La necessità di utilizzare combustibili economici è attesa da tempo nel mondo. Ad esempio, il gas di pirolisi è già ampiamente utilizzato in Europa oggi. Tutti i tipi di attrezzatura da cucina, impianti di riscaldamento e persino automobili possono funzionare con tale carburante.
Definizione
In re altà, sotto il concetto stesso di "pirolisi" i chimici intendono la decomposizione di una sostanza a livello molecolare sotto l'influenza di alte temperature, solitamente in assenza di aria. I composti complessi in tali condizioni si decompongono in composti più semplici. In questo caso, nel mezzo si formano vari tipi di nuovi elementi. In sostanza, la pirolisi è quindi un processo di distillazione a secco convenzionale.
Gas da legna da ardere
Quando il carburante viene bruciato ad alte temperature in un ambiente privo di ossigeno, si formano i seguenti prodotti di combustione:
- gas di pirolisi;
- resina di pirolisi (prodotto liquido).
Il primo prodotto della lista ha, tra l' altro, la caratteristica che si può formare anche durante la combustione del carburante in ambiente di ossigeno. Tuttavia, in questo caso, il gas può essere ottenuto solo se il combustibile viene bruciato a una temperatura non inferiore a 500 °C.
Quali prodotti possono essere utilizzati
Le caldaie a pirolisi nelle case possono funzionare su legno normale o pallet speciali, ad esempio, da segatura o trucioli di legno pressati. Possono essere pirolizzati anche vari tipi di rifiuti domestici e industriali. Viene bruciato in modo simile, ad esempio gomma, vecchi pneumatici per auto, plastica, cose vecchie, ecc. In questo caso, la pirolisi consente non solo di ottenere una certa quantità di calore, ma anche di mantenere pulito l'ambiente. Dopotutto, come sai, la plastica non si decompone nel terreno per molto tempo. I materiali oleosi di vario genere inquinano sia il suolo stesso che i corpi idrici.
Può anche essere masterizzato in modo simile:
- carta, cartone, tessuti;
- metano;
- idrocarburi;
- torba;
- legno di base (compreso il legno impregnato chimicamente);
- paglia, foglie, gusci di noci, erbacce.
Inoltre, i residui di vernice, oli, ecc. possono essere riciclati attraverso la reazione di pirolisi. Questo aiuta anche a mantenere pulito l'ambiente.
Composizione
Il gas di pirolisi risultante contiene, tra le altre cose, molto particolato, solitamente sotto forma di fuliggine. Contiene anche vari tipi di componenti chimici, ad esempio l'idrogeno. Tuttavia, il principalela composizione del gas di pirolisi è ancora la seguente:
- idrocarburi volatili;
- monossido di carbonio.
Molto pericoloso per la salute umana e persino la sua vita, la CO in una tale reazione si forma a causa della combustione incompleta del carbone.
Tipi di pirolisi
Al momento, ci sono solo due tipi principali di tali reazioni. La pirolisi può essere:
- secco;
- ossidativo.
Il primo tipo di reazioni, a sua volta, è suddiviso in:
- bassa temperatura;
- alta temperatura.
Come si produce il gas: pirolisi ossidativa
Questa reazione è attualmente definita la più ecologica e produttiva. La pirolisi si verifica in questo caso a temperature molto elevate. Ad esempio, quando il metano viene bruciato in questo modo, ad esso viene miscelata una certa percentuale di ossigeno. Con la combustione parziale, la sostanza in questo caso rilascia un'enorme quantità di energia. Di conseguenza, i resti della miscela vengono riscaldati a una temperatura di 16000 ° C.
La reazione di pirolisi ossidativa viene utilizzata principalmente per bruciare vari materiali industriali contenenti olio, oltre a plastica e gomma. Il gas in questo caso può andare, ad esempio, a riscaldare i negozi della stessa società di sm altimento rifiuti.
Pirolisi a secco
Questa reazione avviene senza la partecipazione di ossigeno e, come già accennato, a sua volta, può essere a bassa o alta temperatura. Nel primo casoil carburante viene riscaldato fino a un massimo - fino a 1000 ° C, nel secondo - sopra i 1000 ° C. Per ottenere una grande quantità di gas di pirolisi stesso, vengono utilizzate principalmente reazioni ad alta temperatura.
Quando il combustibile viene bruciato in un ambiente fino a 800 °C, si ottiene molto gas con un basso potere calorifico. Anche in questo caso rimane una discreta quantità di coke e resine liquide.
Il modo più appropriato è ottenere il gas di pirolisi a una temperatura compresa tra 900 e 1000 °C. In questo caso esiste già una percentuale massima della sua produzione. In questo caso il gas così ottenuto ha un potere calorifico minimo. Un tale prodotto è considerato, tra l' altro, carburante di alta qualità, adatto al trasporto su lunghe distanze.
Quando il carburante viene bruciato a temperature comprese tra 450 e 500 °C, la produzione di residui solidi e gas è molto bassa. Quest'ultimo, però, non è di qualità elevata, poiché ha il massimo potere calorifico.
Dove è possibile utilizzare il gas
Il processo di pirolisi consente quindi di riscaldare vari tipi di locali con la minima perdita di carburante. Inoltre, utilizzando questa reazione, l'ambiente viene mantenuto pulito. Ma dove può essere utilizzato il gas di pirolisi formatosi durante la combustione del carburante in un ambiente privo di ossigeno?
Questo prodotto di combustione oggi è considerato in tutto il mondo principalmente come una fonte economica alternativa di energia termica. In alcuni paesi europei, il gas di pirolisi è comune da tempocombustibile utilizzato dalle apparecchiature che riscaldano l'acqua (per impianti di riscaldamento e acqua calda), elettricità, vapore.
Caldaie
Fin dai tempi antichi, le persone hanno riscaldato le loro case utilizzando stufe convenzionali che funzionano a legna e carbone. Successivamente, le case iniziarono ad essere dotate di moderne caldaie a combustibile solido funzionanti con lo stesso tipo di combustibile. Tali unità sono utilizzate per riscaldare le case nel nostro tempo. Sono economici e per la loro installazione non è necessario ottenere permessi in vari casi. Tuttavia, le caldaie a combustibile solido convenzionali presentano un inconveniente piuttosto grave. Consumano carburante in modo estremamente antieconomico. Molti residui di combustione rimangono nelle camere di tali unità. Inoltre, parte del calore generato da tali apparecchiature vola semplicemente "giù per il camino" insieme al fumo.
Ingegneri che hanno deciso di correggere questo aspetto negativo delle caldaie a combustibile solido e alla fine hanno inventato unità di riscaldamento a pirolisi che sono economiche e facili da usare. In tali caldaie, tra l' altro, sono presenti camere aggiuntive in cui avviene la postcombustione del gas di pirolisi.
La reazione negli aggregati di questa varietà procede con una forte carenza di ossigeno (15%). Il legno o qualsiasi altro combustibile in questo tipo di apparecchiature si decompone in gas e una piccola quantità di residui inorganici. Per i gas di pirolisi, la temperatura di combustione nel postbruciatore può raggiungere fino a 110-1200 °C.
Dove altro viene utilizzato il gas
La pirolisi più utilizzata, quindi, ricevuta negli impianti di riscaldamento e riscaldamento dell'acqua. Anche questa reazione è ampiamente utilizzata:
- nell'industria di trasformazione;
- in chimica;
- durante la disinfezione.
A volte il gas di pirolisi viene utilizzato oggi anche come carburante per vari tipi di apparecchiature o, come già accennato, per automobili.
Impianti di produzione di gas
Attrezzature di questo tipo vengono utilizzate per produrre combustibile di pirolisi di alta qualità, che in alcuni casi può sostituire, ad esempio, il gas naturale tradizionale. Tali installazioni sono forni ermetici con alimentazione d'aria regolabile. Il camino di questo tipo di apparecchiatura potrebbe, tra le altre cose, essere ostruito.
Ottieni gas di pirolisi in tali installazioni come segue:
- Forzare l'aria nel forno attraverso una pompa.
- Dopo aver riscaldato il contenuto dell'impianto a una certa temperatura, l'alimentazione dell'aria viene interrotta.
- Il fumo nero denso che esce dall'unità viene ripulito dalla fuliggine usando i cicloni.
- Rimuovere il vapore acqueo dal gas di pirolisi per aumentarne la temperatura di combustione (passare attraverso un refrigeratore).
- Il gas viene immesso nel filtro fine, il cui design include un serbatoio dell'acqua, un'installazione elettrostatica e cartucce di cartone.
La purificazione dei gas di pirolisi prima del loro impiego nell'industria, e talvolta nella vita di tutti i giorni, deve essere eseguita a colpo sicuro. Le particelle solide e tutti i tipi di impurità chimiche possono causare danni alle apparecchiature,funzionando con questo tipo di carburante. Inoltre, ad esempio, il gas di pirolisi può essere pompato in un cilindro.
Utilizzare il carburante da un generatore di gas a casa
Installazioni di questo tipo vengono utilizzate più spesso, ovviamente, in produzione. Ma a volte vengono acquistati per case private. Ottenere il gas di pirolisi a casa è una questione relativamente semplice. Alcuni artigiani spesso realizzano generatori di gas con le proprie mani.
Il gas ottenuto da impianti domestici può essere utilizzato per diversi scopi. Molto spesso, ad esempio, i commercianti privati collegano normali stufe a generatori di gas. La combustione del gas di pirolisi non è intensa come il gas naturale. Tuttavia, è ancora abbastanza conveniente utilizzare la stufa per lo scopo previsto.
Inoltre, ad esempio, un generatore autogeno è spesso collegato a generatori di gas nella vita di tutti i giorni. Quando l'ossigeno viene fornito utilizzando gas naturale, la temperatura della fiamma in tali apparecchiature raggiunge i 2000 °C.
Come già accennato, in casa il gas di pirolisi può essere utilizzato anche come carburante per auto. Per tale applicazione, il motore della macchina dovrà solo essere leggermente modificato. Allo stesso tempo, sia i motori a benzina che quelli diesel possono funzionare con tale carburante. Tale gas viene utilizzato in casa, spesso nei generatori di corrente.
Caratteristiche dell'applicazione
Quindi, il gas di pirolisi ha un grado di trasferimento di calore leggermente inferiore rispetto a quello naturale o liquefatto. Pertanto, per il corretto funzionamento di vari tipi di riscaldamento eattrezzatura da cucina, quando la si utilizza, per una combustione corretta e più intensiva, è necessario aumentarne l'erogazione.
Nelle attrezzature da cucina, ad esempio, è possibile perforare i getti. Il forno a gas di pirolisi in questo caso funzionerà allo stesso modo del gas naturale. Cioè, l'intensità della combustione del carburante sarà la stessa. Inoltre, per trasferire vari tipi di apparecchiature a un altro tipo di gas, il suo firmware viene spesso modificato. Nei veicoli che funzionano con tale carburante, il sistema di alimentazione viene completamente sostituito.
Macchine a legna
Nell'Unione Sovietica all'inizio degli anni '20, i camion generatori di gas erano ampiamente utilizzati. In quegli anni, abbiamo persino condotto prove competitive di tali auto nel nostro paese.
Il primo motore generatore di gas per un'auto nella nostra URSS fu installato dal professor V. S. Naumov nel 1927. Nel 1928, lo Scientific Automotive and Tractor Institute iniziò a progettare tali auto in Russia. Gli specialisti di questa istituzione hanno quindi effettuato esperimenti con macchine straniere "Imbert-Dietrich" e "Pip".
Il primo generatore di gas NATI-1 costruito nel nostro paese ha lavorato su legno normale. Nel 1932 fu realizzata anche l'installazione NATI-3, progettata per una barca a motore. Allo stesso tempo, in Russia è apparso il primo generatore di gas per automobili, creato con il supporto della società Avtodor. Ha ricevuto il nome "Avtodor-1". Anche più tardi, in URSS furono sviluppate diverse installazioni più avanzate di questo tipo. La composizione del gas di pirolisi ottenuto dal lorol'uso, era in re altà di altissima qualità. I veicoli alimentati da questo carburante sono noti per la loro affidabilità, prestazioni superiori e lunga durata.
Durante la seconda guerra mondiale, i camion generatori di gas ZIS-5 e GAZ-AA furono utilizzati attivamente nella parte anteriore e nella parte posteriore dell'URSS. Alla fine della guerra nel Paese erano già in funzione circa 200mila auto con motori a gas di pirolisi.
Naturalmente, l'uso di tale carburante è stato causato principalmente dalla mancanza di prodotti petroliferi nel paese in quel momento. Tuttavia, non si deve pensare che il gas di pirolisi sia stato utilizzato solo a causa del disavanzo del bilancio statale. Tale carburante a quei tempi era considerato abbastanza efficace e promettente e veniva utilizzato non solo in Russia. Ad esempio, negli anni 20-30 del secolo scorso, i veicoli a pirolisi si sono diffusi in paesi come Francia, Germania, Gran Bretagna, Finlandia e Svezia. Inoltre, le macchine funzionanti con tale gas erano ampiamente utilizzate in alcuni paesi asiatici. Ad esempio, automobili di questo tipo sono state utilizzate con successo in quel momento in Cina, Giappone e India.
Sfondo storico
La pirolisi del legno è uno dei primi processi chimici che ha iniziato ad essere utilizzato attivamente dalle persone. In Russia, ad esempio, una tale reazione era ampiamente utilizzata già nel XII secolo per la produzione di resina di pino. Quest'ultimo è stato inoltre utilizzato per l'impregnazione di funi, nonché per la lavorazione di navi fluviali e marittime. Su scala industriale, gli svedesi furono i primi a utilizzare la pirolisi per impregnare il legno. In questo paese, una tale reazione è ancheusato per fare la resina impregnante.
All'inizio del 20° secolo, in Russia si sono formate alcune delle migliori scuole di pirolisi del legno al mondo. Ciò era, ovviamente, principalmente dovuto al fatto che sul territorio del nostro paese crescono molte foreste. Prima dell'uso del gas naturale, in Russia disponevamo di potenti apparecchiature per la generazione di gas installate in molte imprese. Tali impianti sono stati utilizzati per molto tempo prima dell'avvento di quelli alimentati a gas naturale.
Ovviamente, in seguito tali apparecchiature furono dichiarate obsolete. I generatori di gas sono stati rimossi dalle fabbriche. E fino ad ora, sfortunatamente, la pirolisi come tipo di tipo di carburante alternativo ed economico, a differenza dei paesi europei, non si è diffusa nella Federazione Russa. Tuttavia, questo tipo di carburante in Russia è attualmente riconosciuto come piuttosto promettente. Pertanto, è possibile che nel prossimo futuro il gas di pirolisi venga utilizzato in modo molto più ampio nel nostro paese. Dopotutto, l'uso di tale carburante consente non solo di risparmiare denaro, ma anche di salvare l'ambiente.
