热解是在无氧或氧气含量大大低于完全燃烧所需的情况下对生物质进行热分解。
这一过程可将生物质转化为更有用的形式,如富含碳氢化合物的混合气体、类似油的液体和富含碳的固体残渣(称为焦炭)。
5 个要点详解:了解生物质的热解分解
1.过程和条件
热解涉及在氧气有限的环境中高温加热生物质,温度通常超过 550 °C。
这种受控加热可将生物质分解为其组成成分,主要是纤维素、半纤维素和木质素,每种成分在不同温度下分解。
2.成分及其分解
半纤维素 在 250 到 400 °C 之间分解,加热到 720 °C 时产生约 20% 的半焦。
纤维素 需要更高的温度(310 至 430 °C)才能分解,产生 8% 的半焦。
木质素 在 300-530 °C 下分解,产生约 55% 的半焦。
这些分解作用通过解聚作用形成较小的碳氢化合物颗粒,并通过脱水作用产生不饱和聚合物和半焦。
3.热解产物
热解过程会产生三种主要产品:
气体: 挥发性碳氢化合物的混合物,包括 CO、CO2、H2 和 CH4,在较高温度下通过 C-C 和 C-H 键断裂形成。
液体(生物油): 一种富含碳氢化合物的油状物质,在中温和高加热速率下产生。
固体(炭): 富含碳的残留物,在慢速热解等过程中最大化,重点是产生木炭。
4.热解类型
缓慢热解: 特点是加热速率低,停留时间长,最大限度地产生炭。历史上曾用于生产木炭、醋酸、甲醇和乙醇。
快速热解: 涉及较高的加热速率和较短的停留时间,重点是最大限度地提高生物油的产量。
超快热解: 加热速率更高,停留时间更短,主要目的是生产气体。
5.历史和工业应用
热解,尤其是木材蒸馏形式的热解,自古以来就有使用,特别是埃及人用于防腐和船只填缝。
在 19 世纪,它是为工业革命提供燃料的重要产业,主要是通过木炭生产。
总之,热解是将生物质转化为有价值的能源产品的一种多用途基本工艺,可根据所需的最终产品(气体、液体或固体)调整其方法。
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