الانحلال الحراري هو عملية تحلل حراري تحدث في غياب الأكسجين، مما يؤدي إلى تكسير المواد العضوية إلى غازات وسوائل ومواد صلبة.وتتأثر الخصائص الفيزيائية للتحلل الحراري بعوامل مثل درجة الحرارة ومعدل التسخين وزمن البقاء ونوع المادة التي يتم تحللها حراريًا.ويمكن تصنيف هذه العملية إلى أنواع مختلفة، مثل الانحلال الحراري البطيء والسريع والومضي، ولكل منها خصائص مميزة وعائدات منتجات مختلفة.وتشمل المنتجات الأساسية الغاز التخليقي (خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والميثان)، والزيت الحيوي (خليط سائل من الماء والمركبات العضوية المتطايرة)، والجار الحيوي (مادة صلبة غنية بالكربون).ويعتمد التركيب والعائد المحدد لهذه المنتجات على ظروف العملية والمادة الأولية المستخدمة.
شرح النقاط الرئيسية:
-
نطاق درجة الحرارة وتأثيره:
- يحدث الانحلال الحراري عادةً في درجات حرارة عالية تتراوح من 300 درجة مئوية إلى 900 درجة مئوية.
-
وتؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على المحصول وتكوين المنتجات:
- تفضّل درجات الحرارة المنخفضة (300-500 درجة مئوية) إنتاج الجير الحيوي.
- درجات الحرارة المعتدلة (400-600 درجة مئوية) هي الأمثل لإنتاج الزيت الحيوي.
- وتزيد درجات الحرارة المرتفعة (فوق 600 درجة مئوية) من إنتاج الغاز التخليقي.
-
معدل التسخين وزمن المكوث:
-
الانحلال الحراري البطيء:
- معدلات التسخين منخفضة (0.1 إلى 2 درجة مئوية في الثانية).
- وتكون فترات المكوث طويلة، وقد تستغرق عدة أيام.
- تنتج هذه العملية في المقام الأول الفحم الحيوي والقطران بسبب تعرض الغازات للحرارة لفترات طويلة.
-
التحلل الحراري السريع:
- معدلات التسخين عالية (10-200 درجة مئوية/ثانية).
- وأوقات المكوث قصيرة (0.5-10 ثوانٍ).
- تعمل هذه العملية على زيادة إنتاجية الزيت الحيوي إلى أقصى حد، والتي يمكن أن تصل إلى 50-70% بالوزن على أساس الكتلة الحيوية الجافة.
-
التحلل الحراري الوامض:
- معدلات تسخين أعلى من معدلات التحلل الحراري السريع.
- ينتج عنه إنتاجية عالية جدًا من الزيت الحيوي تصل إلى 75-80% بالوزن.
-
الانحلال الحراري البطيء:
-
غياب الأكسجين:
- يتم إجراء الانحلال الحراري في بيئة خالية من الأكسجين لمنع الاحتراق.
- ويضمن ذلك تحلل المادة بدلاً من احتراقها، مما يؤدي إلى تكوين الغاز التخليقي والزيت الحيوي والجار الحيوي.
-
تكوين المنتج:
- :: الغاز الطبيعي:خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والميثان، والذي يمكن استخدامه كوقود أو كمادة وسيطة كيميائية.
- الزيت الحيوي:سائل مكوّن من الماء والمركبات العضوية المتطايرة، ومناسب للتكرير الإضافي إلى وقود أو مواد كيميائية.
- الشار الحيوي:مادة صلبة غنية بالكربون يمكن استخدامها كتعديل للتربة أو لعزل الكربون.
-
مراحل الانحلال الحراري:
- الجرعات والتغذية:يتم إدخال المادة الخام في مفاعل الانحلال الحراري.
- التحويل:تخضع المادة العضوية للتحلل الحراري، وتتفكك إلى جزيئات أصغر.
- فصل المنتج:يتم فصل النواتج الناتجة (الغاز التخليقي والزيت الحيوي والجار الحيوي) وجمعها.
-
التفاعلات الكيميائية:
- يتضمن الانحلال الحراري تمزق روابط الكربون-الكربون وتكوين روابط الكربون-الأكسجين.
- يتم اختزال جزء من الكتلة الحيوية إلى كربون، بينما يتأكسد الجزء المتبقي ويتحلل مائيًا، مكونًا مركبات مختلفة.
-
تطبيقات منتجات الانحلال الحراري:
- :: الغاز الطبيعي:يُستخدم في توليد الطاقة، أو كوقود للمحركات، أو كمادة وسيطة للتخليق الكيميائي.
- الزيت الحيوي:يمكن ترقيته إلى وقود للنقل أو استخدامه مباشرة في الغلايات الصناعية.
- الفحم الحيوي:يستخدم في الزراعة لتحسين صحة التربة وكوسيلة لعزل الكربون.
وباختصار، يتم تحديد الخصائص الفيزيائية للتحلل الحراري من خلال ظروف العملية، بما في ذلك درجة الحرارة ومعدل التسخين وزمن المكوث، والتي تحدد محصول وتكوين المنتجات الناتجة.ولهذه المنتجات تطبيقات متنوعة، مما يجعل الانحلال الحراري عملية متعددة الاستخدامات وقيّمة لتحويل الكتلة الحيوية إلى مواد مفيدة وطاقة.
جدول ملخص:
| العامل | التأثير على الانحلال الحراري |
|---|---|
| درجة الحرارة |
- 300-500°C:يفضل إنتاج الفحم الحيوي.
- 400-600°C:الأمثل للزيت الحيوي. - أعلى من 600 درجة مئوية:يزيد من إنتاجية الغاز التخليقي. |
| معدل التسخين |
- بطيء:المعدلات المنخفضة (0.1-2 درجة مئوية/ثانية)، وقت مكوث طويل، ينتج الجير الحيوي.
- سريع: معدلات عالية (10-200 درجة مئوية/ثانية)، فترة مكوث قصيرة، تزيد من إنتاج الزيت الحيوي. - الوميض: معدلات عالية جدًا، أعلى إنتاجية للزيت الحيوي (75-80% بالوزن بالوزن). |
| غياب الأكسجين | يمنع الاحتراق، ويضمن التحلل إلى غاز تخليقي وزيت حيوي وفحم حيوي. |
| المنتجات |
- الغاز المتزامن:وقود أو مادة وسيطة كيميائية.
- الزيت الحيوي:المكرر إلى وقود أو مواد كيميائية. - الفحم الحيوي:تعديل التربة أو عزل الكربون. |
هل أنت مستعد لتحسين عملية الانحلال الحراري لديك؟ اتصل بخبرائنا اليوم للحصول على حلول مصممة خصيصاً لك!
