Hvad er pyrolyse? Hvad er dets betydning for den moderne kemiske industri? Lad os se på dette problem sammen.
Om pyrolyse af kulbrinter
Så, hvad er pyrolyse? Definitionen af denne proces involverer termisk nedbrydning af en organisk forbindelse uden tilstedeværelse af oxygen. Olieprodukter, kul, træ udsættes for en sådan nedbrydning. Efter processen er afsluttet, dannes der syntesegas samt andre slutprodukter.
Procesfunktioner
Pyrolysereaktionen udføres ved en temperatur på 800 til 900 grader. Det er denne proces, der betragtes som den vigtigste mulighed for dannelsen af ethylen. Dette umættede kulbrinte er et vigtigt råmateriale til fremstilling af forskellige organiske forbindelser: benzen, divinyl, propylen.
Træpyrolyse
Når vi diskuterer, hvad pyrolyse er, bemærker vi, at denne kemiske teknologi til behandling af olie- og gasråmaterialer for første gang blev patenteret af A. A. Letny i 1877. Hvad er træpyrolyse? Denne reaktion udføres ved en temperatur på ca. 500 grader. Det er forbundet med dannelsen af så vigtige komponenter i kemisk produktion som eddikesyre, trækul, harpiks,acetone. I betragtning af, at vores land er et "spisekammer" af skove, opererer store anlæg i Rusland til processen med træpyrolyse.
Affaldspyrolyse
Affaldspyrolyse er et særligt projekt relateret til destruktion af husholdningsaffald. Kompleksiteten af pyrolysen af plast, dæk, forskelligt organisk affald skyldes, at der antages en anden teknologi, som er væsentligt forskellig fra processen med at behandle andre faste materialer.
Mange affald indeholder svovl, klor, fosfor, som efter oxidation (dannelse af oxider) får flygtighedsegenskaberne. Pyrolyseprodukter udgør en trussel mod miljøet.
Når klor interagerer med organiske stoffer dannet efter afslutningen af nedbrydningsprocessen, frigives stærke giftige forbindelser såsom dioxiner. For at opfange sådanne produkter fra den udsendte røg kræves der en speciel pyrolyseenhed. En sådan procedure involverer betydelige materialeomkostninger.
For europæiske lande er problemet med genbrug af gamle bildæk, gummidele, der har udtjent deres levetid, af stor miljømæssig betydning. På grund af det faktum, at naturlige olieråmaterialer er en uerstattelig type mineraler, er det nødvendigt at bruge sekundære ressourcer i det maksimale omfang.
Fra husholdningsaffald og byggeaffald kan man få en enorm mængde af forskellige stoffer af organisk og uorganisk sammensætning, så det er så vigtigt at udvikledenne branche.
Polymerer og bildæk er fremragende værdifulde råvarer. Efter bearbejdning ved lavtemperaturpyrolyse er det muligt at opnå flydende fraktioner af mættede kulbrinter (syntetisk olie), brændbar gas, kulstofrester og met altråd. Afbrænding af et ton gummidæk frigiver omkring 270 kg sod til atmosfæren, samt omkring 450 kg giftige gasformige stoffer.
Syngas
Dette er en blanding af brint og carbonmonoxid (2). I industrielle mængder opnås det under dampreformering af metan, kulforgasning, metanoxidation og behandling af organisk affald. Afhængigt af den teknologi, der bruges til at producere syntesegas, kan forholdet mellem carbonmonoxid og brint i den variere fra 1:1 til 1:3.
Blandt de vigtigste anvendelsesområder for dette råmateriale indtager produktionen af methanol såvel som Fischer-Tropsch-syntesen en særlig plads. Det forstås som en kemisk reaktion, der forekommer i nærvær af en katalysator. Det består i omdannelsen af carbonmonoxid og brint til en række flydende carbonhydrider. Grundlæggende er kobolt og jern valgt som katalysatorer (acceleratorer) for denne interaktion.
Det specifikke ved denne proces er muligheden for at fremstille syntetiske materialer til brug i form af syntetisk smøreolie eller brændstof.
Modtager detaljer
Hvordan ser kemien i en reaktion ud? Lad os prøve at finde ud af, hvad det er. Definitionen af pyrolyse blev diskuteret ovenfor, lad os nu dvæle ved funktionerne i den kemiske proces. Fischer-Tropsch-metoden involverer interaktion mellem metan og ilt. Reaktionsprodukterne er kulilte og brint. Som følge af reaktionen får vi kulbrinter af en række alkaner og vanddamp. Det er de resulterende kulbrinteprodukter efter rensning, der bruges til at skabe syntetisk olie.
Betydningen af pyrolyse
Kulmonoxid og brintgas produceres ved delvis oxidation af træbrændsel og kul. Betydningen af en sådan proces ligger i dannelsen af brint eller flydende kulbrinter fra faste råmaterialer (kulbrinteaffald eller kul).
I den ikke-oxidative pyrolyse af fast affald produceres der i øjeblikket syntesegas i den kemiske industri. Noget af det bruges også i form af brændstof til biler uden yderligere forarbejdning af Fischer-Tropsch-reaktionen. Hvis det er nødvendigt at bruge flydende brændstoffer, der ligner paraffiner og smøremidler, anvendes en forenklet kemisk teknologi.
Hvis det er nødvendigt at øge mængden af produceret brint, ved at ændre volumen af vanddamp, forskydes den kemiske ligevægt i denne ligning. I dette tilfælde, efter at interaktionen er afsluttet, dannes der hydrogen og kuldioxid.
Forbedring af teknologi
Efter opdagelsen i 1920 af de tyske forskere Hans Tropsch og Franz Fischer, er teknologien gentagne gange blevet moderniseret og forbedret. Gradvist mængdeSyntetisk brændstof skabt ved pyrolyse nåede 124.000 tønder om dagen i Tyskland. En sådan indikator eksisterede i 1944.
Modernity
I dag er der to store virksomheder, der bruger Fischer-Tropsch-processen i deres teknologi. Det meste af dieselbrændstoffet i Sydafrika produceres ved pyrolyse, efterfulgt af oxidation af de dannede produkter.
Denne kemiske teknologi fik særlig opmærksomhed, efter at forskere begyndte at lede efter måder at producere diesel-svovlfattige stoffer, der kunne forårsage minimal miljøskade. For eksempel vælger amerikanske virksomheder i øjeblikket koks eller kul som råmateriale og producerer flydende kulbrinter af høj kvalitet.
På trods af at pyrolyseprocessen er en moden teknologi, der kan bruges i stor skala, er den forbundet med ret høje materialeomkostninger til reparation og drift af anlægget. For mange producenter er dette en afskrækkende virkning, fordi der er en nedadgående tendens i verdens oliepriser.
Konklusion
Verdens kulreserver er ret store. De kan bruges som brændstofkilde på grund af betydelig olieudtømning. Analytikere involveret i olie- og gasindustrien er overbevist om, at det er gennem pyrolyse, at kulbrinter af høj kvalitet kan produceres. De bemærker, at det resulterende brændstof ikke kun har en højere miljømæssig ydeevne sammenlignet med petroleumsbrændstof, men også er ganske acceptabelt for forbrugerne.efter prisklasse. I tilfælde af en kombination af Fischer-Tropsch-syntese og biomasseforgasning kan vi tale om en lovende måde at producere en vedvarende version af bilbrændstof på.
Syntetisk råmateriale, opnået ved pyrolyse af kul, er kun konkurrencedygtigt, hvis prisen på olie er mere end $40 pr. tønde. Produktionen af en sådan blanding af kulbrinter kræver investeringer fra syv til ni milliarder dollars for firs tusinde tønder syntetisk brændstof. Teknologier forbundet med pyrolyseprocessen anerkendes af miljøforkæmpere som en af de sikreste for miljøet. Det er grunden til, at mange udviklede lande i de senere år har været meget opmærksomme på udviklingen af nye metoder til fremstilling af kulbrintebrændstoffer, som ville give dem mulighed for at bevæge sig væk fra traditionelle olieråvarer. Takket være innovationer og forbedring af den teknologiske kæde er pyrolyseprocessen blevet meget billigere og mere tilgængelig for at opnå flydende kulbrinter af høj kvalitet. Uddannede produkter bruges ikke kun som brændstof, men også til at skabe en række organiske stoffer.
