Die Flash-Pyrolyse ist ein schneller thermischer Zersetzungsprozess, der sich durch hohe Heizraten und kurze Verweilzeiten auszeichnet und hauptsächlich zur Umwandlung von Biomasse in wertvolle Produkte wie Bioöl, Gase und Holzkohle eingesetzt wird. Das Verfahren arbeitet mit Erhitzungsraten von 100-10.000°C/s und Verweilzeiten von nur 1 Sekunde, was eine schnelle Umwandlung von Biomasse in nützliche Produkte gewährleistet.
Heizraten und Verweilzeiten:
Die Flash-Pyrolyse zeichnet sich durch extrem hohe Erhitzungsraten aus, die zwischen 100 und 10.000 °C/s liegen können. Diese schnelle Erhitzung ist entscheidend für die effiziente Zersetzung der Biomasse in ihre Bestandteile. Die Verweilzeit im Reaktor ist minimal, in der Regel weniger als 2 Sekunden, wodurch sichergestellt wird, dass die Biomasse schnell umgewandelt wird, ohne dass es zu einem umfangreichen Abbau oder zur Bildung unerwünschter Nebenprodukte kommt.Produkte und ihre Ausbeute:
Zu den Hauptprodukten der Flash-Pyrolyse gehören Bioöl, Gase und Holzkohle. Die Ausbeute an diesen Produkten ist in der Regel wie folgt: flüssiges Kondensat (Bioöl) ~10-20%, Gase 60-80% und Holzkohle 10-15%. Die hohe Ausbeute an Gasen und Bioöl macht die Flash-Pyrolyse für die Energieerzeugung und die Herstellung von chemischen Rohstoffen besonders attraktiv.
Zersetzung der Biomasse und Temperaturbereiche:
Biomasse enthält drei Hauptmakromolekülstrukturen: Hemicellulose, Cellulose und Lignin. Bei der Flash-Pyrolyse zersetzen sich diese Komponenten in unterschiedlichen Temperaturbereichen und erzeugen verschiedene Produkte. Hemizellulose wird bei Temperaturen um 200-300 °C zersetzt, wobei Syngase entstehen und die Bildung von Bioöl eingeleitet wird. Zellulose zersetzt sich bei 250-350 °C, was zu mehr Bioöl und dem Beginn der Biokohlebildung führt. Lignin wird bei höheren Temperaturen (ca. 300-500 °C) abgebaut, wobei hauptsächlich Biokohle entsteht.Mechanismen der Wärmeübertragung:
Die wichtigsten Methoden der Wärmeübertragung bei der Flash-Pyrolyse sind die Wärmeübertragung zwischen Gas und Feststoff durch Konvektion und die Wärmeübertragung zwischen Feststoff und Feststoff durch Konduktion. Üblicherweise wird ein Wirbelschichtreaktor verwendet, bei dem etwa 90 % der Wärmeübertragung durch Konduktion erfolgt. Das Wirbelbett erleichtert auch die Abrasion, bei der die Reibung zwischen der Biomasse und dem heißen Katalysator die Oberfläche der Biomasse abträgt, wodurch frisches Material für die Reaktion freigelegt und die Aktivität des Katalysators aufrechterhalten wird.
