熱分解は酸素のない状態で起こる熱分解プロセスであり、その結果は温度、加熱速度、滞留時間に大きく依存する。効果的なフラッシュ熱分解のためには、温度は通常450～600℃、加熱速度は10^3～10^4℃/秒、滞留時間は1秒未満である。低温（450℃以下）で加熱速度が遅い場合、熱分解は主にバイオ炭を生成する。中間温度で加熱速度が速い場合は、バイオオイルが主な生成物となり、高温（800℃以上）で加熱速度が速い場合は、ガスが生成される。このプロセスは、固体、液体、気体の生成物の分布を決定する材料組成、粒子径、熱環境などの要因にも影響される。
キーポイントの説明
-
温度範囲と製品収率:
- 低温（450℃以下）:低温でゆっくりとした加熱速度で熱分解すると、主に炭素を多く含む固形物であるバイオ炭が生成されます。これは、高品質の固体製品を必要とする用途に最適です。
- 中間温度 (450-600°C):この温度と比較的高い加熱速度では、主な生成物は液体燃料であるバイオオイルである。この温度域は、バイオオイルの生産効率が高いため、フラッシュ熱分解の対象となることが多い。
- 高温（800℃以上）:高温で加熱速度が速いため、エネルギー生成に使用できる合成ガスのような非凝縮性ガスの生成に有利。
-
加熱速度:
- 遅い加熱速度:これらは低温熱分解に関連し、より高いチャー収率をもたらす。加熱速度が遅いほど、材料が熱分解を受けて固体生成物になる時間が長くなる。
- 高い加熱速度:バイオオイル生産を最大化するために、フラッシュ熱分解では急速な加熱速度（10^3～10^4 °C/s）が使用される。これらの速度は、炭化物の形成を最小限に抑え、バイオマスの液体および気体生成物への分解を促進する。
-
滞留時間:
- 短い滞在時間（1秒未満）:フラッシュ熱分解では、短い滞留時間が高いバイオオイル収率を達成するために重要である。滞留時間が長いと、二次反応が起こり、オイル収率が低下し、ガス発生量が増加する可能性がある。
- 長い滞留時間:これらは通常、チャー生成を最大化するために低速熱分解プロセスで使用される。時間を長くすることで、より完全な熱分解が可能になる。
-
熱分解の結果に影響を与える要因:
- 素材構成:バイオマス成分によって分解温度が異なるため、熱分解生成物の分布に影響を与える。例えば、セルロースとヘミセルロースは低温で分解するが、リグニンは高温を必要とする。
- 粒子サイズ:粒子径が小さいほど熱分解が早く均一になり、熱分解油の収率が高まる。
- 雰囲気と圧力:酸素がないことは熱分解に不可欠であり、圧力条件は反応速度論と生成物分布に影響する。
- 供給速度:熱分解チャンバーへの原料供給速度は、加熱速度と滞留時間に影響します。
-
熱分解製品の用途:
- バイオ炭:土壌改良材、炭素隔離剤、ろ過システムに使用。
- バイオオイル:輸送用燃料に精製したり、化学製品の原料として使用することができる。
- ガス:合成ガスのような非凝縮性ガスは、エネルギー生成や合成燃料の前駆体として使用される。
熱分解装置の購入者とオペレーターは、温度、加熱速度、滞留時間、材料特性などの重要な要素を理解することで、特定の用途に必要な製品収率を達成するためにプロセスを最適化することができます。
要約表
| 因子 | 熱分解への影響 |
|---|---|
| 温度 |
- 低温（<450℃）：バイオ炭
- 中間 (450-600°C)：バイオオイル - 高温（800℃以上）合成ガス |
| 加熱速度 |
- 遅い：高いチャー収率
- 速い (10^3-10^4 °C/s)：バイオオイル生産を最大化 |
| 滞留時間 |
- 短い（1秒未満）：高いバイオオイル収率
- 長い炭化の最大化 |
| 材料組成 | 分解温度と製品分布に影響 |
| 粒子径 | 粒子を小さくすることで熱分解油の収率を向上 |
熱分解プロセスを最適化する準備はできましたか？ 当社の専門家に今すぐご連絡ください オーダーメイドのソリューションを
