Какво е пиролиза? Какво е значението му за съвременната химическа индустрия? Нека да разгледаме този проблем заедно.
За пиролизата на въглеводородите
И така, какво е пиролиза? Дефиницията на този процес включва термично разлагане на органично съединение без присъствието на кислород. Нефтопродуктите, въглищата, дървесината са изложени на такова разпадане. След приключване на процеса се образува синтез-газ, както и други крайни продукти.
Процесни функции
Реакцията на пиролиза се провежда при температура от 800 до 900 градуса. Именно този процес се счита за основен вариант за образуване на етилен. Този ненаситен въглеводород е важна суровина за производството на различни органични съединения: бензен, дивинил, пропилей.
Пиролиза на дърво
В спор за това какво е пиролиза, отбелязваме, че за първи път тази химическа технология за преработка на нефтени и газови суровини е патентована от A. A. Letny през 1877 г. Какво е пиролиза на дървесина? Тази реакция се извършва при температура от около 500 градуса. Свързва се с образуването на такива важни компоненти на химическото производство като оцетна киселина, въглен, смола,ацетон. Като се има предвид, че страната ни е „килер“от гори, в Русия работят големи заводи за процеса на пиролиза на дървесина.
Пиролиза за боклук
Пиролизата на отпадъци е специален проект, свързан с унищожаването на битовите отпадъци. Сложността на пиролизата на пластмаси, гуми, различни органични отпадъци се дължи на факта, че се приема различна технология, която е значително различна от процеса на обработка на други твърди материали.
Много отпадъци съдържат сяра, хлор, фосфор, които след окисляване (образуване на оксиди) придобиват свойствата на летливост. Пиролизните продукти представляват заплаха за околната среда.
Когато хлорът взаимодейства с органични вещества, образувани след завършване на процеса на разлагане, се отделят силни токсични съединения като диоксини. За улавяне на такива продукти от изпускания дим е необходим специален пиролизен агрегат. Такава процедура включва значителни материални разходи.
За европейските страни проблемът с рециклирането на стари автомобилни гуми, гумени части, които са изработили експлоатационния си живот, е от голямо екологично значение. Поради факта, че натуралните нефтени суровини са незаменим вид минерали, е необходимо да се използват максимално вторични ресурси.
От битови и строителни отпадъци можете да получите огромно количество различни вещества с органичен и неорганичен състав, така че е толкова важно да се развиватази индустрия.
Полимерите и автомобилните гуми са отлични ценни суровини. След преработката му чрез нискотемпературна пиролиза е възможно да се получат течни фракции от наситени въглеводороди (синтетично масло), горим газ, въглеродни остатъци и метална корда. Изгарянето на тон гумени гуми отделя около 270 кг сажди в атмосферата, както и около 450 кг токсични газообразни вещества.
Syngas
Това е смес от водород и въглероден оксид (2). В промишлени обеми се получава при парен риформинг на метан, газификация на въглища, окисление на метан и преработка на органични отпадъци. В зависимост от използваната технология за производство на синтез-газ, съотношението на въглероден оксид и водород в него може да варира от 1:1 до 1:3.
Сред основните области на приложение на тази суровина, специално място заема производството на метанол, както и синтеза на Фишер-Тропш. Тя се разбира като химическа реакция, която протича в присъствието на катализатор. Състои се в превръщането на въглеродния оксид и водорода в различни течни въглеводороди. По принцип кобалт и желязо са избрани като катализатори (ускорители) за това взаимодействие.
Специфичността на този процес е възможността за производство на синтетични материали за използване под формата на синтетично смазочно масло или гориво.
Получаване на подробности
Как изглежда химията на реакцията? Нека се опитаме да разберем какво е то. Определението за пиролиза беше обсъдено по-горе, сега нека се спрем на характеристиките на химичния процес. Методът на Фишер-Тропш включва взаимодействието на метан с кислород. Продуктите на реакцията са въглероден оксид и водород. В резултат на реакцията получаваме въглеводороди от редица алкани и водни пари. Именно получените въглеводородни продукти след пречистване се използват за създаване на синтетично масло.
Значение на пиролиза
Въглеродният оксид и водородният газ се получават чрез частично окисление на дървесно гориво и въглища. Значението на такъв процес се крие в образуването на водород или течни въглеводороди от твърди суровини (въглеводородни отпадъци или въглища).
При неокислителната пиролиза на твърди отпадъци в химическата промишленост в момента се произвежда синтез-газ. Част от него се използва и под формата на автомобилно гориво, без допълнителна обработка чрез реакцията на Фишер-Тропш. Ако е необходимо да се използват течни горива, подобни на парафините и смазочните материали, се използва опростена химическа технология.
Ако е необходимо да се увеличи количеството произведен водород, чрез промяна на обема на водната пара, химическото равновесие се измества в това уравнение. В този случай, след като взаимодействието приключи, се образуват водород и въглероден диоксид.
Подобряване на технологията
След откритието, направено през 1920 г. от немските изследователи Ханс Тропш и Франц Фишер, технологията е многократно модернизирана и подобрена. Постепенно количествоСинтетичното гориво, създадено чрез пиролиза, достигна 124 000 барела на ден в Германия. Такъв индикатор е съществувал през 1944 г.
Модерност
Днес има две големи компании, които използват процеса на Фишер-Тропш в своята технология. Повечето от дизеловото гориво в Южна Африка се произвежда чрез пиролиза, последвано от окисляване на образуващите продукти.
Тази химическа технология привлече особено внимание, след като учените започнаха да търсят начини за производство на дизелови вещества с ниско съдържание на сяра, които биха могли да причинят минимални щети на околната среда. Например, в момента американски компании избират кокс или въглища като суровина, произвеждайки висококачествени течни въглеводороди.
Въпреки факта, че процесът на пиролиза е зряла технология, която може да се използва в голям мащаб, той е свързан с доста високи материални разходи за ремонт и експлоатация на завода. За много производители това е възпиращ фактор, тъй като има тенденция към намаляване на световните цени на петрола.
Заключение
Световните запаси от въглища са доста големи. Те могат да се използват като източник на гориво поради значително изчерпване на маслото. Анализатори, занимаващи се с нефтената и газовата индустрия, са убедени, че чрез пиролиза могат да се произвеждат висококачествени въглеводороди. Те отбелязват, че полученото гориво не само има по-високи екологични характеристики в сравнение с петролното гориво, но е и доста приемливо за потребителите.по ценови диапазон. В случай на комбинация от синтез на Фишер-Тропш и газификация на биомаса, можем да говорим за обещаващ начин за производство на възобновяема версия на автомобилното гориво.
Синтетичната суровина, получена чрез пиролиза на въглища, е конкурентоспособна само ако цената на петрола е повече от $40 за барел. Производството на такава смес от въглеводороди изисква инвестиции, вариращи от седем до девет милиарда долара за осемдесет хиляди барела синтетично гориво. Технологиите, свързани с процеса на пиролиза, са признати от природозащитниците като едни от най-безопасните за околната среда. Ето защо през последните години много развити страни обръщат голямо внимание на разработването на нови методи за производство на въглеводородни горива, които да им позволят да се отдалечат от традиционните петролни суровини. Благодарение на иновациите и усъвършенстването на технологичната верига, процесът на пиролиза стана много по-евтин и по-достъпен за получаване на висококачествени течни въглеводороди. Образованите продукти се използват не само като гориво, но и за създаване на различни органични вещества.
