מהי פירוליזה? מה המשמעות של התעשייה הכימית המודרנית? נבין את הנושא הזה יחד.
על פירוליזה של פחמימנים
אז מה זה פירוליזה?ההגדרה של תהליך זה כוללת פירוק תרמי של תרכובת אורגנית ללא נוכחות חמצן. מוצרי נפט, פחם ועץ נתונים לריקבון כזה. עם סיום התהליך, נוצר גז סינתזה, כמו גם מוצרי קצה אחרים.
תכונות תהליך
תגובת הפירוליזה מתבצעת בטמפרטורהמ-800 עד 900 מעלות. תהליך זה נחשב לאופציה העיקרית להיווצרות אתילן. פחמימן בלתי רווי זה הוא חומר מזין חשוב לייצור תרכובות אורגניות שונות: בנזן, דיוויניל, פרופילן.
פירוליזה של עץ
בדיון על מהי פירוליזה, נציין זאתשלראשונה הטכנולוגיה הכימית הזו לעיבוד חומרי גלם נפט וגז נרשמה בפטנט על ידי A.A. Letny ב-1877. מהי פירוליזה של עץ? תגובה זו מתבצעת בטמפרטורה של כ-500 מעלות. זה קשור להיווצרות של רכיבים חשובים כאלה של ייצור כימי כמו חומצה אצטית, פחם, שרף, אצטון. בהתחשב בכך שהמדינה שלנו היא "מזווה" של יערות, מפעלים גדולים פועלים ברוסיה לביצוע תהליך פירוליזה של עץ.
פירוליזה של פסולת
פירוליזה של פסולת היא פרויקט מיוחד,הקשורים לסילוק פסולת ביתית. המורכבות של פירוליזה של פלסטיק, צמיגים, פסולת אורגנית למיניהן נובעת מהעובדה שמניחים טכנולוגיה שונה, השונה באופן משמעותי מתהליך עיבוד חומרים מוצקים אחרים.
פסולת רבות מכילה גופרית, כלור, זרחן, אשר לאחר חמצון (היווצרות תחמוצות), רוכשים תכונות של נדיפות. מוצרי פירוליזה מהווים איום על הסביבה.
כאשר כלור מגיב עם אורגניחומרים הנוצרים לאחר השלמת תהליך הפירוק משחררים תרכובות רעילות מתמשכות כמו דיוקסינים. על מנת ללכוד מוצרים כאלה מהעשן הנפלט, יש צורך ביחידת פירוליזה מיוחדת. הליך כזה כרוך בעלויות חומר משמעותיות.
עבור מדינות אירופה, איכות סביבה נהדרתיש חשיבות רבה לבעיית מיחזור צמיגי רכב ישנים, חלקי גומי שסידרו את חיי השירות שלהם. בשל העובדה כי חומרי גלם נפט טבעיים הם סוג שאין לו תחליף של מינרלים, יש צורך להשתמש במשאבים משניים במידה המרבית.
מפסולת ביתית ובנייה ניתן לקבל כמות עצומה של חומרים שונים בעלי הרכב אורגני ואי-אורגני, ולכן חשוב כל כך לפתח את אזור התעשייה הזה.
פולימרים וצמיגי רכב מצויניםחומר גלם יקר ערך. לאחר עיבודו בפירוליזה בטמפרטורה נמוכה, ניתן להשיג שברים נוזליים של פחמימנים רוויים (שמן סינטטי), גז בעירה, שאריות פחמן וחוט מתכת. בשריפת טון של צמיגי גומי משתחררים לאטמוספירה כ-270 ק"ג פיח וכן כ-450 ק"ג של חומרים גזים רעילים.
גז סינתזה
זוהי תערובת של מימן ופחמן חד חמצני (2).בנפחים תעשייתיים, הוא מתקבל במהלך רפורמה בקיטור של מתאן, גיזוז פחם, חמצון מתאן ועיבוד פסולת אורגנית. בהתאם לטכנולוגיה המשמשת לייצור גז סינתזה, היחס בין חד חמצני הפחמן והמימן בו יכול להשתנות בין 1:1 ל-1:3.
בין תחומי היישום העיקריים של חומר גלם זהמקום מיוחד תופס על ידי ייצור מתנול, כמו גם סינתזה של פישר-טרופש. זה מובן כתגובה כימית המתרחשת בנוכחות זרז. הוא מורכב מהפיכת פחמן חד חמצני ומימן למגוון פחמימנים נוזליים. בעיקרון, קובלט וברזל נבחרים כזרזים (מאיצים) עבור אינטראקציה זו.
הספציפיות של תהליך זה טמונה באפשרות לייצר חומרים סינתטיים לשימושם בצורה של שמן סיכה סינטטי או דלק.
פרטי קבלה
איך נראית הכימיה של תגובה?בואו ננסה לגלות מה זה. ההגדרה של פירוליזה נדונה לעיל, עכשיו בואו נתעכב על התכונות של התהליך הכימי. שיטת פישר-טרופש כוללת אינטראקציה של מתאן עם חמצן. תוצרי התגובה הם פחמן חד חמצני ומימן. כתוצאה מהתגובה, אנו מקבלים פחמימנים של מספר אלקנים ואדי מים. אלו תוצרי הפחמימנים המתקבלים לאחר טיהור המשמשים ליצירת שמן סינטטי.
המשמעות של פירוליזה
פחמן חד חמצני וגז מימן מיוצרים כאשרחמצון חלקי של דלק עצים ופחם. המשמעות של תהליך כזה טמונה ביצירת מימן או פחמימנים נוזליים מחומרי גלם מוצקים (פסולת פחמימנים או פחם).
במהלך פירוליזה לא חמצונית של פסולת מוצקה בנכון לעכשיו, התעשייה הכימית מייצרת גז סינתזה. חלק ממנו משמש גם בצורה של דלק רכב, ללא עיבוד נוסף על ידי תגובת פישר-טרופש. אם יש צורך להשתמש בדלקים נוזליים הדומים לפרפינים וחומרי סיכה, נעשה שימוש בטכנולוגיה כימית פשוטה.
אם אתה צריך להגדיל את כמות הפלטמימן, על ידי שינוי נפח אדי המים, הם מעבירים את שיווי המשקל הכימי במשוואה זו. במקרה זה, לאחר השלמת האינטראקציה, נוצרים מימן ופחמן דו חמצני.
שיפור טכנולוגי
לאחר הגילוי שנעשה בשנת 1920 על ידי גרמןהחוקרים הנס טרופש ופרנץ פישר, הטכנולוגיה עברה מודרניזציה ושופרה שוב ושוב. בהדרגה הגיעה כמות הדלק הסינטטי שנוצר בפירוליזה ל-124,000 חביות ביום בגרמניה. אינדיקטור כזה היה קיים בשנת 1944.
המודרניות
יש כיום שתי חברות גדולותהמשתמשים בתהליך Fischer-Tropsch בטכנולוגיה שלהם. רוב הסולר בדרום אפריקה מיוצר על ידי פירוליזה, ולאחר מכן חמצון של המוצרים היוצרים.
תשומת לב מיוחדת ניתנת לטכנולוגיה כימית זונרכש לאחר שמדענים החלו לחפש דרכים להשיג חומרי דיזל דלי גופרית שיכולים לגרום נזק סביבתי מינימלי. לדוגמה, חברות אמריקאיות בוחרות כיום קוק או פחם כחומר הזנה, ומייצרות פחמימנים נוזליים באיכות גבוהה.
למרות שתהליך הפירוליזה הואטכנולוגיה שפותחה שניתן להשתמש בה בקנה מידה גדול, היא קשורה בעלויות חומר גבוהות למדי לתיקון ותפעול ההתקנה. עבור יצרנים רבים מדובר בגורם מרתיע, כי ישנה מגמת ירידה במחירי הנפט בעולם.
מסקנה
עתודות הפחם הקשות בעולם גדולות למדי.הם יכולים לשמש כמקור דלק עקב דלדול נפט משמעותי. אנליסטים העוסקים בתעשיית הנפט והגז משוכנעים שדווקא באמצעות פירוליזה ניתן להפיק פחמימנים איכותיים. הם מציינים שלדלק המתקבל לא רק ביצועים סביבתיים גבוהים יותר בהשוואה לדלק נפט, אלא גם די מקובל על הצרכנים מבחינת טווח המחירים. במקרה של שילוב של סינתזה של פישר-טרופש וגיזוף ביומסה, אנו יכולים לדבר על שיטה מבטיחה לייצור גרסה מתחדשת של דלק רכב.
חומרי גלם סינתטיים המתקבלים בפירוליזההפחם הוא תחרותי רק אם עלות הנפט היא יותר מ-40 דולר לחבית. ייצור של תערובת פחמימנים כזו דורש השקעות הנעות בין שבעה לתשעה מיליארד דולר עבור שמונים אלף חביות דלק סינטטי. טכנולוגיות הקשורות לתהליך הפירוליזה מוכרות על ידי אנשי איכות הסביבה כאחת הבטוחות ביותר לסביבה. לכן בשנים האחרונות מדינות מפותחות רבות מקדישות תשומת לב רבה לפיתוח שיטות חדשות לייצור דלקים פחמימניים, שיאפשרו להן להתרחק מחומרי הנפט המסורתיים. הודות לחידושים ושיפור השרשרת הטכנולוגית, תהליך הפירוליזה הפך לזול ונגיש הרבה יותר להשגת פחמימנים נוזליים איכותיים. המוצרים המתקבלים משמשים לא רק כדלק, אלא גם ליצירת מגוון חומרים אורגניים.
