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热裂解
热裂解
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热裂解(pyrolysis)又称热解、热裂、高温裂解,指有机物质於惰性气體下(inert atmosphere,常为几近无氧状态)的高温分解。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”。
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碳。
热解与燃烧和水解等其他工艺不同之处在于它通常不涉及与氧、水或任何其它试剂的反应 ,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或塑料制取液体燃料。
- 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
热解工艺被大量使用在化学工业中,热解反应可用于合成化工产品,比如二氯乙烯热解可生成聚氯乙烯(PVC)。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、木醋液或生質柴油等生質燃料(生物能源)。
热解也用于製造纳米颗粒,氧化锆,和氧化物利用超声波喷嘴的超声喷雾热解工艺(USP)。
热解亦可運用於分析化学,以分析复杂化合物的结构,例如热解气相色谱-质谱法和放射性碳定年法。事实上,许多重要的化学物质,例如磷和硫酸,最初是由该方法获得的。
参见
参考资料
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