Co je pyrolýza? Jaký je jeho význam pro moderní chemický průmysl? Pojďme se na tento problém společně podívat.
O pyrolýze uhlovodíků
Co je tedy pyrolýza? Definice tohoto procesu zahrnuje tepelný rozklad organické sloučeniny bez přítomnosti kyslíku. Takovému rozpadu jsou vystaveny ropné produkty, uhlí, dřevo. Po dokončení procesu se tvoří syntézní plyn a další konečné produkty.
Funkce procesu
Pyrolýzní reakce se provádí při teplotě 800 až 900 stupňů. Právě tento proces je považován za hlavní možnost tvorby ethylenu. Tento nenasycený uhlovodík je důležitou surovinou pro výrobu různých organických sloučenin: benzen, divinyl, propylen.
pyrolýza dřeva
Při polemice o tom, co je pyrolýza, poznamenáváme, že poprvé byla tato chemická technologie pro zpracování ropných a plynových surovin patentována A. A. Letným v roce 1877. Co je pyrolýza dřeva? Tato reakce se provádí při teplotě asi 500 stupňů. Je spojena se vznikem tak důležitých složek chemické výroby, jako je kyselina octová, dřevěné uhlí, pryskyřice,aceton. Vzhledem k tomu, že naše země je „spíž“lesů, fungují v Rusku velké závody na proces pyrolýzy dřeva.
pyrolýza odpadu
Pyrolýza odpadu je speciální projekt související s ničením domovního odpadu. Složitost pyrolýzy plastů, pneumatik, různých organických odpadů je dána tím, že se předpokládá jiná technologie, která se výrazně liší od procesu zpracování jiných pevných materiálů.
Mnoho odpadů obsahuje síru, chlór, fosfor, které po oxidaci (vzniku oxidů) získávají vlastnosti těkavosti. Produkty pyrolýzy představují hrozbu pro životní prostředí.
Při interakci chloru s organickými látkami vzniklými po dokončení procesu rozkladu se uvolňují silné toxické sloučeniny, jako jsou dioxiny. K zachycení takových produktů z emitovaného kouře je zapotřebí speciální pyrolýzní jednotka. Takový postup vyžaduje značné materiálové náklady.
Pro evropské země má problém recyklace starých pneumatik automobilů, pryžových dílů, které již mají životnost, velký význam pro životní prostředí. Vzhledem k tomu, že přírodní ropné suroviny jsou nenahraditelným druhem nerostů, je nutné v maximální míře využívat druhotné zdroje.
Z domovního a stavebního odpadu můžete získat obrovské množství různých látek organického i anorganického složení, proto je tak důležité rozvíjettoto odvětví.
Polymery a pneumatiky pro automobily jsou vynikající cenné suroviny. Po jeho zpracování nízkoteplotní pyrolýzou je možné získat kapalné frakce nasycených uhlovodíků (syntetický olej), hořlavého plynu, uhlíkového zbytku a kovového kordu. Spálením tuny gumových pneumatik se do atmosféry uvolní asi 270 kg sazí a také asi 450 kg toxických plynných látek.
Syngas
Toto je směs vodíku a oxidu uhelnatého (2). V průmyslových objemech se získává při parním reformování metanu, zplyňování uhlí, oxidaci metanu a zpracování organického odpadu. V závislosti na technologii použité k výrobě syntézního plynu se poměr oxidu uhelnatého a vodíku v něm může lišit od 1:1 do 1:3.
Mezi hlavními oblastmi použití této suroviny zaujímá zvláštní místo výroba metanolu a také Fischer-Tropschova syntéza. Rozumí se jí chemická reakce, ke které dochází v přítomnosti katalyzátoru. Spočívá v přeměně oxidu uhelnatého a vodíku na různé kapalné uhlovodíky. V zásadě se jako katalyzátory (urychlovače) pro tuto interakci volí kob alt a železo.
Specifikem tohoto procesu je možnost výroby syntetických materiálů pro použití ve formě syntetického mazacího oleje nebo paliva.
Přijímání konkrétních údajů
Jak vypadá chemie reakce? Zkusme zjistit, co to je. Definice pyrolýzy byla diskutována výše, nyní se zastavíme u vlastností chemického procesu. Fischer-Tropschova metoda zahrnuje interakci metanu s kyslíkem. Produkty reakce jsou oxid uhelnatý a vodík. Výsledkem reakce jsou uhlovodíky řady alkanů a vodní pára. Právě výsledné uhlovodíkové produkty po čištění se používají k výrobě syntetického oleje.
Význam pyrolýzy
Oxid uhelnatý a plynný vodík se vyrábí částečnou oxidací dřevěného paliva a uhlí. Význam takového procesu spočívá ve vzniku vodíku nebo kapalných uhlovodíků z pevných surovin (uhlovodíkový odpad nebo uhlí).
Při neoxidační pyrolýze pevného odpadu se v současnosti v chemickém průmyslu vyrábí syntézní plyn. Část se používá také ve formě automobilového paliva, bez dalšího zpracování Fischer-Tropschovou reakcí. Pokud je nutné použít kapalná paliva podobná parafínům a mazivům, používá se zjednodušená chemická technologie.
Pokud je nutné zvýšit množství vyrobeného vodíku, změnou objemu vodní páry se v této rovnici posune chemická rovnováha. V tomto případě se po dokončení interakce tvoří vodík a oxid uhličitý.
Vylepšování technologie
Po objevu, který v roce 1920 učinili němečtí výzkumníci Hans Tropsch a Franz Fischer, byla tato technologie opakovaně modernizována a zdokonalována. Postupně množstvíSyntetické palivo vytvořené pyrolýzou dosáhlo v Německu 124 000 barelů denně. Takový ukazatel existoval v roce 1944.
Moderita
Dnes existují dvě velké společnosti, které ve své technologii využívají proces Fischer-Tropsch. Většina motorové nafty v Jižní Africe se vyrábí pyrolýzou, po níž následuje oxidace vznikajících produktů.
Tato chemická technologie získala zvláštní pozornost poté, co vědci začali hledat způsoby, jak vyrobit naftu s nízkým obsahem síry, které by mohly způsobit minimální škody na životním prostředí. Například americké společnosti v současné době volí koks nebo uhlí jako surovinu a vyrábějí vysoce kvalitní kapalné uhlovodíky.
Navzdory skutečnosti, že proces pyrolýzy je vyspělou technologií, kterou lze použít ve velkém měřítku, je spojen s poměrně vysokými náklady na materiál na opravu a provoz zařízení. Pro mnoho producentů je to odstrašující případ, protože světové ceny ropy mají klesající tendenci.
Závěr
Světové zásoby uhlí jsou poměrně velké. Mohou být použity jako zdroj paliva kvůli značnému vyčerpání ropy. Analytici působící v ropném a plynárenském průmyslu jsou přesvědčeni, že vysoce kvalitní uhlovodíky lze vyrábět právě pyrolýzou. Poznamenávají, že výsledné palivo má nejen vyšší environmentální výkonnost ve srovnání s ropným palivem, ale je také docela přijatelné pro spotřebitele.podle cenového rozpětí. V případě kombinace Fischer-Tropschovy syntézy a zplyňování biomasy lze hovořit o slibném způsobu výroby obnovitelné verze automobilového paliva.
Syntetická surovina získaná pyrolýzou uhlí je konkurenceschopná pouze v případě, že cena ropy je vyšší než 40 USD za barel. Výroba takové směsi uhlovodíků vyžaduje investice v rozmezí od sedmi do devíti miliard dolarů za osmdesát tisíc barelů syntetického paliva. Technologie spojené s procesem pyrolýzy jsou environmentalisty uznávány jako jedny z nejbezpečnějších pro životní prostředí. Mnoho vyspělých zemí proto v posledních letech věnuje velkou pozornost vývoji nových metod výroby uhlovodíkových paliv, které by jim umožnily odklonit se od tradičních ropných surovin. Díky inovacím a zlepšení technologického řetězce se proces pyrolýzy stal mnohem levnějším a dostupnějším pro získávání vysoce kvalitních kapalných uhlovodíků. Vzdělané produkty se používají nejen jako palivo, ale také k výrobě různých organických látek.
