Hvad er pyrolyse? Hvad er dets betydning for den moderne kemiske industri? Lad os se på dette problem sammen.
Om pyrolyse af kulbrinter
Så hvad er pyrolyse?Definitionen af denne proces involverer termisk nedbrydning af en organisk forbindelse uden tilstedeværelse af oxygen. Olieprodukter, kul, træ udsættes for en sådan nedbrydning. Efter at processen er afsluttet, dannes syntesegas samt andre slutprodukter.
Processegenskaber
Pyrolysereaktionen udføres ved en temperaturfra 800 til 900 grader. Det er denne proces, der betragtes som den vigtigste mulighed for dannelsen af ethylen. Dette umættede kulbrinte er et vigtigt råmateriale til fremstilling af forskellige organiske forbindelser: benzen, divinyl, propylen.
træ pyrolyse
Når vi diskuterer, hvad pyrolyse er, bemærker vi detat denne kemiske teknologi til behandling af olie- og gasråmaterialer for første gang blev patenteret af A. A. Letny i 1877. Hvad er træpyrolyse? Denne reaktion udføres ved en temperatur på ca. 500 grader. Det er forbundet med dannelsen af så vigtige komponenter i kemisk produktion som eddikesyre, trækul, harpiks, acetone. I betragtning af, at vores land er et "spisekammer" af skove, opererer store planter i Rusland for at udføre processen med træpyrolyse.
Affaldspyrolyse
Affaldspyrolyse er et særligt projekt,i forbindelse med bortskaffelse af husholdningsaffald. Kompleksiteten af pyrolysen af plast, dæk, forskelligt organisk affald skyldes, at der antages en anden teknologi, som adskiller sig væsentligt fra processen med at behandle andre faste materialer.
Mange affald indeholder svovl, klor, fosfor, som efter oxidation (dannelse af oxider) får flygtighedsegenskaberne. Pyrolyseprodukter udgør en trussel mod miljøet.
Når klor reagerer med organiskstoffer dannet efter afslutningen af nedbrydningsprocessen frigiver persistente giftige forbindelser såsom dioxiner. For at opfange sådanne produkter fra den udsendte røg kræves der en speciel pyrolyseenhed. En sådan procedure indebærer betydelige materialeomkostninger.
For europæiske lande, et fantastisk miljøproblemet med at genbruge gamle bildæk, gummidele, der har udtjent deres levetid, er af stor betydning. På grund af det faktum, at naturlige olieråmaterialer er en uerstattelig type mineraler, er det nødvendigt at bruge sekundære ressourcer maksimalt.
Fra husholdningsaffald og byggeaffald kan man få en enorm mængde forskellige stoffer af organisk og uorganisk sammensætning, hvorfor det er så vigtigt at udvikle dette industriområde.
Polymerer og bildæk er fremragendeværdifuldt råmateriale. Efter bearbejdning ved lavtemperaturpyrolyse er det muligt at opnå flydende fraktioner af mættede kulbrinter (syntetisk olie), brændbar gas, kulstofrester og metaltråd. Ved afbrænding af et ton gummidæk frigives omkring 270 kg sod til atmosfæren samt omkring 450 kg giftige gasformige stoffer.
syntesegas
Det er en blanding af brint og kulilte (2).I industrielle mængder opnås det under dampreformering af metan, kulforgasning, metanoxidation og behandling af organisk affald. Afhængigt af den teknologi, der bruges til at producere syntesegas, kan forholdet mellem carbonmonoxid og brint i den variere fra 1:1 til 1:3.
Blandt de vigtigste anvendelsesområder for dette råmaterialeen særlig plads indtager produktionen af methanol, såvel som Fischer-Tropsch-syntesen. Det forstås som en kemisk reaktion, der forekommer i nærvær af en katalysator. Det består i omdannelsen af carbonmonoxid og brint til en række flydende carbonhydrider. Grundlæggende er kobolt og jern valgt som katalysatorer (acceleratorer) for denne interaktion.
Det specifikke ved denne proces ligger i muligheden for at fremstille syntetiske materialer til deres brug i form af syntetisk smøreolie eller brændstof.
Kvitteringsoplysninger
Hvordan ser kemien i en reaktion ud?Lad os prøve at finde ud af, hvad det er. Definitionen af pyrolyse blev diskuteret ovenfor, lad os nu dvæle ved funktionerne i den kemiske proces. Fischer-Tropsch-metoden involverer interaktion mellem metan og ilt. Reaktionsprodukterne er kulilte og brint. Som følge af reaktionen får vi kulbrinter af en række alkaner og vanddamp. Det er de resulterende kulbrinteprodukter efter rensning, der bruges til at skabe syntetisk olie.
Betydningen af pyrolyse
Kulilte og brintgas produceres nårdelvis oxidation af træbrændsel og kul. Betydningen af en sådan proces ligger i dannelsen af brint eller flydende kulbrinter fra faste råmaterialer (kulbrinteaffald eller kul).
Under ikke-oxidativ pyrolyse af fast affald iI øjeblikket producerer den kemiske industri syntesegas. Noget af det bruges også i form af brændstof til biler uden yderligere forarbejdning af Fischer-Tropsch-reaktionen. Hvis det er nødvendigt at bruge flydende brændstoffer, der ligner paraffiner og smøremidler, anvendes en forenklet kemisk teknologi.
Hvis du har brug for at øge mængden af outputbrint, ved at ændre volumen af vanddamp, forskyder de den kemiske ligevægt i denne ligning. I dette tilfælde, efter afslutningen af interaktionen, dannes hydrogen og kuldioxid.
Forbedring af teknologi
Efter opdagelsen gjort i 1920 af tyskforskerne Hans Tropsch og Franz Fischer, er teknologien gentagne gange blevet moderniseret og forbedret. Gradvist nåede mængden af syntetisk brændstof skabt af pyrolyse 124.000 tønder om dagen i Tyskland. En sådan indikator eksisterede i 1944.
modernitet
Der er i øjeblikket to store virksomhedersom bruger Fischer-Tropsch-processen i deres teknologi. Det meste af dieselbrændstoffet i Sydafrika produceres ved pyrolyse, efterfulgt af oxidation af de dannede produkter.
Der lægges særlig vægt på denne kemiske teknologierhvervet, efter at videnskabsmænd begyndte at lede efter måder at skaffe diesel-svovlfattige stoffer, der kan forårsage minimal miljøskade. For eksempel vælger amerikanske virksomheder i øjeblikket koks eller kul som råmateriale, der producerer flydende kulbrinter af høj kvalitet.
Selvom pyrolyseprocessen erudviklet teknologi, der kan bruges i stor skala, er det forbundet med ret høje materialeomkostninger til reparation og drift af installationen. For mange producenter er dette afskrækkende, fordi der er en nedadgående tendens i verdens oliepriser.
konklusion
Verdensreserverne af stenkul er ret store.De kan bruges som brændstofkilde på grund af betydelig olieudtømning. Analytikere involveret i olie- og gasindustrien er overbevist om, at det er gennem pyrolyse, at kulbrinter af høj kvalitet kan produceres. De bemærker, at det resulterende brændstof ikke kun har en højere miljømæssig ydeevne sammenlignet med petroleumsbrændstof, men også er ganske acceptabelt for forbrugerne med hensyn til prisklasse. I tilfælde af en kombination af Fischer-Tropsch-syntese og biomasseforgasning kan vi tale om en lovende metode til fremstilling af en vedvarende version af bilbrændstof.
Syntetiske råmaterialer opnået ved pyrolysekul er kun konkurrencedygtigt, hvis prisen på olie er mere end $40 pr. tønde. Produktionen af en sådan blanding af kulbrinter kræver investeringer fra syv til ni milliarder dollars for firs tusinde tønder syntetisk brændstof. Teknologier forbundet med pyrolyseprocessen er anerkendt af miljøforkæmpere som en af de sikreste for miljøet. Det er grunden til, at mange udviklede lande i de senere år har været meget opmærksomme på udviklingen af nye metoder til fremstilling af kulbrintebrændstoffer, som ville give dem mulighed for at bevæge sig væk fra traditionelle olieråvarer. Takket være innovationer og forbedring af den teknologiske kæde er pyrolyseprocessen blevet meget billigere og mere tilgængelig for at opnå flydende kulbrinter af høj kvalitet. De resulterende produkter bruges ikke kun som brændstof, men også til at skabe en række organiske stoffer.
