熱解,是指物質(zhì)受熱分解的反應(yīng)過(guò)程,也就是熱分解。許多無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)被加熱到一定程度時(shí)都會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)。
如: 碳酸氫鈉焙燒生成碳酸鈉: 2NaHCO3─→Na2CO3+H2O+CO2 石灰石(碳酸鈣)焙燒生成生石灰(氧化鈣): CaCO3─→CaO+CO2 氧化汞熱解生成元素汞: 2HgO─→O2+2Hg 氯酸鉀熱解生成高氯酸鉀: 4KClO3─→3KClO4+KCl。。這些無(wú)機(jī)物熱解反應(yīng)具有工業(yè)化意義
而具有工業(yè)意義的主要是有機(jī)物熱解過(guò)程,常因具體工藝過(guò)程而有不同的名稱(chēng)。在隔絕空氣下進(jìn)行的熱解反應(yīng),稱(chēng)為干餾,如煤干餾、木材干餾;甲烷熱解生成炭黑稱(chēng)為熱分解;烷基苯或烷基萘熱解生成苯或萘常稱(chēng)為熱脫烷基(見(jiàn)脫烷基);由丙酮制乙烯酮稱(chēng)為丙酮裂解等。烴類(lèi)的熱解過(guò)程常區(qū)別為熱裂化和裂解。前者的溫度通常 600℃,其目的是由重質(zhì)油生產(chǎn)輕質(zhì)油,進(jìn)而再加工成發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。后者則溫度較高(通常 700℃),且物料在反應(yīng)器中停留時(shí)間較短,其目的是獲得石油化工的基本原料如乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴等。
1、干燥階段(溫度為120—150度),對(duì)物料中的水分進(jìn)行蒸發(fā),物料只發(fā)生物理變化,而化學(xué)組成幾乎不變。
2、預(yù)熱解階段(溫度為150—275度),物料的熱反應(yīng)比較明顯,化學(xué)組成開(kāi)始變化,生物質(zhì)中的不穩(wěn)定成分如半纖維素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質(zhì)。
3、固體分解階段(溫度為275—475度),熱解的主要階段,在缺氧條件下受熱分解,生成的液體產(chǎn)物中含有醋酸、木焦油和甲醇;氣體產(chǎn)物中有CO2、CO、CH4、H2等,可燃成分含量增加。
4、煅燒階段(炭化階段)(溫度為450—500度),生物質(zhì)依靠外部供給的熱量進(jìn)行木炭的燃燒,使木炭中的揮發(fā)物質(zhì)減少,碳含量增加。
垃圾熱解處理常用噴霧熱解法。該法是以水,乙醇或其他溶劑將原料配成溶液,再通過(guò)噴霧裝置將反應(yīng)液霧化并導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi),使溶液迅速揮發(fā),反應(yīng)物發(fā)生熱分解,或者同時(shí)發(fā)生燃燒和其他化學(xué)反應(yīng),生成與初始反應(yīng)物完全不同的具有新化學(xué)組成的納米粒子。
噴霧熱解法可以把Cu2O沉積在各種底物上做成膜,底物可以是SnO2,In2O3,CuO和CdS等。這種方法,所需儀器簡(jiǎn)單,同時(shí)能形成大尺寸的薄膜。另外,在熱解中反應(yīng)物能很好的控制薄膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。
干式熱解是一項(xiàng)用于回收處理廢舊輪胎的技術(shù),可以從廢舊輪胎等廢舊橡膠制品中高效率的回收油、碳黑、廢鋼等半成品。所用工藝是從烏克蘭引進(jìn)的“干式熱解法”。
其工藝流程為:原料準(zhǔn)備(分級(jí))→原料給送→熱加工→蒸汽混合物的分離→碳的加工。干式熱解采用本工藝生產(chǎn)的處理裝置通過(guò)對(duì)固體有機(jī)物的處理得到以下產(chǎn)品:
液烴,經(jīng)進(jìn)一步裂解可以獲得汽油、重油、柴油燃料;
熱解氣,熱值接近天然氣,可以作為居民用氣或發(fā)電用氣使用;
碳黑,經(jīng)過(guò)活化處理后可以得到活性炭。
熱解與氣化都是將可燃廢棄物分為氣體、液體和固體三部分的過(guò)程。但二者的區(qū)別是:
(1)氧氣量不同。熱解是完全無(wú)氧,氣化是缺氧.即不足。
(2)產(chǎn)物不同。熱解產(chǎn)物是可燃?xì)怏w、焦油和炭黑,氣化產(chǎn)物是可燃?xì)怏w、焦油和無(wú)機(jī)殘?jiān)?/p>
與垃圾直接焚燒柑比,熱解氣化技術(shù)具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):
(l)垃坡熱解氣化過(guò)程中,廢棄物中的有機(jī)物成分能轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w、焦油等不同的可利用能量形式, 其經(jīng)濟(jì)性更好;
(2)垃圾氣化時(shí)空氣系數(shù)較低,大大降低排煙量,提高能量利用率、降低氨氧化物的排放量, 減少煙氣處理設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi);
(3)還原氣氛下,金屬未被氧化,便于回收利用. 同時(shí)Cu 、Fe 等金屬不易生成促進(jìn)二惡英形成的催化劑;
(4)熱解氣化法產(chǎn)生的煙氣中,重金屬、二惡英類(lèi)等污染物的含量較少, 二次污染小,污染控制問(wèn)題得到簡(jiǎn)化,對(duì)環(huán)境更加安全
熱解垃圾處理是將廢舊輪胎、塑料、油漆涂料等特殊垃圾的熱解氣化處理。其處理過(guò)程是將這些垃圾放置在一個(gè)完全密封的爐膛內(nèi),并將爐內(nèi)溫度加熱至450到750攝氏度。在高溫及缺氧情況下,這些垃圾中的有機(jī)物將分解成固體垃圾和熱氣兩部分。固體垃圾主要是灰粉、礦物質(zhì)及碳化物。經(jīng)過(guò)冷卻清洗,固體垃圾中的各種金屬將被分離出來(lái),由此產(chǎn)生的焦炭也可被重復(fù)利用。至于熱氣,其中可凝結(jié)部分將被轉(zhuǎn)化為油脂,而剩余熱氣則將被用于對(duì)爐壁進(jìn)行加熱。
熱解碳和熱解石墨是一種熱解碳按其特性可以分為高密度的致密熱解碳與低密度的疏松熱解碳和各向同性與各向異性熱解碳。熱解碳按其特性可以分為高密度的致密熱解碳與低密度的疏松熱解碳和各向同性與各向異性熱解碳。其性能和結(jié)構(gòu)取決于熱解溫度。800-1000℃以下熱解的是熱解碳,在 1400-2000 ℃ 熱解或更高溫度下處理的叫熱解石墨。熱解碳的性質(zhì)結(jié)構(gòu)取決于其制造條件,其中以沉積溫度為重。
從反應(yīng)機(jī)理上說(shuō),制備熱解碳要經(jīng)歷兩個(gè)階段:
1)、發(fā)生炭化過(guò)程, 生成焦碳和分離的揮發(fā)產(chǎn)物;
2)、生成的產(chǎn)物降解成熱解碳、水、氣體。
金屬的冶煉方法中就包括熱解法。加熱金屬氧化物、碘化物、羰基化合物等使其分解制取純金屬。比如碘化鈦在鎢絲上加熱分解,沉積出金屬鈦。
例如,碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳加熱時(shí):
CaCO3 = CaO + CO2 ↑
另一方面,部分化合物,只是分解成它們的組成元素。水,當(dāng)加熱到超過(guò)2000℃,分解成其組成部分 - 氫氣和氧氣:
2 H2O = 2 H2 + O2 ↑
分解可借助于一個(gè)催化劑。例如,過(guò)氧化氫分解更迅速,使用的二氧化錳:
2 H2O2(aq) = 2 H2O(l) + O2(g)↑
熱解吸技術(shù) : 熱解_熱解反應(yīng)法原理_熱解方法和應(yīng)用裂解_石油熱裂解_裂化_石油熱裂化
熱解吸是通過(guò)直接或間接熱交換,將污染介質(zhì)及其所含的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度(通常被加熱到150~540℃),以使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離的過(guò)程。熱解吸,不是熱解析,熱解析只是筆誤或者打錯(cuò)。熱解吸技術(shù)室一種無(wú)溶劑,干凈,通用,高靈敏度的樣品前處理技術(shù)。 通常分為兩大類(lèi): -土壤或沉積物加熱溫度為150~315℃的技術(shù)為低溫?zé)峤馕夹g(shù); -溫度達(dá)到315~540℃的為高溫?zé)峤馕夹g(shù)。目前此類(lèi)修復(fù)工程涉及的污染物包括:苯、甲苯、乙苯、二甲苯或石油烴化合物(TPH)。
熱解吸,是通過(guò)加熱來(lái)解除吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附狀態(tài)的過(guò)程,區(qū)別在解字,熱解是受熱分解的意思。因此熱解吸過(guò)程存在熱分解反應(yīng)。
熱脫附技術(shù)是指在真空條件下或通入載氣時(shí),通過(guò)直接或間接熱交換,將土壤中的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度,以使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離,進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)的過(guò)程。作為一種非燃燒技術(shù),熱脫附過(guò)程污染物處理范圍寬、設(shè)備可移動(dòng)、修復(fù)后土壤可再利用,特別是對(duì)含氯有機(jī)物,非氧化燃燒的處理方式可以避免二惡英的生成,廣泛用于有機(jī)污染物污染土壤的修復(fù)。目前,污染土壤傳統(tǒng)熱脫附技術(shù)為滾筒式熱脫附,新興熱脫附技術(shù)包括流化床式熱脫附、微波熱脫附技術(shù)和遠(yuǎn)紅外線(xiàn)熱脫附。
可見(jiàn)熱脫附過(guò)程不需要發(fā)生熱分解反應(yīng),這是和熱解的主要區(qū)別。
熱解吸可以用在廣泛意義上的揮發(fā)態(tài)有機(jī)物(VOCs)、半揮發(fā)態(tài)有機(jī)物(SVOCs)、農(nóng)藥,甚至高沸點(diǎn)氯代化合物如PCBs、二噁英和呋喃類(lèi)污染土壤的治理與修復(fù)上。待修復(fù)物除了土壤外,也包括污泥和沉積物等,但是熱解吸技術(shù)對(duì)僅被無(wú)機(jī)物如重金屬污染的土壤、沉積物的修復(fù)時(shí)無(wú)效的。
通常,以下四種類(lèi)型樣品基質(zhì)中有可熱解吸的揮發(fā)性組分時(shí),可使用熱解吸技術(shù):
①食品中的揮發(fā)性香味和風(fēng)味化合物組成;
②固體基質(zhì)中可熱降解的化合物組成,諸如聚合材料中
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