दुनिया में किफायती ईंधन के उपयोग की आवश्यकता लंबे समय से लंबित है। उदाहरण के लिए, आज यूरोप में पायरोलिसिस गैस का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। ऐसे ईंधन पर सभी प्रकार के रसोई उपकरण, हीटिंग इंस्टालेशन और यहां तक कि कारें भी चल सकती हैं।
परिभाषा
दरअसल, "पायरोलिसिस" की अवधारणा के तहत रसायनज्ञ उच्च तापमान के प्रभाव में, आमतौर पर हवा की अनुपस्थिति में आणविक स्तर पर किसी पदार्थ के अपघटन को समझते हैं। ऐसी परिस्थितियों में जटिल यौगिक सरल यौगिकों में विघटित हो जाते हैं। ऐसे में माध्यम में तरह-तरह के नए तत्वों का निर्माण होता है। अनिवार्य रूप से, पायरोलिसिस इस प्रकार एक पारंपरिक शुष्क आसवन प्रक्रिया है।
जलाऊ लकड़ी से गैस
जब ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में उच्च तापमान पर ईंधन जलाया जाता है, तो निम्नलिखित दहन उत्पाद बनते हैं:
- पायरोलिसिस गैस;
- पायरोलिसिस रेजिन (तरल उत्पाद)।
सूची के पहले उत्पाद में, अन्य बातों के अलावा, वह विशेषता है जो ऑक्सीजन वातावरण में ईंधन के दहन के दौरान भी बन सकती है।हालांकि, इस मामले में, गैस तभी प्राप्त की जा सकती है जब ईंधन को 500 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर जलाया जाए।
कौन से उत्पादों का उपयोग किया जा सकता है
घरों में पायरोलिसिस बॉयलर साधारण लकड़ी या विशेष पैलेट पर चल सकते हैं, उदाहरण के लिए, चूरा या दबाए गए लकड़ी के छीलन से। विभिन्न प्रकार के घरेलू और औद्योगिक कचरे को भी पायरोलाइज किया जा सकता है। इसे इसी तरह से जलाया जाता है, उदाहरण के लिए, रबर, पुरानी कार के टायर, प्लास्टिक, पुरानी चीजें, आदि। इस मामले में, पायरोलिसिस न केवल एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्राप्त करने की अनुमति देता है, बल्कि पर्यावरण को भी साफ रखता है। आखिरकार, जैसा कि आप जानते हैं, प्लास्टिक लंबे समय तक जमीन में सड़ता नहीं है। विभिन्न प्रकार के तेल युक्त पदार्थ स्वयं मिट्टी और जल निकायों दोनों को प्रदूषित करते हैं।
इसी तरह से भी जलाया जा सकता है:
- कागज, कार्डबोर्ड, कपड़ा;
- मीथेन;
- हाइड्रोकार्बन;
- पीट;
- वस्तु लकड़ी (रासायनिक रूप से गर्भवती लकड़ी सहित);
- पुआल, पत्ते, अखरोट के छिलके, मातम।
इसके अलावा, पायरोलिसिस प्रतिक्रिया के माध्यम से पेंट अवशेषों, तेलों आदि को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। इससे पर्यावरण को साफ रखने में भी मदद मिलती है।
रचना
परिणामस्वरूप पायरोलिसिस गैस में अन्य चीजों के अलावा, आमतौर पर कालिख के रूप में बहुत सारे पार्टिकुलेट मैटर होते हैं। इसमें विभिन्न प्रकार के रासायनिक घटक भी होते हैं, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन। हालांकि, मुख्यपायरोलिसिस गैस की संरचना अभी भी इस प्रकार है:
- वाष्पशील हाइड्रोकार्बन;
- कार्बन मोनोऑक्साइड।
मनुष्य के स्वास्थ्य और यहां तक कि उसके जीवन के लिए बहुत खतरनाक है, ऐसी प्रतिक्रिया में चारकोल के अधूरे दहन के कारण CO बनता है।
पायरोलिसिस के प्रकार
फिलहाल इस तरह की प्रतिक्रिया के दो ही मुख्य प्रकार हैं। पायरोलिसिस हो सकता है:
- सूखा;
- ऑक्सीडेटिव।
पहले प्रकार की प्रतिक्रियाएं, बदले में, विभाजित हैं:
- कम तापमान;
- उच्च तापमान।
गैस कैसे उत्पन्न होती है: ऑक्सीडेटिव पायरोलिसिस
इस प्रतिक्रिया को वर्तमान में सबसे पर्यावरण के अनुकूल और उत्पादक कहा जाता है। इस मामले में बहुत अधिक तापमान पर पायरोलिसिस होता है। उदाहरण के लिए, जब मीथेन को इस तरह से जलाया जाता है, तो उसमें ऑक्सीजन का एक निश्चित प्रतिशत मिलाया जाता है। आंशिक दहन के साथ, इस मामले में पदार्थ भारी मात्रा में ऊर्जा जारी करता है। नतीजतन, मिश्रण के अवशेषों को 16000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है।
ऑक्सीडेटिव पायरोलिसिस की प्रतिक्रिया मुख्य रूप से तेल, साथ ही प्लास्टिक और रबर युक्त विभिन्न औद्योगिक सामग्रियों को जलाने के लिए उपयोग की जाती है। इस मामले में गैस जा सकती है, उदाहरण के लिए, कचरा निपटान कंपनी की दुकानों को ही गर्म करने के लिए।
सूखी पायरोलिसिस
यह प्रतिक्रिया ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना होती है और, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, बदले में, निम्न या उच्च तापमान हो सकता है। पहले मामले मेंईंधन को अधिकतम - 1000 ° C तक, दूसरे में - 1000 ° C से ऊपर तक गर्म किया जाता है। बड़ी मात्रा में पायरोलिसिस गैस स्वयं प्राप्त करने के लिए, उच्च तापमान प्रतिक्रियाओं का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है।
जब ईंधन को 800 डिग्री सेल्सियस तक के वातावरण में जलाया जाता है, तो कम कैलोरी मान वाली काफी गैस प्राप्त होती है। साथ ही इस मामले में, कोक और तरल रेजिन की काफी कम मात्रा रहती है।
900 से 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पाइरोलिसिस गैस प्राप्त करना सबसे उपयुक्त है। इस मामले में, इसके उत्पादन का अधिकतम प्रतिशत पहले से ही है। इस मामले में, इस तरह से प्राप्त गैस का न्यूनतम कैलोरी मान होता है। इस तरह के उत्पाद को अन्य बातों के अलावा, उच्च गुणवत्ता वाला ईंधन माना जाता है, जो लंबी दूरी पर परिवहन के लिए उपयुक्त है।
जब ईंधन को 450 और 500 डिग्री सेल्सियस के बीच के तापमान पर जलाया जाता है, तो ठोस अवशेष और गैस दोनों में उत्पादन बहुत कम होता है। हालांकि, उत्तरार्द्ध उच्च गुणवत्ता का नहीं है, क्योंकि इसका अधिकतम कैलोरी मान है।
जहां गैस का उपयोग किया जा सकता है
पाइरोलिसिस प्रक्रिया इस प्रकार विभिन्न प्रकार के परिसरों को कम से कम ईंधन हानि के साथ गर्म करने की अनुमति देती है। साथ ही इस रिएक्शन के इस्तेमाल से पर्यावरण को साफ रखा जाता है। लेकिन ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में ईंधन के दहन के दौरान बनने वाली पायरोलिसिस गैस का उपयोग कहां किया जा सकता है?
इस दहन उत्पाद को आज दुनिया भर में मुख्य रूप से तापीय ऊर्जा के वैकल्पिक किफायती स्रोत के रूप में माना जाता है। कुछ यूरोपीय देशों में, पायरोलिसिस गैस लंबे समय से आम हैउपकरण द्वारा उपयोग किया जाने वाला ईंधन जो पानी को गर्म करता है (हीटिंग और गर्म पानी की व्यवस्था के लिए), बिजली, भाप।
बॉयलर
प्राचीन काल से, लोगों ने लकड़ी और कोयले पर चलने वाले पारंपरिक स्टोव का उपयोग करके अपने घरों को गर्म किया है। बाद में, घरों को एक ही प्रकार के ईंधन पर चलने वाले आधुनिक ठोस ईंधन बॉयलरों से सुसज्जित किया जाने लगा। ऐसी इकाइयों का उपयोग हमारे समय में घरों को गर्म करने के लिए किया जाता है। वे सस्ती हैं और उनकी स्थापना के लिए विभिन्न मामलों में परमिट प्राप्त करना आवश्यक नहीं है। हालांकि, पारंपरिक ठोस ईंधन बॉयलरों में एक गंभीर खामी है। वे अत्यधिक आर्थिक रूप से ईंधन की खपत करते हैं। ऐसी इकाइयों के कक्षों में बहुत सारे दहन अवशेष रहते हैं। इसके अलावा, इस तरह के उपकरणों से उत्पन्न गर्मी का कुछ हिस्सा धुएं के साथ "चिमनी के नीचे" उड़ जाता है।
इंजीनियर जिन्होंने ठोस ईंधन बॉयलरों के इस माइनस को ठीक करने का फैसला किया, और अंततः पायरोलिसिस हीटिंग इकाइयों के साथ आए जो किफायती और उपयोग में आसान हैं। ऐसे बॉयलरों में, अन्य बातों के अलावा, अतिरिक्त कक्ष होते हैं जिनमें पायरोलिसिस गैस का दहन होता है।
इस किस्म के समुच्चय में प्रतिक्रिया एक मजबूत ऑक्सीजन की कमी (15%) के साथ होती है। इस प्रकार के उपकरण में लकड़ी या कोई अन्य ईंधन गैसों और अकार्बनिक अवशेषों की एक छोटी मात्रा में टूट जाता है। पायरोलिसिस गैसों के लिए, आफ्टरबर्नर में दहन तापमान 110-1200 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।
गैस का इस्तेमाल और कहां होता है
सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला पायरोलिसिस, इसलिए, हीटिंग और वॉटर हीटिंग सिस्टम में प्राप्त होता है।साथ ही इस प्रतिक्रिया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:
- प्रसंस्करण उद्योग में;
- रासायनिक में;
- कीटाणुनाशक करते समय।
कभी-कभी पायरोलिसिस गैस का उपयोग आज भी विभिन्न प्रकार के उपकरणों के लिए ईंधन के रूप में या, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, कारों में किया जाता है।
गैस पैदा करने वाले संयंत्र
इस प्रकार के उपकरण का उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले पायरोलिसिस ईंधन के उत्पादन के लिए किया जाता है, जो कुछ मामलों में पारंपरिक प्राकृतिक गैस की जगह ले सकता है। इस तरह के प्रतिष्ठान समायोज्य वायु आपूर्ति के साथ भली भांति बंद भट्टियां हैं। इस प्रकार के उपकरण की चिमनी, अन्य बातों के अलावा, अवरुद्ध हो सकती है।
ऐसे प्रतिष्ठानों में पायरोलिसिस गैस इस प्रकार प्राप्त करें:
- एक पंप के माध्यम से भट्ठी में हवा को बल दें।
- इंस्टालेशन की सामग्री को एक निश्चित तापमान पर गर्म करने के बाद, हवा की आपूर्ति बंद कर दी जाती है।
- यूनिट से निकलने वाले घने काले धुएँ को चक्रवातों द्वारा कालिख से साफ किया जाता है।
- पायरोलिसिस गैस के दहन तापमान को बढ़ाने के लिए जल वाष्प को हटा दें (कूलर से गुजरें)।
- गैस को महीन फिल्टर में डाला जाता है, जिसके डिजाइन में पानी की टंकी, इलेक्ट्रोस्टैटिक इंस्टॉलेशन और कार्डबोर्ड कार्ट्रिज शामिल हैं।
उद्योग में उनके उपयोग से पहले और कभी-कभी रोजमर्रा की जिंदगी में पायरोलिसिस गैसों का शुद्धिकरण बिना असफलता के किया जाना चाहिए। ठोस कण और सभी प्रकार की रासायनिक अशुद्धियाँ उपकरण को नुकसान पहुँचा सकती हैं,इस प्रकार के ईंधन पर चल रहा है। इसके अलावा, उदाहरण के लिए, पायरोलिसिस गैस को एक सिलेंडर में पंप किया जा सकता है।
घर पर गैस जनरेटर से ईंधन का उपयोग करना
इस प्रकार के इंस्टॉलेशन, निश्चित रूप से, उत्पादन में सबसे अधिक बार उपयोग किए जाते हैं। लेकिन कभी-कभी उन्हें निजी घरों के लिए खरीदा जाता है। घर पर पायरोलिसिस गैस प्राप्त करना अपेक्षाकृत सरल मामला है। कुछ शिल्पकार अक्सर अपने हाथों से गैस जनरेटर भी बनाते हैं।
घरेलू प्रतिष्ठानों से प्राप्त गैस का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। बहुत बार, उदाहरण के लिए, निजी व्यापारी साधारण स्टोव को गैस जनरेटर से जोड़ते हैं। पायरोलिसिस गैस का दहन प्राकृतिक गैस की तरह तीव्र नहीं होता है। हालांकि, अपने इच्छित उद्देश्य के लिए स्टोव का उपयोग करना अभी भी काफी सुविधाजनक है।
इसके अलावा, उदाहरण के लिए, एक ऑटोजेनस जनरेटर अक्सर रोजमर्रा की जिंदगी में गैस जनरेटर से जुड़ा होता है। जब प्राकृतिक गैस का उपयोग करके ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है, तो ऐसे उपकरणों में लौ का तापमान 2000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है।
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, घर पर, पायरोलिसिस गैस का उपयोग कार ईंधन के रूप में भी किया जा सकता है। इस तरह के एक आवेदन के लिए, मशीन के इंजन को केवल थोड़ा संशोधित करने की आवश्यकता होगी। वहीं, ऐसे ईंधन पर पेट्रोल और डीजल दोनों इंजन काम कर सकते हैं। ऐसी गैस का उपयोग घर में अक्सर बिजली जनरेटर में किया जाता है।
आवेदन की विशेषताएं
इस प्रकार, पायरोलिसिस गैस में प्राकृतिक या तरलीकृत की तुलना में गर्मी हस्तांतरण की डिग्री थोड़ी कम होती है। इसलिए, विभिन्न प्रकार के हीटिंग के सही संचालन के लिए औररसोई के उपकरण, इसका उपयोग करते समय, उचित, अधिक गहन दहन के लिए, इसकी आपूर्ति को बढ़ाना आवश्यक है।
रसोई के उपकरण में, उदाहरण के लिए, इसके लिए जेट ड्रिल किए जा सकते हैं। इस मामले में पायरोलिसिस गैस भट्ठी प्राकृतिक गैस की तरह ही काम करेगी। यानी ईंधन के दहन की तीव्रता समान होगी। साथ ही, विभिन्न प्रकार के उपकरणों को दूसरे प्रकार की गैस में स्थानांतरित करने के लिए, इसके फर्मवेयर को अक्सर बदल दिया जाता है। ऐसे ईंधन पर चलने वाले वाहनों में, ईंधन प्रणाली को पूरी तरह से बदल दिया जाता है।
लकड़ी जलाने वाली मशीनें
सोवियत संघ में 1920 के दशक की शुरुआत में, गैस जनरेटर ट्रकों का बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। उन वर्षों में, हमने अपने देश में ऐसी कारों के प्रतिस्पर्धी परीक्षण भी किए।
हमारे यूएसएसआर में एक कार के लिए पहला गैस जनरेटर इंजन 1927 में प्रोफेसर वी.एस. नौमोव द्वारा स्थापित किया गया था। 1928 में, वैज्ञानिक मोटर वाहन और ट्रैक्टर संस्थान ने रूस में ऐसी कारों को डिजाइन करना शुरू किया। इस संस्था के विशेषज्ञों ने तब विदेशी मशीनों "इम्बर्ट-डिट्रिच" और "पिप" के साथ प्रयोग किए।
हमारे देश में बना पहला NATI-1 गैस जनरेटर साधारण लकड़ी पर काम करता था। 1932 में, NATI-3 इंस्टॉलेशन भी बनाया गया था, जिसे मोटर बोट के लिए डिज़ाइन किया गया था। उसी समय, रूस में पहला ऑटोमोबाइल गैस जनरेटर दिखाई दिया, जिसे एव्टोडोर समाज के समर्थन से बनाया गया था। इसे "एव्टोडोर -1" नाम मिला। बाद में भी, यूएसएसआर में इस प्रकार के कई और उन्नत इंस्टॉलेशन विकसित किए गए। उनसे प्राप्त पायरोलिसिस गैस की संरचनाउपयोग, वास्तव में बहुत उच्च गुणवत्ता वाला था। इस ईंधन से चलने वाले वाहन अपनी विश्वसनीयता, बेहतर प्रदर्शन और लंबी सेवा जीवन के लिए जाने जाते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, गैस-जनरेटर ट्रक ZIS-5 और GAZ-AA यूएसएसआर में मोर्चों और पीछे में सक्रिय रूप से उपयोग किए गए थे। युद्ध के अंत तक, देश में पायरोलिसिस गैस इंजन वाली लगभग 200 हजार कारें पहले से ही चल रही थीं।
बेशक, इस तरह के ईंधन का उपयोग मुख्य रूप से उस समय देश में तेल उत्पादों की कमी के कारण होता था। हालांकि, किसी को यह नहीं सोचना चाहिए कि पायरोलिसिस गैस का उपयोग केवल राज्य के बजट घाटे के कारण किया गया था। उन दिनों इस तरह के ईंधन को काफी प्रभावी और आशाजनक माना जाता था और इसका उपयोग न केवल रूस में किया जाता था। उदाहरण के लिए, पिछली शताब्दी के 20-30 के दशक में, फ्रांस, जर्मनी, ग्रेट ब्रिटेन, फिनलैंड और स्वीडन जैसे देशों में पायरोलिसिस वाहन व्यापक हो गए। इसके अलावा, कुछ एशियाई देशों में ऐसी गैस पर चलने वाली मशीनों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। उदाहरण के लिए, उस समय चीन, जापान और भारत में इस प्रकार की कारों का सफलतापूर्वक संचालन किया गया था।
ऐतिहासिक पृष्ठभूमि
लकड़ी की पायरोलिसिस पहली रासायनिक प्रक्रियाओं में से एक है जिसका लोगों द्वारा सक्रिय रूप से उपयोग किया जाने लगा। रूस में, उदाहरण के लिए, इस तरह की प्रतिक्रिया का व्यापक रूप से 12 वीं शताब्दी की शुरुआत में पाइन राल के उत्पादन के लिए उपयोग किया गया था। उत्तरार्द्ध का उपयोग आगे रस्सियों के साथ-साथ नदी और समुद्री जहाजों के प्रसंस्करण के लिए किया जाता था। औद्योगिक पैमाने पर, लकड़ी को लगाने के लिए पायरोलिसिस का उपयोग करने वाले पहले स्वीडन थे। इस देश में भी ऐसी प्रतिक्रिया हैसंसेचन राल बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है।
20वीं सदी की शुरुआत में, रूस में दुनिया के कुछ बेहतरीन वुड पायरोलिसिस स्कूल बनाए गए थे। यह, निश्चित रूप से, मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण था कि हमारे देश के क्षेत्र में कई वन उगते हैं। प्राकृतिक गैस के उपयोग से पहले, रूस में हमारे पास कई उद्यमों में शक्तिशाली गैस पैदा करने वाले उपकरण स्थापित थे। प्राकृतिक गैस द्वारा संचालित प्रतिष्ठानों के आगमन से पहले इस तरह के प्रतिष्ठानों का उपयोग लंबे समय तक किया जाता था।
बेशक, बाद में ऐसे उपकरणों को अप्रचलित घोषित कर दिया गया। फैक्ट्रियों से गैस जनरेटर हटा दिए गए। और अब तक, दुर्भाग्य से, पायरोलिसिस एक प्रकार के वैकल्पिक किफायती प्रकार के ईंधन के रूप में, यूरोपीय देशों के विपरीत, रूसी संघ में व्यापक नहीं हुआ है। हालांकि, रूस में इस प्रकार के ईंधन को वर्तमान में काफी आशाजनक माना जाता है। इसलिए, यह संभव है कि निकट भविष्य में हमारे देश में पायरोलिसिस गैस का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा। आखिरकार, ऐसे ईंधन के उपयोग से न केवल पैसे की बचत होती है, बल्कि पर्यावरण की भी बचत होती है।
