Kaj je piroliza? Kakšen je njen pomen za sodobno kemično industrijo? Skupaj poglejmo to vprašanje.
O pirolizi ogljikovodikov
Torej, kaj je piroliza? Opredelitev tega procesa vključuje toplotno razgradnjo organske spojine brez prisotnosti kisika. Temu razpadanju so izpostavljeni naftni derivati, premog, les. Po končanem postopku nastane sintezni plin in drugi končni produkti.
Procesne funkcije
Reakcija pirolize poteka pri temperaturi od 800 do 900 stopinj. Prav ta postopek velja za glavno možnost za tvorbo etilena. Ta nenasičen ogljikovodik je pomembna surovina za proizvodnjo različnih organskih spojin: benzen, divinil, propilen.
Piroliza lesa
Ko se prepiramo o tem, kaj je piroliza, ugotavljamo, da je to kemično tehnologijo za predelavo naftnih in plinskih surovin prvič patentiral A. A. Letny leta 1877. Kaj je piroliza lesa? Ta reakcija poteka pri temperaturi približno 500 stopinj. Povezan je s tvorbo tako pomembnih sestavin kemične proizvodnje, kot so ocetna kislina, oglje, smola,aceton. Glede na to, da je naša država "shramba" gozdov, v Rusiji delujejo veliki obrati za proces pirolize lesa.
Piroliza smeti
Piroliza odpadkov je poseben projekt, povezan z uničevanjem gospodinjskih odpadkov. Kompleksnost pirolize plastike, pnevmatik, raznih organskih odpadkov je posledica dejstva, da se predpostavlja drugačna tehnologija, ki se bistveno razlikuje od postopka predelave drugih trdnih materialov.
Veliko odpadkov vsebuje žveplo, klor, fosfor, ki po oksidaciji (nastajanju oksidov) pridobijo lastnosti hlapnosti. Izdelki pirolize predstavljajo nevarnost za okolje.
Ko klor interagira z organskimi snovmi, ki nastanejo po zaključku procesa razgradnje, se sproščajo močne strupene spojine, kot so dioksini. Za zajemanje takšnih produktov iz izpuščenega dima je potrebna posebna pirolizna enota. Takšen postopek vključuje znatne materialne stroške.
Za evropske države je problem recikliranja starih avtomobilskih pnevmatik, gumijastih delov, ki so izbrali svojo življenjsko dobo, velikega okoljskega pomena. Ker so naravne naftne surovine nenadomestljiva vrsta mineralov, je treba čim bolj izkoristiti sekundarne vire.
Iz gospodinjskih in gradbenih odpadkov lahko dobite ogromno različnih snovi organske in anorganske sestave, zato je tako pomembno razvijatita industrija.
Polimeri in avtomobilske pnevmatike so odlične dragocene surovine. Po obdelavi z nizkotemperaturno pirolizo je mogoče pridobiti tekoče frakcije nasičenih ogljikovodikov (sintetično olje), gorljivega plina, ostankov ogljika in kovinske vrvice. Zgorevanje tone gumijastih pnevmatik sprošča v ozračje približno 270 kg saj in približno 450 kg strupenih plinastih snovi.
Syngas
To je mešanica vodika in ogljikovega monoksida (2). V industrijskih količinah se pridobiva med parnim reformiranjem metana, uplinjanjem premoga, oksidacijo metana in predelavo organskih odpadkov. Glede na tehnologijo, ki se uporablja za proizvodnjo sintetnega plina, se lahko razmerje ogljikovega monoksida in vodika v njem razlikuje od 1:1 do 1:3.
Med glavnimi področji uporabe te surovine posebno mesto zavzema proizvodnja metanola, pa tudi sinteza Fischer-Tropsch. Razume se kot kemična reakcija, ki se pojavi v prisotnosti katalizatorja. Sestoji iz pretvorbe ogljikovega monoksida in vodika v različne tekoče ogljikovodike. V bistvu sta kob alt in železo izbrana kot katalizatorja (pospeševalca) za to interakcijo.
Posebnost tega procesa je možnost proizvodnje sintetičnih materialov za uporabo v obliki sintetičnega mazalnega olja ali goriva.
Prejemanje podrobnosti
Kako izgleda kemija reakcije? Poskusimo ugotoviti, kaj je. Opredelitev pirolize je bila obravnavana zgoraj, zdaj pa se osredotočimo na značilnosti kemičnega procesa. Metoda Fischer-Tropsch vključuje interakcijo metana s kisikom. Reakcijska produkta sta ogljikov monoksid in vodik. Kot rezultat reakcije dobimo ogljikovodike številnih alkanov in vodne pare. Prav nastali ogljikovodični produkti po čiščenju se uporabljajo za ustvarjanje sintetičnega olja.
Pomen pirolize
Ogljikov monoksid in vodikov plin nastaneta z delno oksidacijo lesnega goriva in premoga. Pomen takega procesa je v tvorbi vodika ali tekočih ogljikovodikov iz trdnih surovin (odpadki ogljikovodikov ali premog).
Pri neoksidativni pirolizi trdnih odpadkov se sintezni plin trenutno proizvaja v kemični industriji. Nekaj se ga uporablja tudi v obliki avtomobilskega goriva, brez nadaljnje obdelave s Fischer-Tropschevo reakcijo. Če je treba uporabljati tekoča goriva, podobna parafinom in mazivom, se uporablja poenostavljena kemična tehnologija.
Če je treba povečati količino proizvedenega vodika s spreminjanjem prostornine vodne pare, se kemijsko ravnotežje v tej enačbi premakne. V tem primeru po končani interakciji nastaneta vodik in ogljikov dioksid.
Izboljšanje tehnologije
Po odkritju nemških raziskovalcev Hansa Tropscha in Franza Fischerja leta 1920 je bila tehnologija večkrat posodobljena in izboljšana. Postopoma količinaSintetično gorivo, ustvarjeno s pirolizo, je v Nemčiji doseglo 124.000 sodčkov na dan. Takšen kazalnik je obstajal leta 1944.
Modernost
Danes obstajata dve veliki podjetji, ki v svoji tehnologiji uporabljata Fischer-Tropsch proces. Večina dizelskega goriva v Južni Afriki se proizvede s pirolizo, ki ji sledi oksidacija produktov oblikovanja.
Ta kemična tehnologija je pridobila posebno pozornost, potem ko so znanstveniki začeli iskati načine za proizvodnjo dizelskih snovi z nizko vsebnostjo žvepla, ki bi lahko povzročile minimalno okoljsko škodo. Na primer, ameriška podjetja trenutno izbirajo koks ali premog kot surovino in proizvajajo visokokakovostne tekoče ogljikovodike.
Kljub temu, da je postopek pirolize zrela tehnologija, ki se lahko uporablja v velikem obsegu, je povezan s precej visokimi materialnimi stroški za popravilo in delovanje naprave. Za mnoge proizvajalce to odvrača, ker se svetovne cene nafte znižujejo.
Sklep
Svetovne zaloge premoga so precej velike. Zaradi znatnega izčrpanja olja se lahko uporabljajo kot vir goriva. Analitiki, ki se ukvarjajo z naftno in plinsko industrijo, so prepričani, da je s pirolizo mogoče pridobiti visokokakovostne ogljikovodike. Ugotavljajo, da ima nastalo gorivo ne le višjo okoljsko učinkovitost v primerjavi z naftnim gorivom, ampak je tudi povsem sprejemljivo za potrošnike.po cenovnem razredu. V primeru kombinacije Fischer-Tropscheve sinteze in uplinjanja biomase lahko govorimo o obetavnem načinu proizvodnje obnovljive različice avtomobilskega goriva.
Sintetična surovina, pridobljena s pirolizo premoga, je konkurenčna le, če je cena nafte več kot 40 $ na sod. Proizvodnja takšne mešanice ogljikovodikov zahteva naložbe od sedem do devet milijard dolarjev za osemdeset tisoč sodčkov sintetičnega goriva. Tehnologije, povezane s postopkom pirolize, so okoljevarstveniki prepoznane kot ene najbolj varnih za okolje. Zato v zadnjih letih številne razvite države namenjajo veliko pozornost razvoju novih metod za proizvodnjo ogljikovodikovih goriv, ki bi jim omogočile odmik od tradicionalnih naftnih surovin. Zahvaljujoč inovacijam in izboljšanju tehnološke verige je postopek pirolize postal veliko cenejši in dostopnejši za pridobivanje visokokakovostnih tekočih ogljikovodikov. Izobraženi izdelki se ne uporabljajo samo kot gorivo, ampak tudi za ustvarjanje različnih organskih snovi.
