1.

Podstawy teoretyczne.

Piroliza zwana inaczej destylacja rozkładową. Jest to proces rozkładu danej substancji poprzez

działanie nań wysoką temperaturą w warunkach niedoboru, bądź też braku tlenu. Jest to proces

bezkatalityczny, gdyż działanie dodatkowej substancji opierałoby się tylko na obniżeniu o kilkadziesiąt

stopni zachodzącej reakcji, co jest nieopłacalne. Pierwszą substancja ulegającą rozkładowi

termicznemu są tzw. części lotne, których udział w substancji może zawierać się w bardzo szerokim

zakresie. Dla przykładu drewno może zawierać 80% części lotnych, przy czym antracyt posiada tylko

kilka procent części lotnych. Wchodzące w skład pirolizowanej substancji złożone związki chemiczne

rozkładają się na lżejsze frakcje, czyli do prostszych związków posiadających mniejszą masę

cząsteczkową. Pirolizę możemy podzielić na nisko i wysokotemperaturową. Niskotemperaturowa

zwana jest wytlewaniem, zaś wysokotemperaturowa tleniem. Obie metody jak sama nazwa wskazuje

różnią się temperaturą, do której podgrzewana jest substancja, a co, za czym idzie także ilością

dostarczonego ciepła.

W większości przypadków piroliza zachodzi w temperaturze 200  600, jednakże w przypadku

rozkładania wyższych węglowodorów górna granicą sięga 1600. Często w celu przyspieszenia

reakcji obniża się także ciśnienie. Produktem pirolizy są pozostałości koksownicze, zwane

karbonizatem oraz popiół, a także w przypadku pirolizowania ropy naftowej mogą to być alkeny,

benzyna, smoła oraz inne ciężkie destylaty. Proporcje występowanie powyższych produktów są

uzależnione od rodzaju węgla(stopnia uwęglenia), petrografii oraz warunków pirolizy(ciśnienia,

temperatury). Piroliza jest procesem rodnikowym.

Piroliza w przemyśle stosowana jest w celach:

utylizacji odpadów przemysłowych i komunalnych;

produkcji węgla drzewnego, gazu drzewnego i smoły;

w motoryzacji do utylizacji zużytych opon;

pozyskiwania monomerów z polimerów;

wytwarzania materiałów termoodpornych;

do produkcji materiałów ceramicznych.

2.

Schemat stanowiska pomiarowego.

1 – zasilacz pieca z regulatorem temperatury;

2 – piec do wygrzewania próbki;

3 – koszyk z badaną próbką paliwa;

4 – czujnik temperatury;

5 – wlot gazu tworzącego atmosferę w piecu;

6 – waga mierząca masę próbki;

7 – komputer z kartą pomiarową i oprogramowaniem.

Wykaz przyrządów pomiarowych.

o

Waga

o

Komputer z odpowiednim oprogramowaniem

o

Termometr

3.

Tabele pomiarowe.



%







%

64

119.041

4.934

0.049

113

300.986

4.638

6.039

166

503.499

2.460

50.171

220

667.092

1.536

68.875

274

783.536

1.325

73.154

328

800.940

1.476

70.098

607

798.408

1.120

77.311

661

797.776

1.102

77.677

714

798.092

1.066

78.411

768

804.104

0.987

80.000

822

798.725

1.011

79.511

875

799.674

1.017

79.389

929

801.256

0.830

83.178

983

802.206

0.818

83.423

1036

802.206

0.631

87.213

1090

800.940

0.541

89.046

1143

803.788

0.414

91.614

1197

798.408

0.342

93.081

1251

799.358

0.179

96.381

1304

801.573

0.112

97.726

1342

800.307

0.022

99.560

4.

Wykresy.

Rysunek 1 Wykres zależności masy paliwa od czasu pirolizy

Z wykresu odczytać można następujące parametry:   ęś ,   ół,  !!

Warto w tym punkcie zauważyć, że wartość popiołu odczytana zostaje z bardzo dużym błędem.

Wymienione wyżej wielkości mają następujące wartości:

 " 3,917

" 1,917

 " 0,022

Z tym, że wartości A nie widać bezpośrednio na powyższym wykresie, ponieważ nie jest dobrana

odpowiednia skala. Wartość

0,022 została odczytana na bazie przybliżenia wykresu wykonanego w

programie MS Excel

5.

Uwagi, wnioski.

Przeprowadzone przez nas doświadczenie miało na celu zapoznanie się z procesem pirolizy paliw

stałych. Odczytane wyniki są obarczone sporym błędem, który może wynikać m.in. z faktu, że:



Pomiar był przeprowadzony nie do końca dokładnie, ponieważ podczas zachodzącego procesu

pirolizy, wewnątrz pieca do wygrzewania próbki koszyczek z paliwem przykleił się do podłoża.

Spowodowało to zaburzenie pomiarów – z wyników na komputerze wynikało że ubytek masy

sięgał 140%. Co prawda tę część wyników odrzuciliśmy przy wykonywaniu sprawozdania,

jednak nie można mieć do końca pewności, czy poprzednie zdarzenie nie miało wpływu na

dalszy pomiar.

Wartości odczytane na postawie wykresu, tj.

, , zostały przedstawione w punkcie 4

niniejszego sprawozdania. Wartość

 została również odczytana z dużym błędem.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Wraz ze wzrostem temperatury otaczającej próbkę, ubywało coraz więcej masy badanego

paliwa. Popiół pozostały po przeprowadzeniu pirolizy odpowiadał masie m = 0,022g, co stanowi

0,44% masy paliwa użytego do doświadczenia. Najszybszy ubytek masy można było zaobserwować

podczas pierwszych 220s (3min 40s). Po tym czasie, szybkość ubytku masy spadła, aby po 1122s

(18min 42s) całkowicie ulec pirolizie.