Co je pyrolýza? Definice, koncepce procesu

Co je pyrolýza? Co to znamená pro moderní chemický průmysl? Tuto otázku společně pochopíme.

O pyrolýze uhlovodíků

Takže co je pyrolýza? Definice tohoto procesu zahrnuje tepelný rozklad organické sloučeniny bez přítomnosti kyslíku. Takovýto rozklad ropných produktů, uhlí, dřeva. Po dokončení procesu se vytvoří syntézní plyn, stejně jako další konečné produkty.

Funkce procesu

Pyrolytická reakce se provádí při teplotě 800 až 900 ° C. Tento proces se považuje za hlavní možnost tvorby ethylenu. Toto nenasyceného uhlovodíku je důležitým výchozím materiálem pro přípravu různých organických sloučenin: benzen, divinyl, propylen.

Pyrolýza dřeva

Když se hádáme o tom, co je pyrolýza, poznamenáváme, že to poprvé chemická technologie zpracování ropných a plynových surovin byl patentován A. A. Letnim v roce 1877. Co je pyrolýza dřeva? Tato reakce se provádí při teplotě asi 500 ° C. Je spojena s tvorbou takových důležitých složek chemické výroby jako kyseliny octové, uhlí, pryskyřice, aceton. Vzhledem k tomu, že naše země je "spíž" lesů, v Rusku existují velké mlýny, které provádějí proces pyrolýzy dřeva.

Pyrolýza odpadků

Pyrolyza odpadu je speciální projekt související se zničením domácího odpadu. Složitost pyrolýzy plastů, pneumatik, různých organických odpadů je způsobena tím, že se očekává odlišná technologie, která se podstatně liší od zpracování jiných pevných materiálů.

Ve složení mnoha odpadů je síra, chlor, fosfor, které po oxidaci (tvorba oxidů) získají vlastnosti těkavosti. Produkty pyrolýzy představují hrozbu pro životní prostředí.

Při interakci chlóru s organickými látkami vzniklými po dokončení procesu rozkladu se uvolňují silné toxické sloučeniny, jako jsou dioxiny. Aby byly tyto produkty zachyceny z vyzařovaného kouře, je zapotřebí speciální pyrolýzní jednotka. Takový postup zahrnuje podstatné náklady na materiál.

Pro evropské země má velký problém ekologický význam recyklace starých pneumatik, gumových dílů, které splňují svůj provozní život. Vzhledem k tomu, že přírodní olej je nenahraditelným druhem minerálů, je nutné v maximálním rozsahu využít sekundární zdroje.

Od domácích a stavebních odpadků je možné obdržet obrovské množství různých látek organické a anorganické kompozice, proto je tak důležité rozvíjet tento směr průmyslu.

Polymery a pneumatiky pro automobily jsou vynikající cennou surovinou. Po zpracování nízkoteplotní pyrolýzou je možno získat tekuté frakce nasycených uhlovodíků (syntetický olej), hořlavý plyn, uhlíkaté zbytky a také kovový kord. Při spalování tuny gumových pneumatik se do atmosféry uvolní asi 270 kg sazí, stejně jako asi 450 kg toxických plynných látek.

Syntézní plyn

Jedná se o směs vodíku a oxidu uhelnatého (2). V průmyslových množstvích se vyrábí konverzí metanu, zplyňování uhlí, oxidace metanu a zpracování organického odpadu. V závislosti na technologii použité k výrobě syntézního plynu se poměr oxidu uhelnatého a vodíku v něm může pohybovat od 1: 1 do 1: 3.

Mezi hlavní oblasti použití této suroviny zaujímá zvláštní místo výroba methanolu, stejně jako syntéza Fischer-Tropsch. Chápe se to jako chemická reakce, ke které dochází, když je přítomen katalyzátor. Spočívá v přeměně oxidu uhelnatého a vodíku na řadu kapalných uhlovodíků. Obecně platí, že kobalt a železo jsou pro tuto interakci zvoleny jako katalyzátory (urychlovače).

Specifičnost tohoto procesu v možnosti výroby syntetických materiálů pro použití ve formě mazacího syntetického oleje nebo paliva.

Specificita přijetí

Jak vypadá reakční chemie? Zjistíme, co to je. Definice pyrolýzy byla diskutována výše, nyní se budeme zabývat vlastnostmi chemický proces. Metoda Fischer-Tropsch předpokládá interakci methanu s kyslíkem. Produkty interakce jsou oxid uhelnatý a vodík. Reakce produkuje uhlovodíky z řady alkanů a vodní páry. Výsledné uhlovodíkové produkty jsou po čištění, které se používají k výrobě syntetického oleje.

Hodnota pyrolýzy

Při částečné oxidaci dřeva a uhlí se vytváří oxid uhelnatý a plynný vodík. Významem takového procesu je tvorba vodíku nebo kapalných uhlovodíků z pevných surovin (uhlovodíkový odpad nebo uhlí).

Při neoxidační pyrolýze tuhého odpadu se v chemickém průmyslu vyrábí syntetický plyn. Některé z jeho množství se také používá ve formě pohonných hmot, které nejsou následně zpracovány reakcí Fischer-Tropsch. Je-li nutné používat kapalná paliva podobná parafinům a mazivům, používá se zjednodušená chemická technologie.

Pokud je nutné zvýšit množství vzniklého vodíku změnou objemu vodní páry, posuňte tuto rovnici chemická rovnováha. V tomto případě se po dokončení interakce vytvoří vodík a oxid uhličitý.

Zlepšení technologie

Po objevu, který v roce 1920 vytvořili němečtí badatelé Hans Tropsch a Franz Fischerová, se technologie opakovaně modernizovala a zlepšovala. Postupně množství syntetického paliva vytvořeného pyrolýzou dosáhlo v Německu 124 tisíc barelů denně. Tento ukazatel existoval v roce 1944.

Modernost

V současné době existují dvě velké společnosti, které ve své technologii používají proces Fischer-Tropsch. Většina motorové nafty v Jižní Africe je vyráběna pyrolýzou, následovanou oxidací formovacích produktů.

Zvláštní pozornost byla věnována této chemické technologii poté, co vědci začali hledat způsoby získávání vznětových sladkých látek, které by mohly způsobit minimální poškození životního prostředí. Například americké společnosti v současné době používají koks nebo uhlí jako surovinu pro výrobu vysoce kvalitních kapalných uhlovodíků.

Navzdory skutečnosti, že proces pyrolýzy je osvědčenou technologií, která může být použita ve velkém měřítku, je spojena s poměrně vysokými materiálovými náklady na opravu a provoz zařízení. Pro mnoho výrobců je to odstrašující, protože existuje tendence ke snížení světových cen ropy.

Závěr

Světové zásoby uhlí jsou dost velké. Mohou být použity jako zdroj paliva kvůli výraznému vyčerpání oleje. Analytici zabývající se ropným a plynárenským průmyslem jsou přesvědčeni, že díky pyrolýze lze vyrábět kvalitativní uhlovodíky. Poznamenávají, že vyrobené palivo má nejen vyšší environmentální vlastnosti než ropné palivo, ale je také přijatelné pro spotřebitele v cenovém rozpětí. V případě kombinace syntézy Fischer-Tropsch a zplyňování biomasy je možné mluvit o slibném způsobu výroby obnovitelné verze automobilového paliva.

Syntetické suroviny, získané pyrolýzou uhlí, jsou konkurenceschopné pouze za cenu ropy vyšší než 40 dolarů za barel. K výrobě takové směsi uhlovodíků je zapotřebí investovat v rozmezí sedmi až devíti miliard dolarů za osmdesát tisíc barelů syntetického paliva. Technologie spojené s pyrolýzním procesem jsou uznávány mezi ekology jako jeden z nejbezpečnějších pro životní prostředí. Proto nedávno mnoho rozvinutých zemí věnuje velkou pozornost vývoji nových způsobů výroby uhlovodíkových paliv, které by jim umožnily odklon od tradičních ropných surovin. Díky inovacím a zdokonalení technologického řetězce se proces pyrolýzy stal mnohem levnějším a cenově dostupnějším pro získání vysoce jakostních kapalných uhlovodíků. Vzdělávané produkty se používají nejen jako palivo, ale také pro tvorbu různých organických látek.