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热裂解(pyrolysis)又称热解、热裂、高温裂解,指有机物质于惰性气体[1][2]下(inert atmosphere,常为几近无氧状态)的高温分解[3]。此反应涉及了化学成分和物理相态的同时变化,且为不可逆反应。热裂解另一术语为脱挥发分(devolatilization)或去挥发作用,简称“脱挥”。
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热解与干馏及烷烃的裂化反应有相似之处,同属于热分解反应;但由于细部的差异与专门用途的不同,因此有不同的称呼,如干馏、破坏蒸馏,和裂化反应。如果热解的温度再升高,则会发生碳化反应,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[4] ,但是在实作上,不一定会在完全无氧的环境下进行热裂解反应,因为任何热解系统中都存在一些空气(含有氧),因此会发生少量的氧化反应。此外,若着火时(如:火灾)氧气供应较少,便会发生类似热解的反应,这也是目前研究热解反应机理和性质的重要原因。
热解可分为以下几种主要类型:
热裂解工艺被大量使用在化学工业中,热裂解反应可用于合成化工产品,比如二氯乙烷热裂解可生成氯乙烯(VCM)。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、碳烟、木醋液或生质柴油等生质燃料(生物能源)。
热裂解也用于制造纳米颗粒[6],氧化锆[7],和氧化物[8]利用超声波喷嘴的超声喷雾热裂解工艺(USP)。
热裂解亦可运用于分析化学,以分析复杂化合物的结构,例如热裂解气相色谱-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。