实际上,热解油没有“副产品”。 相反,热解过程本身会同时产生三种有价值的产出:固体焦炭、液体油和不可冷凝气体。通常被认为是副产品的物质实际上是联产物,每种都有其自身的潜在用途和市场价值。
热解的核心原则是将单一原料转化为三种不同的、可用的产品流。一个在经济和环境上都成功的热解操作,取决于不仅能在油中找到价值,还能在固体(生物炭)和气体(合成气)产出中找到价值。
热解的三种核心产品
当生物质或塑料等原料在无氧条件下加热时,它不会只产生油。该材料会分解成三种基本状态:固体、液体和气体。
固体产物:生物炭(或焦炭)
在挥发性成分被蒸发后,会留下富含碳的固体物质。当它源自生物质时,被称为生物炭;当源自其他材料时,通常被称为焦炭。
这种固体通常占产出产量的 10-35%。其特性使其可用作固体燃料、用于制造用于过滤的活性炭、用作农业土壤改良剂或用于各种工业过程。
液体产物:热解油(生物油)
这是大多数人将热解联系起来的产品。当热解气体快速冷却(淬灭)时,可冷凝的化合物会转化为液体,从而形成这种液体。
这种深色、粘稠的液体是水、焦油和数百种有机化合物的复杂混合物。它可以直接用作工业燃料,也可以经过升级和精炼,成为更高等级的生物燃料或有价值的化学原料。
气体产物:合成气(热解气)
并非所有在热解过程中产生的气体都能冷凝成液体。这种剩余的不可冷凝气体流通常被称为合成气或热解气。
它是氢气 (H2)、甲烷 (CH4)、一氧化碳 (CO) 和二氧化碳 (CO2) 的混合物。虽然它的能量密度是三种产品中最低的,但其最关键的用途通常是循环回系统以提供热解反应所需的热量,使整个过程更节能、更自给自足。
理解关键变量
这三种产品的确切比例和成分不是固定的。它们在很大程度上受到投入和所使用方法的精确性的影响,这使得操作人员能够针对特定的产出。
原材料的作用
初始原料是唯一最重要的因素。热解木材产生的生物炭、生物油和合成气的化学特征将与热解废塑料或轮胎产生的不同。投入直接决定了产出的潜在价值。
工艺条件的影响
可以调整热解过程的温度和加热速率,以有利于一种产出而不是另一种。
- 慢速热解(较低温度): 有利于提高固体生物炭的产率。
- 快速热解(中等温度): 优化以产生最大产量的液体热解油。
- 气化(较高温度): 推向极端,该过程最大限度地提高了合成气的产率。
应避免的常见误区
了解整个产出流对于评估热解项目的可行性至关重要。未能考虑所有三种产品可能导致关键的错误计算。
“废物流”的神话
一个常见的错误是将生物炭和合成气视为生产油的废产品。一个必须为固体产物的处置付费并烧掉其气体的操作,几乎不可能在经济上可行。
产品纯度的现实
这三种产品流很少能完美分离。生物油通常含有必须过滤掉的水和细小的炭颗粒。合成气在用于发动机或涡轮机之前可能需要被“净化”。规划这种后处理至关重要。
根据您的目标做出正确的选择
“最佳”的热解设置完全取决于您的主要目标。通过了解您正在管理一个产出组合,您可以优化过程以满足特定的需求。
- 如果您的主要重点是生产液体燃料: 您将使用快速热解来最大化生物油的产量,并使用合成气和一部分生物炭来为系统供能。
- 如果您的主要重点是碳封存或土壤改良: 您将使用缓慢的、较低温度的热解,以最大化稳定生物炭的产出。
- 如果您的主要重点是通过废物发电: 您可能会使用较高的温度过程,最大限度地提高合成气的产量,用于燃气发动机或涡轮机。
最终,将热解视为一个生产有价值的联产物组合的系统,是释放其全部技术和经济潜力的关键。
摘要表:
| 产品 | 形态 | 典型产量 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
| 生物炭/焦炭 | 固体 | 10-35% | 燃料、活性炭、土壤改良剂 |
| 热解油 | 液体 | 可变 | 工业燃料、精炼生物燃料/化学品 |
| 合成气 | 气体 | 可变 | 工艺热、发电 |
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