Mitä pyrolyysi on? Mikä on sen merkitys nykyaikaiselle kemianteollisuudelle? Tarkastellaan tätä asiaa yhdessä.
Tietoja hiilivetyjen pyrolyysistä
Joten, mitä pyrolyysi on? Tämän prosessin määritelmään sisältyy orgaanisen yhdisteen lämpöhajoaminen ilman hapen läsnäoloa. Öljytuotteet, kivihiili ja puu ovat alttiina tällaiselle hajoamiselle. Prosessin päätyttyä muodostuu synteesikaasua ja muita lopputuotteita.
Prosessiominaisuudet
Pyrolyysireaktio suoritetaan 800-900 asteen lämpötilassa. Tätä prosessia pidetään tärkeimpänä vaihtoehtona eteenin muodostukselle. Tämä tyydyttymätön hiilivety on tärkeä raaka-aine erilaisten orgaanisten yhdisteiden tuotannossa: bentseeni, divinyyli, propeeni.
Puun pyrolyysi
Kun kiistellään siitä, mitä pyrolyysi on, huomaamme, että A. A. Letny patentoi ensimmäistä kertaa tämän öljyn ja kaasun raaka-aineiden käsittelyyn tarkoitetun kemiallisen tekniikan vuonna 1877. Mikä on puun pyrolyysi? Tämä reaktio suoritetaan noin 500 asteen lämpötilassa. Se liittyy sellaisten tärkeiden kemiallisen tuotannon komponenttien muodostumiseen kuin etikkahappo, puuhiili, hartsi,asetoni. Ottaen huomioon, että maamme on metsien "ruokakomero", Venäjällä toimii suuria puunpyrolyysilaitoksia.
Roskapyrolyysi
Jätepyrolyysi on kotitalousjätteen hävittämiseen liittyvä erikoisprojekti. Muovien, renkaiden ja erilaisten orgaanisten jätteiden pyrolyysin monimutkaisuus johtuu siitä, että oletetaan erilaista tekniikkaa, joka eroaa merkittävästi muiden kiinteiden materiaalien käsittelyprosessista.
Monet jätteet sisältävät rikkiä, klooria, fosforia, jotka hapettumisen (oksidien muodostumisen) jälkeen saavat haihtuvuuden ominaisuudet. Pyrolyysituotteet ovat uhka ympäristölle.
Kun kloori on vuorovaikutuksessa hajoamisprosessin päätyttyä muodostuneiden orgaanisten aineiden kanssa, vapautuu vahvoja myrkyllisiä yhdisteitä, kuten dioksiineja. Tällaisten tuotteiden sieppaamiseksi vapautuvasta savusta tarvitaan erityinen pyrolyysiyksikkö. Tällaiseen menettelyyn liittyy merkittäviä materiaalikustannuksia.
Euroopan maille vanhojen autonrenkaiden ja käyttöikänsä loppuun kuluneiden kumiosien kierrätysongelma on ympäristön kann alta erittäin tärkeä. Koska luonnonöljyraaka-aineet ovat korvaamaton mineraalityyppi, on välttämätöntä käyttää toissijaisia resursseja mahdollisimman paljon.
Kotitalous- ja rakennusjätteestä saa v altavasti erilaisia orgaanisen ja epäorgaanisen koostumuksen aineita, joten on niin tärkeää kehittäätällä alalla.
Polymeerit ja autonrenkaat ovat erinomaisia arvokkaita raaka-aineita. Sen käsittelyn jälkeen matalan lämpötilan pyrolyysillä on mahdollista saada nestemäisiä jakeita tyydyttyneistä hiilivedyistä (synteettinen öljy), palava kaasu, hiilijäännös ja metallinauha. Tonnin polttaminen kumirenkaita vapauttaa ilmakehään noin 270 kg nokea sekä noin 450 kg myrkyllisiä kaasumaisia aineita.
Syngas
Tämä on vedyn ja hiilimonoksidin seos (2). Teollisissa määrissä sitä saadaan metaanin höyryreformoinnissa, hiilen kaasutuksessa, metaanin hapetuksessa ja orgaanisen jätteen käsittelyssä. Synteesikaasun tuottamiseen käytetystä tekniikasta riippuen hiilimonoksidin ja vedyn suhde voi vaihdella välillä 1:1 - 1:3.
Tämän raaka-aineen pääkäyttöalueista erityinen paikka on metanolin tuotannolla sekä Fischer-Tropsch-synteesillä. Se ymmärretään kemialliseksi reaktioksi, joka tapahtuu katalyytin läsnä ollessa. Se koostuu hiilimonoksidin ja vedyn muuntamisesta erilaisiksi nestemäisiksi hiilivedyiksi. Pohjimmiltaan koboltti ja rauta valitaan tämän vuorovaikutuksen katalyytteiksi (kiihdyttimiksi).
Tämän prosessin erityispiirteenä on mahdollisuus tuottaa synteettisiä materiaaleja käytettäväksi synteettisen voiteluöljyn tai polttoaineen muodossa.
Vastaanottotiedot
Miltä reaktion kemia näyttää? Yritetään selvittää, mikä se on. Pyrolyysin määritelmästä keskusteltiin edellä, nyt keskitytään kemiallisen prosessin ominaisuuksiin. Fischer-Tropsch-menetelmä sisältää metaanin vuorovaikutuksen hapen kanssa. Reaktiotuotteet ovat hiilimonoksidi ja vety. Reaktion seurauksena saamme useiden alkaanien hiilivetyjä ja vesihöyryä. Puhdistuksen jälkeen saatuja hiilivetytuotteita käytetään synteettisen öljyn valmistukseen.
Pyrolyysin merkitys
Hiilimonoksidia ja vetykaasua syntyy puupolttoaineen ja hiilen osittaisella hapetuksella. Tällaisen prosessin merkitys on vedyn tai nestemäisten hiilivetyjen muodostumisessa kiinteistä raaka-aineista (hiilivetyjätteestä tai hiilestä).
Kiinteän jätteen ei-hapettavassa pyrolyysissä synteesikaasua tuotetaan tällä hetkellä kemianteollisuudessa. Osa siitä käytetään myös autojen polttoaineena ilman jatkokäsittelyä Fischer-Tropsch-reaktiolla. Jos on tarpeen käyttää parafiinien ja voiteluaineiden k altaisia nestemäisiä polttoaineita, käytetään yksinkertaistettua kemiallista tekniikkaa.
Jos on tarpeen lisätä tuotetun vedyn määrää muuttamalla vesihöyryn tilavuutta, kemiallinen tasapaino siirtyy tässä yhtälössä. Tässä tapauksessa vuorovaikutuksen päätyttyä muodostuu vetyä ja hiilidioksidia.
Teknologian parantaminen
Saksalaisten tutkijoiden Hans Tropschin ja Franz Fischerin vuonna 1920 tekemän löydön jälkeen tekniikkaa on toistuvasti modernisoitu ja parannettu. Vähitellen määrääPyrolyysillä tuotettu synteettinen polttoaine saavutti 124 000 barrelia päivässä Saksassa. Tällainen indikaattori oli olemassa vuonna 1944.
Moderniteetti
Tänään kaksi suurta yritystä käyttää Fischer-Tropsch-prosessia teknologiassaan. Suurin osa Etelä-Afrikan dieselpolttoaineesta tuotetaan pyrolyysillä, jota seuraa muodostuvien tuotteiden hapetus.
Tämä kemiallinen tekniikka sai erityistä huomiota sen jälkeen, kun tutkijat alkoivat etsiä tapoja tuottaa dieselöljyn vähärikkisiä aineita, jotka voisivat aiheuttaa mahdollisimman vähän ympäristövaurioita. Esimerkiksi amerikkalaiset yritykset valitsevat tällä hetkellä koksia tai hiiltä raaka-aineeksi tuottaen korkealaatuisia nestemäisiä hiilivetyjä.
Huolimatta siitä, että pyrolyysiprosessi on kypsä tekniikka, jota voidaan käyttää laajassa mittakaavassa, siihen liittyy melko korkeita materiaalikustannuksia laitoksen korjauksessa ja käytössä. Monille tuottajille tämä on pelote, koska öljyn maailmanmarkkinahinnat ovat laskeva.
Johtopäätös
Maailman hiilivarat ovat melko suuret. Niitä voidaan käyttää polttoaineen lähteenä huomattavan öljyn loppumisen vuoksi. Öljy- ja kaasuteollisuuden analyytikot ovat vakuuttuneita siitä, että pyrolyysin avulla voidaan tuottaa korkealaatuisia hiilivetyjä. He huomauttavat, että tuloksena olevalla polttoaineella ei ole ainoastaan korkeampi ympäristönsuojelullinen suorituskyky kuin öljypolttoaineella, vaan se on myös kuluttajien varsin hyväksyttävä.hintaluokan mukaan. Jos kyseessä on Fischer-Tropsch-synteesin ja biomassan kaasutuksen yhdistelmä, voimme puhua lupaavasta tavasta tuottaa uusiutuva versio autopolttoaineesta.
Synteettinen raaka-aine, joka saadaan kivihiilen pyrolyysillä, on kilpailukykyinen vain, jos öljyn hinta on yli 40 dollaria tynnyriltä. Tällaisen hiilivetyseoksen tuotanto vaatii investointeja, jotka vaihtelevat seitsemästä yhdeksään miljardiin dollariin kahdeksankymmentätuhatta tynnyriä synteettistä polttoainetta kohden. Ympäristönsuojelijat tunnustavat pyrolyysiprosessiin liittyvät tekniikat yhtenä ympäristön kann alta turvallisimmista. Siksi monet kehittyneet maat ovat viime vuosina kiinnittäneet suurta huomiota uusien hiilivetypolttoaineiden tuotantomenetelmien kehittämiseen, jotta ne voisivat siirtyä pois perinteisestä öljyn raaka-aineesta. Innovaatioiden ja teknologisen ketjun parantamisen ansiosta pyrolyysiprosessista on tullut paljon halvempi ja helpompi saada korkealaatuisia nestemäisiä hiilivetyjä. Koulutettuja tuotteita ei käytetä vain polttoaineena, vaan myös erilaisten orgaanisten aineiden luomiseen.
