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.

1. 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.

• Waga

• Komputer z odpowiednim oprogramowaniem

• Termometr

1. Tabele pomiarowe.

τ	T	m	%m
s	C	g	%
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

1. Wykresy.

Rysunek Wykres zależności masy paliwa od czasu pirolizy

Z wykresu odczytać można następujące parametry: V − czesci lotne,  A − popiol,  K − koks

Warto w tym punkcie zauważyć, że wartość popiołu odczytana zostaje z bardzo dużym błędem. Wymienione wyżej wielkości mają następujące wartości:

V = 3, 917g

K = 1, 917g

A = 0, 022g

Z tym, że wartości A nie widać bezpośrednio na powyższym wykresie, ponieważ nie jest dobrana odpowiednia skala. Wartość 0, 022g została odczytana na bazie przybliżenia wykresu wykonanego w programie MS Excel

1. 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. V,  A,  K zostały przedstawione w punkcie 4 niniejszego sprawozdania. Wartość A została również odczytana z dużym błędem.

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.