Què és la piròlisi? Quina és la seva importància per a la indústria química moderna? Anem a analitzar aquest problema junts.
Sobre la piròlisi dels hidrocarburs
Aleshores, què és la piròlisi? La definició d'aquest procés implica la descomposició tèrmica d'un compost orgànic sense presència d'oxigen. Els productes del petroli, el carbó, la fusta estan exposats a aquesta desintegració. Un cop finalitzat el procés, es forma gas de síntesi, així com altres productes finals.
Funcions del procés
La reacció de piròlisi es porta a terme a una temperatura de 800 a 900 graus. És aquest procés el que es considera l'opció principal per a la formació d'etilè. Aquest hidrocarbur insaturat és una matèria primera important per a la producció de diversos compostos orgànics: benzè, divinil, propilè.
Piròlisi de la fusta
Discutint sobre què és la piròlisi, observem que per primera vegada aquesta tecnologia química per processar matèries primeres de petroli i gas va ser patentada per A. A. Letny el 1877. Què és la piròlisi de la fusta? Aquesta reacció es porta a terme a una temperatura d'uns 500 graus. S'associa amb la formació de components tan importants de la producció química com l'àcid acètic, el carbó vegetal, la resina,acetona. Tenint en compte que el nostre país és un "rebost" de boscos, a Rússia operen grans plantes per al procés de piròlisi de la fusta.
Piròlisi de les escombraries
La piròlisi de residus és un projecte especial relacionat amb la destrucció de residus domèstics. La complexitat de la piròlisi de plàstics, pneumàtics, diversos residus orgànics es deu al fet que s'assumeix una tecnologia diferent, que és molt diferent del procés de processament d' altres materials sòlids.
Molts residus contenen sofre, clor, fòsfor que, després de l'oxidació (formació d'òxids), adquireixen propietats de volatilitat. Els productes de piròlisi representen una amenaça per al medi ambient.
Quan el clor interacciona amb les substàncies orgàniques formades després de la finalització del procés de descomposició, s'alliberen compostos tòxics forts com les dioxines. Per capturar aquests productes del fum emès, es necessita una unitat de piròlisi especial. Aquest procediment comporta uns costos materials importants.
Per als països europeus, el problema del reciclatge de pneumàtics vells de cotxes, peces de goma que han treballat la seva vida útil és de gran importància mediambiental. A causa del fet que les matèries primeres del petroli natural són un tipus de minerals insubstituïble, cal utilitzar recursos secundaris al màxim.
De residus domèstics i de construcció, podeu obtenir una gran quantitat de diverses substàncies de composició orgànica i inorgànica, per la qual cosa és tan important desenvoluparaquesta indústria.
Els polímers i els pneumàtics dels cotxes són matèries primeres excel·lents i valuoses. Després del seu processament per piròlisi a baixa temperatura, és possible obtenir fraccions líquides d'hidrocarburs saturats (oli sintètic), gas combustible, residu de carboni i cordó metàl·lic. Cremar una tona de pneumàtics de goma allibera uns 270 kg de sutge a l'atmosfera, així com uns 450 kg de substàncies gasoses tòxiques.
Syngas
Aquesta és una barreja d'hidrogen i monòxid de carboni (2). En volums industrials, s'obté durant el reformat amb vapor del metà, la gasificació del carbó, l'oxidació del metà i el processament de residus orgànics. Depenent de la tecnologia utilitzada per produir gas de síntesi, la proporció de monòxid de carboni i hidrogen pot variar d'1:1 a 1:3.
Entre les principals àrees d'aplicació d'aquesta matèria primera, un lloc especial ocupa la producció de metanol, així com la síntesi Fischer-Tropsch. S'entén com una reacció química que es produeix en presència d'un catalitzador. Consisteix en la conversió de monòxid de carboni i hidrogen en una varietat d'hidrocarburs líquids. Bàsicament, el cob alt i el ferro es trien com a catalitzadors (acceleradors) per a aquesta interacció.
L'especificitat d'aquest procés és la possibilitat de produir materials sintètics per utilitzar-los en forma d'oli lubricant sintètic o combustible.
S'estan rebent dades específiques
Com és la química d'una reacció? Intentem esbrinar què és. La definició de la piròlisi es va parlar anteriorment, ara ens detenem en les característiques del procés químic. El mètode Fischer-Tropsch implica la interacció del metà amb l'oxigen. Els productes de reacció són monòxid de carboni i hidrogen. Com a resultat de la reacció, obtenim hidrocarburs d'una sèrie d'alcans i vapor d'aigua. Són els productes d'hidrocarburs resultants després de la purificació els que s'utilitzen per crear oli sintètic.
Significat de la piròlisi
El monòxid de carboni i el gas hidrogen es produeixen per l'oxidació parcial de la fusta i el carbó. La importància d'aquest procés rau en la formació d'hidrogen o hidrocarburs líquids a partir de matèries primeres sòlides (residus d'hidrocarburs o carbó).
En la piròlisi no oxidativa de residus sòlids, actualment es produeix gas de síntesi a la indústria química. Una part també s'utilitza en forma de combustible d'automòbil, sense processament addicional per la reacció de Fischer-Tropsch. Si cal utilitzar combustibles líquids similars a les parafines i els lubricants, s'utilitza una tecnologia química simplificada.
Si cal augmentar la quantitat d'hidrogen produït, canviant el volum de vapor d'aigua, l'equilibri químic es desplaça en aquesta equació. En aquest cas, un cop completada la interacció, es formen hidrogen i diòxid de carboni.
Millora de la tecnologia
Després del descobriment fet l'any 1920 pels investigadors alemanys Hans Tropsch i Franz Fischer, la tecnologia s'ha modernitzat i millorat repetidament. A poc a poc quantitatEl combustible sintètic creat per piròlisi va arribar als 124.000 barrils diaris a Alemanya. Aquest indicador existia l'any 1944.
Modernitat
Avui, hi ha dues grans empreses que utilitzen el procés Fischer-Tropsch en la seva tecnologia. La major part del combustible dièsel a Sud-àfrica es produeix per piròlisi, seguida de l'oxidació dels productes de formació.
Aquesta tecnologia química va guanyar una atenció especial després que els científics van començar a buscar maneres de produir substàncies dièsel baixes en sofre que poguessin causar un dany ambiental mínim. Per exemple, actualment les empreses nord-americanes trien coc o carbó com a matèria primera, produint hidrocarburs líquids d' alta qualitat.
Malgrat que el procés de piròlisi és una tecnologia madura que es pot utilitzar a gran escala, s'associa a costos de material força elevats per a la reparació i funcionament de la planta. Per a molts productors, això és un element dissuasiu, perquè hi ha una tendència a la baixa dels preus mundials del petroli.
Conclusió
Les reserves mundials de carbó són bastant grans. Es poden utilitzar com a font de combustible a causa de l'esgotament important del petroli. Els analistes implicats en la indústria del petroli i el gas estan convençuts que és mitjançant la piròlisi que es poden produir hidrocarburs d' alta qualitat. Observen que el combustible resultant no només té un rendiment ambiental més elevat en comparació amb el combustible de petroli, sinó que també és força acceptable per als consumidors.per rang de preus. En el cas d'una combinació de la síntesi de Fischer-Tropsch i la gasificació de biomassa, podem parlar d'una manera prometedora de produir una versió renovable de combustible d'automòbil.
La matèria primera sintètica, obtinguda per piròlisi del carbó, només és competitiva si el cost del petroli és de més de 40 dòlars per barril. La producció d'aquesta barreja d'hidrocarburs requereix inversions que oscil·len entre els set i els nou mil milions de dòlars per vuitanta mil barrils de combustible sintètic. Les tecnologies associades al procés de piròlisi són reconegudes pels ecologistes com una de les més segures per al medi ambient. És per això que en els darrers anys molts països desenvolupats han prestat molta atenció al desenvolupament de nous mètodes per produir combustibles d'hidrocarburs, que els permetrien allunyar-se de la matèria primera del petroli tradicional. Gràcies a les innovacions i la millora de la cadena tecnològica, el procés de piròlisi s'ha tornat molt més econòmic i més accessible per a l'obtenció d'hidrocarburs líquids d' alta qualitat. Els productes educats no només s'utilitzen com a combustible, sinó també per crear una varietat de substàncies orgàniques.
