Kebutuhan akan penggunaan bahan bakar yang irit sudah lama ditunggu-tunggu di dunia. Misalnya, gas pirolisis sudah banyak digunakan di Eropa saat ini. Semua jenis peralatan dapur, instalasi pemanas, dan bahkan mobil dapat menggunakan bahan bakar seperti itu.
Definisi
Sebenarnya, di bawah konsep "pirolisis" ahli kimia memahami penguraian suatu zat pada tingkat molekuler di bawah pengaruh suhu tinggi, biasanya tanpa adanya udara. Senyawa kompleks dalam kondisi seperti itu terurai menjadi yang lebih sederhana. Dalam hal ini, berbagai macam unsur baru terbentuk dalam medium. Pada dasarnya, pirolisis merupakan proses distilasi kering konvensional.
Gas dari kayu bakar
Bila bahan bakar dibakar pada suhu tinggi di lingkungan bebas oksigen, produk pembakaran berikut akan terbentuk:
- gas pirolisis;
- resin pirolisis (produk cair).
Produk pertama dari daftar memiliki, antara lain, fitur yang juga dapat terbentuk selama pembakaran bahan bakar di lingkungan oksigen. Namun, dalam hal ini, gas hanya dapat diperoleh jika bahan bakar dibakar pada suhu tidak lebih rendah dari 500 °C.
Produk mana yang bisa digunakan
Boiler pirolisis di rumah dapat dijalankan di atas kayu biasa atau palet khusus, misalnya, dari serbuk gergaji atau serutan kayu pres. Berbagai jenis limbah rumah tangga dan industri juga dapat dipirolisis. Itu dibakar dengan cara yang sama, misalnya, karet, ban mobil bekas, plastik, barang-barang lama, dll. Dalam hal ini, pirolisis memungkinkan tidak hanya untuk mendapatkan sejumlah panas, tetapi juga untuk menjaga kebersihan lingkungan. Lagi pula, seperti yang Anda tahu, plastik tidak terurai di tanah untuk waktu yang lama. Berbagai jenis bahan yang mengandung minyak mencemari tanah itu sendiri dan badan air.
Juga dapat dibakar dengan cara yang sama:
- kertas, karton, tekstil;
- metana;
- hidrokarbon;
- gambut;
- kayu komoditas (termasuk kayu yang diresapi secara kimia);
- jerami, daun, kulit kacang, ilalang.
Selain itu, residu cat, minyak, dll. dapat didaur ulang melalui reaksi pirolisis. Ini juga membantu menjaga kebersihan lingkungan.
Komposisi
Gas pirolisis yang dihasilkan antara lain mengandung banyak partikel, biasanya dalam bentuk jelaga. Ini juga mengandung berbagai macam komponen kimia, misalnya, hidrogen. Namun, yang utamakomposisi gas pirolisis masih sebagai berikut:
- hidrokarbon yang mudah menguap;
- karbon monoksida.
Sangat berbahaya bagi kesehatan manusia bahkan nyawanya, CO dalam reaksi tersebut terbentuk karena pembakaran arang yang tidak sempurna.
Jenis pirolisis
Saat ini, hanya ada dua jenis utama dari reaksi tersebut. Pirolisis dapat berupa:
- kering;
- oksidatif.
Jenis reaksi pertama, pada gilirannya, dibagi menjadi:
- suhu rendah;
- suhu tinggi.
Bagaimana gas dihasilkan: pirolisis oksidatif
Reaksi ini saat ini disebut paling ramah lingkungan dan produktif. Pirolisis terjadi dalam hal ini pada suhu yang sangat tinggi. Misalnya, ketika metana dibakar dengan cara ini, persentase oksigen tertentu bercampur dengannya. Dengan pembakaran parsial, zat dalam hal ini melepaskan sejumlah besar energi. Akibatnya, sisa-sisa campuran dipanaskan hingga suhu 16000 ° C.
Reaksi pirolisis oksidatif terutama digunakan untuk membakar berbagai bahan industri yang mengandung minyak, serta plastik dan karet. Gas dalam hal ini dapat digunakan, misalnya, untuk memanaskan toko-toko perusahaan pembuangan limbah itu sendiri.
Pirolisis kering
Reaksi ini terjadi tanpa partisipasi oksigen dan, seperti yang telah disebutkan, pada gilirannya, dapat terjadi pada suhu rendah atau tinggi. Dalam kasus pertamabahan bakar dipanaskan hingga maksimum - hingga 1000 ° C, di detik - di atas 1000 ° C. Untuk mendapatkan sejumlah besar gas pirolisis itu sendiri, reaksi suhu tinggi terutama digunakan.
Saat bahan bakar dibakar pada suhu hingga 800 °C, diperoleh cukup banyak gas dengan nilai kalor yang rendah. Juga dalam hal ini, sejumlah kecil coke dan resin cair tetap ada.
Yang paling tepat adalah mendapatkan gas pirolisis pada suhu 900 hingga 1000 °C. Dalam hal ini, sudah ada persentase maksimum dari produksinya. Dalam hal ini, gas yang diperoleh dengan cara ini memiliki nilai kalor minimum. Produk tersebut antara lain dianggap sebagai bahan bakar berkualitas tinggi, cocok untuk transportasi jarak jauh.
Bila bahan bakar dibakar pada suhu antara 450 dan 500 °C, keluarannya sangat rendah baik dalam residu padat maupun gas. Yang terakhir, bagaimanapun, tidak berkualitas tinggi, karena memiliki nilai kalori maksimum.
Di mana gas dapat digunakan
Proses pirolisis memungkinkan pemanasan berbagai jenis tempat dengan kehilangan bahan bakar paling sedikit. Juga, dengan menggunakan reaksi ini, lingkungan tetap bersih. Tapi di mana gas pirolisis yang terbentuk selama pembakaran bahan bakar di lingkungan bebas oksigen dapat digunakan?
Produk pembakaran ini saat ini dianggap di seluruh dunia terutama sebagai sumber energi panas alternatif yang ekonomis. Di beberapa negara Eropa, gas pirolisis telah lama menjadi hal yang umumbahan bakar yang digunakan oleh peralatan yang memanaskan air (untuk sistem pemanas dan air panas), listrik, uap.
Boiler
Sejak zaman kuno, orang telah memanaskan rumah mereka menggunakan kompor konvensional yang menggunakan kayu dan batu bara. Belakangan, rumah-rumah mulai dilengkapi dengan boiler bahan bakar padat modern yang beroperasi dengan jenis bahan bakar yang sama. Unit seperti itu digunakan untuk memanaskan rumah di zaman kita. Mereka tidak mahal dan untuk pemasangannya tidak perlu mendapatkan izin dalam berbagai kasus. Namun, boiler bahan bakar padat konvensional memiliki satu kelemahan yang cukup serius. Mereka mengkonsumsi bahan bakar sangat tidak ekonomis. Banyak residu pembakaran tetap berada di ruang unit tersebut. Selain itu, sebagian dari panas yang dihasilkan oleh peralatan tersebut hanya terbang "turun ke cerobong asap" bersama dengan asapnya.
Insinyur yang memutuskan untuk memperbaiki kekurangan boiler bahan bakar padat ini, dan akhirnya menemukan unit pemanas pirolisis yang ekonomis dan mudah digunakan. Dalam boiler tersebut, antara lain, ada ruang tambahan di mana afterburning gas pirolisis berlangsung.
Reaksi dalam agregat dari varietas ini berlangsung dengan kekurangan oksigen yang kuat (15%). Kayu atau bahan bakar lainnya dalam jenis peralatan ini terurai menjadi gas dan sejumlah kecil residu anorganik. Untuk gas pirolisis, suhu pembakaran di afterburner bisa mencapai 110-1200 °C.
Di mana lagi gas digunakan
Pirolisis yang paling banyak digunakan, oleh karena itu, diterima dalam sistem pemanas dan pemanas air. Juga reaksi ini banyak digunakan:
- di industri pengolahan;
- dalam kimia;
- saat mendesinfeksi.
Terkadang gas pirolisis juga digunakan saat ini sebagai bahan bakar untuk berbagai jenis peralatan atau, seperti yang telah disebutkan, mobil.
Pabrik penghasil gas
Peralatan jenis ini digunakan untuk menghasilkan bahan bakar pirolisis berkualitas tinggi, yang dalam beberapa kasus dapat menggantikan, misalnya, gas alam tradisional. Instalasi semacam itu adalah tungku kedap udara dengan pasokan udara yang dapat disesuaikan. Cerobong dari peralatan jenis ini dapat, antara lain, diblokir.
Dapatkan gas pirolisis di instalasi seperti berikut:
- Masukkan udara ke dalam tungku melalui pompa.
- Setelah memanaskan isi instalasi ke suhu tertentu, pasokan udara dihentikan.
- Asap hitam pekat yang keluar dari unit dibersihkan dari jelaga menggunakan siklon.
- Keluarkan uap air dari gas pirolisis untuk menaikkan suhu pembakarannya (melewati pendingin).
- Gas diumpankan ke filter halus, yang desainnya mencakup tangki air, instalasi elektrostatik, dan kartrid karton.
Pemurnian gas pirolisis sebelum digunakan dalam industri, dan terkadang dalam kehidupan sehari-hari, harus dilakukan tanpa gagal. Partikel padat dan semua jenis kotoran kimia dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan,menggunakan bahan bakar jenis ini. Selanjutnya, misalnya, gas pirolisis dapat dipompa ke dalam silinder.
Menggunakan bahan bakar dari genset di rumah
Instalasi jenis ini paling sering digunakan, tentu saja, dalam produksi. Tapi terkadang mereka dibeli untuk rumah pribadi. Mendapatkan gas pirolisis di rumah adalah hal yang relatif sederhana. Beberapa pengrajin bahkan sering membuat generator gas dengan tangan mereka sendiri.
Gas yang diperoleh dari instalasi domestik dapat digunakan untuk berbagai tujuan. Sangat sering, misalnya, pedagang swasta menghubungkan kompor biasa ke generator gas. Pembakaran gas pirolisis tidak sekuat gas alam. Namun, tetap nyaman menggunakan kompor untuk tujuan yang dimaksudkan.
Juga, misalnya, generator autogenous sering dihubungkan ke generator gas dalam kehidupan sehari-hari. Ketika oksigen disuplai menggunakan gas alam, suhu nyala dalam peralatan tersebut mencapai 2000 °C.
Seperti yang telah disebutkan, di rumah, gas pirolisis juga dapat digunakan sebagai bahan bakar mobil. Untuk aplikasi seperti itu, mesin mesin hanya perlu sedikit dimodifikasi. Pada saat yang sama, mesin bensin dan diesel dapat bekerja dengan bahan bakar tersebut. Gas tersebut digunakan di rumah, sering di pembangkit listrik.
Fitur aplikasi
Dengan demikian, gas pirolisis memiliki tingkat perpindahan panas yang sedikit lebih rendah daripada gas alam atau cair. Oleh karena itu, untuk pengoperasian yang benar dari berbagai jenis pemanas danperalatan dapur, saat menggunakannya, untuk pembakaran yang lebih baik dan lebih intensif, perlu untuk meningkatkan pasokannya.
Di peralatan dapur, jet dapat dibor untuk ini, misalnya. Tungku gas pirolisis dalam hal ini akan bekerja dengan cara yang sama seperti pada gas alam. Artinya, intensitas pembakaran bahan bakar akan sama. Selain itu, untuk mentransfer berbagai jenis peralatan ke jenis gas lain, firmware-nya sering diubah. Pada kendaraan yang beroperasi dengan bahan bakar seperti itu, sistem bahan bakar diganti sepenuhnya.
Mesin pembakar kayu
Di Uni Soviet pada awal 1920-an, truk generator gas digunakan secara luas. Pada tahun-tahun itu, kami bahkan melakukan tes kompetitif terhadap mobil semacam itu di negara kami.
Mesin generator gas pertama untuk mobil di Uni Soviet kami dipasang oleh Profesor V. S. Naumov pada tahun 1927. Pada tahun 1928, Institut Otomotif dan Traktor Ilmiah mulai merancang mobil semacam itu di Rusia. Spesialis lembaga ini kemudian melakukan eksperimen dengan mesin asing "Imbert-Dietrich" dan "Pip".
Generator gas NATI-1 pertama yang dibangun di negara kita bekerja di atas kayu biasa. Pada tahun 1932, instalasi NATI-3 juga dibuat, dirancang untuk kapal motor. Pada saat yang sama, generator gas mobil pertama muncul di Rusia, dibuat dengan dukungan masyarakat Avtodor. Itu menerima nama "Avtodor-1". Bahkan kemudian, beberapa instalasi yang lebih canggih dari jenis ini dikembangkan di Uni Soviet. Komposisi gas pirolisis diperoleh daridigunakan, sebenarnya sangat berkualitas tinggi. Kendaraan yang ditenagai oleh bahan bakar ini telah dikenal karena keandalannya, kinerjanya yang unggul, dan masa pakai yang lama.
Selama Perang Dunia Kedua, truk generator gas ZIS-5 dan GAZ-AA secara aktif digunakan di bagian depan dan belakang di Uni Soviet. Pada akhir perang, sekitar 200 ribu mobil dengan mesin gas pirolisis sudah beroperasi di negara ini.
Tentu saja, penggunaan bahan bakar tersebut terutama disebabkan oleh kurangnya produk minyak di dalam negeri saat itu. Namun, jangan sampai gas pirolisis digunakan hanya karena defisit anggaran negara. Bahan bakar seperti itu pada masa itu dianggap cukup efektif dan menjanjikan dan digunakan tidak hanya di Rusia. Misalnya, pada 20-30-an abad terakhir, kendaraan pirolisis menjadi tersebar luas di negara-negara seperti Prancis, Jerman, Inggris, Finlandia, dan Swedia. Juga, mesin yang beroperasi dengan gas semacam itu banyak digunakan di beberapa negara Asia. Misalnya, mobil jenis ini berhasil dioperasikan pada waktu itu di Cina, Jepang, dan India.
Latar belakang sejarah
Pirolisis kayu adalah salah satu proses kimia pertama yang mulai digunakan secara aktif oleh manusia. Di Rusia, misalnya, reaksi semacam itu telah digunakan secara luas pada awal abad ke-12 untuk produksi resin pinus. Yang terakhir ini selanjutnya digunakan untuk menghamili tali, serta untuk memproses kapal sungai dan laut. Pada skala industri, Swedia adalah yang pertama menggunakan pirolisis untuk menghamili kayu. Di negara ini, reaksi seperti itu jugadigunakan untuk membuat resin impregnasi.
Pada awal abad ke-20, beberapa sekolah pirolisis kayu terbaik di dunia dibentuk di Rusia. Ini, tentu saja, terutama karena fakta bahwa banyak hutan tumbuh di wilayah negara kita. Sebelum penggunaan gas alam, kami di Rusia memiliki peralatan pembangkit gas yang kuat yang dipasang di banyak perusahaan. Instalasi seperti itu digunakan untuk waktu yang lama sebelum munculnya yang didukung oleh gas alam.
Tentu saja, kemudian peralatan tersebut dinyatakan usang. Generator gas dikeluarkan dari pabrik. Dan sampai saat ini, sayangnya, pirolisis sebagai jenis bahan bakar alternatif yang ekonomis, berbeda dengan negara-negara Eropa, belum tersebar luas di Federasi Rusia. Namun, jenis bahan bakar di Rusia saat ini diakui cukup menjanjikan. Oleh karena itu, tidak menutup kemungkinan dalam waktu dekat gas pirolisis akan digunakan lebih luas lagi di negara kita. Lagi pula, penggunaan bahan bakar seperti itu memungkinkan tidak hanya untuk menghemat uang, tetapi juga untuk menyelamatkan lingkungan.
