Što je piroliza? Kakav je njezin značaj za suvremenu kemijsku industriju? Pogledajmo ovo pitanje zajedno.
O pirolizi ugljikovodika
Dakle, što je piroliza? Definicija ovog procesa uključuje toplinsku razgradnju organskog spoja bez prisutnosti kisika. Takvom su raspadanju izloženi naftni proizvodi, ugljen, drvo. Nakon završetka procesa nastaje sintezni plin, kao i ostali krajnji proizvodi.
Procesne značajke
Reakcija pirolize se provodi na temperaturi od 800 do 900 stupnjeva. Upravo se ovaj proces smatra glavnom opcijom za stvaranje etilena. Ovaj nezasićeni ugljikovodik je važna sirovina za proizvodnju raznih organskih spojeva: benzena, divinil, propilen.
Piroliza drva
Raspravljajući oko toga što je piroliza, napominjemo da je po prvi put ovu kemijsku tehnologiju za preradu naftnih i plinskih sirovina patentirao A. A. Letny 1877. godine. Što je piroliza drva? Ova reakcija se provodi na temperaturi od oko 500 stupnjeva. Povezan je s stvaranjem tako važnih komponenti kemijske proizvodnje kao što su octena kiselina, drveni ugljen, smola,aceton. S obzirom da je naša zemlja "ostava" šuma, u Rusiji rade velika postrojenja za proces pirolize drva.
Piroliza smeća
Piroliza otpada je poseban projekt vezan za uništavanje kućnog otpada. Složenost pirolize plastike, guma, raznog organskog otpada posljedica je činjenice da se pretpostavlja drugačija tehnologija koja se bitno razlikuje od procesa prerade drugih čvrstih materijala.
Mnogi otpad sadrži sumpor, klor, fosfor, koji nakon oksidacije (tvorbe oksida) poprimaju svojstva hlapljivosti. Proizvodi pirolize predstavljaju prijetnju okolišu.
Kada klor stupi u interakciju s organskim tvarima koje nastaju nakon završetka procesa razgradnje, oslobađaju se jaki otrovni spojevi poput dioksina. Za hvatanje takvih proizvoda iz emitiranog dima potrebna je posebna jedinica za pirolizu. Takav postupak uključuje značajne materijalne troškove.
Za europske zemlje od velike je ekološke važnosti problem recikliranja starih automobilskih guma, gumenih dijelova koji su odradili svoj vijek trajanja. Zbog činjenice da su prirodne naftne sirovine nezamjenjiva vrsta minerala, potrebno je maksimalno iskoristiti sekundarne resurse.
Od kućnog i građevinskog otpada možete dobiti ogromnu količinu raznih tvari organskog i anorganskog sastava, pa je tako važno razvijatiova industrija.
Polimeri i automobilske gume izvrsne su vrijedne sirovine. Nakon njegove obrade niskotemperaturnom pirolizom moguće je dobiti tekuće frakcije zasićenih ugljikovodika (sintetičko ulje), zapaljivog plina, ostatka ugljika i metalne žice. Spaljivanjem tone gumenih guma u atmosferu se oslobađa oko 270 kg čađe, kao i oko 450 kg otrovnih plinovitih tvari.
Syngas
Ovo je mješavina vodika i ugljičnog monoksida (2). U industrijskim količinama dobiva se tijekom parnog reformiranja metana, plinifikacije ugljena, oksidacije metana i prerade organskog otpada. Ovisno o tehnologiji koja se koristi za proizvodnju sintetskog plina, omjer ugljičnog monoksida i vodika u njemu može varirati od 1:1 do 1:3.
Među glavnim područjima primjene ove sirovine posebno mjesto zauzima proizvodnja metanola, kao i Fischer-Tropsch sinteza. Podrazumijeva se kao kemijska reakcija koja se događa u prisutnosti katalizatora. Sastoji se od pretvorbe ugljičnog monoksida i vodika u razne tekuće ugljikovodike. U osnovi, kob alt i željezo su odabrani kao katalizatori (akceleratori) za ovu interakciju.
Specifičnost ovog procesa je mogućnost proizvodnje sintetičkih materijala za upotrebu u obliku sintetičkog ulja za podmazivanje ili goriva.
Primanje pojedinosti
Kako izgleda kemija reakcije? Pokušajmo saznati što je to. Gore je raspravljano o definiciji pirolize, a sada se zadržimo na značajkama kemijskog procesa. Fischer-Tropsch metoda uključuje interakciju metana s kisikom. Reakcijski produkti su ugljikov monoksid i vodik. Kao rezultat reakcije dobivamo ugljikovodike niza alkana i vodenu paru. Rezultirajući proizvodi ugljikovodika nakon pročišćavanja koriste se za stvaranje sintetičkog ulja.
Značenje pirolize
Ugljični monoksid i plin vodik nastaju djelomičnom oksidacijom drvnog goriva i ugljena. Značaj takvog procesa leži u stvaranju vodika ili tekućih ugljikovodika iz čvrstih sirovina (otpad ugljikovodika ili ugljen).
U neoksidativnoj pirolizi krutog otpada, sintetski plin se trenutno proizvodi u kemijskoj industriji. Dio se koristi i u obliku goriva za automobile, bez daljnje obrade Fischer-Tropsch reakcijom. Ako je potrebno koristiti tekuća goriva slična parafinima i mazivima, koristi se pojednostavljena kemijska tehnologija.
Ako je potrebno povećati količinu proizvedenog vodika, promjenom volumena vodene pare, kemijska se ravnoteža pomiče u ovoj jednadžbi. U ovom slučaju, nakon što je interakcija završena, nastaju vodik i ugljični dioksid.
Poboljšanje tehnologije
Nakon otkrića njemačkih istraživača Hansa Tropscha i Franza Fischera 1920. godine, tehnologija je više puta modernizirana i poboljšana. Postupno količinaSintetičko gorivo nastalo pirolizom doseglo je u Njemačkoj 124.000 barela dnevno. Takav pokazatelj postojao je 1944.
Modernost
Danas postoje dvije velike tvrtke koje koriste Fischer-Tropsch proces u svojoj tehnologiji. Većina dizelskog goriva u Južnoj Africi proizvodi se pirolizom, nakon čega slijedi oksidacija produkata formiranja.
Ova kemijska tehnologija privukla je posebnu pozornost nakon što su znanstvenici počeli tražiti načine za proizvodnju dizelskih tvari s niskim sadržajem sumpora koje bi mogle uzrokovati minimalnu štetu okolišu. Na primjer, američke tvrtke trenutno biraju koks ili ugljen kao sirovinu, proizvodeći visokokvalitetne tekuće ugljikovodike.
Unatoč činjenici da je proces pirolize zrela tehnologija koja se može koristiti u velikim razmjerima, povezan je s prilično visokim materijalnim troškovima za popravak i rad postrojenja. Za mnoge proizvođače to je odvraćajući faktor, jer postoji trend pada svjetskih cijena nafte.
Zaključak
Svjetske rezerve ugljena su prilično velike. Mogu se koristiti kao izvor goriva zbog značajnog iscrpljivanja ulja. Analitičari koji se bave naftnom i plinskom industrijom uvjereni su da se pirolizom mogu proizvesti visokokvalitetni ugljikovodici. Napominju da dobiveno gorivo ne samo da ima veću ekološku učinkovitost u usporedbi s naftnim gorivom, već je i prilično prihvatljivo za potrošače.po rangu cijena. U slučaju kombinacije Fischer-Tropsch sinteze i plinifikacije biomase, možemo govoriti o obećavajućem načinu proizvodnje obnovljive verzije automobilskog goriva.
Sintetička sirovina, dobivena pirolizom ugljena, konkurentna je samo ako je cijena nafte veća od 40 dolara po barelu. Proizvodnja takve mješavine ugljikovodika zahtijeva ulaganja u rasponu od sedam do devet milijardi dolara za osamdeset tisuća barela sintetičkog goriva. Tehnologije povezane s procesom pirolize ekolozi prepoznaju kao jednu od najsigurnijih za okoliš. Zato posljednjih godina mnoge razvijene zemlje posvećuju veliku pozornost razvoju novih metoda proizvodnje ugljikovodičnih goriva, što bi im omogućilo da se odmaknu od tradicionalnih naftnih sirovina. Zahvaljujući inovacijama i poboljšanju tehnološkog lanca, proces pirolize postao je znatno jeftiniji i pristupačniji za dobivanje visokokvalitetnih tekućih ugljikovodika. Obrazovani proizvodi se koriste ne samo kao gorivo, već i za stvaranje raznih organskih tvari.
