Bei der Pyrolyse wird ein Material in erster Linie unter Ausschluss von Sauerstoff auf hohe Temperaturen von 400 bis 550 °C erhitzt.
Diese Erhitzung ist notwendig, um die thermochemische Zersetzung des festen Brennstoffs einzuleiten.
Der Prozess führt zum Aufbrechen von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und zur Bildung von Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen.
Die für die Pyrolyse erforderliche Wärme kann auf verschiedene Weise zugeführt werden.
1. Direkter Wärmeaustausch
Beim direkten Wärmeaustausch wird ein fester Wärmeträger oder ein heißer Gasstrom verwendet.
Der Heißgasstrom wird häufig durch die Verbrennung des festen Holzkohlenrückstands aus dem Pyrolyseprozess erhitzt.
Der heiße Gasstrom wird häufig auch zur Fluidisierung im Reaktor verwendet.
2. Teilweise Verbrennung im Reaktor
Bei der teilweisen Verbrennung im Reaktor wird die Biomasse durch kontrollierte Luftzufuhr teilweise im Reaktor verbrannt.
Obwohl diese Methode leicht von der traditionellen Definition der Pyrolyse abweicht, kann damit eine ähnliche Produktverteilung erreicht werden.
Dies gilt insbesondere für die direkte thermochemische Verflüssigung.
3. Indirekter Wärmeaustausch
Beim indirekten Wärmeaustausch werden Wärmetauscher wie Reaktorwände oder in den Reaktor eingebaute Rohre/Platten verwendet.
Diese können durch verschiedene Quellen beheizt werden, z. B. durch heiße Gase oder Flüssigkeiten oder sogar durch Elektrizität.
Mechanismen der Wärmeübertragung bei der Flash-Pyrolyse
Im Zusammenhang mit der Flash-Pyrolyse umfassen die Wärmeübertragungsmechanismen in erster Linie die Wärmeübertragung zwischen Gas und Feststoff durch Konvektion und die Wärmeübertragung zwischen Feststoff und Feststoff durch Leitung.
Ein Wirbelbett ermöglicht eine effiziente Wärmeübertragung hauptsächlich durch Konduktion, mit einem gewissen Beitrag durch Konvektion.
Der Wirbelschichtprozess verursacht auch Abrieb, bei dem die Reibung zwischen der Biomasse und dem heißen Katalysator die Oberfläche der Biomasse abträgt.
Dadurch wird frisches Material für die Reaktion freigesetzt und die Aktivität des Katalysators durch Entfernen der ihn umgebenden Kohlenstoffschicht aufrechterhalten.
Die Bedeutung der Wärmequelle bei der Pyrolyse
Die Wärmequelle ist bei der Pyrolyse von entscheidender Bedeutung, da sie die Effizienz und die Produkte des Prozesses direkt beeinflusst.
Verschiedene Heizmethoden und Reaktordesigns sind darauf zugeschnitten, die Umwandlung von Biomasse in wertvolle Produkte wie Bioöl, Gase und Holzkohle zu optimieren.
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