热裂解

热裂解(pyrolysis)又称热解热裂高温裂解,指有机物质於惰性气體[1][2]下(inert atmosphere,常为几近无氧状态)的高温分解[3]。此反应涉及了化学成分和物理相态的同时变化,且为不可逆反應。热裂解另一术语为脱挥发分(devolatilization)或去揮發作用,简称“脱挥”。

燃料(原物料)在熱裂解之後,會形成裂解氣體焦油

热解与干馏及烷烃的裂化反应有相似之处,同属于熱分解反應;但由於細部的差異與專門用途的不同,因此有不同的稱呼,如干馏、破坏蒸馏,和裂化反应。如果热解的温度再升高,则会发生碳化反應,所有的反应物都会转变为

热解与燃烧水解等其他工艺不同之处在于它通常不涉及与、水或任何其它试剂的反应[4] ,但是在实作上,不一定會在完全无氧的环境下進行熱裂解反應,因为任何热解系统中都存在一些空氣(含有氧),因此會发生少量的氧化反應。此外,若着火时(如:火災)氧气供应较少,便會發生類似热解的反应,这也是目前研究热解反应机理和性质的重要原因。

類型

热解可分为以下几种主要类型:

  • 无水热解:在古代时无水热解用于将木材转化为木炭,现在可用该法从生物质能塑料制取液体燃料。[5]
  • 含水热解:如油的蒸汽裂化(steam cracking)及由有机废料的熱解聚合反應制取轻质原油
  • 真空热解:用于有机合成。
  • 甲烷热解:将甲烷直接转化为氢燃料和可分离的固体碳,有时使用熔融金属催化剂。
  • 热解聚:将塑料和其他聚合物分解成单体和低聚物。

應用

熱裂解工艺被大量使用在化学工业中,熱裂解反应可用于合成化工产品,比如二氯乙烷熱裂解可生成氯乙烯(VCM)。此外,也可用于将生物质能或废料转化为低害或可以利用的物质,例如用此法来制取合成气碳煙木醋液生質柴油生質燃料生物能源)。

熱裂解也用于製造纳米颗粒[6]氧化锆[7],和氧化物[8]利用超声波喷嘴的超声喷雾熱裂解工艺(USP)。

熱裂解亦可運用於分析化学,以分析复杂化合物的结构,例如熱裂解气相色谱-质谱法放射性碳定年法。事实上,许多重要的化学物质,例如硫酸,最初是由该方法获得的。

参见

参考资料

  1. https://www.termonline.cn/word/1382944197123776521/1#
  2. http://terms.naer.edu.tw/detail/16504415/
  3. . . International Union of Pure and Applied Chemistry. 2009: 1824 [2018-01-10]. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.P04961. (原始内容存档于2018-01-10).
  4. Cory A. Kramer, Reza Loloee, Indrek S. Wichman and Ruby N. Ghosh, 2009, Time Resolved Measurements of Pyrolysis Products From Thermoplastic Poly-Methyl-Methacrylate (PMMA) 页面存档备份,存于 ASME 2009 International Mechanical Engineering Congress and Exposition
  5. . US DOE. (原始内容存档于2007-08-14).
  6. Pingali, Kalyana C.; Rockstraw, David A.; Deng, Shuguang. (PDF). Aerosol Science and Technology. 2005, 39: 1010–1014 [2016-04-26]. doi:10.1080/02786820500380255. (原始内容 (PDF)存档于2014-04-08).
  7. Song, Y. L.; Tsai, S. C.; Chen, C. Y.; Tseng, T. K.; Tsai, C. S.; Chen, J. W.; Yao, Y. D. (PDF). Journal of the American Ceramic Society. 2004, 87 (10): 1864–1871 [2016-04-26]. doi:10.1111/j.1151-2916.2004.tb06332.x. (原始内容 (PDF)存档于2014-04-08).
  8. Hoda Amani Hamedani, 2008, Investigation of Deposition Parameters in Ultrasonic Spray Pyrolysis for Fabrication of Solid Oxide Fuel Cell Cathode 页面存档备份,存于, Georgia Institute of Technology
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