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炭化技術介紹

出處:廢棄物碳化資源回收處理技術 工研院環安中心研究員 金順志

這篇由工研院金順志研究員撰寫的文章中提到了「炭化技術」,淺顯易懂的說明了炭化反應,很值的花幾分鐘時間讀讀。

炭化反應可分為低溫與高溫兩種。在200~500℃低溫時,整個程序是以反應速率控制,因其在低溫狀態下碳化反應所需要的活化能很大,故其反應速率很慢。而在800℃以下高溫時,則由擴散速率控制程序之進行。

碳化反應本質上屬熱裂解反應,乃將固態或液態有機物質在缺氧環境下予以加熱(通常在400~600℃),促使有機物質之化學鍵結斷裂或破壞,所產生之化學分解反應。產生斷鍵反應後,部分有機物質之分子鏈會在適當環境進行重組,形成新的有機物質。另外,部分有機物質則保持低分子形態,經過一系列的物化學反應後,產生包括氣相之碳氫化合物、水蒸汽、以及含固定碳之焦碳與灰分之固體殘留物。若再經過適當的冷凝程序,氣相部分產品會以液態之油與水的形態出現。反應後,產生包括氣相之碳氫化合物、水蒸氣、及含固定碳之焦碳與灰分之固體殘留物。若再經過適當的冷凝程序,氣相部分產品會以液態之油與水的形態出現。

以加熱方式區分,碳化反應可分為直接與間接加熱碳化。其中直接加熱碳化反應所得之揮發性有機氣體,因被計量空氣中的氮氣稀釋,故所得之熱值較低。而以間接加熱碳化方式所得之揮發性有機氣體,因無被空氣中氮氣稀釋之考量,故具有較高之熱值。

碳化反應產生之有機氣體若不將之氧化燃燒,而將其冷凝,則可回收油、水混合物。再加以蒸餾程序處理,便可得各種油品,為資源化重要產物。由上述可知,碳化反應操作溫度之選擇,除須考量廢棄物本身之反應性外,更需視所欲得產品之成分而定。至於揮發性氣體成分與碳化操作溫度,則較無關聯性。

由於碳化反應為吸熱反應,故其反應器內之熱傳方式及效率,即為碳化反應設備選擇之首要考慮條件。其中,以間接加熱方式進行碳化操作,所得產品之品質較直接加熱方式為佳,但缺點為其熱傳效果較差,所消耗能源相對較多。故碳化反應設備之選擇,應綜合考量其產物品質及其經濟性等條件。