Шта је пиролиза? Дефиниција, концепт процеса

Шта је пиролиза? Шта то значи за савремену хемијску индустрију? Ми ћемо заједно размотрити ово питање.

О пиролизи угљоводоника

Па шта је пиролиза? Дефиниција овог процеса подразумева термичко распадање органског једињења без присуства кисеоника. Такво распадање нафтних деривата, угља, дрвета. Након завршетка процеса, формира се синтезни гас, као и други крајњи производи.

Процесне карактеристике

Реакција пиролизе се изводи на температури од 800 до 900 степени. Управо тај процес се сматра главном опцијом за формирање етилена. Овај незасићени угљоводоник је важан почетни материјал за припрему разних органских једињења: бензена, дивинила, пропилена.

Пиролиза од дрвета

Расправљајући се о питању пиролизе, примећујемо да је по први пут ова хемијска технологија за прераду нафте и гаса патентирала А. А. Летним 1877. године. Шта је пиролиза дрва? Ова реакција се изводи на температури од око 500 степени. Повезује се са формирањем таквих важних компоненти хемијске производње као што су сирћетна киселина, угљен, смола, ацетон. С обзиром на то да је наша земља "шпинаша" шума, у Русији постоје велике млинови за извођење процеса пиролизе дрвета.

Пиролиза смећа

Пиролиза отпада је посебан пројекат везан за уништавање кућног смећа. Сложеност пиролизе пластике, гума, различитих органских отпада је због чињенице да се очекује другачија технологија, која се значајно разликује од обраде осталих чврстих материјала.

У саставу многих отпадака налази се сумпор, хлор, фосфор, који након оксидације (формирање оксида) стичу својства волатилности. Производи пиролизе представљају опасност по животну средину.

У интеракцији хлора са органским супстанцама формираним након завршетка процеса разлагања, отпуштање јаких токсичних једињења, као што су диоксини. Да би се ухватили ови производи из емитованог дима, потребна је посебна јединица за пиролизу. Овакав поступак подразумијева знатне материјалне трошкове.

За европске земље, проблем рециклаже старих ауто гума, гумених дијелова, који су испунили свој радни век, је од велике еколошке важности. Због чињенице да природно уље представља незаменљиву врсту минерала, неопходно је у највећој мјери користити секундарне изворе.

Из домаћинског и грађевинског отпада могуће је примити огромну количину различитих супстанци органског и неорганског састава, па је тако важно развити овај индустријски смјер.

Полимери и ауто гуме су изврсна вредна сировина. После њене обраде помоћу нискотемпературне пиролизе, могу се добити течне фракције засићених угљоводоника (синтетичко уље), запаљивог гаса, остатка угљеника, али и металног кабла. Приликом сагоревања тона гумених гума у атмосферу се отпусти око 270 кг чађи, као и око 450 кг отровних гасних супстанци.

Синтезни гас

То је мешавина водоника и угљен моноксида (2). У индустријским количинама, производи се прерадом паро метана, гасификацијом угља, оксидацијом метана, прерадом органског отпада. У зависности од технологије која се користи за производњу синтезног гаса, однос угљен моноксида и водоника у њему варира од 1: 1 до 1: 3.

Међу главним подручјима примјене ове сировине заузима посебно мјесто производње метанола, као и синтеза Фисцхер-Тропсцх. Разуме се као хемијска реакција која се јавља када је катализатор присутан. Састоји се од претварања угљен-моноксида и водоника у разне течне угљоводонике. Генерално, кобалт и гвожђе су изабране као катализатори (акцелератори) за ову интеракцију.

Специфичност овог процеса у могућности израде синтетичких материјала за примјену у облику мазива синтетичког уља или горива.

Специфичност пријема

Како изгледа реакциона хемија? Хајде да сазнамо шта је то. Дефиниција пиролизе је била дискутована изнад, а сада ћемо се задржати на карактеристикама хемијског процеса. Метода Фисцхер-Тропсцх подразумева интеракцију метана са кисеоником. Производи интеракције су угљенмоноксид и водоник. Реакција производи угљоводонике из више алкана и водене паре. То су добијени производи угљоводоника, након пречишћавања, користе се за стварање синтетичког уља.

Важност

У току парцијалне оксидације дрвног горива и угља формирају се угљен моноксид и гасовити водоник. Значај овог процеса је формирање водоника или течних угљоводоника из чврстих сировина (отпад угљоводоника или угља).

У неоксидативној пиролизи чврстог отпада, синтезни гас се тренутно производи у хемијској индустрији. Неке од његових количина се такође користе у облику аутомобилског горива, а не подложне накнадној обради Фисцхер-Тропсцх реакције. Ако је потребно користити течно гориво слично парафини и подмазивању, користи се поједностављена хемијска технологија.

Ако је потребно повећати количину произведеног водоника, променом волумена водене паре, хемијска равнотежа у овој једначини се помера. У овом случају, након завршетка интеракције, формирају се водоник и угљен-диоксид.

Побољшање технологије

Након открића коју су 1920. године направили њемачки истраживачи Ханс Тропсцх и Франз Фисцхер, ова технологија се више пута модернизовала и побољшавала. Постепено, количина синтетичког горива настала пиролизом у Немачкој достигла је 124 хиљаде барела дневно. Овај индикатор постојао је 1944. године.

Модерност

Данас постоје две велике компаније које користе Фисцхер-Тропсцх процес у својој технологији. Већина дизел горива у Јужној Африци производи пиролиза, након чега следи оксидација формирајућих производа.

Посебна пажња посвећена је овој хемијској технологији пошто су научници почели да траже начине за добијање дизел-ниско-сумпорних супстанци, који могу да изазову минималне штете на животну средину. На примјер, америчке компаније тренутно користе кокса или угља као сировине за производњу течних угљоводоника високог квалитета.

Упркос чињеници да је процес пиролизе доказана технологија која се може користити у великој мери, она је повезана са прилично високим материјалним трошковима за поправку и рад биљке. За многе произвођаче ово је одвраћање јер постоји тенденција да се снижавају свјетске цијене нафте.

Закључак

Светске резерве угља су довољно велике. Могу се користити у виду извора горива у вези са значајним смањењем уља. Аналитичари укључени у индустрију нафте и плина су убеђени да је кроз пиролизу могуће производити висококвалитетне угљоводонике. Они примећују да произведено гориво не само да има веће еколошке перформансе него уљана горива, али је и прилично прихватљиво за потрошаче у распону цена. У случају комбинације синтезе Фисцхер-Тропсцх и гасификације биомасе, могуће је говорити о обећавајућем начину прављења обновљиве верзије аутомобилског горива.

Синтетичке сировине, добијене пиролизом угља, конкурентне су само по цијени од преко 40 долара за барел. За производњу такве мешавине угљоводоника потребна су инвестиција у распону од седам до девет милијарди долара за осамдесет хиљада барела синтетичког горива. Технологије повезане са процесом пиролизе препознају еколози као један од најсигурнијих за животну средину. Због тога се у последње време многе развијене земље обраћају велику пажњу развоју нових начина добијања горива угљоводоника, што би им омогућило да се одвоје од традиционалних нафтних сировина. Захваљујући иновацијама и побољшању технолошког ланца, процес пиролизе постао је много јефтинији и приступачнији за добијање висококвалитетних течних угљоводоника. Образовани производи се користе не само као гориво, већ и за стварање разних органских супстанци.