熱分解ガスの収率は、いくつかの要因によって大きく変化する。
これらの要因には、熱分解温度とプロセス条件が含まれる。
低温、典型的には約650℃まででは、凝縮可能な蒸気の収率が最大になる。
その結果、バイオマス重量の約70％が液体として得られる。
しかし、700℃以上の高温では、ガスの収率が最大になる。
バイオマスの約80％が可燃性ガスに変換される。
緩慢な熱分解プロセスでは、約10～35％のバイオガスが生成される。
これはチャーの収率と同様である。
合成ガスの収率は熱分解温度に大きく影響される。
高温のフラッシュ熱分解では、より高い収率を達成することが可能である。
考慮すべき5つのキーファクター
1.反応器温度
反応器温度は、熱分解中の生成物分布に重要な役割を果たす。
温度が上昇すると、まずバイオマス内部の水分が蒸発する。
これに続いて、乾燥粒子部分の熱分解と脱揮が起こる。
この過程で、タールや揮発性物質が生成される。
これらはその後、脱炭酸、脱水素、脱酸素、分解などの二次反応を経る。
これらの反応は合成ガスの成分を形成する。
温度が高いほど、タールの分解と熱分解が促進される。
これにより合成ガスの割合が増加し、オイルとチャーの収率が低下する。
2.合成ガスの組成
合成ガスは主に水素(H2)と一酸化炭素(CO)から成る。
また、少量の窒素(N2)、水、二酸化炭素(CO2)、C2H4、CH4、C2H6などの炭化水素、灰分、タールなどを含むこともある。
これらの成分は、高い熱分解温度でのいくつかの吸熱反応の間に得られる。
3.熱分解プロセスのタイプ
低速熱分解プロセスでは、熱分解ガスの収率は10～35%である。
高温の高速熱分解プロセスでは、収率は約80%に達する。
ガス収率は熱分解温度に大きく影響される。
高い温度は合成ガスの生成に有利であり、オイルとチャーの収率を低下させる。
4.バイオマス原料
使用するバイオマス原料の種類も、熱分解ガスの収率に影響する。
原料の種類によって組成が異なり、熱分解条件下での反応も異なる。
5.二次反応
脱炭酸、脱水素、脱酸素、分解などの二次反応は、最終生成物の分布に重要な役割を果たす。
これらの反応は、熱分解温度と使用するバイオマスの種類によって影響を受けます。
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