Какво представлява пиролизата? Дефиницията, концепцията на процеса

Какво представлява пиролизата? Какво означава за съвременната химическа промишленост? Ние заедно ще разберем този въпрос.

За пиролиза на въглеводороди

И така, какво представлява пиролизата? Определението на този процес включва термичното разлагане на органично съединение без наличието на кислород. Такова разлагане на нефтопродукти, въглища, дървен материал. След като процесът приключи, се образува синтетичен газ, както и други крайни продукти.

Функции на процеса

Пиролизната реакция се извършва при температура от 800 до 900 градуса. Този процес се счита за основна възможност за образуване на етилен. Този ненаситен въглеводород е важен изходен материал за получаването на различни органични съединения: бензен, дивинил, пропилен.

Пиролиза на дърво

Твърди се, че за пръв път тази химична технология за преработка на нефт и газ е патентована от A. A. Letnim през 1877 г. Какво представлява пиролизата на дървото? Тази реакция се провежда при температура от около 500 градуса. Тя се свързва с образуването на такива важни компоненти на химическото производство като оцетна киселина, въглен, смола, ацетон. Като се има предвид, че нашата страна е "килер" на горите, в Русия има големи мелници, които да извършват процеса на пиролиза на дървесината.

Пиролиза на боклука

Пиролизата на отпадъците е специален проект, свързан с унищожаването на битови отпадъци. Сложността на пиролизата на пластмаси, гуми и различни органични отпадъци се дължи на факта, че се очаква друга технология, която се различава значително от обработката на други твърди материали.

В състава на много от отпадъците има сяра, хлор, фосфор, които след окисляване (образуване на оксиди) придобиват свойствата на летливост. Пиролизните продукти представляват заплаха за околната среда.

При взаимодействието на хлор с органични вещества, образувани след завършване на процеса на разлагане, се отделят силни токсични съединения, като диоксини. За да се уловят тези продукти от изпуснатия дим, е необходима специална пиролизна единица. Такава процедура включва значителни материални разходи.

За европейските държави проблемът с рециклирането на гуми от стари автомобили, гумени части, които са изпълнили експлоатационния си живот, е от голямо екологично значение. Поради факта, че естественото масло е незаменим вид минерали, е необходимо в максимална степен да се използват вторични ресурси.

От битовите и строителните отпадъци е възможно да се получи огромно количество различни вещества от органичен и неорганичен състав, поради което е толкова важно да се развива тази индустриална посока.

Полимерите и автомобилните гуми са отлична ценна суровина. След обработката му чрез нискотемпературна пиролиза могат да се получат течни фракции от наситени въглеводороди (синтетично масло), горивен газ, въглеродни остатъци, както и метални кабели. При изгарянето на тон гумени гуми около 270 кг сажди се отделят в атмосферата, както и около 450 килограма токсични газообразни вещества.

Синтетичен газ

Това е смес от водород и въглероден окис (2). В индустриалните обеми се произвежда чрез преобразуване на метален метал, газификация на въглища, окисление на метан, преработка на органични отпадъци. В зависимост от технологията, използвана за производството на синтетичния газ, съотношението на въглеродния оксид и водорода в него може да варира от 1: 1 до 1: 3.

Сред основните области на приложение на тази суровина, производството на метанол, както и синтезата на Fischer-Tropsch, заемат специално място. Това се разбира като химическа реакция, която възниква, когато има катализатор. Той се състои в превръщането на въглеродния оксид и водорода в различни течни въглеводороди. Като цяло, кобалтът и желязото са избрани като катализатори (ускорители) за това взаимодействие.

Специфичността на този процес във възможността за производство на синтетични материали за прилагане под формата на смазочно синтетично масло или гориво.

Специфичност на получаването

Как изглежда реакционната химия? Нека да разберем какво е то. Дефиницията на пиролизата беше обсъдена по-горе, сега нека да разгледаме характеристиките на химичния процес. Методът на Fischer-Tropsch предполага взаимодействие на метан с кислород. Продуктите на взаимодействие са въглероден моноксид и водород. Реакцията произвежда въглеводороди от редица алкани и водни пари. Това са получените въглеводородни продукти, след пречистване, използвани за създаване на синтетично масло.

Значението

Въглеродният монооксид и газообразният водород се образуват по време на частичното окисление на дървесното гориво и въглищата. Значението на този процес е образуването на водород или течни въглеводороди от твърди суровини (въглеводородни отпадъци или въглища).

При неоксидиращата пиролиза на твърдите отпадъци в момента се произвежда синтетичен газ в химическата промишленост. Част от него се използва и под формата на автомобилно гориво, което не подлежи на последваща обработка от реакцията на Fischer-Tropsch. Ако е необходимо да се използва течно гориво, подобно на парафините и смазването, се използва опростена химическа технология.

Ако е необходимо да се увеличи количеството произведен водород, чрез промяна на обема на водната пара, химическото равновесие в това уравнение се измества. В този случай, след завършване на взаимодействието, се образува водород и въглероден диоксид.

Подобряване на технологиите

След откритието, направено през 1920 г. от немските изследователи Ханс Тропш и Франц Фишер, технологията е многократно модернизирана и подобрена. Постепенно количеството синтетично гориво, създадено от пиролизата, достигна 124 000 барела на ден в Германия. Този показател е съществувал през 1944 г.

съвременност

Днес има две големи компании, които използват технологията Fischer-Tropsch. Повечето от дизеловото гориво в Южна Африка се произвеждат чрез пиролиза, последвано от окисляване на формовъчните продукти.

Специално внимание беше обърнато на тази химическа технология, след като учените започнаха да търсят начини за получаване на дизелово ниско съдържание на сяра вещества, способни да причинят минимални щети на околната среда. Например, американските компании в момента използват кокс или въглища като изходна суровина за производството на течни въглеводороди с високо качество.

Независимо от факта, че процесът на пиролиза е доказана технология, която може да се използва в голям мащаб, тя се свързва с доста високи материални разходи за ремонта и експлоатацията на завода. За много производители това е възпиращо средство, защото има тенденция към намаляване на световните цени на петрола.

заключение

Световните запаси от въглища са достатъчно големи. Те могат да бъдат използвани под формата на източник на гориво във връзка със значително изчерпване на нефта. Анализаторите, работещи в нефтената и газовата промишленост, са убедени, че чрез пиролизата могат да се произвеждат висококачествени въглеводороди. Те отбелязват, че произведеното гориво не само има по-високи екологични показатели от петролните горива, но също така е приемливо за потребителите в ценовия диапазон. В случай на комбинация от синтез на Fischer-Tropsch и газификация на биомаса, е възможно да се говори за обещаващ начин за създаване на възобновяема версия на автомобилното гориво.

Синтетичните суровини, получени чрез пиролиза на въглищата, са конкурентни само при цена на петрола над 40 долара за барел. За да се произвежда такава смес от въглеводороди, са необходими инвестиции в диапазона от седем до девет милиарда долара за осемдесет хиляди барела синтетично гориво. Технологиите, свързани с процеса на пиролиза, се признават от еколозите като един от най-безопасните за околната среда. Ето защо напоследък много развити страни обръщат голямо внимание на разработването на нови начини за получаване на въглеводородно гориво, което би им позволило да се преместят от традиционните нефтени суровини. Благодарение на иновациите и подобряването на технологичната верига пиролизмът стана много по-евтин и по-достъпен за получаване на висококачествени течни въглеводороди. Образованите продукти се използват не само като гориво, но и за създаването на различни органични вещества.