Пиролиз
Наряду с прямым сжиганием и газификацией различных органо-содержащих отходов (или природного сырья) пиролиз является эффективным методом термохимической переработки биомассы, промышленных и бытовых отходов. Пиролиз представляет собой процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода и происходит при относительно низких температурах (450-800 °С) по сравнению с процессами газификации (800-1300 °С) и горения (900-2000 °С).
Первичными продуктами могут быть - жидкость, твердое углистое вещество и газы, в количествах зависящих от вида сырья и параметров процесса пиролиза. Вторичными - энергия, топливо и химические продукты.
Жидкие продукты пиролиза вызывают большой интерес вследствие их высокой энергетической плотности и потенциальной возможности использования их в качестве жидкого топлива. Жидкость, образующуюся в процессе пиролиза, часто называют "масла", "пиротопливо", "биотопливо" или "смолы". Она близка по своему составу к исходной биомассе, но имеет большую теплоту сгорания (20-25 МДж/кг) и состоит из сложной смеси высокоокисленных углеводородов с содержанием воды до 20 % (мас.). Необработанное пиротопливо представляет собой густую черную смолянистую жидкость, выход которой может достигать до 80 % массы сухого сырья (при быстром низкотемпературном пиролизе и применении катализаторов). Пиротопливо может использоваться в качестве заменителя котельного топлива. Из пиротоплива методом перегонки (ректификации) могут быть получены бензины, растворители, дизельное топливо, смолы.
Твердым продуктом процесса пиролиза является углистое вещество (QHР = 30 МДж/кг), выход которого может достигать 30-35 % массы сухого сырья при карбонизации и медленном пиролизе. Углистое вещество может использоваться в качестве топлива (в основном для бытового применения в каминах), а также для технологических нужд промышленности (металлургической, электроугольной, фармакологической, для очистки воды и газов).
Газообразные продукты пиролиза представляют собой обычно среднекалорийный газ (QНР = 15-22 МДж/нмЗ), а при частичной газификации низкокалорийный газ (QНР = 4-8 МДж/нмЗ). Выход газообразного топлива может доходить до 70 % массы сухого сырья при высокотемпературном быстром пиролизе. Состав газа зависит от сырья и параметров процесса. Эти продукты имеют высокий уровень углеводородов (в частности, метана). Теплотворная способность повышается, если использовать газ пока он горячий и содержит относительно много смол. Такой газ обычно используется в самом процессе пиролиза для поддержания температуры процесса и сушки исходного сырья.
В составе продуктов пиролиза выявлено несколько сотен химических составляющих. Высокая ценность отдельных химических продуктов, извлекаемых от процессов пиролиза, может стать более выгодным по сравнению с топливными компонентами, даже при их небольших концентрациях. Интегральный подход к проблеме получения химических продуктов и топлива открывает широкие возможности в этом направлении.
Применение процессов пиролиза для переработки резино-технических и пластмассовых отходов, обработка бурых углей позволяют не только частично решать топливно-энергетические проблемы, но и улучшить экологическую обстановку промышленного региона, так как вредные газообразные выбросы при термической обработке пиролизом (в отличии от простого сжигания) проще очистить и нейтрализовать.
Пиролиз является также наиболее приемлемым с точки зрения безопасности: процесс протекает при относительно низких температурах (как правило, не превышает 500°С) и при отсутствии избыточного давления. Процесс пиролиза происходит в закрытых аппаратах, при отсутствии кислорода воздуха.