Пиролиз (от греч. pyr — огнь, жар и lysis — разложение, распад), тепловое разложение органических соединений без доступа воздуха. Пиролиз также можно именовать сухой перегонкой, а в качестве сырья могут быть разные газообразные углеводороды (этан, пропан), сырая нефть, соединения, содержащие органические составляющие, такие как древесной породы, уголь, торф и т. д.
Пиролиз древесной породы — один из первых хим процессов, взятых на вооружение людьми. Начиная с 12 века, его обширно использовали в Рф для выработки сосновой смолы (служит для просмолки древесных судов и пропитки канатов), этот процесс именовался смолокурение. Считается, что в Швеции в 16 веке в первый раз началось применение технологии пиролиза в промышленных масштабах. Шведы использовали технологию пропитки корабельной древесной породы дубильными сосновыми смолами, получаемыми в итоге простого пиролиза. В медный чан закладывались поленья хвойных пород древесной породы, чан герметично запирался, чем достигалось отсутствие доступа воздуха вовнутрь. Чаном на открытом пламени разогревали до температуры 400-500° С, и при всем этом на деньке накапливались маслянистые смолы, которые сливались через отверстие в деньке. С развитием металлургии появился другой промысел, основанный на технологии пиролиза древесной породы, — углежжение. При сжигании древесной породы без доступа воздуха выходил древесный уголь.
Русские химики Юлия Всеволодовна Лермонтова и Александр Александрович Летний в первый раз в истории хим науки направили внимание на то, что каменный уголь дает светильный газ (смесь водорода, метана, окиси углерода и других горючих газов, получаемая при пиролизе каменного угля либо нефти), худший по качеству, чем газ нефтяного происхождения. А уже в 1877 году эффект пиролиза углеводородов был патентован Александром Александровичем Летним.

Ещё в 1875 он нашел, что при температуре выше 300° С тяжёлые нефтяные остатки отчасти распадаются на более лёгкие продукты — бензин, керосин, газы. это В 1877 в первый раз выделил из нефти ароматичные углеводороды (бензол, толуол, ксилол, антрацен и др.); установил принципиальные закономерности процесса пиролиза нефти. Фактически в это время были построены 1-ые фабрики в Киеве и Казани. Для получения газа для освещения, пиролизу подвергали керосин. Большой толчок к развитию промышленного внедрения технологии пиролиза отдала 1-ая глобальная война, когда появилась большая потребность в толуоле — сырье для производства тротила. В 20 веке значимый вклад в разработку новых направлений пиролиза древесной породы занес доктор Тищенко Д. В.

Пиролиз твердого горючего

В нашей стране в протяжении долгого времени (когда ещё не начали использовать природный газ) пиролиз твердого горючего был очень принципиальным направлением в энергетике. На многих предприятиях было установлено массивное газогенераторное оборудование, а авто оснащались движками, работающими на генерируемом в процессе пиролиза газе.
В 30-е годы XX века индустриализация в СССР проходила очень быстро. Для обеспечения таких темпов требовался большой парк авто техники, для работы которого в свою очередь требовалось огромное количество углеводородного горючего — бензина и солярки. Нефтепродуктов повсевременно не хватало.

Для того чтоб решить эту делему обширно применялись мобильные газогенераторы, которые были придуманы еще во время первой мировой войны. Схема газогенераторной установки ординарна. Загруженное в газогенератор горючее поджигается через воздушный клапан с помощью факела. Воздух, нужный для газификации, засасывается в камеру через фурменные отверстия благодаря разрежению, создаваемому поглощающим действием мотора. При этом его количество должно быть недостаточно для полного сгорания горючего. При всем этом углерод горючего соединяется с кислородом воздуха, образуя углекислый газ (СО2) и окись углерода (СО). Дальше они попадают в зону восстановления, где проходит через слой раскаленного угля, лежащего на колосниковой решетке. В итоге негорючий СО2 преобразуется в горючий СО. Входящий в состав горючего водород отчасти соединяется с кислородом, образуя воду, которая присоединяется к влаге горючего, а остальной выделяется в чистом виде. Под воздействием больших температур в камере газификации часть воды соединяется с углеродом, образуя окись углерода и водород. Окись углерода, вкупе с ранее образованной и приобретенной в итоге восстановления углекислого газа, перебегает в состав генераторного газа. Водород же, приобретенный в итоге разложения воды, суммируется со свободным водородом, при этом часть этого водорода перебегает в состав генераторного газа, а другая часть вступает в хим реакцию с углеродом горючего, образуя метан. На теоретическом уровне весь кислород воздуха должен израсходоваться при газификации, но в реальности часть его сохраняется и перебегает в состав генераторного газа. Вода, не разложившаяся при газификации, перебегает в генераторный газ в виде пара. В слое горючего, находящегося конкретно над зоной горения, происходит процесс пиролиза горючего (либо сухой перегонки), другими словами нагрев без доступа воздуха. Продуктами сухой перегонки являются древесный уголь либо кокс, также летучие вещества, смолы и влага, выходящие в газо- и парообразном состоянии. Все продукты сухой перегонки в описанном типе генератора полностью проходят через зону горения и восстановления, где подвергаются процессам газификации, несколько более сложным, чем описано, но дающим те же главные продукты. Над зоной сухой перегонки находится зона подсушки, где происходит высыхание горючего. При выходе из генератора газ имеет высшую температуру и засорен золой и частичками угля. В таком виде он не может употребляться в движке и перед поступлением в цилиндры должен быть очищен и охлажден.

По всему миру пиролизный газ начинают использовать как другой источник энергии, сначала термический. В почти всех европейских странах пиролизный газ издавна стал обыденным топливом, на котором десятками лет вырабатывается электроэнергия, пар и жгучая вода. В текущее время процесс теплового пиролиза углеводородного сырья является основным методом получения этилена и пропилена.

Электрическая станция на пиролизном газе завода Aceralia, Испания

Теплоэлектростанция на пиролизном газе в Фондотоце, Италия

Электрическая станция на газе биомассы Gussing, Австрия

Пиролиз древесной породы — разложение древесной породы при ее нагревании до 450 ° С без доступа воздуха с образованием газообразных, водянистых товаров и твердого остатка. Для воплощения процесса пиролиза в текущее время обычно используют древесную породу лиственных пород, пореже — древесную породу хвойных пород.
Пиролиз твердого горючего имеет ту же суть, что и жидкообразного, о котором писал Летний. При расщеплении молекул твердого горючего появляется обогащенная углеродом жесткая фаза ( кокс, уголь) и газовая, содержащая пары углеводородов (пиролизный газ). Пиролизный газ выходит в процессе термохимических перевоплощений твердого горючего как в критериях без доступа воздуха при нагревании до 500-1000 0С с теплотой сгорания 3000-4000 ккалнм3, так и в процессе горения при недочете воздуха по реакции С+О2=СО2+Q , дальше СО2+С=2СО-Q , С+Н2О=СО+Н2-Q с теплотой сгорания 900-1600 ккал/нм3.

Пиролизные котлы

В базу работы пиролизного (газогенераторного) котла
как раз и положен принцип пиролизного сгорания горючего, смысл которого состоит в том, что под действием высочайшей температуры и в критериях отсутствия воздуха древесная порода распадается на летучую часть — пиролизный газ и жесткий остаток (золу). После сжигания в топке котла твердого горючего, которое протекает в виде его тления, выделившийся пиролизный газ поступает в камеру для дожига газа, после этого он сгорает очень незапятнанным пламенем. Энергия сгорания пиролизного газа из камеры дожига отбирается через теплообменник и употребляется для нагрева теплоносителя, участвующего в процессе горения. Таким макаром, пиролизные котлы на жестком горючем имеют больший КПД и позволяют регулировать мощность.

В критериях удорожания таких энергоэлементов как газ и жидкое горючее, становится более животрепещущим вопрос газификации твердого горючего, а именно, древесной породы и угля. Наша родина является одной из самых богатых лесом государств. У нас работали наилучшие в мире ученые, занимающимся пиролизом, в том числе пиролизом древесной породы. Пиролизные котлы — это прибыльное, действенное, и очень экономное теплооборудование для хоть какого помещения!

Обсудить на форуме