熱裂解

熱裂解（pyrolysis）又稱熱解、熱裂、高溫裂解，指有機物質於惰性氣體^[1][2]下（inert atmosphere，常為幾近無氧狀態）的高溫分解（英語：Thermal decomposition）^[3]。此反應涉及了化學成分和物理相態的同時變化，且為不可逆反應。熱裂解另一術語為脫揮發分（devolatilization）或去揮發作用，簡稱「脫揮」。

燃料（原物料）在熱裂解之後，會形成炭、裂解氣體與焦油。

熱解與乾餾及烷烴的裂化反應有相似之處，同屬於熱分解反應（英語：Thermal decomposition）；但由於細部的差異與專門用途的不同，因此有不同的稱呼，如乾餾、破壞蒸餾（英語：destructive distillation），和裂化反應。如果熱解的溫度再升高，則會發生碳化反應，所有的反應物都會轉變為碳。

熱解與燃燒和水解等其他工藝不同之處在於它通常不涉及與氧、水或任何其它試劑的反應^[4] ，但是在實作上，不一定會在完全無氧的環境下進行熱裂解反應，因為任何熱解系統中都存在一些空氣（含有氧），因此會發生少量的氧化反應。此外，若着火時（如:火災）氧氣供應較少，便會發生類似熱解的反應，這也是目前研究熱解反應機理和性質的重要原因。

類型

熱解可分為以下幾種主要類型：

• 無水熱解：在古代時無水熱解用於將木材轉化為木炭，現在可用該法從生物質能或塑料製取液體燃料。^[5]
• 含水熱解（英語：Hydrous pyrolysis）：如油的蒸汽裂化（steam cracking）及由有機廢料的熱解聚合（英語：Thermal depolymerization）反應製取輕質原油。
• 真空熱解：用於有機合成。
• 甲烷熱解：將甲烷直接轉化為氫燃料和可分離的固體碳，有時使用熔融金屬催化劑。
• 熱解聚：將塑料和其他聚合物分解成單體和低聚物。

應用

熱裂解工藝被大量使用在化學工業中，熱裂解反應可用於合成化工產品，比如二氯乙烷熱裂解可生成氯乙烯（VCM）。此外，也可用於將生物質能或廢料轉化為低害或可以利用的物質，例如用此法來製取合成氣、碳煙、木醋液或生質柴油等生質燃料（生物能源）。

熱裂解也用於製造納米顆粒^[6]，氧化鋯^[7]，和氧化物^[8]利用超聲波噴嘴（英語：Ultrasonic nozzle）的超聲噴霧熱裂解工藝（USP）。

熱裂解亦可運用於分析化學，以分析複雜化合物的結構，例如熱裂解氣相色譜-質譜法（英語：Pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry）和放射性碳定年法。事實上，許多重要的化學物質，例如磷和硫酸，最初是由該方法獲得的。

參見

• 熱分解（英語：Thermal decomposition）
• 乾餾
• 破壞蒸餾（英語：Destructive distillation）
• 碳化反應
• 氣化反應（木煤氣）
• 熱解塗層（英語：Pyrolytic coating）
• 培燒（英語：Torrefaction）
• 裂化反應

參考資料

1. https://www.termonline.cn/word/1382944197123776521/1#
2. http://terms.naer.edu.tw/detail/16504415/
3. Pyrolysis. Compendium of Chemical Terminology. International Union of Pure and Applied Chemistry. 2009: 1824 [2018-01-10]. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.P04961. （原始內容存檔於2018-01-10）.
4. Cory A. Kramer, Reza Loloee, Indrek S. Wichman and Ruby N. Ghosh, 2009, Time Resolved Measurements of Pyrolysis Products From Thermoplastic Poly-Methyl-Methacrylate (PMMA) （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） ASME 2009 International Mechanical Engineering Congress and Exposition
5. Pyrolysis and Other Thermal Processing. US DOE. （原始內容存檔於2007-08-14）.
6. Pingali, Kalyana C.; Rockstraw, David A.; Deng, Shuguang. Silver Nanoparticles from Ultrasonic Spray Pyrolysis of Aqueous Silver Nitrate (PDF). Aerosol Science and Technology. 2005, 39: 1010–1014 [2016-04-26]. doi:10.1080/02786820500380255. （原始內容 (PDF)存檔於2014-04-08）.
7. Song, Y. L.; Tsai, S. C.; Chen, C. Y.; Tseng, T. K.; Tsai, C. S.; Chen, J. W.; Yao, Y. D. Ultrasonic Spray Pyrolysis for Synthesis of Spherical Zirconia Particles (PDF). Journal of the American Ceramic Society. 2004, 87 (10): 1864–1871 [2016-04-26]. doi:10.1111/j.1151-2916.2004.tb06332.x. （原始內容 (PDF)存檔於2014-04-08）.
8. Hoda Amani Hamedani, 2008, Investigation of Deposition Parameters in Ultrasonic Spray Pyrolysis for Fabrication of Solid Oxide Fuel Cell Cathode （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Georgia Institute of Technology