Cesko.wiki Pyrolýza
Author
Albert FloresPyrolýza je chemický proces, který se používá k rozkladu organických látek za vysokých teplot. Při pyrolýze dochází k termálnímu štěpení vazeb v molekulách, čímž vznikají různé plynné, kapalné a tuhé produkty. Tento proces se využívá v různých oblastech, jako je výroba syntetického plynu, výroba uhlíkových vláken, získávání olejů a mnoho dalších. V průběhu pyrolýzy dochází ke dvěma základním reakcím: zahřátím organické látky na vyšší teplotu dochází k termálnímu rozkladu na jednodušší sloučeniny, které se pak mohou dále přeměňovat. Dalším důležitým jevem je polymerace, při které se z jednoduchých sloučenin vytvářejí složitější molekuly. Celý proces pyrolýzy je ovlivňován mnoha faktory, jako je teplota, čas, tlak a druh použitého materiálu. Pyrolýza má mnoho využití v průmyslu a energetice. Výhody tohoto procesu zahrnují snížení množství odpadu, získávání energie z organických materiálů a využití vedlejších produktů. Pyrolýza se také používá v experimentální chemii nebo při výrobě biohutí. Zároveň existují výzvy spojené s pyrolýzou, jako je správné zpracování a odstraňování vedlejších produktů, kontrola emisí nebo optimalizace procesů. Přesto je pyrolýza stále zkoumána a rozvíjena jako alternativní způsob získávání energie a zpracování organických materiálů.
Pyrolýza (řecky pýr = oheň, lysis = rozpuštění) je tepelný rozklad materiálu (termolýza) za zvýšené teploty v inertní atmosféře. Jedná se o fyzikálně-chemický děj řadící se do relativně široké skupiny termických procesů.
Termické procesy
Termickými procesy jsou v praxi míněny technologie, které působí na odpad teplotou, jež přesahuje mez jeho chemické stability. Tato obecná definice zahrnuje velmi široké rozmezí teplot používaných v jednotlivých technologiích (300 - 2 000 °C), přičemž není brána v úvahu chemická povaha probíhajících dějů. +more Z tohoto důvodu mohou být termické procesy dále děleny do dvou kategorií, a to na:.
# procesy oxidativní - v reakčním prostoru je obsah kyslíku stechiometrický nebo vyšší vzhledem ke zpracovávanému materiálu (nízkoteplotní a vysokoteplotní spalování), # procesy reduktivní - v reakčním prostoru je obsah kyslíku nulový nebo substechiometrický (pyrolýza a zplyňování).
Některé, zejména zplyňovací procesy nepoužívají jako oxidační médium molekulární kyslík, ale jiné oxidanty, především CO2 a H2O.
Pyrolýza
Pyrolýzou je míněn termický rozklad organických materiálů za nepřístupu médií obsahujících kyslík. Podstatou pyrolýzy je ohřev materiálu nad mez termické stability přítomných organických sloučenin, což vede k jejich štěpení až na stálé nízkomolekulární produkty a tuhý zbytek.
Typy pyrolýzy
Z technologického hlediska lze pyrolýzní procesy dále rozdělit dle dosahované teploty na:
# nízkoteplotní ( 800 °C).
V závislosti na dosažené teplotě lze při pyrolytickém procesu pozorovat řadu dějů, které je možné pro jednoduchost rozdělit do tří teplotních intervalů. V oblasti teplot do 200 °C dochází k sušení a tvorbě vodní páry fyzikálním odštěpením vody. +more Tyto procesy jsou silně endotermické. V rozmezí teplot 200 až 500 °C následuje oblast tzv. suché destilace. Zde nastává ve značné míře odštěpení bočních řetězců z vysokomolekulárních organických látek a přeměna makromolekulárních struktur na plynné a kapalné organické produkty a pevný uhlík. Ve fázi tvorby plynu v oblasti teplot 500 až 1200 °C jsou produkty vzniklé suchou destilací dále štěpeny a transformovány. Přitom jak z pevného uhlíku, tak i z kapalných organických látek vznikají stabilní plyny, jako je H2, CO, CO2 a CH4.
Technologie a využití pyrolýzy
Většina v současné době provozovaných pyrolýzních systémů je založena na termickém rozkladu odpadu v rotační peci vytápěné zevně spalinami, které vznikají z následného spalování pyrolýzních plynů v tzv. termoreaktoru. +more Pyrolýzní jednotky bývají vhodné pro šaržovitý provoz pro odpad, který nemá příliš vysoký obsah škodlivin a nemá tendenci ke spékání. Zbytek energie ze spálení plynů, která se nespotřebuje na ohřev vsádky se využívá v kotlích na odpadní teplo k výrobě páry nebo teplé užitkové vody. Jiný modernější přístup, který je uvažován mimo jiné v rámci této práce, předpokládá využití pyrolýzního plynu jako chemické suroviny nebo jako topného plynu např. pro motory kogeneračních jednotek.
Dříve relativně skeptický pohled na možnosti materiálového a energetického využití pyrolýzních produktů se v posledních letech dosti podstatně mění. Příkladem může být velký rozvoj technologií zpracovávajících převážně odpadní biomasu v USA. +more Rozvíjí se mimo jiné zpracování odpadního dřeva a dalších substrátů dříve skládkovaných, čímž se rozšiřuje rozsah užitých zdrojů. Stoupá též zájem o energetické využívání chlévské mrvy a kejdy, protože se zpřísňují předpisy zajišťující ochranu zemského povrchu a spodních vod před znečištěním. Technologie, které na základě rychlé pyrolýzy vyrábějí vysoce kvalitní pyrolýzní olej (většinou z dřevních pilin), se už dostaly v posledních létech na komerční úroveň. Ačkoli hlavní upotřebení kvalitního dřevního oleje je v oblasti biochemie, probíhá výzkum jeho užití i jako náhradního paliva, např. po úpravě pro pohon pomaloběžných lodních a podobných velkoobsahových dieselových motorů nebo spalovacích turbín. Některé společnosti dodávají na trh malé agregáty na využívání zplynované práškové biomasy s výkonem 12 až 400 kW určené především pro rozvojové země. Několik výrobců dodává malé spalovací turbíny s výkony o rozsahu 30 až 75 kW. Tyto mikroturbíny jsou miniaturními spalovacími turbínami, jejichž rychloběžná rotační součást - vlastní turbína - se ve vysokých otáčkách pohybuje na vzduchových ložiskách.
Rychlá pyrolýza
Rychlá pyrolýza je jeden z nejnovějších procesů ve skupině technologií, které mění biomasu ve formě dřeva a jiných odpadních materiálů na produkty vyšší energetické úrovně, jako jsou plyny, kapaliny a pevné látky. Jejím primárním energetickým produktem je kapalina - bioolej, kterou lze snadno skladovat a přepravovat. +more Je to tmavě hnědá kapalina s hustotou asi 1,2 kg/dm3, výhřevností 16-19 MJ/kg. Nezbytným krokem pro omezení obsahu vody v biooleji je předsoušení biomasy na vlhkost nižší než 10 % (výjimečně až 15 %). Správný průběh pyrolýzního procesu je dán extrémně rychlým přívodem tepla do suroviny, udržováním potřebné teploty, krátkou dobou pobytu par v reakční zóně a co nejrychlejším ochlazením vzniklého produktu.
Produkci tekutého paliva pyrolýzou lze uskutečnit z libovolného biopaliva. Procesy rychlé pyrolýzy jsou intenzivně vyvíjeny řadou institucí a výrobců zejména během posledních deseti let. +more Biomasu je nutno před vstupem do reaktorů rozdrtit na požadovanou velikost (různou podle typu reaktoru), což zabezpečuje rychlý průběh reakce a snadnou separaci pevných částí. Topení může být provedeno různými způsoby, např. recirkulováním horkého písku nebo plynů, přídavným spalováním nebo horkými stěnami.
Odkazy
Reference
Literatura
Marek Staf: Výzkum termické konverze odpadní biomasy na plynná a kapalná paliva. Biom. +morecz, 12. 1. 2005, http://biom. cz/cz/odborne-clanky/vyzkum-termicke-konverze-odpadni-biomasy-na-plynna-a-kapalna-paliva * Straka, F. : Metody likvidace a energetického využití odpadů. C. A. Publishing, Sdružení Koneko, Vuste Apis, Praha 1991 * Obroučka, K. : ČSN 06 3090. Zařízení pro termické zneškodňování odpadů. Český normalizační institut, Praha 1997 * Kuraš, M. : Odpady, jejich využití a zneškodňování. VŠCHT Praha, Praha 1994 * Jan Motlík, Jaroslav Váňa: Biomasa pro energii (2) Technologie. Biom. cz, 6. 2. 2002, http://biom. cz/cz/odborne-clanky/biomasa-pro-energii-2-technologie * Encyklopedie CoToJe, https://web. archive. org/web/20160305000029/http://coto. je/.
Související články
Externí odkazy
[url=http://www. udrzitelnost. +morecz/soubory/pyrolyza. pdf]PYROLÝZA Miloš Horák[/url] * [url=http://theses. cz/id/1t9fdq/DP_paek_final. pdf]Z. Špaček Energetické využití zemědělské biomasy spalováním[/url].
Kategorie:Termické procesy Kategorie:Chemické procesy Kategorie:Biomasa