Ce este piroliza? Care este semnificația sa pentru industria chimică modernă? Să analizăm împreună această problemă.
Despre piroliza hidrocarburilor
Deci, ce este piroliza? Definiția acestui proces implică descompunerea termică a unui compus organic fără prezența oxigenului. Produsele petroliere, cărbunele, lemnul sunt expuse unei astfel de dezintegrari. După finalizarea procesului, se formează gaz de sinteză, precum și alte produse finite.
Funcții de proces
Reacția de piroliză este efectuată la o temperatură de 800 până la 900 de grade. Acest proces este considerat principala opțiune pentru formarea etilenei. Această hidrocarbură nesaturată este o materie primă importantă pentru producerea diferiților compuși organici: benzen, divinil, propilenă.
Piroliza lemnului
Certând despre ce este piroliza, observăm că pentru prima dată această tehnologie chimică de prelucrare a materiilor prime petroliere și gaze a fost brevetată de A. A. Letny în 1877. Ce este piroliza lemnului? Această reacție se efectuează la o temperatură de aproximativ 500 de grade. Este asociat cu formarea unor componente atât de importante ale producției chimice, cum ar fi acidul acetic, cărbunele, rășina,acetonă. Având în vedere că țara noastră este o „cămară” de păduri, în Rusia funcționează mari uzine pentru procesul de piroliză a lemnului.
Piroliza gunoiului
Piroliza deșeurilor este un proiect special legat de distrugerea deșeurilor menajere. Complexitatea pirolizei materialelor plastice, anvelopelor, diferitelor deșeuri organice se datorează faptului că se presupune o tehnologie diferită, care este semnificativ diferită de procesul de prelucrare a altor materiale solide.
Multe deșeuri conțin sulf, clor, fosfor, care, după oxidare (formare de oxizi), capătă proprietăți de volatilitate. Produsele de piroliză reprezintă o amenințare pentru mediu.
Când clorul interacționează cu substanțele organice formate după finalizarea procesului de descompunere, sunt eliberați compuși toxici puternici, cum ar fi dioxinele. Pentru a capta astfel de produse din fumul emis, este nevoie de o unitate specială de piroliză. O astfel de procedură implică costuri materiale semnificative.
Pentru țările europene, problema reciclării anvelopelor vechi de mașini, a pieselor de cauciuc care și-au prelungit durata de viață este de mare importanță pentru mediu. Datorită faptului că materiile prime petroliere naturale sunt un tip de minerale de neînlocuit, este necesară utilizarea resurselor secundare în măsura maximă.
Din deșeurile menajere și de construcții, puteți obține o cantitate imensă de diverse substanțe cu compoziție organică și anorganică, așa că este atât de important să dezvoltațiaceastă industrie.
Polimerii și anvelopele auto sunt materii prime excelente și valoroase. După prelucrarea sa prin piroliză la temperatură joasă, este posibil să se obțină fracții lichide de hidrocarburi saturate (ulei sintetic), gaz combustibil, reziduu de carbon și cordon metalic. Arderea unei tone de anvelope de cauciuc eliberează în atmosferă aproximativ 270 kg de funingine, precum și aproximativ 450 kg de substanțe gazoase toxice.
Syngas
Acesta este un amestec de hidrogen și monoxid de carbon (2). În volume industriale, se obține în timpul reformării cu abur a metanului, gazificării cărbunelui, oxidării metanului și procesării deșeurilor organice. În funcție de tehnologia utilizată pentru producerea gazului de sinteză, raportul dintre monoxid de carbon și hidrogen din acesta poate varia de la 1:1 la 1:3.
Printre principalele domenii de aplicare ale acestei materii prime, un loc aparte il ocupa productia de metanol, precum si sinteza Fischer-Tropsch. Este înțeleasă ca o reacție chimică care are loc în prezența unui catalizator. Constă în transformarea monoxidului de carbon și a hidrogenului într-o varietate de hidrocarburi lichide. Practic, cob altul și fierul sunt alese ca catalizatori (acceleratori) pentru această interacțiune.
Specificitatea acestui proces este posibilitatea de a produce materiale sintetice pentru utilizare sub formă de ulei lubrifiant sintetic sau combustibil.
Se primesc detalii
Cum arată chimia unei reacții? Să încercăm să aflăm despre ce este vorba. Definiția pirolizei a fost discutată mai sus, acum să ne oprim asupra caracteristicilor procesului chimic. Metoda Fischer-Tropsch presupune interacțiunea metanului cu oxigenul. Produșii de reacție sunt monoxid de carbon și hidrogen. Ca rezultat al reacției, obținem hidrocarburi dintr-un număr de alcani și vapori de apă. Produsele de hidrocarburi rezultate după purificare sunt folosite pentru a crea ulei sintetic.
Semnificația pirolizei
Monoxidul de carbon și hidrogenul gazos sunt produse prin oxidarea parțială a combustibilului lemnos și a cărbunelui. Semnificația unui astfel de proces constă în formarea hidrogenului sau a hidrocarburilor lichide din materii prime solide (deșeuri de hidrocarburi sau cărbune).
În piroliza neoxidativă a deșeurilor solide, gazul de sinteză este produs în prezent în industria chimică. O parte din el este folosită și sub formă de combustibil pentru automobile, fără prelucrare ulterioară prin reacția Fischer-Tropsch. Dacă este necesar să folosiți combustibili lichizi similari parafinelor și lubrifianților, se utilizează o tehnologie chimică simplificată.
Dacă este necesară creșterea cantității de hidrogen produsă, prin modificarea volumului de vapori de apă, echilibrul chimic este deplasat în această ecuație. În acest caz, după ce interacțiunea este finalizată, 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 cantitateaCombustibilul sintetic creat prin piroliză a ajuns la 124.000 de barili pe zi în Germania. Un astfel de indicator a existat în 1944.
Modernitate
Astăzi, există două companii mari care folosesc procesul Fischer-Tropsch în tehnologia lor. Cea mai mare parte a motorinei din Africa de Sud este produsă prin piroliză, urmată de oxidarea produselor de formare.
Această tehnologie chimică a câștigat o atenție deosebită după ce oamenii de știință au început să caute modalități de a produce substanțe diesel cu conținut scăzut de sulf care ar putea provoca daune minime asupra mediului. De exemplu, companiile americane aleg în prezent cocs sau cărbune ca materie primă, producând hidrocarburi lichide de în altă calitate.
În ciuda faptului că procesul de piroliză este o tehnologie matură care poate fi utilizată pe scară largă, este asociat cu costuri destul de mari cu materialele pentru repararea și exploatarea instalației. Pentru mulți producători, acesta este un factor de descurajare, deoarece există o tendință de scădere a prețurilor mondiale la petrol.
Concluzie
Rezervele mondiale de cărbune sunt destul de mari. Ele pot fi folosite ca sursă de combustibil din cauza epuizării semnificative a uleiului. Analiștii implicați în industria petrolului și gazelor sunt convinși că prin piroliză pot fi produse hidrocarburi de în altă calitate. Ei observă că combustibilul rezultat nu numai că are performanțe de mediu mai ridicate în comparație cu combustibilul petrolier, dar este și destul de acceptabil pentru consumatori.după intervalul de preț. În cazul unei combinații între sinteza Fischer-Tropsch și gazeificarea biomasei, putem vorbi despre o modalitate promițătoare de a produce o versiune regenerabilă a combustibilului pentru automobile.
Materia prima sintetică, obținută prin piroliza cărbunelui, este competitivă numai dacă prețul petrolului este mai mare de 40 USD pe baril. Producerea unui astfel de amestec de hidrocarburi necesită investiții cuprinse între șapte și nouă miliarde de dolari pentru optzeci de mii de barili de combustibil sintetic. Tehnologiile asociate cu procesul de piroliză sunt recunoscute de ecologiști ca fiind una dintre cele mai sigure pentru mediu. De aceea, în ultimii ani, multe țări dezvoltate au acordat o atenție deosebită dezvoltării de noi metode de producere a combustibililor cu hidrocarburi, care să le permită să se îndepărteze de materiile prime petroliere tradiționale. Datorită inovațiilor și îmbunătățirii lanțului tehnologic, procesul de piroliză a devenit mult mai ieftin și mai accesibil pentru obținerea de hidrocarburi lichide de în altă calitate. Produsele educate sunt folosite nu numai ca combustibil, ci și pentru a crea o varietate de substanțe organice.
