O que é pirólise? Qual a importância disso para a indústria química moderna? Vamos lidar com esse problema juntos.
Sobre a pirólise de hidrocarbonetos
Então, o que é pirólise?A definição desse processo pressupõe a decomposição térmica de um composto orgânico sem a presença de oxigênio. Produtos de petróleo, carvão, madeira estão sujeitos a tal decomposição. Após a conclusão do processo, o gás de síntese é formado, bem como outros produtos finais.
Recursos do processo
A reação de pirólise é realizada a uma temperaturade 800 a 900 graus. É esse processo que é considerado a principal variante da formação do etileno. Este hidrocarboneto insaturado é uma matéria-prima importante para a produção de vários compostos orgânicos: benzeno, divinil, propileno.
Pirólise de madeira
Discutindo sobre o que é pirólise, notamosque, pela primeira vez, esta tecnologia química para o processamento de matérias-primas de petróleo e gás foi patenteada por A.A. Letniy em 1877. O que é pirólise da madeira? Esta reação é realizada a uma temperatura de cerca de 500 graus. Está associada à formação de importantes componentes da produção química como ácido acético, carvão, resina, acetona. Considerando que nosso país é um “celeiro” de florestas, grandes fábricas operam na Rússia para realizar o processo de pirólise da madeira.
Pirólise de lixo
A pirólise de resíduos é um projeto especialassociados à destruição do lixo doméstico. A complexidade da pirólise de plásticos, pneus e diversos resíduos orgânicos se deve ao fato de que se assume uma tecnologia diferente, que é significativamente diferente do processo de processamento de outros materiais sólidos.
Na composição de muitos resíduos encontram-se enxofre, cloro, fósforo, que, após a oxidação (formação de óxidos), adquirem as propriedades de volatilidade. Os produtos da pirólise representam uma ameaça ao meio ambiente.
Quando o cloro interage com o orgânicoas substâncias formadas após a conclusão do processo de decomposição liberam compostos tóxicos fortes, como dioxinas. Para capturar esses produtos da fumaça emitida, é necessária uma unidade especial de pirólise. Este procedimento envolve custos de material significativos.
Para os países europeus, um ótimo meio ambienteo problema da reciclagem de pneus de carros velhos, peças de borracha que esgotaram sua vida útil, é importante. Como as matérias-primas naturais do petróleo são um tipo de mineral insubstituível, é necessário aproveitar ao máximo os recursos secundários.
Uma grande quantidade de várias substâncias de composição orgânica e inorgânica pode ser obtida a partir de resíduos domésticos e de construção, por isso é tão importante desenvolver este direcionamento industrial.
Polímeros e pneus de carro são excelentesvaliosas matérias-primas. Após seu processamento por pirólise de baixa temperatura, é possível obter frações líquidas de hidrocarbonetos saturados (óleo sintético), gás combustível, resíduo carbonáceo e um cordão metálico. Quando uma tonelada de pneus de borracha é queimada, cerca de 270 kg de fuligem são liberados na atmosfera, assim como cerca de 450 kg de substâncias gasosas tóxicas.
Gás de síntese
É uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono (2).Em volumes industriais, é obtido durante a reforma a vapor do metano, gaseificação do carvão, oxidação do metano e processamento de resíduos orgânicos. Dependendo da tecnologia usada para obter o gás de síntese, a proporção de monóxido de carbono e hidrogênio nele pode variar de 1: 1 a 1: 3.
Entre as principais áreas de aplicação desta matéria-primaum lugar especial é ocupado pela fabricação do metanol, assim como pela síntese Fischer-Tropsch. É entendida como uma reação química que ocorre na presença de um catalisador. Consiste na conversão de monóxido de carbono e hidrogênio em uma variedade de hidrocarbonetos líquidos. Basicamente, cobalto e ferro são escolhidos como catalisadores (aceleradores) dessa interação.
A especificidade desse processo é a possibilidade de produção de materiais sintéticos para seu uso na forma de óleo lubrificante sintético ou combustível.
Especificidade de recebimento
Como é a química da reação?Vamos tentar descobrir o que é. A definição de pirólise foi discutida acima, agora vamos nos deter nas características do processo químico. O método Fischer-Tropsch envolve a interação do metano com o oxigênio. Os produtos da interação são o monóxido de carbono e o hidrogênio. Como resultado da reação, obtemos hidrocarbonetos de vários alcanos e vapor de água. São os produtos de hidrocarbonetos formados após o refino que são usados para criar óleo sintético.
O valor da pirólise
Monóxido de carbono e gás hidrogênio são formados quandooxidação parcial de combustível de madeira e carvão. O significado de tal processo reside na formação de hidrogênio ou hidrocarbonetos líquidos a partir de matérias-primas sólidas (resíduos de hidrocarbonetos ou carvão).
Na pirólise não oxidativa de resíduos sólidos emAtualmente, a indústria química produz gás de síntese. Uma certa quantidade dele também é usado na forma de combustível automotivo, sem processamento adicional pela reação de Fischer-Tropsch. Se for necessário usar um combustível líquido semelhante a parafinas e lubrificantes, uma tecnologia química simplificada é usada.
Se você precisar aumentar a quantidade dehidrogênio, ao alterar o volume de vapor d'água, o equilíbrio químico é alterado nesta equação. Nesse caso, após o término da interação, o hidrogênio e o dióxido de carbono são formados.
Melhorando a tecnologia
Após a descoberta feita em 1920 pelo alemãopesquisadores Hans Tropsch e Franz Fischer, a tecnologia foi continuamente modernizada e aprimorada. Gradualmente, a quantidade de combustível sintético gerado pela pirólise chegou a 124 mil barris por dia na Alemanha. Este indicador existia em 1944.
Modernidade
Hoje em dia, existem duas grandes empresas,que usam o processo Fischer-Tropsch em sua tecnologia. A maior parte do combustível diesel da África do Sul é produzida por pirólise, seguida pela oxidação dos produtos resultantes.
Atenção especial a esta tecnologia químicaadquirido depois que os cientistas começaram a procurar maneiras de obter substâncias diesel com baixo teor de enxofre que podem causar danos mínimos ao meio ambiente. Por exemplo, as empresas americanas atualmente escolhem coque ou carvão como matéria-prima para produzir hidrocarbonetos líquidos de alta qualidade.
Apesar do fato de que o processo de pirólise éuma tecnologia bem desenvolvida que pode ser usada em larga escala, está associada a custos de material bastante elevados para o reparo e operação da instalação. Para muitos produtores, esse é um fator limitante, pois há uma tendência de queda dos preços mundiais do petróleo.
Conclusão
As reservas mundiais de carvão são bastante grandes.Eles podem ser usados como fonte de combustível devido ao esgotamento significativo do óleo. Os analistas da indústria de petróleo e gás estão convencidos de que é por meio da pirólise que os hidrocarbonetos de alta qualidade podem ser produzidos. Eles observam que o combustível resultante não só tem melhor desempenho ambiental em comparação com o óleo combustível, mas também é bastante aceitável para os consumidores nessa faixa de preço. No caso de uma combinação de síntese Fischer-Tropsch e gaseificação de biomassa, podemos falar de um método promissor para a fabricação de uma versão renovável de combustível automotivo.
Matérias-primas sintéticas obtidas por piróliseo carvão é competitivo apenas quando o preço do petróleo é superior a US $ 40 por barril. A produção dessa mistura de hidrocarbonetos exige investimentos da ordem de sete a nove bilhões de dólares para oitenta mil barris de combustíveis sintéticos. As tecnologias associadas ao processo de pirólise são reconhecidas pelos ecologistas como uma das mais seguras para o meio ambiente. É por isso que, nos últimos anos, muitos países desenvolvidos têm prestado grande atenção ao desenvolvimento de novos métodos de obtenção de combustíveis de hidrocarbonetos, o que lhes permitiria se afastar das tradicionais matérias-primas do petróleo. Graças às inovações e ao aprimoramento da cadeia tecnológica, o processo de pirólise tornou-se significativamente mais barato e acessível para a obtenção de hidrocarbonetos líquidos de alta qualidade. Os produtos resultantes são usados não apenas como combustível, mas também para criar uma variedade de substâncias orgânicas.
