Hva er pyrolyse? Hva er dens betydning for den moderne kjemiske industrien? La oss se på dette problemet sammen.
Om pyrolyse av hydrokarboner
Så, hva er pyrolyse? Definisjonen av denne prosessen innebærer termisk dekomponering av en organisk forbindelse uten tilstedeværelse av oksygen. Oljeprodukter, kull, tre er utsatt for slik oppløsning. Etter at prosessen er fullført, dannes det syntesegass, samt andre sluttprodukter.
Prosessfunksjoner
Pyrolysereaksjonen utføres ved en temperatur på 800 til 900 grader. Det er denne prosessen som anses som hoved alternativet for dannelse av etylen. Dette umettede hydrokarbonet er et viktig råstoff for produksjon av ulike organiske forbindelser: benzen, divinyl, propylen.
Trepyrolyse
Når vi krangler om hva pyrolyse er, legger vi merke til at denne kjemiske teknologien for prosessering av olje- og gassråmaterialer for første gang ble patentert av A. A. Letny i 1877. Hva er trepyrolyse? Denne reaksjonen utføres ved en temperatur på ca. 500 grader. Det er assosiert med dannelsen av så viktige komponenter i kjemisk produksjon som eddiksyre, kull, harpiks,aceton. Tatt i betraktning at landet vårt er et "pantry" av skoger, opererer store anlegg i Russland for prosessen med trepyrolyse.
Søppelpyrolyse
Avfallspyrolyse er et spesialprosjekt knyttet til destruksjon av husholdningsavfall. Kompleksiteten i pyrolysen av plast, dekk, diverse organisk avfall skyldes det faktum at det antas en annen teknologi, som er vesentlig forskjellig fra prosessen med å behandle andre faste materialer.
Mange avfall inneholder svovel, klor, fosfor, som etter oksidasjon (dannelse av oksider) får egenskapene til flyktighet. Pyrolyseprodukter utgjør en trussel mot miljøet.
Når klor interagerer med organiske stoffer som dannes etter at nedbrytningsprosessen er fullført, frigjøres sterke giftige forbindelser som dioksiner. For å fange opp slike produkter fra den avgitte røyken, er det nødvendig med en spesiell pyrolyseenhet. En slik prosedyre innebærer betydelige materialkostnader.
For europeiske land er problemet med resirkulering av gamle bildekk, gummideler som har uttjent sin levetid av stor miljømessig betydning. På grunn av det faktum at naturlige oljeråvarer er en uerstattelig type mineraler, er det nødvendig å bruke sekundære ressurser i størst mulig grad.
Fra husholdnings- og byggeavfall kan du få en enorm mengde ulike stoffer med organisk og uorganisk sammensetning, så det er så viktig å utvikledenne bransjen.
Polymerer og bildekk er utmerkede verdifulle råvarer. Etter bearbeiding ved lavtemperaturpyrolyse er det mulig å oppnå flytende fraksjoner av mettede hydrokarboner (syntetisk olje), brennbar gass, karbonrester og metalltråd. Ved å brenne et tonn gummidekk frigjøres ca. 270 kg sot i atmosfæren, samt ca. 450 kg giftige gassformige stoffer.
Syngas
Dette er en blanding av hydrogen og karbonmonoksid (2). I industrielle volumer oppnås det under dampreformering av metan, kullgassifisering, metanoksidasjon og behandling av organisk avfall. Avhengig av teknologien som brukes til å produsere syntesegass, kan forholdet mellom karbonmonoksid og hydrogen i den variere fra 1:1 til 1:3.
Blant de viktigste bruksområdene for dette råmaterialet, er en spesiell plass okkupert av produksjonen av metanol, samt Fischer-Tropsch-syntesen. Det forstås som en kjemisk reaksjon som skjer i nærvær av en katalysator. Den består i omdannelsen av karbonmonoksid og hydrogen til en rekke flytende hydrokarboner. I utgangspunktet er kobolt og jern valgt som katalysatorer (akseleratorer) for denne interaksjonen.
Det spesifikke ved denne prosessen er muligheten for å produsere syntetiske materialer for bruk i form av syntetisk smøreolje eller drivstoff.
Motta detaljer
Hvordan ser kjemien i en reaksjon ut? La oss prøve å finne ut hva det er. Definisjonen av pyrolyse ble diskutert ovenfor, la oss nå dvele ved funksjonene til den kjemiske prosessen. Fischer-Tropsch-metoden innebærer interaksjon av metan med oksygen. Reaksjonsproduktene er karbonmonoksid og hydrogen. Som et resultat av reaksjonen får vi hydrokarboner av en rekke alkaner og vanndamp. Det er de resulterende hydrokarbonproduktene etter rensing som brukes til å lage syntetisk olje.
Betydningen av pyrolyse
Karbonmonoksid og hydrogengass produseres ved delvis oksidasjon av vedbrensel og kull. Betydningen av en slik prosess ligger i dannelsen av hydrogen eller flytende hydrokarboner fra faste råvarer (hydrokarbonavfall eller kull).
I ikke-oksidativ pyrolyse av fast avfall produseres det for tiden syntesegass i kjemisk industri. Noe av det brukes også i form av drivstoff til biler, uten videre behandling av Fischer-Tropsch-reaksjonen. Hvis det er nødvendig å bruke flytende drivstoff som ligner parafiner og smøremidler, brukes en forenklet kjemisk teknologi.
Hvis det er nødvendig å øke mengden produsert hydrogen, ved å endre volumet av vanndamp, forskyves den kjemiske likevekten i denne ligningen. I dette tilfellet, etter at interaksjonen er fullført, dannes hydrogen og karbondioksid.
Forbedre teknologi
Etter oppdagelsen gjort i 1920 av de tyske forskerne Hans Tropsch og Franz Fischer, har teknologien gjentatte ganger blitt modernisert og forbedret. Gradvis mengdeSyntetisk drivstoff skapt ved pyrolyse nådde 124 000 fat per dag i Tyskland. En slik indikator eksisterte i 1944.
Modernity
I dag er det to store selskaper som bruker Fischer-Tropsch-prosessen i sin teknologi. Mesteparten av dieselen i Sør-Afrika produseres ved pyrolyse, etterfulgt av oksidasjon av de dannede produktene.
Denne kjemiske teknologien fikk spesiell oppmerksomhet etter at forskere begynte å lete etter måter å produsere dieselholdige stoffer med lavt svovelinnhold som kunne forårsake minimal miljøskade. For eksempel velger amerikanske selskaper for tiden koks eller kull som råstoff, og produserer flytende hydrokarboner av høy kvalitet.
Til tross for at pyrolyseprosessen er en moden teknologi som kan brukes i stor skala, er det forbundet med ganske høye materialkostnader for reparasjon og drift av anlegget. For mange produsenter er dette avskrekkende, fordi det er en nedadgående trend i verdens oljepris.
Konklusjon
Verdenskullreserver er ganske store. De kan brukes som drivstoffkilde på grunn av betydelig oljeutarming. Analytikere involvert i olje- og gassindustrien er overbevist om at det er gjennom pyrolyse at høykvalitets hydrokarboner kan produseres. De bemerker at det resulterende drivstoffet ikke bare har høyere miljøytelse sammenlignet med petroleumsdrivstoff, men er også ganske akseptabelt for forbrukerne.etter prisklasse. Når det gjelder en kombinasjon av Fischer-Tropsch-syntese og biomassegassifisering, kan vi snakke om en lovende måte å produsere en fornybar versjon av bildrivstoff på.
Syntetisk råstoff, oppnådd ved pyrolyse av kull, er kun konkurransedyktig hvis oljeprisen er mer enn $40 per fat. Produksjonen av en slik blanding av hydrokarboner krever investeringer fra syv til ni milliarder dollar for åtti tusen fat syntetisk drivstoff. Teknologier knyttet til pyrolyseprosessen er anerkjent av miljøvernere som en av de tryggeste for miljøet. Det er grunnen til at mange utviklede land de siste årene har lagt stor vekt på utviklingen av nye metoder for å produsere hydrokarbondrivstoff, som vil tillate dem å bevege seg bort fra tradisjonelle oljeråvarer. Takket være innovasjoner og forbedring av den teknologiske kjeden, har pyrolyseprosessen blitt mye billigere og mer tilgjengelig for å oppnå flytende hydrokarboner av høy kvalitet. Utdannete produkter brukes ikke bare som drivstoff, men også for å lage en rekke organiske stoffer.
