Kas yra pirolizė? Kokia jo reikšmė šiuolaikinei chemijos pramonei? Panagrinėkime šią problemą kartu.
Apie angliavandenilių pirolizę
Taigi, kas yra pirolizė? Šio proceso apibrėžimas apima terminį organinio junginio skilimą be deguonies. Naftos produktai, anglis, mediena yra veikiami tokio suirimo. Baigus procesą, susidaro sintezės dujos ir kiti galutiniai produktai.
Proceso funkcijos
Pirolizės reakcija atliekama 800–900 laipsnių temperatūroje. Būtent šis procesas laikomas pagrindine etileno susidarymo galimybe. Šis nesotusis angliavandenilis yra svarbi žaliava gaminant įvairius organinius junginius: benzeną, divinilą, propileną.
Medienos pirolizė
Ginčydami, kas yra pirolizė, pastebime, kad pirmą kartą šią cheminę naftos ir dujų žaliavų perdirbimo technologiją A. A. Letny užpatentavo 1877 m. Kas yra medienos pirolizė? Ši reakcija vykdoma maždaug 500 laipsnių temperatūroje. Jis susijęs su tokių svarbių cheminės gamybos komponentų kaip acto rūgštis, anglis, derva, susidarymu.acetonas. Atsižvelgiant į tai, kad mūsų šalis yra miškų „sandėlis“, Rusijoje veikia dideli medienos pirolizės procesai.
Šiukšlių pirolizė
Atliekų pirolizė yra specialus projektas, susijęs su buitinių atliekų sunaikinimu. Plastikų, padangų ir įvairių organinių atliekų pirolizės sudėtingumą lemia tai, kad naudojama kitokia technologija, kuri labai skiriasi nuo kitų kietų medžiagų apdorojimo proceso.
Daugelyje atliekų yra sieros, chloro, fosforo, kurie po oksidacijos (oksidų susidarymo) įgyja lakiųjų savybių. Pirolizės produktai kelia grėsmę aplinkai.
Chlorui sąveikaujant su organinėmis medžiagomis, susidariusiomis pasibaigus skilimo procesui, išsiskiria stiprūs toksiški junginiai, tokie kaip dioksinai. Norint surinkti tokius produktus iš išsiskiriančių dūmų, reikalingas specialus pirolizės įrenginys. Tokia procedūra reikalauja didelių materialinių išlaidų.
Europos šalims senų automobilių padangų, guminių detalių, kurių eksploatavimo laikas pasibaigė, perdirbimo problema yra labai svarbi aplinkai. Atsižvelgiant į tai, kad natūralios naftos žaliavos yra nepakeičiama mineralų rūšis, būtina maksimaliai naudoti antrinius išteklius.
Iš buitinių ir statybinių atliekų galite gauti didžiulį kiekį įvairių organinės ir neorganinės sudėties medžiagų, todėl labai svarbuši pramonė.
Polimerai ir automobilių padangos yra puikios vertingos žaliavos. Apdorojus žemos temperatūros pirolizės būdu, galima gauti skystas sočiųjų angliavandenilių frakcijas (sintetinę alyvą), degiąsias dujas, anglies likučius, metalinį laidą. Deginant toną guminių padangų į atmosferą išskiriama apie 270 kg suodžių, taip pat apie 450 kg nuodingų dujinių medžiagų.
Syngas
Tai vandenilio ir anglies monoksido mišinys (2). Pramoniniais kiekiais jis gaunamas metano riformingo garais, anglies dujinimo, metano oksidacijos ir organinių atliekų perdirbimo metu. Priklausomai nuo sintezės dujų gamybos technologijos, anglies monoksido ir vandenilio santykis jose gali svyruoti nuo 1:1 iki 1:3.
Tarp pagrindinių šios žaliavos panaudojimo sričių ypatingą vietą užima metanolio gamyba, taip pat Fischer-Tropsch sintezė. Tai suprantama kaip cheminė reakcija, kuri vyksta dalyvaujant katalizatoriui. Jį sudaro anglies monoksido ir vandenilio pavertimas įvairiais skystais angliavandeniliais. Iš esmės kob altas ir geležis pasirenkami kaip šios sąveikos katalizatoriai (greitintuvai).
Šio proceso specifika yra galimybė gaminti sintetines medžiagas, skirtas naudoti kaip sintetinę tepalinę alyvą arba kurą.
Gavima specifika
Kaip atrodo reakcijos chemija? Pabandykime išsiaiškinti, kas tai yra. Pirolizės apibrėžimas buvo aptartas aukščiau, dabar pakalbėkime apie cheminio proceso ypatybes. Fischer-Tropsch metodas apima metano sąveiką su deguonimi. Reakcijos produktai yra anglies monoksidas ir vandenilis. Dėl reakcijos gauname daugelio alkanų angliavandenilius ir vandens garus. Po gryninimo gauti angliavandenilių produktai naudojami sintetinei alyvai gaminti.
Pirolizės reikšmė
Anglies monoksidas ir vandenilio dujos susidaro iš dalies oksiduojant medienos kurą ir anglį. Tokio proceso reikšmė yra vandenilio arba skystųjų angliavandenilių susidarymas iš kietų žaliavų (angliavandenilių atliekų arba anglies).
Atliekant neoksidacinę kietųjų atliekų pirolizę, chemijos pramonėje šiuo metu gaminamos sintezės dujos. Dalis jo taip pat naudojama automobilių degalų pavidalu, be tolesnio apdorojimo Fišerio-Tropsch reakcijos būdu. Jei reikia naudoti skystąjį kurą, panašų į parafinus ir tepalus, naudojama supaprastinta cheminė technologija.
Jei reikia padidinti gaminamo vandenilio kiekį, keičiant vandens garų tūrį, šioje lygtyje pasislenka cheminė pusiausvyra. Šiuo atveju, pasibaigus sąveikai, susidaro vandenilis ir anglies dioksidas.
Technologijos tobulinimas
Po atradimo, kurį 1920 m. padarė vokiečių mokslininkai Hansas Tropschas ir Franzas Fischeris, technologija buvo ne kartą modernizuota ir tobulinama. Palaipsniui kiekisPirolizės būdu sukurtas sintetinis kuras Vokietijoje pasiekė 124 000 barelių per dieną. Toks rodiklis egzistavo 1944 m.
Moderniškumas
Šiandien yra dvi didelės įmonės, kurios savo technologijoje naudoja Fischer-Tropsch procesą. Didžioji dalis dyzelinio kuro Pietų Afrikoje gaminama pirolizės būdu, o po to vyksta formuojančių produktų oksidacija.
Ši cheminė technologija sulaukė ypatingo dėmesio mokslininkams pradėjus ieškoti būdų, kaip gaminti mažai sieros turinčias dyzelino medžiagas, kurios galėtų padaryti minimalią žalą aplinkai. Pavyzdžiui, Amerikos įmonės šiuo metu renkasi koksą arba anglį kaip žaliavą, gamindamos aukštos kokybės skystus angliavandenilius.
Nepaisant to, kad pirolizės procesas yra brandi technologija, kurią galima naudoti dideliu mastu, jis yra susijęs su gana didelėmis medžiagų sąnaudomis įrenginio remontui ir eksploatacijai. Daugeliui gamintojų tai atgraso, nes pastebima pasaulinių naftos kainų mažėjimo tendencija.
Išvada
Pasaulio anglies atsargos yra gana didelės. Jie gali būti naudojami kaip kuro š altinis dėl didelio naftos išeikvojimo. Naftos ir dujų pramonėje dirbantys analitikai įsitikinę, kad būtent pirolizės būdu galima pagaminti aukštos kokybės angliavandenilius. Jie pažymi, kad gaunamas kuras ne tik pasižymi aukštesnėmis aplinkosauginėmis savybėmis, palyginti su naftos degalais, bet ir yra gana priimtinas vartotojams.pagal kainų intervalą. Fischer-Tropsch sintezės ir biomasės dujinimo derinio atveju galime kalbėti apie daug žadantį būdą gaminti atsinaujinančią automobilių degalų versiją.
Sintetinės žaliavos, gautos anglies pirolizės būdu, yra konkurencingos tik tuo atveju, jei naftos kaina yra didesnė nei 40 USD už barelį. Norint pagaminti tokį angliavandenilių mišinį, reikia nuo septynių iki devynių milijardų dolerių investicijų už aštuoniasdešimt tūkstančių barelių sintetinio kuro. Technologijos, susijusios su pirolizės procesu, aplinkosaugininkų pripažįstamos kaip vienos saugiausių aplinkai. Štai kodėl pastaraisiais metais daugelis išsivysčiusių šalių daug dėmesio skiria naujų angliavandenilių kuro gamybos metodų kūrimui, kurie leistų joms atsiriboti nuo tradicinių naftos žaliavų. Dėl naujovių ir technologinės grandinės tobulinimo pirolizės procesas tapo daug pigesnis ir prieinamesnis kokybiškiems skystiems angliavandeniliams gauti. Išlavinti produktai naudojami ne tik kaip kuras, bet ir kuriant įvairias organines medžiagas.
