijske reakcije. To zapletenost določa več dejavnikov:

  • Odvisno je od vrste snovi, ki se pirolizira. Ni enako razgradnji sladkorja kot olja, saj bodo reakcije drugačne.
  • Različne reakcije pirolize se začnejo in končajo pri različnih temperaturah.
  • Se razlikuje glede na to, kako hitro je snov vroča.
  • Odvisno od tega, ali gre za čisto snov ali mešanico različnih vrst snovi.
  • Odvisno je od vlage vzorca.

Reaktorji

Za izvedbo procesa pirolize je treba uporabiti reaktor. To ni nič drugega kot nekakšna zaprta posoda (podobna tlačnemu loncu), ki jo je mogoče ogreti brez zraka.

Vam lahko služi: Samario: značilnosti, struktura, pridobivanje, uporabe

Izdelki pirolize

Ne glede na to, kako zapletena je lahko, piroliza večine organskih spojin skoraj vedno daje iste vrste izdelkov. Te je mogoče razvrstiti na naslednji način:

  • Premog

Premog

To je trden ostanek pirolize. To je črna trdna snov, ki je v glavnem sestavljena iz različnih oblik ogljika. To je tisto, kar ostane, ko se hrana zgorela.

  • Bioaceit

Bioaceit

Je viskozna in temna, skoraj črna tekočina. Vsebuje katran, prelom in druge tekoče organske spojine, kot so kisline, estri, alkoholi itd.

  • Bioplin

Plini, ki se pojavljajo med pirolizo materialov, kot so les, papir in drugi organski odpadki Bioplin. Ta vsebuje mešanico več plinov, vključno z ogljikovim monoksidom in plinom, ki ga uporabljamo za kuhanje.

Krivulja pirolize

Krivulje pirolize so grafične, ki jih kemikalije uporabljajo za preučevanje procesa pirolize. Z njimi lahko določite, kakšno temperaturo se začne in konča piroliza, če se toplota in druge značilnosti postopka absorbirajo ali sprostijo.

Te krivulje dobimo z dvema pomembnima tehnikama, imenovani termogravimetrični (ATG), in diferencialno skeniranje kalorimetrije (CDB), ki jih dopolnjuje plinska kromatografija (CG), kot je opisano spodaj:

Termogravimetrična analiza (ATG)

Ta tehnika je sestavljena iz tehtanja snovi, ko se segreva, nato pa graficira testo v primerjavi s temperaturo.

Ko se v vzorcu pojavijo piroliza in kemične spojine, se razpadejo in izhlapijo, vzorec postane lažji, saj se testo zmanjša.

Diferencialno skeniranje kalorimetrije (CDB)

Ta tehnika se uporablja za merjenje, koliko toplote se snov absorbira ali sprošča v različnih fazah pirolize. Če absorbirate toploto, se reče, da je postopek Endotermična, In če ga izpustite, se reče, da je eksotermična.

Vam lahko služi: Uporaba in aplikacije Alceans

Plinska kromatografija (CG)

V večini primerov se dve prejšnji tehniki uporabljata skupaj s plinsko kromatografijo. To služi za ločevanje in prepoznavanje vseh izdelkov iz pirolize.

Vrste pirolize

Piroliza je razvrščena glede na hitrost, s katero se segreje snovi:

Počasna piroliza ali karbonizacija

To je vrsta pirolize, ki se že sto let uporablja za proizvodnjo premoga iz lesa. To je počasen postopek, ki lahko traja do 48 ur in se segreje na približno 500 ° C.

Vmesna ali običajna piroliza

V tem primeru je ogrevanje hitrejše in piroliza se izvaja 5 do 10 minut. Vmesna piroliza se pogosto uporablja za pretvorbo odpadkov, kot so žagovina, hrana in celo odpadni odpadki v sekundarna goriva.

Hitra piroliza

To je tisto, v katerem se vzorci v samo nekaj sekundah hitro segrejejo do 425-600 ° C, tako da se pojavi piroliza, nato pa se izdelki hitro ohladijo. Uporablja se za proizvodnjo čim več bioaceita.

Flash piroliza ali zelo hitro

Je zelo podoben prejšnji, le veliko hitreje. V manj kot pol sekunde se snov segreje na več kot 1000 ° C, piroliza pa se pojavi v zelo kratkem času in povzroči veliko več bioaceita kot v vseh prejšnjih primerih.

Vakuumska piroliza

Kot že ime pove, se izvaja v vakuumu in traja med 2 in 30 sekundami. Hitrost ogrevanja je srednja, najvišja temperatura je običajno 400 ° C, njegov glavni izdelek.

Vam lahko služi: šibki elektroliti: koncept, značilnosti, primeri

Primeri reakcij pirolize

  • Glukozna piroliza: Znana je tudi kot karamelizacija in se pojavlja pri 160 ° C.
  • Piroliza celuloze: Začne se pri 280 ° C in konča nad 500 ° C. Sprva celuloza postane dehidrirana in nekatere vezi se porušijo, nato se veriga sladkorja zlomi in tvori sprožilno mešanico.
  • Piroliza rastlinskega olja: Rastlinska olja in tudi živalske maščobe, ki vsebujejo trigliceride, lahko s pirolizo postanejo biodizel.
  • Uporabljeno drgnjenje pirolize: Degradacija se začne pri 152 ° C in konča pri približno. 490 ° C. Vključuje skupno izgubo 67% prvotne gumijaste mase.
  • Plastična piroliza: Izvaja se pri temperaturah med 300 in 900 ° C. Katalizatorji se skoraj vedno uporabljajo za izboljšanje pretvorbe polimera v gorljiva olja.

Reference

  1. Dhyani, v., & Bhaskar, t. (2019). Piroliza biomase. Biogoriva: alternativne surovine in postopek pretvorbe za proizvodnjo tekočih in plinastih biogoriv, ​​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). Odpadki za bioenergijo: pregled nedavnih tehnologij za pretvorbo. BMC Energy. 1. 10.1186/S42500-019-0004-7.
  3. Li, l., Rowbotham, j. S., Christopher Greenwell, h., & Dyer, str. W. (2013). Uvod v pirolizo in katalitično pirolizo: vsestranske tehnike za pretvorbo biomase. Nov in prihodnji razvoj v katalizi, 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 in Nizami A-S (2019) Katalitična piroliza plastičnih odpadkov: premikanje k biorefinerijam, ki temeljijo na pirolizi:. Energy Res. 7 (27). Doi: 10.3389/FENRG.2019.00027
  5. Piroliza. (20. marec 2021). V Wikipedija.org. Odvzet od.Wikipedija.org
  6. Rojas, a.F., Aranzazu, l.M. (2016). Termogravimetrična analiza in kinetična študija pirolize veterinarskih trdnih odpadkov. Inženiring, 21 (3). 276-289.