Dry Fermentation Biogas, n.o.

Pyrolýza

Čo je pyrolýza?

Brožúra Pyrolýza

Pyrolýza predstavuje proces, pri ktorom sa bez prístupu vzduchu (kyslíka) vplyvom tepla štiepia väzby v organických molekulách a vznikajú molekuly menšie. Pyrolýza je jednoduchý a pravdepodobne najstarší spôsob úpravy biomasy na palivo vyššej kvality – tzv. drevné uhlie. Na jeho výrobu je okrem dreva možné využiť aj iné suroviny napr. slamu. Pyrolýza spočíva v zohrievaní biomasy (ktorá je často rozdrvená a dodávaná do reaktora) v neprítomnosti vzduchu zvyčajne na teplotu 300 – 500 °C, až do doby pokiaľ všetky prchavé látky z nej neuniknú. Zvyšok – drevné uhlie je palivo, ktoré má takmer dvojnásobnú energetickú hustotu v porovnaní so vstupnou surovinou a navyše lepšie horí (horí pri vyššej teplote). V mnohých krajinách sveta sa dnes vyrába drevené uhlie pyrolýzou dreva.

Produkty pyrolýzy

Pyrolýza je dej silne endotermický, pozostávajúci z veľkého množstva chemických reakcií a zároveň poskytujúci veľké množstvo produktov. Produktmi teplotnej pyrolýzy biomasy sú vždy:

  • pyrolýzny (procesný) plyn – obsahuje hlavne metán, vodík, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, vodnú paru,
  • dechty (bioolej),
  • pyrolýzny koks.

Podiel jednotlivých zložiek závisí od zloženia, pôvodu a vlhkosti biomasy, veľkosti častíc upravenej biomasy, požitého inertného plynu, teploty v horúcej zóne pyrolýzneho reaktora, zdržnej doby plynov v reaktore, použitia katalyzátora, atď.

Typy pyrolýzy

V súčasnosti je pyrolýza považovaná za príťažlivú technológiu. Súvisí to aj s tým, že prebieha pri relatívne nízkych teplotách, čo vedie k nižšej emisii potenciálnych škodlivín v porovnaní s úplným spaľovaním biomasy.

Z technologického hľadiska môžeme pyrolýzne procesy rozdeliť podľa dosahovanej teploty na:

  1. Nízkoteplotné (pod 500 °C)
  2. Strednoteplotné (500-800 °C)
  3. Vysokoteplotné (nad 800 °C)

Percentuálny výťažok produktov pri pyrolýze suchej drevnej biomasy (Bridgwater 2003):

Typ pyrolýzy Podmienky procesu Podiel (%)
plynu dechtov koksu
Splyňovanie Vysoká teplota 85% 5% 10%
Dlhá zdržná doba
Rýchla pyrolýza Stredné teploty (500 °C) 13% 75% 12%
Veľmi krátka zdržná doba
Karbonizácia Nízke teploty 35% 30% 35%
Veľmi dlhá zdržná doba

Pyrolýza

Vo všeobecnosti sa dá povedať, že

  • nižšie teploty (400-500 °C) a dlhšia zdržná doba v reaktore vedú k väčšiemu podielu koksu (karbonizácia),
  • vysoká teplota (800-1000 °C) a dlhý zdržný čas pár v reaktore spôsobia vysokú produkciu pyrolýznych plynov (splyňovanie),
  • stredné teploty (500-600 °C) a krátka zdržná doba pár (rýchla pyrolýza) vedú k vysokému podielu kvapalných produktov (dechtov).

V závislosti na dosiahnutej teplote, môžeme pri pyrolytickom procese pozorovať rad dejov, ktoré je možné pre jednoduchosť rozdeliť do 3 teplotných intervalov.

  • V oblasti teplôt do 200 °C dochádza k sušeniu a tvorbe vodnej pary fyzikálnym odštiepením vody. Tieto procesy sú silne endotermické.
  • V rozmedzí teplôt 200 až 500 °C nasleduje oblasť tzv. suchej destilácie. Tu nastáva v značnej miere odštiepenie bočných reťazcov z vysokomolekulárnych organických látok a premena makromolekulárnych štruktúr na plynné a kvapalné organické produkty a pevný uhlík.
  • Vo fáze tvorby plynu v oblasti teplôt 500 až 1200 °C sú produkty vzniknuté suchou destiláciou ďalej štepené a transformované. Pritom tak z pevného uhlíka, ako aj z kvapalných organických látok vznikajú stabilné plyny, ako je H2, CO, CO2, CH4.

Zariadenia na pyrolýzu

Zariadenia na pyrolýzu sa delia na základe druhu požadovaného výstupného produktu, čo je vlastne delenie na základe typu pyrolýzneho procesu.

Pre proces pomalej pryrolýzy, a teda výrobu dreveného uhlia pálením dreva bez prístupu vzduchu za nižších teplôt (karbonizácie) sú určené zariadenia:

  • karbonizačné pece
  • retorty

Pre proces rýchlej pyrolýzy pri teplote cca 500°C je podstatou výroba kvapalného biopaliva. Zariadenie vhodné na výrobu pyrolýzneho oleja je:

  • fluidné pyrolýzne zariadenie na báze reaktoru

Pyrolýza môže prebiehať aj:

  • v prítomnosti malého množstva vzduchu (splyňovanie),
  • vody (parné splyňovanie) alebo
  • vodíka (hydrogenácia).

Nielen drevné uhlie, ale aj iné produkty pyrolýzy majú značný energetický význam. Moderné pyrolytické systémy sú schopné zhromažďovať prchavé produkty vznikajúce pri tomto procese. Jedným z veľmi užitočných produktov môže byť napr. metán, vhodný na výrobu elektriny v plynových turbínach. Kvapalné produkty pyrolýzy majú potenciál podobný rope avšak obsahujú niektoré kyseliny, a musia byť preto pred použitím upravené.

 

Výsledky projektu:

Obrábacie zariadenie

Pyrolizačná linka