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如何看待熱解

閱讀:1320        發布時間:2022-8-22

熱解: 熱解也稱為干餾(destructive  distillation),指在缺氧條件下的加熱作用。將有機物熱解會產生氣體液體與固產物,大多數熱解氣體(pyrogas)的主要成分為H2、CO2、CO、CH4與少量碳氫化合物(例如,乙烷);熱解液體一般含有乙醇、醋酸、水或焦油(tars)等;至于熱解固體殘余物含有炭(例如,木炭)于灰分等。

     熱解過程包括下列處理程序:原料粗碎,烘干粗碎原料,去除雜質,原料細碎,熱解,冷產物,儲存與分配產物。熱解加熱過程中,固態有機物一般于300℃以上開始進行熱解,某些催化劑(例如,氯化鋅)可降低熱解反應的起始溫度。此類熱解反應非常復雜并且產物成分常隨熱解原料與反應狀態有很大變化,通常低溫與緩慢加熱可產生大量固體產物,而快速加熱與高溫將產生較多氣體產物,操作溫度也會影響氣體產物的品質。假若引入空氣以維持燃燒,氣體產物物含有大量的氮,此氮成分將會形成氧化物,因而降低氣體燃料的熱含量。 薪材熱解作用一般指在大氣壓和200℃~600℃溫度之間進行,在此狀況下典型的產物包括:木炭  30~35% 有機液體  18~20% 氣體  20% (產品重量相對與干燥源料的重量) 如果將薪材加熱至1100℃ ,熱解作用依然存在。在此狀況下,大部分液體與固體分餾物將進一步分解,故有較多氣體產物產生.。氣化:有機物的氣化是熱化學反應固體燃料轉化成可燃氣體。*燃燒必須發生在有充分氧氣的狀況下,而有機物氧化作用則必須在氧氣不足的狀況下進行。氧化過程的主要反應為: C+ 02 CO 放熱       C+H2O CO+H2  吸熱   CO+ H2OCO2+H2 放熱 C+2 H2 CH4   放熱氧化作用方式為空氣氧化(air gasification),有機物在有空氣之下進行不*燃燒反應。空氣氧化爐構造簡單、價格便宜并且可靠性高,主要缺點在於所產生氣體被空氣中氮氣所稀釋,因此氣體產物的熱值低,經濟效益不高。 2.液體燃料制造  直接液化  使用CO或H2作為還原劑,於高溫高壓下將有機物直接氧化,且均產生油狀液體產物,其可再分餾而充當燃料使用。間接液化 將有機物間接液化的主要方法,采用合成氣體制成原料。而最先發展的間接液化法是處理煤氣液化。A.合成氣體制成乙醇: 此過程在石化工業上應用極廣,多用作乙醇制造。目前可行方法很多,其中最易的方法是將H2與CO在高溫(約300℃)與高壓(約 100Atm)下結合,并使用催化劑。反應方程式為:催化劑 CO+2 H2 ——CH3OH (合成氣體) (乙醇) 此法自薪材提煉乙醇,產率約為360公斤/噸薪材,能量轉換效率約在30~40%之間。顯然乙醇熱含量( 19.8GJ/噸)低于石油燃料(43.7GL/噸汽油),但其仍可用于發動汽、柴油機。B.Mobil法: 若利用Mobil法可將乙醇轉化成高辛烷值汽油,因此可免修改引擎。此方法在試驗室內己獲證實,轉換效率可達90% 。紐西蘭目前正籌建一座日產量12500噸合成石油工廠,可將天然氣轉化為乙醇。C Fisher-Tropseh法: Fisher-Tropsch法利用催化劑將合成氣體制成碳氫燃料。此法發明于1920年,而二次大戰時盛行于德國,以制造合成燃料,今日南非利用此法以轉換煤碳,但產物復雜,目前正研究尋求適當催化劑以使產物化單純化。此法若改采用有機物做原料,則產物的硫含量較低。目前研究中之另一有機物間接液化法,是將熱解氣體制成合成石油,其未來發展潛力被看好。此技術稱為「China lake process」,其采用*的「快速熱解」步驟,它比標準熱解法可產制含較多幣屬烴(olefins)的氣體產品。此氣體產品再經壓力聚合成高分子量碳氫化合物,經精煉后即可成為有用燃料。據估計總轉換率有22%。


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