Pyrolys

Pyrolys (från annan grekisk πῦρ " eld , värme" + λύσις "sönderdelning, sönderfall") - termisk nedbrytning av organiska och många oorganiska föreningar .

I en snäv mening - nedbrytningen av organiska naturliga föreningar med brist på syre ( ved , oljeprodukter , etc.). Pyrolys kan definieras som högtemperatur (750-800 °C) termolys av kolväten , utförd vid lågt tryck och kort varaktighet [1] .

I vid mening förstås pyrolys som högtemperaturtermolys av organiska föreningar [2] .

I vid bemärkelse, sönderdelningen av alla föreningar till mindre tunga molekyler eller kemiska element under påverkan av förhöjd temperatur [3] . Så, till exempel, vätetellurid sönderdelas till väte och tellur redan vid en temperatur på cirka 0 °C.

Pyrolys av kolväten

Introduktion

Processen för termisk pyrolys av kolväteråvaror (olja och dess fraktioner) är huvudmetoden för att erhålla lågmolekylära omättade kolväten - olefiner ( alkener ) - eten och propen .

Den befintliga kapaciteten för pyrolysanläggningar i världen är 113,0 miljoner ton/år för eten, eller nästan 100% av världsproduktionen, och 38,6 miljoner ton/år för propen, eller mer än 67% av världsproduktionen (resten - 30% av Propenproduktionen står för katalytisk krackning , cirka 3 % av världsproduktionen av propen erhålls från biproduktgaser från oljeraffinaderier, nämligen från gaser från processerna för fördröjd koksning och visbreaking ). Samtidigt är den genomsnittliga årliga ökningen av konsumtionen av eten och propen i världen mer än 4%.[ när? ] .

Tillsammans med produktionen av eten och propen är processen för oljepyrolys huvudkällan för framställning av divinyl , som isoleras genom rektifikation från den medföljande pyrolysfraktionen C4 och bensendestillat erhållna från flytande pyrolysprodukter.

Cirka 80 % av världsproduktionen av butadien och 39 % av produktionen av bensen sker genom pyrolys av kolväten .

Pyrolysförhållanden och kemiska reaktioner

Under industriella förhållanden utförs pyrolysen av kolväten vid temperaturer på 800-900 ° C och vid tryck nära atmosfären (vid inloppet till den uppvärmda rörledningen - en pyrocoil ~ 0,3 MPa , vid utgången från den - 0,1 MPa övertryck ).

Tiden för passage av råmaterialet genom pyro-spolen är 0,1-0,5 sek.

Teorin om pyrolys är inte väl förstådd. De flesta forskare ansluter sig till teorin om en mekanism för nedbrytning av fria radikaler under pyrolys under sådana förhållanden.

Konventionellt kan alla reaktioner under pyrolys delas in i primära och sekundära. Primära reaktioner fortskrider med en minskning av molekylvikten för pyrolysprodukter. Dessa är huvudsakligen spjälkningsreaktioner av högmolekylära paraffiner och nafteniska kolväten med bildning av kolväten med lägre molekylvikt, vilket åtföljs av en ökning av volymen av den gasformiga blandningen.

Vidare är sekundära reaktioner möjliga för syntes av tyngre molekyler från omättade kolväten med låg molekylvikt. Dessa reaktioner sker huvudsakligen i de sena stadierna av pyrolys.

Med en ökning av molekylvikten hos molekyler i en blandning av reaktionsprodukter minskar volymen av gaser i reaktionsmassan.

I grund och botten leder reaktionerna av bildning av aromatiska, kondenserade aromatiska kolväten såsom naftalen , antracen som ett resultat av kondensations-/polykondensationsreaktionen till syntesen av termiskt stabila aromatiska kolväten , inklusive reaktioner av Diels-Alder-typ .

Sekundära reaktioner inkluderar också bildandet av en blandning av olika pastaliknande kolväten, med en låg specifik vätehalt i föreningarnas molekyler, som kallas beck i industrin .

Pek under eldning vid temperaturer över 1000 ° C förlorar väte i sammansättningen av molekyler av lättkokande kolväten. Den resulterande produkten benämns i allmänhet pyrolytisk koks . Men pyrolytisk koks skiljer sig i många fysikaliska egenskaper, i synnerhet i absorptionsförmåga , från kolkoks.

Uppdelningen av reaktioner i primär (destruktion av tunga molekyler) och sekundär (syntes av polykondenserade aromatiska kolväten) är godtycklig, eftersom båda typerna av reaktioner sker samtidigt.

För att minska hastigheten för sekundära reaktioner av pyrolys - syntes används utspädning av pyrolysråmaterialet med vattenånga. Som ett resultat minskar partialtrycket för en ånga av kolväten och enligt Le Chateliers princip kommer en minskning av trycket i reaktionszonen att bidra till att reaktionerna fortskrider med en minskning av molekylvikten, det vill säga med en ökning i volym, vilket ökar utbytet av klyvningsprodukter - produkter av primära reaktioner.

Koncentrationen av vattenånga i pyrolysprocessen väljs beroende på målprodukten. Så för produktion av eten, butylen, bensin är förhållandet mellan ånga och råmaterial vanligtvis 0,3:1,0, 0,4:1,0, 0,5:1,0, respektive.

Konstruktion av pyrolysugnar

Inom industrin har rörformiga pyrolysreaktorer blivit utbredda. De består av två delar som skiljer sig åt i karaktären av värmeöverföring - strålning och konvektion . Det är i strålningssektionen som de rörformiga pyrolysreaktorerna (pyrocoils) är placerade, uppvärmda av förbränningsvärmen från den externt tillförda brännbara gasen i brännarna i denna sektion.

I strålningssektionen värms pyrospolarna inte direkt av brännarnas låga, utan av termisk strålning (strålning) från lågan (se Plancks formel ). och från termisk strålning av det inre eldfasta murverket i strålningssektionen av installationen, direkt uppvärmd av brännarnas låga.

I konvektionsdelen av installationen sker värmeväxling mellan värmegasen - förbränningsprodukter på grund av konvektiv värmeöverföring. I denna del av pyrolysanläggningen förvärms råvaran, vattenånga och värms till pyrolysstarttemperaturen ( 600–650 °C ). Gaser kommer in i den konvektiva delen från strålningssektionen.

För att exakt styra temperaturen i båda sektionerna installeras en rökavluftare med ett reglerande spjäll för att styra flödet av rökgaser vid enhetens utlopp.

För energieffektivitet är pyrolysanläggningar dessutom utrustade med värmeåtervinningssystem - spillvärmepannor . Förutom att värma upp råmaterialet och vattenångan som späder ut det, värms spillvärmepannans matarvatten i konvektionsdelen, och sedan används detta vatten för att kyla pyrolysprodukterna, samtidigt som det värms upp sig själv. Ång-vattenblandningen som erhålls som ett resultat av partiell avdunstning av vatten matas in i trumman på spillvärmepannan. Ångan separeras från vätskan i trumman. Den mättade ångan från trumman överhettas ytterligare i överhettaren i samma anläggning, vilket resulterar i överhettad medeltrycksånga, som sedan används som arbetsvätska i ångturbinen, som är drivningen av kompressor-överladdaren för rå pyrolys material - pyrogas.

I moderna pyrolysanläggningar, i dess konvektionsdel, finns det ytor för uppvärmning av överhettad mättad ånga till en tekniskt acceptabel temperatur ( 550 ° C , med en minskning av temperaturen för överhettad ånga, den termiska effektiviteten sjunker, vid höga temperaturer, tillförlitligheten och installationens säkerhet minskar på grund av en minskning av hållfastheten hos konstruktionsstål vid höga driftstemperaturer). Dessa åtgärder gjorde det möjligt att öka effektiviteten av värmeanvändningen i moderna modeller av pyrolysugnar upp till 91–93% .

Funktioner av industriell pyrolys

För att öka processens selektivitet och produktutbytena (för att säkerställa maximalt utbyte av de önskade reaktionsprodukterna och undertrycka bildningen av oönskade reaktionsprodukter) under pyrolys, måste uppehållstiden för råvaran i reaktionszonen - högtemperaturzonen reduceras och processtemperaturen måste höjas. Detta tillvägagångssätt ger en ökning av utbytet av målpyrolysprodukter med en samtidig minskning av bildningen av reaktionsbiprodukter.

Därför försökte anläggningsdesigners att minska varaktigheten av pyrolysfasen. I moderna installationer är tiden för överhettning av råvaror och efterföljande kylning av produkter ~0,2 s, och uppvärmningstemperaturen för pyrolysreaktioner når 870–900 °C.

Problemet med snabb uppvärmning-kylning av reaktionsblandningen på 0,2 s från ~600°C till ~1000°C är ett komplext tekniskt problem. Uppgiften kompliceras av det faktum att det är nödvändigt att ta hänsyn till den högsta tillåtna driftstemperaturen för moderna krom-nickellegeringar, som är de viktigaste konstruktionsstålen i sådana installationer, från vilka reaktionsspolar är gjorda. Vid höga temperaturer ökar även koksbildningen kraftigt på de inre ytorna av rör tillverkade av dessa legeringar.

Snabb uppvärmning-kylning av blandningen kan uppnås antingen genom att öka temperaturskillnaden mellan värmeytan och blandningen, eller genom att utveckla värmeväxlingsytan, eller genom att optimera geometrin och arrangemanget av värmeväxlingsytorna. I moderna installationer används en kombination av alla tillvägagångssätt. Utan att öka temperaturskillnaden mellan pyrocoilens vägg och ångflödet kan snabb uppvärmning uppnås genom att öka den specifika ytan på pyrocoilen, det vill säga ytan per enhetsflödeshastighet av ångflödet. De flesta av utvecklarna av pyrolysugnar har tagit vägen för konstruktivt utförande av pyrolysspolar som grenrör med variabel diameter som ingår i spolpaketet.

I anläggningar av tidigare generationer var pyrospolar ett långt rör med konstant diameter, böjt till lika delar (till en spole) för att minska storleken på ugnen, nu tillverkas pyrospolar av ett stort antal rör (10-20) liten diameter, som kombineras till gemensamma rör vid blandningsinloppet och vid utloppet, och som ett resultat, vid utloppet, slutar spolen med 1-2 rör med en väsentligt stor diameter. I sådana pyrospolar uppnås en hög värmedensitet (temperaturskillnad) vid den initiala sektionen och låg i slutet, där den höga temperaturen i rörväggen oönskat orsakar hög koksbildning.

I anläggningar av tidiga generationer var pyrospolarna i strålningssektionen horisontellt orienterade, reaktionskontakttiden i sådana ugnar var inte mindre än 1,0 sek, och den optimala pyrolystemperaturen var inte högre än 800°C. I efterföljande generationer är reaktionsrören vertikalt orienterade - de frihängande rören i den strålande sektionen av pyrospolarna gjorde det möjligt att använda mer värmebeständiga, men mer spröda material för tillverkning av pyrospolar, eftersom med detta arrangemang upplever inte rörmaterialet några mekaniska böjpåkänningar utan endast dragspänningar. Detta gjorde det möjligt att skapa högtemperaturinstallationer med kort uppehållstid för flödet av råvaror i pyrocoils.

För snabb kylning av den reagerade blandningen för att bibehålla blandningens termodynamiskt icke-jämviktstillstånd och förhindra uppkomsten av oönskade sekundära reaktioner, installeras så kallade släcknings-indunstningsapparater vid utloppet av pyrospolarna. I deras rörutrymme kyls (släcks) reaktionsprodukterna snabbt till temperaturer på 450–550 °C, vid vilken hastigheten av kolvätepolykondensationsreaktioner är mycket låg. I det ringformade utrymmet avdunstar spillvärmepannans pannvatten, vilket, som nämnts ovan, används för att producera högtrycksånga.

Tabell 1 nedan visar data om utbytet av vissa produkter i moderna pyrolysugnar.

Tabell 1 - Utbyte av vissa pyrolysprodukter av olika kolväteråvaror

Komponenter Pyrolysråvara - Etan Pyrolysråvara - Butan Pyrolysråvara – rak bensin Pyrolysråvara – Atmosfärisk gasolja
Väte 3.4 1.3 1.0 0,7
Metan 3.4 21.6 16.6 11.5
Acetylen 0,2 0,4 0,4 0,3
Eten 48,7 37,8 29.3 25,0
Etan 39,3 5.1 4.0 3.4
Propylen 1.1 17.3 16.4 14.5
Divinyl 1.1 3.6 5.6 5.1
butener 0,2 1.5 4.4 3.9
Bensen 0,6 2.5 7.1 7,0
tungt harts 0,1 0,6 5.2 9.1

Teknisk design

Under utvecklingsperioden för termisk pyrolys av kolväten har ett antal viktiga förbättringar gjorts av utformningen av pyrolysugnar och av det teknologiska systemet för framställning av lägre olefiner. Vissa förbättringar i utformningen av pyrolysugnar diskuterades i föregående avsnitt. Nu några ord om de viktigaste förändringarna i det tekniska systemet för bearbetning av pyrolysprodukter.

Införandet av släcknings- och förångningsapparater i ugnsblocksschemat gjorde det möjligt att utnyttja värmen från pyrolysprodukter med produktion av högtrycksånga. Närvaron av egen högtrycksånga ledde till att elektriskt drivna kompressorer ersattes av kompressorer med en ångturbin, vilket ledde till en storlekssänkning av kostnaden för pyrolysprodukter. En fullständig övergång från absorptionsschemat för gasseparation av reaktionsprodukter till lågtemperaturfraktionering ledde till produktion av lägre olefiner av högre kvalitet - polymerisationsrenhet. Sammantaget bidrog alla förändringar i tekniken för produktion av lägre olefiner till övergången till enstaka enheter med hög kapacitet. Om kapaciteten hos avancerade pyrolysanläggningar i början av 1960-talet var cirka 100-140 tusen ton / år, för eten, så når kapaciteten för närvarande 1,0-1,4 miljoner ton / år. Tillväxten av enhetskapaciteten för etenfabriker åtföljdes av en betydande minskning av enhetskostnaderna för råvaror och energi för produktion. Dessutom, med ökningen av kapaciteten hos pyrolysanläggningar, som ursprungligen endast var avsedda för produktion av eten, blev det ekonomiskt möjligt att separera de återstående gasprodukterna och sedan erhålla bensen och andra värdefulla komponenter från flytande produkter, vilket ytterligare ökade effektiviteten i processen.

Modern etylenproduktion inkluderar följande komponenter: själva pyrolysen, primär fraktionering och separation av pyrolysprodukter, kompression , dehydrering, djupkylning av pyrogas och gasseparation.

Pyrolysenheten består av flera pyrolysugnar. Den totala årliga etenkapaciteten för alla ugnar, exklusive ugnar som finns i reserv (för regenerering), avgör kapaciteten för hela pyrolysanläggningen. Vid utloppet av ZIA genomgår pyrolysprodukter sekundär släckning genom direktinjektion av pyrolysharts (den så kallade släckoljan) till temperaturer som inte överstiger 200 °C.

Enheten för primär fraktionering och separering av pyrolysprodukter består av system för fraktionering av kolonner och sedimenteringstankar. Som ett resultat separeras pyrolysprodukterna i processvatten, till tungt harts (kokpunkt ~ 200 °C), till lätt harts (pyrobensin), till förljusad pyrogas (U/V С1-С4 med U/V-innehåll С5 -С8).

Därefter kommer lätt pyrogas in i kompressionsenheten , som består av en flerstegskompressor. Mellan kompressionsstegen finns värmeväxlare och separatorer för kylning av den komprimerade pyrogasen och dess separation med ytterligare utsläpp av fukt och pyrokondensat. I detta skede komprimeras pyrogen till tryck på 3,7–3,8 MPa för att höja kokpunkterna för de separerade produkterna. Mellan kompressionsstegen tillhandahålls också en pyrogasreningsenhet från sura gaser (CO 2 , H 2 S), som är en packad kolonn i vilken sura gaser kemisorberas av en NaOH-lösning.

Komprimerad pyrogas kommer in i torkenheten  - in i adsorbatorer med fyllda molekylsilar , där vattnet avlägsnas helt.

Vid pyrogas djupkylningsenhet kyls pyrogasen gradvis ned till en temperatur på -165 °C. Vid denna temperatur är praktiskt taget bara väte i gasformigt tillstånd. Vidare passerar den kylda pyrogen (i flytande tillstånd, utan väte) parallellt och i serie genom fyra destillationskolonner, i vilka metan , etan-eten (EEP), propan-propen (PPF), C4-fraktion och pyro -bensin är destillerat av . EEF och PPF hydrobehandlas ytterligare för att avlägsna acetyleniska kolväten (och propadien i PPF), och sedan separeras eten och propen genom destillation . Återstående etan och propan används som återvunnet pyrolysråvara. Pyrolys C4-fraktionen används för att isolera den extraktiva destillationen av divinyl och butylener .

Pyrolysharts som erhålls vid primär fraktionering används för att erhålla kimrök .

I etenanläggningar med stor kapacitet (från 250 tusen ton / år och mer) bearbetas vanligtvis lätta hartser ( pyrobensin ) med frisättning av ultrahöga C5-, BTX-fraktioner (aromatiska kolväten C6-C8) och C9-fraktioner. BTK-fraktion, bestående av 90 viktprocent. % från aromatiska kolväten, används för att erhålla bensen genom termisk eller katalytisk hydrodealkylering eller för att isolera bensen , toluen och xylen genom extraktion och extraktiv destillation. Isopren , cyklopentadien ( dicyklopentadien i kommersiell form), pyrilener erhålls vidare från ultraljud C5 . Fraktion C9 används för att producera petroleumhartser .

Råvarubas

Den moderna världsstrukturen för pyrolysråmaterial är som följer: etan  - 27,6 viktprocent, flytande gaser ( propan , butan ) - 14,0 viktprocent, rak bensin ( nafta ) - 53,1 viktprocent, vätebehandlad fotogen- gasolja fraktioner - 5,3 vikt-%.

Användningen av dessa typer av råvaror i enskilda länder är olika. Så i USA och Kanada är etan den dominerande råvaran (49,1 viktprocent och 69,7 viktprocent), i Tyskland, Kina, Frankrike och Japan – nafta (57,4 viktprocent, 73,3 viktprocent, 60,0 viktprocent). och 80,3 viktprocent). Dessutom används vätebehandlade fotogen-gasoljefraktioner (32,0 viktprocent och 26,7 viktprocent) i stor utsträckning i Tyskland och Kina.

I Ryssland är strukturen för pyrolysråvaror 2002 följande: etan - 7,9% massa, flytande gaser (propan, butan) - 29,6% massa, NGL - 6,5% massa, rakbensin - 56,0% massa. Detta, i jämförelse med strukturen för pyrolysråvaran i Sovjetunionen 1990, visar en ökning av andelen gasformigt råmaterial med 20 viktprocent. Detta beror på att det under perioden 1990-1998. i Ryska federationen minskade volymen av oljeproduktion och raffinering kraftigt. Men på grund av ökningen av oljeproduktionen i Ryssland från 301 miljoner ton 1998 till 458,8 miljoner ton. 2004, i Ryska federationen, ökade andelen flytande kolväten i råvaran för pyrolys. Som ett resultat är sammansättningen av råvaran för pyrolys i Ryssland idag som följer: etan - 8,0 viktprocent, flytande gaser (propan, butan) - 24,0 viktprocent, NGL - 6,7 viktprocent, rakbensin - 61 3 vikt-%.

Produktionsnivå av lägre olefiner

Tabellerna nedan visar data från årsrapporten för Oil and Gas Journal, som kännetecknar utvecklingsnivån för produktionen av lägre olefiner utomlands och i Ryssland.

Världens största etenproducenter

Land Kapacitet, tusen ton/år
 USA 27 653
 Japan 7576
 Saudiarabien 5640
 Republiken Korea 5450
 Tyskland 5415
 Kanada 5377
 Kina 4988
 Nederländerna 3900
 Frankrike 3433
 Ryssland 2810

De största etenföretagen i världen

Företag Kapacitet, tusen ton/år
Dow Chemical 12900
ExxonMobil 11467
Shell Chemicals 8432
SABIC 6890
Equistar Chemical 4880
BP 6009
Chemical 3993
Sinopec 3505
Atofina 5653
Nova Chemicals 3537

Tabell 4 - Världens största etenkomplex

Företag Plats Kapacitet tusen ton/år
Nova Chemicals Joffre, Prov. Alberta, Kanada 2818
Arabian Petrochemical Co. Jbeil, Saudiarabien 2250
Exxon Mobil Chemical Corp. Baytown Texas 2197
Chevron Phillips Chemicals Co. Sweeney Texas 1905
Equistar Chemical L.P. Channelview, pc. Texas 1750
Dow Chemical Terneuzen, Nederländerna 1750
Yanbu Petrochemical Co. Yanbu, Saudiarabien 1705
Shell Chemicals Ltd. Norco, st. Louisiana 1556
Dow Chemical Co. Frihamn Texas 1540
Formosa Plastics Group Point-Comfort, st. Texas 1530

Tabell 5 - De största ryska företagen - producenter av eten och propen

Företag Etenkapacitet, tusen ton/år Propenkapacitet, tusen ton/år
ZapSibNeftekhim LLC 1500 500
OAO Nizhnekamskneftekhim 600 280
OJSC Kazanorgsintez 375 60
OOO SIBUR-Kstovo 360 170
LLC "Stavrolen" 350 140
Gazprom Salavat neftekhim" 300 140
OJSC Angarsk Polymer Plant 300 140
OJSC "Tomsk Petrochemical Plant" 300 140
OJSC " Ufaorgsintez " 210 185
ZAO Neftekhimiya (region Samara) 180 40
ZAO Sibur-Khimprom 45 46
OJSC "Moscow Oil Refinery"
100
JSC "Omsk gummi"
52
Total 2810 1403

Som framgår av tabellerna är utvecklingsnivån för pyrolys i Ryssland extremt låg, eftersom efter byggandet av EP-450-anläggningen i Nizhnekamsk (1970-1976) byggdes inte en enda anläggning. Kapacitetsökningen i Ryska federationen genomförs för närvarande på grund av återuppbyggnaden av befintliga pyrolysanläggningar, till exempel återuppbyggnaden av etenkomplexet "Ethylene-450" av OAO Nizhnekamskneftekhim (Nizhnekamsk, Tatarstan) med en ökning i kapacitet från 450 tusen ton/år till 600 tusen ton/år. Möjliga projekt för konstruktion av anläggningar för produktion av eten i Ryska federationen under det kommande decenniet i fallet med genomförandet av planerna som tillkännagavs av de ledande företagen ges i tabell 6.

Tabell 6 - Projekt för konstruktion av pyrolysanläggningar i Ryska federationen

Företags-/komplexnamn År för inträde Etenkapacitet, tusen ton/år
ZAO Vostochnaya Petrochemical Company ( Rosneft ) n/a n/a
Amur GCC 2024 2700
Irkutsk Polymer Plant 2024 650
Baltic Chemical Complex, Leningrad-regionen 2023-2024 3050
PJSC " Nizhnekamskneftekhim " 2023 600
Total 2015—2025 8500

Utsikter för utveckling

Två huvudområden för forskning inom pyrolysområdet bör noteras: katalytisk pyrolys och pyrolys med tillsats av olika ämnen (nedbrytningsinitiatorer eller sidoreaktionshämmare).

När olika katalysatorer används ökar selektiviteten och utbytet av vissa huvudprodukter avsevärt. I detta fall kan pyrolystemperaturen reduceras avsevärt. De största nackdelarna med katalytisk pyrolys är utan tvekan den snabba koksningen av katalysatorer och behovet av att skapa nya installationer och ny teknisk utrustning. Och eftersom fullfjädrade industriella katalytiska pyrolysanläggningar ännu inte har dykt upp, betyder det att det är ganska svårt att skapa sådana som skulle vara pålitliga och lätta att använda. Även om japanska forskare intensivt forskar på detta område, dyker det upp anteckningar i pressen om tester i Japan av experimentella katalytiska pyrolysanläggningar.

I den andra riktningen testades ett stort antal föreningar med deras tillsats från tiotals ppm till tiotals procent i råvaror. Dessa ämnen initierar nedbrytningsreaktioner av råmaterial och/eller hämmar sido, oönskade sekundära processer. Inom industrin har användningen av små tillsatser (50-300 ppm) av ämnen som hjälper till att minska bildningen av koks under pyrolys blivit utbredd. Svavelhaltiga föreningar (som dimetyldisulfid , tert-butylpolysulfid) frigörs från dessa ämnen. Nalco främjar aktivt en koksningshämmare baserad på fosforhaltiga ämnen. Verkningsprincipen för dessa ämnen är passiveringen av aktiva centra för koksbildning på pyrocoilens vägg. Men denna riktning har också många nackdelar, såsom: komplexiteten av enhetlig dosering, enhetlig fördelning av tillsatsen över råångflödet, begränsning av användningen av koksbildningsinhibitorer vid pyrolys av råmaterial med svavelhalt (rak). -kör bensin, atmosfärisk gasolja).

Av den senaste utvecklingen bör det noteras användningen av olika fysiska fält (akustiska, elektromagnetiska) i pyrolysprocessen. Effekten av dessa fält är ungefär densamma som vid användning av katalysatorer.

Dessutom avtar inte intresset för plasmakemiska teknologier som använder lågtemperaturplasma, vilket gör att reaktioner kan utföras vid temperaturer på 1000–10000 K. Den största fördelen med plasmakemiska reaktioner är möjligheten att använda lågvärdiga eller svåra - att bearbeta råvaror. Till exempel kan metan lätt sönderdelas vid sådana temperaturer. Mot bakgrund av en snabb ökning av oljepriserna är denna process mycket lovande.

Pyrolys av trä

Pyrolys är det första steget i förbränning av ved. Alla känner till lågorna på brinnande ved, grenar i en eld bildas på grund av förbränningen av inte själva träets kol, utan gaser - flyktiga pyrolysprodukter. Under pyrolys av trä (450-500 ° C) bildas en mängd olika ämnen, de högsta koncentrationerna i de gasformiga produkterna från pyrolys är: metylalkohol (därför har metanol det föråldrade namnet "träsprit"), ättiksyra , aceton , bensen , furan , etc. Icke-flyktiga produkter av ofullständig pyrolys - flytande och pastaliknande hartser , (se Tjära ). Slutprodukten av den fullständiga pyrolysen av trä är nästan rent kol (innehåller några få oxider av kalium , natrium , kalcium , magnesium och järn som föroreningar ) - träkol .

Denna process används i pyrolyspannor . Processen med träförgasning (pyrolys) sker i pannans övre kammare (lastutrymme) under inverkan av hög temperatur och med begränsad lufttillgång. Gaserna som bildas under denna process passerar genom en zon med höga temperaturer, når utloppsanordningens kanal och blandas med sekundärluft där.

Rökning

Se huvudartikel: Rökning

På basis av pyrolysprocessen av trä (oftast alflis ), röks olika livsmedelsprodukter. Det är mer korrekt att kalla denna process partiell oxidation eller oxidativ pyrolys, eftersom den sker med begränsad lufttillgång. Det har bevisats att denna metod för rökning inte är ofarlig för människokroppen, eftersom farliga cancerframkallande ämnen , såsom 3,4-benspyren , bildas och äts under oxidativ pyrolys .

Pyrolys av sopor och avfall

Det finns projekt för destruktion av hushållsavfall med hjälp av pyrolys. Svårigheter med organisationen av pyrolys av däck , plast och annat organiskt avfall är inte förknippade med själva pyrolystekniken, som inte skiljer sig från tekniken för termisk bearbetning av andra fasta material. Problemet är att det mesta avfallet innehåller fosfor , klor och svavel . Svavel och fosfor i oxiderad form är flyktiga och skadliga för miljön. Klor reagerar aktivt med organiska pyrolysprodukter för att bilda långlivade giftiga föreningar (till exempel dioxiner ). Att fånga upp dessa föreningar från rök  är kostsamt och har sina egna utmaningar. Problemet med att återvinna begagnade bildäck och föråldrade gummiprodukter är av stor miljömässig och ekonomisk betydelse för alla utvecklade länder i världen. Och oersättligheten hos naturliga oljeråvaror dikterar behovet av att använda sekundära resurser med maximal effektivitet, det vill säga istället för berg av sopor kan en ny industri utvecklas - kommersiell avfallshantering.

Däck och polymerer är värdefulla råvaror, som ett resultat av deras bearbetning genom lågtemperaturpyrolys (upp till 500 ° C), erhålls flytande fraktioner av kolväten ( syntetisk olja ), kolrester ( kimrök ), metallkord och brännbar gas . Samtidigt, om du bränner 1 ton däck på vanligt sätt, kommer 270 kg sot och 450 kg giftiga gaser att släppas ut i atmosfären.

Se även

Anteckningar

  1. Akhmetov S.A. Ch. 7 Teoretiska grunder och teknologi för primära olje- och gasbearbetningsprocesser // Fysikalisk och kemisk teknologi för djup olje- och gasbearbetning - UGNTU, 1997. - V. 2.
  2. Pyrolys - artikel från Great Soviet Encyclopedia
  3. Bergsuppslagsverk i 2 volymer. Volym 1 M:. "Sovjetisk uppslagsverk" 1984.

Litteratur