Какво е пиролиза? Колко важно е това за съвременната химическа индустрия? Ще решим този въпрос заедно.
За пиролизата на въглеводороди
И така, какво е пиролиза?Определението на този процес предполага термично разлагане на органично съединение без присъствието на кислород. Петролните продукти, въглищата, дървесината са обект на такова гниене. След приключване на процеса се образува синтез газ, както и други крайни продукти.
Функции на процеса
Реакцията на пиролиза се провежда при температураот 800 до 900 градуса. Именно този процес се счита за основен вариант на образуване на етилен. Този ненаситен въглеводород е важна суровина за производството на различни органични съединения: бензол, дивинил, пропилен.
Пиролиза на дървесина
Спорим за това какво е пиролиза, отбелязвамече за първи път тази химическа технология за преработка на петролни и газови суровини е патентована от А. А. Летний през 1877 г. Какво е пиролиза на дървесина? Тази реакция се провежда при температура от около 500 градуса. Той е свързан с образуването на такива важни компоненти на химическото производство като оцетна киселина, въглен, смола, ацетон. Като се има предвид, че страната ни е „склад“ на гори, в Русия работят големи заводи за извършване на процеса на пиролиза на дървесина.
Пиролиза на боклук
Пиролизата на отпадъци е специален проектсвързани с унищожаването на битовите отпадъци. Сложността на пиролизата на пластмаси, гуми, различни органични отпадъци е свързана с факта, че се предполага различна технология, която е значително различна от процеса на обработка на други твърди материали.
В състава на много отпадъци има сяра, хлор, фосфор, които след окисляване (образуване на оксиди) придобиват свойствата на летливост. Продуктите на пиролизата представляват заплаха за околната среда.
Когато хлорът взаимодейства с органиченвещества, образувани след приключване на процеса на разлагане, отделят силни токсични съединения като диоксини. За да се уловят такива продукти от отделения дим, е необходима специална пиролизна единица. Тази процедура включва значителни материални разходи.
За европейските страни чудесна околна средапроблемът с рециклирането на стари автомобилни гуми, гумени части, които са отработили експлоатационния си живот, е важен. Поради факта, че естествените петролни суровини са незаменим вид минерали, е необходимо да се използват максимално вторични ресурси.
Огромно количество различни вещества с органичен и неорганичен състав могат да бъдат получени от битови и строителни отпадъци, поради което е толкова важно да се развие тази индустриална посока.
Полимерите и автомобилните гуми са отличниценни суровини. След обработката му чрез нискотемпературна пиролиза е възможно да се получат течни фракции от наситени въглеводороди (синтетично масло), горим газ, въглеродни остатъци, както и метален шнур. При изгаряне на тон гумени гуми в атмосферата се отделят около 270 кг сажди, както и около 450 кг токсични газообразни вещества.
Синтетичен газ
Това е смес от водород и въглероден оксид (2).В промишлени обеми се получава при реформиране на метан с пара, газификация на въглища, окисление на метан и преработка на органични отпадъци. В зависимост от технологията, използвана за получаване 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 суровинаспециално място заема производството на метанол, както и синтезът на Фишер-Тропш. Той се разбира като химическа реакция, която протича в присъствието на катализатор. Той се състои в превръщането на въглероден окис и водород в различни течни въглеводороди. По принцип кобалтът и желязото са избрани като катализатори (ускорители) на това взаимодействие.
Специфичността на този процес е възможността за производство на синтетични материали за тяхното използване под формата на синтетично смазочно масло или гориво.
Специфика на получаване
Как изглежда химията на реакцията?Нека се опитаме да разберем какво е това. 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 взаимодействието са въглероден оксид и водород. В резултат на реакцията получаваме въглеводороди на редица алкани и водни пари. Образуваните въглеводородни продукти след рафиниране се използват за създаване на синтетично масло.
Стойността на пиролизата
Въглеродният оксид и водородният газ се образуват, когаточастично окисляване на дървесно гориво и въглища. Значението на такъв процес се състои в образуването на водород или течни въглеводороди от твърди суровини (въглеводородни отпадъци или въглища).
При неокислителната пиролиза на твърди отпадъци вВ момента химическата промишленост произвежда синтез газ. Определено количество от него се използва и под формата на автомобилно гориво, без допълнителна обработка чрез реакцията на Фишер-Тропш. Ако е необходимо да се използва течно гориво, подобно на парафини и смазочни материали, се използва опростена химическа технология.
Ако трябва да увеличите количеството произведенаводород, чрез промяна на обема на водната пара, химическото равновесие се измества в това уравнение. В този случай след завършване на взаимодействието се образуват водород и въглероден диоксид.
Подобряване на технологията
След откритието, направено през 1920 г. от Германизследователи Ханс Тропш и Франц Фишер, технологията е многократно модернизирана и подобрявана. Постепенно количеството синтетично гориво, създадено чрез пиролиза, достигна 124 хиляди барела на ден в Германия. Този показател съществува през 1944 г.
съвременност
В днешно време има две големи компании,които използват процеса на Фишер-Тропш в своята технология. По -голямата част от дизеловото гориво в Южна Африка се произвежда чрез пиролиза, последвана от окисляване на получените продукти.
Специално внимание на тази химическа технологияпридобити, след като учените започнаха да търсят начини за получаване на дизелови вещества с ниско съдържание на сяра, които могат да причинят минимални щети на околната среда. Например, в момента американските компании избират кокс или въглища като суровина за производство на висококачествени течни въглеводороди.
Въпреки факта, че процесът на пиролиза едобре развита технология, която може да се използва в голям мащаб, тя е свързана с доста високи материални разходи за ремонт и експлоатация на инсталацията. За много производители това е ограничаващ 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. Анализаторите в петролната и газовата индустрия са убедени, че именно чрез пиролиза могат да се произвеждат висококачествени въглеводороди. Те отбелязват, че полученото гориво не само има по -високи екологични показатели в сравнение с мазута, но също така е доста приемливо за потребителите в ценовия диапазон. В случай на комбинация от синтез на Фишер-Тропш и газификация на биомаса, можем да говорим за обещаващ метод за производството на възобновяема версия на автомобилно гориво.
Синтетични суровини, получени чрез пиролизавъглищата са конкурентоспособни само когато цената на петрола е повече от 40 долара за барел. Производството на такава смес от въглеводороди изисква инвестиции, вариращи от седем до девет милиарда долара за осемдесет хиляди барела синтетични горива. Технологиите, свързани с процеса на пиролиза, са признати от еколозите 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 биха им позволили да се отдалечат от традиционните петролни суровини. Благодарение на иновациите и усъвършенстването на технологичната верига, процесът на пиролиза стана значително по-евтин и по-достъпен за получаване на висококачествени течни въглеводороди. Получените продукти се използват не само като гориво, но и за създаване на различни органични вещества.
