热裂解

热解（或脱挥发分）过程是材料在高温下的热分解，通常是在惰性气氛中。 它涉及化学成分的变化。 这个词是从希腊语衍生元素 pyro 火、热、热和裂解分离中创造出来的。

热裂解最常用于有机材料的处理。 它是炭化木材的过程之一。 一般来说，有机物质的热解会产生挥发性产物并留下焦炭，这是一种富含碳的固体残留物。 极端热解，主要留下碳作为残留物，称为碳化。 热裂解被认为是气化或燃烧过程的xxx步。

该过程在化学工业中大量使用，例如，从石油、煤炭甚至木材中生产乙烯、多种形式的碳和其他化学品，以从煤炭中生产焦炭。 它也用于将天然气（主要是甲烷）转化为氢气和固体碳炭，最近已达到工业规模。 热解的理想应用是将生物质转化为合成气和生物炭，将废塑料转化为可用的油，或将废物转化为可安全处理的物质。

热裂解是在较高温度（高于水或其他溶剂的沸点）下发生的各种化学降解过程之一。 它不同于燃烧和水解等其他过程，因为它通常不涉及添加其他试剂，例如氧气（O2，在燃烧中）或水（在水解中）。 热裂解产生固体（炭）、可冷凝液体（焦油）和非冷凝/xxx性气体。

具体类型的热解包括：

• 碳化，有机物的完全热解，通常会留下主要由元素碳组成的固体残留物。
• 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。
• 在存在过热水或蒸汽的情况下进行水热解，产生氢气和大气中大量的二氧化碳。
• 干馏，就像最初从硫酸盐生产硫酸一样。
• 干馏，如木炭、焦炭和活性炭的制造。
• 糖的焦糖化。
• 高温烹饪过程，例如烘烤、煎炸、烘烤和烧烤。
• 木炭燃烧，木炭的生产。
• 通过在焦油窑中对木材进行干馏来生产焦油。
• 将较重的碳氢化合物裂解成较轻的碳氢化合物，如炼油。
• 热解聚，将塑料和其他聚合物分解成单体和低聚物。
• 陶瓷化涉及在惰性气氛下从预陶瓷聚合物形成聚合物衍生陶瓷。
• 复原作用，将掩埋的有机物质自然转化为化石燃料。
• 闪蒸真空热解，用于有机合成。

热裂解通常包括将材料加热到高于其分解温度，从而破坏其分子中的化学键。 碎片通常会变成较小的分子，但可能会结合产生具有较大分子量的残基，甚至是无定形共价固体。

在许多环境中，可能存在一定量的氧气、水或其他物质，因此除了本身的热解之外，还可能发生燃烧、水解或其他化学过程。 有时，这些化学物质是有意添加的，例如在木柴燃烧、木炭的传统制造以及原油的蒸汽裂解中。

相反，起始材料可以在真空或惰性气氛中加热以避免化学副反应（例如燃烧或水解）。 真空中的热裂解也降低了副产品的沸点，提高了它们的回收率。

当有机物在开口容器中以升高的温度加热时，通常会在连续或重叠阶段发生以下过程：

• 在大约 100°C 以下，挥发物（包括一些水）会蒸发。 在此阶段，维生素 C 和蛋白质等热敏物质可能会发生部分变化或分解。
• 在大约 100 °C 或稍高的温度下，任何仅吸收在材料中的剩余水都会被排出。 这个过程消耗大量能量，所以温度可能会停止上升，直到所有的水都蒸发掉。 水合物晶体结构中的水可能会在稍高的温度下脱落。
• 一些固体物质，如脂肪、蜡和糖，可能会熔化并分离。
• 在 100 到 500 °C 之间，许多常见的有机分子会分解。 大多数糖在 160–180°C 时开始分解。 纤维素是木材、纸张和棉织物的主要成分，在约 350°C 时会分解。