熱分解生成物の温度は？最適プロセス設計のための重要な洞察

熱分解は、酸素のない状態で有機物を分解する熱分解プロセスであり、固体（チャー、コークス、バイオチャー）、液体（熱分解油、タール、バイオオイル）、気体（水素、メタン、一酸化炭素などの非凝縮性ガス）などのさまざまな生成物を生成する。熱分解生成物の温度は、プロセスの段階、原料の種類、特定の熱分解条件（例えば、緩慢熱分解、高速熱分解、フラッシュ熱分解）によって異なる。一般に、熱分解は300℃から900℃の温度範囲で起こり、生成物は熱分解温度に近い温度で反応器から出る。生成されたガスと蒸気は、液体生成物を凝縮させるために冷却されることが多いが、固体残渣と非凝縮性ガスは高温に保たれる。

キーポイントの説明

熱分解プロセスと温度範囲:
- 熱分解は通常、300℃～900℃の温度で行われるが、原料や目的とする生成物によって異なる。
- 低い温度（300℃～500℃）では、チャーとバイオオイルの生産に有利であり、高い温度（600℃～900℃）ではガスの収量が増加する。
- 熱分解生成物（固体、液体、ガス）の温度は、最初は反応器温度に近いが、その後の冷却・分離工程で変化することがある。
固体製品（チャー、コークス、バイオチャー）:
- チャー、コークス、バイオチャーのような固体残渣は、熱分解中に形成され、一般的に炭素を豊富に含む。
- これらの固形物は、熱分解温度に近い温度（300℃～900℃）で反応器から排出され、貯蔵やさらなる処理のために冷却されることが多い。
- 炭やバイオ炭は、土壌改良、エネルギー生産、吸着剤などの用途に使用される。
液体製品（熱分解油、タール、バイオオイル）:
- 熱分解オイル、タール、バイオオイルなどの液体製品は、熱分解中に発生する蒸気の凝縮によって形成される。
- これらの蒸気は100℃以下に冷却されて凝縮し、液体になる。
- 熱分解油は、代替燃料として、あるいは化学薬品やバイオディーゼルとして精製される貴重な製品である。
非凝縮性ガス（合成ガス、水素、メタン）:
- 水素（H2）、メタン（CH4）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）などの非凝縮性ガスは、熱分解中に発生する。
- これらのガスは高温（熱分解温度に近い）で反応器から排出され、多くの場合、熱分解プロセス自体の熱エネルギーを生成するために使用される。
- 場合によっては、高温の合成ガスは冷却せずに直接バーナーや酸化室に供給される。
原料に基づく温度変化:
- 原料の種類（タイヤ、プラスチック、バイオマスなど）は、熱分解生成物の温度と組成に影響する。
- 例えば、タイヤの熱分解では、35-45%のオイル、30-35%のカーボンブラック、8-15%の合成ガスが得られ、オイルは低温で凝縮する。
- 一方、バイオマスの熱分解では、バイオ炭、バイオオイル、ガスが生成され、オイルは同じような温度で凝縮するが、組成は異なる。
冷却と生成物の分離:
- 熱分解後、生成物は冷却と分離工程を経て、固体、液体、気体が分離される。
- ガスと蒸気は冷却して液相を凝縮させ、固体は貯蔵やさらなる使用のために分離・冷却される。
- 冷却プロセスにより、液体製品は効率的に回収され、ガスはエネルギー回収やその他の用途に使用できるようになる。
用途と産業上の関連性:
- 熱分解製品は、エネルギー生産、化学合成、土壌改良など、多様な用途がある。
- 廃棄物を価値ある製品に変換する能力により、熱分解は持続可能性と資源回収を重視する産業において、ますます重要なプロセスとなっている。

熱分解生成物の温度範囲と特性を理解することで、装置と消耗品の購入者は、熱分解システムの設計と操作について十分な情報を得た上で決定を下し、生成物の収量と品質を最適化することができる。

要約表

製品タイプ	温度範囲	主要特性	用途
固体（炭、コークス、バイオ炭）	300°C-900°C	炭素を豊富に含み、熱分解温度で反応器から排出される。	土壌改良、エネルギー生産、吸着剤。
液体（熱分解油、タール、バイオオイル）	100℃以下（凝縮）	蒸気の凝縮により形成され、回収・貯蔵される。	代替燃料、化学合成、バイオディーゼル。
非凝縮性ガス（合成ガス、H2、CH4）	熱分解温度に近い	反応器から高温で排出され、熱エネルギーとして使用されるか、バーナーに供給される。	エネルギー回収、化学原料
原料バリエーション	300°C-900°C	原料の種類（タイヤ、プラスチック、バイオマスなど）に影響される。	製品の組成と収率を決定