Піроліз (суха перегонка)

Під піролізом маються на увазі будь-які процеси, при яких органічну сировину піддають нагріванню або частковому спалюванню для одержання похідних палив або хімічних сполук. Споконвічною сировиною можуть служити деревина, відходи біомаси, міське сміття й звичайно вугілля. Продуктами піролізу є гази, рідкий конденсат у вигляді смол і масел, тверді залишки у вигляді деревного вугілля й золи.

Газифікація - це піроліз, пристосований для максимального одержання похідного газоподібного палива. Пристрої для часткового спалювання біомаси, проектовані з розрахунку на одержання максимального виходу газів, називаються газогенераторами.

Щоб процес піролізу йшов успішно, повинні дотримуватися певні умови. Подаваний матеріал попередньо сортують для зниження негорючих домішок, підсушують і подрібнюють. Критичним параметром, що впливає на температуру й на співвідношення видів одержуваних продуктів, є співвідношення повітря - пальне.

При цьому можна виділити чотири стадії перегонки:

1. 100-120 °С - подаваний у газогенератор матеріал, опускаючись донизу, звільняється від вологи;

2. 275 °С - гази, що відходять, складаються в основному з N2 , CO і CO2 ; виділяються оцтова кислота й метанол;

3. 280-350 °С - починаються екзотермічні реакції, у процесі яких виділяється складна суміш летучих хімічних речовин (кетони, альдегіди, феноли, ефіри);

4. понад 350 °С - виділяються всі типи летучих сполук; одночасно з утворенням CO відбувається збільшення утворення Н2 , частина вуглецю зберігається у формі деревного вугілля, змішаного із зольними залишками.

Різновиди палива, одержувані в результаті піролізу, мають меншу в порівнянні з вихідною біомасою сумарну енергію згоряння, але відрізняються більшою універсальністю застосування.

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

Твердий залишок (максимальна масова частка 25-35%). Сучасні установки для одержання деревного вугілля, що працюють при температурі 600 °С, перетворять у необхідний продукт від 25 до 35% сухої біомаси. Деревне вугілля на 75-85% складається з вуглецю, має теплоту згоряння близько 30 МДж/кг.

Рідини (конденсовані випари, максимальна масова частка близько 30%). Діляться на в'язкі фенольні смоли й текучі рідини, піролігенні кислоти, в основному оцтову кислоту, метанол (максимум 2%) і ацетон. Рідини можуть бути відсепаровані або можуть використовуватися разом як неопрацьоване паливо з теплотою згоряння близько 22 МДж/кг.

Гази (максимальна масова частка, одержувана в газогенераторах, становить приблизно 80%). Суміш, що виділяється при піролізі газів з азотом відома як деревний газ, синтетичний газ, генераторний газ або водяний газ. Теплота згоряння на повітрі становить 5-10 МДж/кг (від 4 до 8 МДж/м при нормальних умовах). Ці гази можуть бути використані безпосередньо в дизелях або в карбюраторних двигунах з іскровим запалюванням, при цьому основні труднощі - уникнути влучення в циліндри золи й продуктів піролізу, що конденсуються,. Гази в основному складаються з N2 , H2 і CO з малими добавками CH4 і CO2 . Їх можна накопичувати в газгольдерах при тиску, близькому до атмосферного.