Wat is pyrolyse? Wat is de betekenis ervan voor de moderne chemische industrie? Laten we samen naar dit probleem kijken.
Over de pyrolyse van koolwaterstoffen
Dus, wat is pyrolyse? De definitie van dit proces omvat de thermische ontleding van een organische verbinding zonder de aanwezigheid van zuurstof. Olieproducten, steenkool, hout worden blootgesteld aan een dergelijke desintegratie. Nadat het proces is voltooid, wordt synthesegas gevormd, evenals andere eindproducten.
Procesfuncties
De pyrolysereactie wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 800 tot 900 graden. Het is dit proces dat wordt beschouwd als de belangrijkste optie voor de vorming van ethyleen. Deze onverzadigde koolwaterstof is een belangrijke grondstof voor de productie van verschillende organische verbindingen: benzeen, divinyl, propyleen.
Houtpyrolyse
Terwijl we discussiëren over wat pyrolyse is, merken we op dat deze chemische technologie voor het verwerken van olie- en gasgrondstoffen voor het eerst werd gepatenteerd door A. A. Letny in 1877. Wat is houtpyrolyse? Deze reactie wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 500 graden. Het wordt geassocieerd met de vorming van zulke belangrijke componenten van chemische productie zoals azijnzuur, houtskool, hars,aceton. Aangezien ons land een "voorraadkast" van bossen is, zijn er grote fabrieken in Rusland voor het proces van houtpyrolyse.
Prullenbak pyrolyse
Afvalpyrolyse is een bijzonder project rond de vernietiging van huishoudelijk afval. De complexiteit van de pyrolyse van kunststoffen, banden, verschillende organische afvalstoffen is te wijten aan het feit dat er wordt uitgegaan van een andere technologie, die aanzienlijk verschilt van het proces van het verwerken van andere vaste materialen.
Veel afval bevat zwavel, chloor en fosfor, die na oxidatie (vorming van oxiden) de eigenschappen van vluchtigheid krijgen. Pyrolyseproducten vormen een bedreiging voor het milieu.
Wanneer chloor interageert met organische stoffen die gevormd zijn na voltooiing van het ontbindingsproces, komen sterk giftige verbindingen zoals dioxines vrij. Om dergelijke producten uit de uitgestoten rook af te vangen, is een speciale pyrolyse-eenheid nodig. Een dergelijke procedure brengt aanzienlijke materiële kosten met zich mee.
Voor Europese landen is het probleem van het recyclen van oude autobanden, rubberen onderdelen die hun levensduur hebben bereikt, van groot milieubelang. Omdat natuurlijke oliegrondstoffen een onvervangbaar type mineralen zijn, is het noodzakelijk om secundaire bronnen maximaal te gebruiken.
Van huishoud- en bouwafval kun je een enorme hoeveelheid verschillende stoffen van organische en anorganische samenstelling krijgen, dus het is zo belangrijk om te ontwikkelendeze industrie.
Polymeren en autobanden zijn uitstekende waardevolle grondstoffen. Na verwerking door pyrolyse bij lage temperatuur is het mogelijk om vloeibare fracties van verzadigde koolwaterstoffen (synthetische olie), brandbaar gas, koolstofresidu en metaalkoord te verkrijgen. Bij het verbranden van een ton rubberen banden komt ongeveer 270 kg roet vrij in de atmosfeer, evenals ongeveer 450 kg giftige gasvormige stoffen.
Syngas
Dit is een mengsel van waterstof en koolmonoxide (2). In industriële volumes wordt het verkregen tijdens de stoomreforming van methaan, steenkoolvergassing, methaanoxidatie en verwerking van organisch afval. Afhankelijk van de technologie die wordt gebruikt om synthesegas te produceren, kan de verhouding van koolmonoxide en waterstof daarin variëren van 1:1 tot 1:3.
Onder de belangrijkste toepassingsgebieden van deze grondstof wordt een speciale plaats ingenomen door de productie van methanol, evenals de Fischer-Tropsch-synthese. Het wordt begrepen als een chemische reactie die optreedt in aanwezigheid van een katalysator. Het bestaat uit de omzetting van koolmonoxide en waterstof in een verscheidenheid aan vloeibare koolwaterstoffen. In principe worden kob alt en ijzer gekozen als katalysatoren (versnellers) voor deze interactie.
De specificiteit van dit proces is de mogelijkheid om synthetische materialen te produceren voor gebruik in de vorm van synthetische smeerolie of brandstof.
specificaties ontvangen
Hoe ziet de chemie van een reactie eruit? Laten we proberen uit te zoeken wat het is. De definitie van pyrolyse is hierboven besproken, laten we nu stilstaan bij de kenmerken van het chemische proces. De Fischer-Tropsch-methode omvat de interactie van methaan met zuurstof. De reactieproducten zijn koolmonoxide en waterstof. Als resultaat van de reactie krijgen we koolwaterstoffen van een aantal alkanen en waterdamp. Het zijn de resulterende koolwaterstofproducten na zuivering die worden gebruikt om synthetische olie te maken.
Betekenis van pyrolyse
Koolmonoxide en waterstofgas worden geproduceerd door de gedeeltelijke oxidatie van houtbrandstof en steenkool. De betekenis van een dergelijk proces ligt in de vorming van waterstof of vloeibare koolwaterstoffen uit vaste grondstoffen (koolwaterstofafval of steenkool).
Bij de niet-oxidatieve pyrolyse van vast afval wordt momenteel in de chemische industrie synthesegas geproduceerd. Een deel ervan wordt ook gebruikt in de vorm van autobrandstof, zonder verdere verwerking door de Fischer-Tropsch-reactie. Als het nodig is om vloeibare brandstoffen te gebruiken die vergelijkbaar zijn met paraffine en smeermiddelen, wordt een vereenvoudigde chemische technologie gebruikt.
Als het nodig is om de hoeveelheid geproduceerde waterstof te vergroten, door het volume waterdamp te veranderen, wordt het chemische evenwicht in deze vergelijking verschoven. In dit geval worden, nadat de interactie is voltooid, waterstof en koolstofdioxide gevormd.
Technologie verbeteren
Na de ontdekking in 1920 door de Duitse onderzoekers Hans Tropsch en Franz Fischer, is de technologie herhaaldelijk gemoderniseerd en verbeterd. Geleidelijk aantalSynthetische brandstof gemaakt door pyrolyse bereikte 124.000 vaten per dag in Duitsland. Een dergelijke indicator bestond in 1944.
Moderniteit
Tegenwoordig zijn er twee grote bedrijven die het Fischer-Tropsch-proces gebruiken in hun technologie. De meeste dieselbrandstof in Zuid-Afrika wordt geproduceerd door pyrolyse, gevolgd door oxidatie van de vormende producten.
Deze chemische technologie kreeg bijzondere aandacht nadat wetenschappers begonnen te zoeken naar manieren om dieselstoffen met een laag zwavelgeh alte te produceren die minimale milieuschade zouden kunnen veroorzaken. Zo kiezen Amerikaanse bedrijven momenteel voor cokes of steenkool als grondstof en produceren ze hoogwaardige vloeibare koolwaterstoffen.
Ondanks het feit dat het pyrolyseproces een volwassen technologie is die op grote schaal kan worden gebruikt, gaat het gepaard met vrij hoge materiaalkosten voor de reparatie en werking van de fabriek. Voor veel producenten is dit een afschrikmiddel, omdat er een neerwaartse trend is in de wereldolieprijzen.
Conclusie
Wereldkoolreserves zijn vrij groot. Ze kunnen worden gebruikt als brandstofbron vanwege de aanzienlijke uitputting van de olie. Analisten betrokken bij de olie- en gasindustrie zijn ervan overtuigd dat door pyrolyse hoogwaardige koolwaterstoffen kunnen worden geproduceerd. Ze merken op dat de resulterende brandstof niet alleen betere milieuprestaties heeft in vergelijking met petroleumbrandstof, maar ook heel acceptabel is voor consumenten.per prijsklasse. In het geval van een combinatie van Fischer-Tropsch-synthese en biomassavergassing, kunnen we spreken van een veelbelovende manier om een hernieuwbare versie van autobrandstof te produceren.
Synthetische grondstof, verkregen door pyrolyse van steenkool, is alleen concurrerend als de kosten van olie meer dan $ 40 per vat bedragen. De productie van zo'n mengsel van koolwaterstoffen vereist investeringen van zeven tot negen miljard dollar voor tachtigduizend vaten synthetische brandstof. Technologieën die verband houden met het pyrolyseproces worden door milieuactivisten erkend als een van de veiligste voor het milieu. Dat is de reden waarom veel ontwikkelde landen de afgelopen jaren veel aandacht hebben besteed aan de ontwikkeling van nieuwe methoden voor de productie van koolwaterstofbrandstoffen, waardoor ze zouden kunnen afstappen van traditionele oliegrondstoffen. Dankzij innovaties en verbetering van de technologische keten is het pyrolyseproces veel goedkoper en toegankelijker geworden voor het verkrijgen van hoogwaardige vloeibare koolwaterstoffen. Opgeleide producten worden niet alleen als brandstof gebruikt, maar ook om een verscheidenheid aan organische stoffen te creëren.
