Mi a pirolízis? Mi a jelentősége a modern vegyipar számára? Nézzük meg együtt ezt a kérdést.
A szénhidrogének pirolíziséről
Szóval, mi a pirolízis? Ennek a folyamatnak a meghatározása egy szerves vegyület oxigén jelenléte nélküli termikus bomlását foglalja magában. Az olajtermékek, a szén, a fa ilyen szétesésnek van kitéve. A folyamat befejezése után szintézisgáz képződik, valamint egyéb végtermékek.
Folyamatfunkciók
A pirolízis reakciót 800-900 fokos hőmérsékleten hajtják végre. Ezt a folyamatot tekintik az etilén képződésének fő lehetőségének. Ez a telítetlen szénhidrogén fontos alapanyag a különféle szerves vegyületek előállításához: benzol, divinil, propilén.
Fapirolízis
A pirolízisről vitatkozva megjegyezzük, hogy először 1877-ben szabadalmaztatta A. A. Letny ezt a kémiai technológiát az olaj és gáz nyersanyagainak feldolgozására. Mi a fa pirolízise? Ezt a reakciót körülbelül 500 °C hőmérsékleten hajtjuk végre. A kémiai termelés olyan fontos összetevőinek kialakulásához kapcsolódik, mint az ecetsav, szén, gyanta,aceton. Tekintettel arra, hogy hazánk az erdők „kamrája”, Oroszországban nagy üzemek működnek a fa pirolízisének folyamatában.
Kukapirolízis
A hulladék pirolízis egy speciális projekt, amely a háztartási hulladék megsemmisítéséhez kapcsolódik. A műanyagok, gumiabroncsok, különféle szerves hulladékok pirolízisének összetettsége abból adódik, hogy eltérő technológiát feltételeznek, ami jelentősen eltér más szilárd anyagok feldolgozásának folyamatától.
Sok hulladék ként, klórt, foszfort tartalmaz, amelyek oxidáció (oxidok képződése) után az illékonyság tulajdonságait nyerik el. A pirolízis termékek veszélyt jelentenek a környezetre.
Amikor a klór kölcsönhatásba lép a bomlási folyamat befejeződése után keletkezett szerves anyagokkal, erős mérgező vegyületek, például dioxinok szabadulnak fel. Az ilyen termékek felszívásához a kibocsátott füstből speciális pirolízis egységre van szükség. Egy ilyen eljárás jelentős anyagköltséggel jár.
Az európai országok számára a régi autógumik, az élettartamukat lejárt gumialkatrészek újrahasznosításának problémája nagy környezetvédelmi jelentőséggel bír. Tekintettel arra, hogy a természetes olaj-alapanyagok az ásványok pótolhatatlan fajtája, szükséges a másodlagos erőforrások maximális kihasználása.
A háztartási és építési hulladékból hatalmas mennyiségű különféle szerves és szervetlen összetételű anyagot lehet kihozni, ezért nagyon fontos a fejlesztésez az iparág.
A polimerek és az autógumik kiváló értékes nyersanyagok. Alacsony hőmérsékletű pirolízissel történő feldolgozás után telített szénhidrogének (szintetikus olaj), éghető gáz, szénmaradvány és fémzsinór folyékony frakciói nyerhetők. Egy tonna gumiabroncs elégetésekor körülbelül 270 kg korom, valamint körülbelül 450 kg mérgező gáz halmazállapotú anyag kerül a légkörbe.
Syngas
Ez hidrogén és szén-monoxid keveréke (2). Ipari mennyiségben metán gőzreformálása, szénelgázosítás, metánoxidáció és szerves hulladékok feldolgozása során nyerik. A szintézisgáz előállításához használt technológiától függően a szén-monoxid és a hidrogén aránya 1:1 és 1:3 között változhat.
Ennek az alapanyagnak a fő felhasználási területei között kiemelt helyet foglal el a metanol előállítása, valamint a Fischer-Tropsch szintézis. Ez egy kémiai reakció, amely katalizátor jelenlétében megy végbe. A szén-monoxid és a hidrogén különféle folyékony szénhidrogénekké történő átalakításából áll. Alapvetően a kob altot és a vasat választják katalizátorként (gyorsítóként) ehhez a kölcsönhatáshoz.
Ennek az eljárásnak a sajátossága, hogy szintetikus anyagokat lehet előállítani szintetikus kenőolaj vagy üzemanyag formájában.
Adatok fogadása
Hogy néz ki egy reakció kémiája? Próbáljuk meg kideríteni, mi az. A pirolízis definícióját fentebb tárgy altuk, most nézzük meg a kémiai folyamat jellemzőit. A Fischer-Tropsch módszer a metán és az oxigén kölcsönhatását foglalja magában. A reakciótermékek szén-monoxid és hidrogén. A reakció eredményeként számos alkán szénhidrogénét és vízgőzét kapjuk. A tisztítás után keletkező szénhidrogén-termékeket használják fel szintetikus olaj előállítására.
A pirolízis jelentése
A szén-monoxid és a hidrogéngáz fa tüzelőanyag és szén részleges oxidációjával keletkezik. Egy ilyen folyamat jelentősége abban rejlik, hogy szilárd nyersanyagokból (szénhidrogén-hulladékból vagy szénből) hidrogén vagy folyékony szénhidrogén képződik.
A szilárd hulladék nem oxidatív pirolízise során jelenleg szintézisgázt állítanak elő a vegyiparban. Egy részét autóüzemanyagként is felhasználják, a Fischer-Tropsch reakcióval történő további feldolgozás nélkül. Ha paraffinokhoz és kenőanyagokhoz hasonló folyékony üzemanyagokat kell használni, akkor egyszerűsített vegyi technológiát alkalmazunk.
Ha növelni kell a termelt hidrogén mennyiségét a vízgőz térfogatának változtatásával, akkor ebben az egyenletben a kémiai egyensúly eltolódik. Ebben az esetben a kölcsönhatás befejeződése után hidrogén és szén-dioxid képződik.
A technológia fejlesztése
A Hans Tropsch és Franz Fischer német kutatók 1920-as felfedezése után a technológiát többször is modernizálták és továbbfejlesztették. Fokozatosan mennyiségA pirolízissel előállított szintetikus üzemanyag elérte a napi 124 000 hordót Németországban. Ilyen mutató 1944-ben is létezett.
Modernitás
Ma két nagy cég használja a Fischer-Tropsch eljárást a technológiájában. Dél-Afrikában a dízel üzemanyag nagy részét pirolízissel állítják elő, majd a képződő termékek oxidációjával.
Ez a vegyi technológia különös figyelmet kapott azután, hogy a tudósok olyan alacsony kéntartalmú dízel anyagok előállításának módjait keresték, amelyek minimális környezeti károkat okozhatnak. Például az amerikai vállalatok jelenleg kokszot vagy szenet választanak nyersanyagként, és kiváló minőségű folyékony szénhidrogéneket állítanak elő.
Annak ellenére, hogy a pirolízis folyamat kiforrott technológia, amely nagy léptékben alkalmazható, meglehetősen magas anyagköltséggel jár az üzem javításához és üzemeltetéséhez. Sok termelő számára ez visszatartó erő, mert az olaj világpiaci ára csökkenő tendenciát mutat.
Következtetés
A világ szénkészletei meglehetősen nagyok. Jelentős olajfogyás miatt üzemanyagforrásként használhatók. Az olaj- és gáziparral foglalkozó elemzők meg vannak győződve arról, hogy pirolízissel lehet jó minőségű szénhidrogéneket előállítani. Megjegyzik, hogy az így kapott tüzelőanyag nemcsak a kőolajhoz képest magasabb környezeti teljesítményt nyújt, hanem a fogyasztók számára is meglehetősen elfogadható.árkategória szerint. A Fischer-Tropsch szintézis és a biomassza gázosítás kombinációja esetén ígéretes módról beszélhetünk az autóüzemanyag megújuló változatának előállítására.
A szén pirolízisével nyert szintetikus alapanyag csak akkor versenyképes, ha az olaj hordónkénti ára meghaladja a 40 dollárt. Egy ilyen szénhidrogén-keverék előállítása nyolcvanezer hordó szintetikus tüzelőanyagért hét-kilenc milliárd dollár közötti befektetést igényel. A pirolízis folyamathoz kapcsolódó technológiákat a környezetvédők az egyik legbiztonságosabbnak tartják a környezet számára. Éppen ezért az elmúlt években sok fejlett ország nagy figyelmet fordított a szénhidrogén üzemanyagok előállításának új módszereinek kidolgozására, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy eltávolodjanak a hagyományos olaj-alapanyagtól. Az innovációknak és a technológiai lánc fejlesztésének köszönhetően a pirolízis folyamat sokkal olcsóbbá és elérhetőbbé vált a kiváló minőségű folyékony szénhidrogének előállításához. A képzett termékeket nemcsak üzemanyagként használják, hanem különféle szerves anyagok előállítására is.
