Čo je pyrolýza? Aký je jeho význam pre moderný chemický priemysel? Poďme sa spoločne pozrieť na tento problém.
O pyrolýze uhľovodíkov
Čo je teda pyrolýza? Definícia tohto procesu zahŕňa tepelný rozklad organickej zlúčeniny bez prítomnosti kyslíka. Takémuto rozpadu sú vystavené ropné produkty, uhlie, drevo. Po dokončení procesu sa vytvorí syntézny plyn, ako aj ďalšie konečné produkty.
Funkcie procesu
Pyrolýzna reakcia prebieha pri teplote 800 až 900 stupňov. Práve tento proces sa považuje za hlavnú možnosť tvorby etylénu. Tento nenasýtený uhľovodík je dôležitou surovinou na výrobu rôznych organických zlúčenín: benzén, divinyl, propylén.
pyrolýza dreva
Pri polemike o tom, čo je pyrolýza, poznamenávame, že túto chemickú technológiu spracovania ropných a plynových surovín si prvýkrát nechal patentovať A. A. Letny v roku 1877. Čo je pyrolýza dreva? Táto reakcia sa uskutočňuje pri teplote asi 500 stupňov. Je spojená s tvorbou takých dôležitých zložiek chemickej výroby, ako je kyselina octová, drevené uhlie, živica,acetón. Vzhľadom na to, že naša krajina je „špajzou“lesov, v Rusku fungujú veľké závody na proces pyrolýzy dreva.
pyrolýza odpadu
Pyrolýza odpadu je špeciálny projekt súvisiaci s likvidáciou domáceho odpadu. Zložitosť pyrolýzy plastov, pneumatík, rôznych organických odpadov je spôsobená tým, že sa predpokladá iná technológia, ktorá sa výrazne líši od procesu spracovania iných pevných materiálov.
Mnohé odpady obsahujú síru, chlór, fosfor, ktoré po oxidácii (vzniku oxidov) nadobúdajú vlastnosti prchavosti. Produkty pyrolýzy predstavujú hrozbu pre životné prostredie.
Pri interakcii chlóru s organickými látkami vytvorenými po ukončení procesu rozkladu sa uvoľňujú silné toxické zlúčeniny, ako sú dioxíny. Na zachytenie takýchto produktov z emitovaného dymu je potrebná špeciálna pyrolýzna jednotka. Takýto postup si vyžaduje značné materiálové náklady.
Pre európske krajiny má problém recyklácie starých automobilových pneumatík, gumených dielov, ktoré už dávno doslúžili, veľký environmentálny význam. Vzhľadom na to, že prírodné ropné suroviny sú nenahraditeľným druhom nerastov, je potrebné v maximálnej miere využívať druhotné zdroje.
Z domáceho a stavebného odpadu môžete získať obrovské množstvo rôznych látok organického a anorganického zloženia, preto je také dôležité rozvíjaťtoto odvetvie.
Polyméry a pneumatiky pre automobily sú vynikajúce hodnotné suroviny. Po jeho spracovaní nízkoteplotnou pyrolýzou je možné získať kvapalné frakcie nasýtených uhľovodíkov (syntetický olej), horľavý plyn, uhlíkový zvyšok a kovový kord. Spálením tony gumových pneumatík sa do atmosféry uvoľní asi 270 kg sadzí, ako aj asi 450 kg toxických plynných látok.
Syngas
Toto je zmes vodíka a oxidu uhoľnatého (2). V priemyselných objemoch sa získava pri parnom reformovaní metánu, splyňovaní uhlia, oxidácii metánu a spracovaní organického odpadu. V závislosti od technológie použitej na výrobu syntézneho plynu sa pomer oxidu uhoľnatého a vodíka v ňom môže meniť od 1:1 do 1:3.
V rámci hlavných oblastí použitia tejto suroviny zaujíma osobitné miesto výroba metanolu, ako aj Fischer-Tropschova syntéza. Chápe sa ako chemická reakcia, ktorá prebieha v prítomnosti katalyzátora. Spočíva v premene oxidu uhoľnatého a vodíka na rôzne kvapalné uhľovodíky. V zásade sa ako katalyzátory (urýchľovače) pre túto interakciu vyberajú kob alt a železo.
Špecifikom tohto procesu je možnosť výroby syntetických materiálov na použitie vo forme syntetického mazacieho oleja alebo paliva.
Konkrétne informácie o prijímaní
Ako vyzerá chémia reakcie? Skúsme zistiť, čo to je. Definícia pyrolýzy bola diskutovaná vyššie, teraz sa pozrime na vlastnosti chemického procesu. Fischer-Tropschova metóda zahŕňa interakciu metánu s kyslíkom. Reakčnými produktmi sú oxid uhoľnatý a vodík. V dôsledku reakcie získame uhľovodíky množstva alkánov a vodnej pary. Práve výsledné uhľovodíkové produkty po čistení sa používajú na výrobu syntetického oleja.
Význam pyrolýzy
Oxid uhoľnatý a plynný vodík sa vyrábajú čiastočnou oxidáciou dreveného paliva a uhlia. Význam takéhoto procesu spočíva v tvorbe vodíka alebo kvapalných uhľovodíkov z pevných surovín (uhľovodíkový odpad alebo uhlie).
Pri neoxidačnej pyrolýze pevného odpadu sa v súčasnosti v chemickom priemysle vyrába syntézny plyn. Časť sa používa aj vo forme automobilového paliva, bez ďalšieho spracovania Fischer-Tropschovou reakciou. Ak je potrebné použiť kvapalné palivá podobné parafínom a mazivám, používa sa zjednodušená chemická technológia.
Ak je potrebné zvýšiť množstvo vyrobeného vodíka, zmenou objemu vodnej pary sa v tejto rovnici posunie chemická rovnováha. V tomto prípade sa po dokončení interakcie vytvorí vodík a oxid uhličitý.
Zlepšovanie technológie
Po objave, ktorý v roku 1920 urobili nemeckí výskumníci Hans Tropsch a Franz Fischer, bola technológia opakovane modernizovaná a zdokonaľovaná. Postupne množstvoSyntetické palivo vytvorené pyrolýzou dosiahlo v Nemecku 124 000 barelov denne. Takýto ukazovateľ existoval v roku 1944.
Moderita
V súčasnosti existujú dve veľké spoločnosti, ktoré vo svojej technológii využívajú proces Fischer-Tropsch. Väčšina motorovej nafty v Južnej Afrike sa vyrába pyrolýzou, po ktorej nasleduje oxidácia produktov vznikajúcich pri formovaní.
Táto chemická technológia si získala osobitnú pozornosť po tom, čo vedci začali hľadať spôsoby výroby naftových látok s nízkym obsahom síry, ktoré by mohli spôsobiť minimálne škody na životnom prostredí. Napríklad americké spoločnosti si v súčasnosti vyberajú koks alebo uhlie ako surovinu a vyrábajú vysokokvalitné tekuté uhľovodíky.
Napriek tomu, že proces pyrolýzy je vyspelá technológia, ktorá sa dá použiť vo veľkom meradle, je spojená s pomerne vysokými materiálovými nákladmi na opravu a prevádzku zariadenia. Pre mnohých producentov je to odstrašujúce, pretože svetové ceny ropy majú klesajúci trend.
Záver
Svetové zásoby uhlia sú pomerne veľké. Môžu byť použité ako zdroj paliva v dôsledku výrazného vyčerpania ropy. Analytici pôsobiaci v ropnom a plynárenskom priemysle sú presvedčení, že vysokokvalitné uhľovodíky možno vyrobiť práve pyrolýzou. Poznamenávajú, že výsledné palivo má nielen vyššiu environmentálnu výkonnosť v porovnaní s ropným palivom, ale je tiež celkom prijateľné pre spotrebiteľov.podľa cenového rozpätia. V prípade kombinácie Fischer-Tropschovej syntézy a splyňovania biomasy môžeme hovoriť o sľubnom spôsobe výroby obnoviteľnej verzie automobilového paliva.
Syntetická surovina získaná pyrolýzou uhlia je konkurencieschopná iba vtedy, ak cena ropy je vyššia ako 40 USD za barel. Výroba takejto zmesi uhľovodíkov si vyžaduje investície od siedmich do deviatich miliárd dolárov za osemdesiattisíc barelov syntetického paliva. Technológie spojené s procesom pyrolýzy sú ekológmi uznávané ako jedny z najbezpečnejších pre životné prostredie. Preto mnohé vyspelé krajiny v posledných rokoch venovali veľkú pozornosť vývoju nových metód výroby uhľovodíkových palív, ktoré by im umožnili odkloniť sa od tradičných ropných surovín. Vďaka inováciám a zlepšeniu technologického reťazca sa proces pyrolýzy stal oveľa lacnejším a dostupnejším pre získanie vysoko kvalitných kvapalných uhľovodíkov. Vzdelávané produkty sa používajú nielen ako palivo, ale aj na vytváranie rôznych organických látok.
