Ce este piroliza? Definiția, conceptul procesului

Ce este piroliza? Ce înseamnă pentru industria chimică modernă? Vom înțelege împreună această problemă.

Despre piroliza hidrocarburilor

Deci, ce este piroliza? Definiția acestui proces implică descompunerea termică a unui compus organic fără prezența oxigenului. Astfel de descompunere a produselor petroliere, a cărbunelui, a lemnului. După finalizarea procesului, se formează gaz de sinteză, precum și alte produse finale.

Caracteristicile procesului

Reacția de piroliză se efectuează la o temperatură de 800 până la 900 de grade. Acest proces este considerat principala opțiune pentru formarea etilenei. hidrocarbură nesaturată este un material de bază important pentru prepararea unei varietăți de compuși organici: benzen, divinil, propilen.

Piroliza lemnului

Argumentând asupra a ceea ce este piroliza, observăm că pentru prima dată acest lucru tehnologie chimică prelucrarea materiilor prime petroliere și gaze a fost brevetată de A. A. Letnim în 1877. Ce este piroliza lemnului? Această reacție se desfășoară la o temperatură de aproximativ 500 de grade. Este asociat cu formarea unor astfel de componente importante ale producției chimice cum ar fi acidul acetic, cărbune, rășină, acetonă. Dat fiind faptul că țara noastră este o "cămară" a pădurilor, în Rusia există mori mari pentru a realiza procesul de piroliză a lemnului.

Piroliza gunoiului

Piroliza deșeurilor este un proiect special legat de distrugerea gunoiului menajer. Complexitatea pirolizei materialelor plastice, a pneurilor, a diverselor deșeuri organice se datorează faptului că se așteaptă o tehnologie diferită, care se deosebește substanțial de prelucrarea altor materiale solide.

În compoziția multor deșeuri există sulf, clor, fosfor, care după oxidare (formarea de oxizi) dobândesc proprietățile de volatilitate. Produsele de piroliză reprezintă o amenințare pentru mediu.

În interacțiunea clorului cu substanțele organice formate după terminarea procesului de descompunere, se eliberează compuși toxici puternici, cum ar fi dioxinele. Pentru a captura aceste produse din fumul emis, este necesară o unitate specială de piroliză. O astfel de procedură implică costuri materiale substanțiale.

Pentru țările europene, problema reciclării anvelopelor vechi de mașini, pieselor de cauciuc care și-au împlinit viața operațională este de o mare importanță ecologică. Datorită faptului că uleiul natural este un tip de minerale de neînlocuit, este necesar să se utilizeze resursele secundare în măsura maximă.

De la gunoi de uz casnic și de construcție este posibil să se primească o cantitate imensă de diferite substanțe de compoziție organică și anorganică, de aceea este atât de important să se dezvolte această direcție industrială.

Polimerii și anvelopele auto sunt o materie primă excelentă. După prelucrarea sa prin piroliză la temperaturi scăzute, pot fi obținute fracțiuni lichide de hidrocarburi saturate (ulei sintetic), gaze combustibile, reziduuri carbonice și, de asemenea, cord metalic. La arderea unei tone de anvelope de cauciuc, aproximativ 270 kg de funingine sunt eliberate în atmosferă, precum și aproximativ 450 kg de substanțe gazoase toxice.

Gaz de sinteză

Este un amestec de hidrogen și monoxid de carbon (2). În cantități industriale, este produsă prin conversia metanului cu abur, gazificarea cărbunelui, oxidarea metanului și prelucrarea deșeurilor organice. În funcție de tehnologia utilizată pentru producerea gazului de sinteză, raportul dintre monoxidul de carbon și hidrogen în acesta poate varia de la 1: 1 la 1: 3.

Printre domeniile principale de aplicare a acestei materii prime, producția de metanol, precum și sinteza lui Fischer-Tropsch, ocupă un loc special. Se înțelege ca o reacție chimică care apare când este prezent un catalizator. Aceasta constă în conversia monoxidului de carbon și a hidrogenului într-o varietate de hidrocarburi lichide. În general, cobaltul și fierul sunt aleși ca catalizatori (acceleratori) pentru această interacțiune.

Specificitatea acestui proces în posibilitatea producerii de materiale sintetice pentru utilizare sub formă de ulei sintetic sau combustibil lubrifiant.

Specificitatea primirii

Ce arată chimia de reacție? Să aflăm ce este. Definirea pirolizei a fost discutată mai sus, acum să ne ocupăm de trăsături chimic. Metoda Fischer-Tropsch implică interacțiunea metanului cu oxigenul. Produsele de interacțiune sunt monoxidul de carbon și hidrogenul. Reacția produce hidrocarburi ale unui număr de alcani și vapori de apă. Produsele de hidrocarburi rezultate sunt, după purificare, utilizate pentru a crea ulei sintetic.

Valoarea pirolizei

Monoxidul de carbon și hidrogenul gazos sunt formate în timpul oxidării parțiale a combustibilului și a cărbunelui. Semnificația unui astfel de proces este formarea hidrogenului sau a hidrocarburilor lichide din materii prime solide (deșeuri de hidrocarburi sau cărbune).

În piroliza neoxidantă a deșeurilor solide, gazul de sinteză este produs în prezent în industria chimică. O parte din cantitatea sa este utilizată și sub formă de combustibil pentru autovehicule, care nu este supusă procesării ulterioare a reacției Fischer-Tropsch. Dacă este necesar să se utilizeze combustibili lichizi asemănători cu parafinele și lubrifianții, se folosește o tehnologie chimică simplificată.

Dacă este necesară creșterea cantității de hidrogen produs prin schimbarea volumului de vapori de apă, treceți în această ecuație echilibrul chimic. În acest caz, după terminarea interacțiunii, se formează hidrogen și dioxid de carbon.

Îmbunătățirea tehnologiei

După descoperirea făcută în 1920 de cercetătorii germani Hans Tropsch și Franz Fischer, tehnologia a fost modernizată și îmbunătățită în mod repetat. Treptat, cantitatea de combustibil sintetic creată prin piroliză a ajuns la 124 mii barili pe zi în Germania. Acest indicator a existat în 1944.

modernitate

În zilele noastre, există două companii mari care utilizează procesul Fischer-Tropsch în tehnologia lor. Majoritatea motorinei din Africa de Sud este produsă prin piroliză, urmată de oxidarea produselor de formare.

O atenție deosebită a fost acordată acestei tehnologii chimice, după ce oamenii de știință au început să caute modalități de obținere a unor substanțe dulci dulci, capabile să producă daune minime mediului. De exemplu, companiile americane folosesc în prezent cocs sau cărbune ca materie primă pentru a produce hidrocarburi lichide de înaltă calitate.

În ciuda faptului că procesul de piroliză este o tehnologie dovedită care poate fi folosită la scară largă, ea este asociată cu costuri materiale destul de mari pentru repararea și funcționarea instalației. Pentru mulți producători, acest lucru este un factor de descurajare, deoarece există o tendință de a reduce prețurile la petrol ale lumii.

concluzie

Rezervele mondiale de cărbune sunt destul de mari. Ele pot fi folosite ca sursă de combustibil datorită unei epuizări semnificative a petrolului. Analiștii implicați în industria de petrol și gaze sunt convinși că prin piroliză se pot produce hidrocarburi calitative. Ei remarcă faptul că combustibilul produs nu numai că are performanțe de mediu mai ridicate decât combustibilii petrolieri, dar este, de asemenea, destul de acceptabil pentru consumatori în intervalul de prețuri. În cazul unei combinații între sinteza Fischer-Tropsch și gazificarea biomasei, este posibil să se vorbească despre o modalitate promițătoare de a face o versiune regenerabilă a combustibilului pentru automobile.

Materiile prime sintetice, obținute prin piroliza cărbunelui, sunt competitive numai la un preț de petrol de peste 40 de dolari pe baril. Pentru a produce un astfel de amestec de hidrocarburi, sunt necesare investiții în intervalul de șapte până la nouă miliarde de dolari pentru optzeci de mii de barili de combustibil sintetic. Tehnologiile asociate procesului de piroliză sunt recunoscute de ecologiști ca fiind unul dintre cele mai sigure pentru mediul înconjurător. De aceea, recent, multe țări dezvoltate acordă o atenție deosebită dezvoltării de noi metode de producere a combustibililor de hidrocarburi, ceea ce le-ar permite să se îndepărteze de materiile prime tradiționale de petrol. Datorită inovațiilor și îmbunătățirii lanțului tehnologic, procesul de piroliză a devenit mult mai ieftin și mai accesibil pentru obținerea hidrocarburilor lichide de înaltă calitate. Produsele educate sunt utilizate nu numai ca combustibil, ci și pentru crearea unei varietăți de substanțe organice.