Описание на процеса
Необходимостта от екологично оборудване за преработка на химически отпадъци е в нашето общество от дълго време. Първите пиролизни котли започват да работят в края на деветнадесети век. А създаването на съвременни пиролизни единици решава няколко въпроса едновременно:
- екологичен компонент;
- способността да се натрупват резултатите от горенето;
- икономическа изгода.
Икономическият аспект на използването на пиролиза обаче е предназначен за бъдещето. Пиролизата е доста скъпо удоволствие. Изисква подходящо оборудване и специално обучен персонал.
Но в експлоатация пиролизните инсталации са практически автономни. Устройствата изискват електричество само за стартиране, по-нататъшната работа на котела се извършва за сметка на ресурсите, произведени по време на процеса на горене. В същото време излишъкът от генерирана енергия и пара може да се използва за битови цели, като ги пренасочва към комунални мрежи.
В Русия пиролизата едва започва да набира популярност, докато в Европа нито едно голямо предприятие не може да се справи без единици за пиролиза. Има доста причини за такова търсене на пиролиза:
- без отпадъци начин за преработка на отпадъци и всички видове индустриални замърсявания;
- нивото на ефективност от пиролиза е 90%;
- възможността за получаване на нови съединения, рециклируеми материали;
- създаването на незаменими ресурси като синтетично масло;
- получаване на въглеводороди, органични киселини и други химични елементи;
- източник на топлоснабдяване за предприятия.
Въз основа на избора на суровини за преработка, реакцията на пиролиза може да протече при различни температурни условия. Крайният резултат също ще се различава в състава на химичните елементи.
В зависимост от температурата на нагряване на пещта и допълнителните компоненти на пиролизата, дестилацията обикновено се разделя на два вида: суха и окислителна.
Домакинска употреба
На ниво домакинство се използват технологии за пиролиза за генериране на топлина и въглища, ефективно почистващи фурните от въглеродни отлагания, които са трудни за отстраняване.
Пиролизни котли за отопление
Благодарение на специалния си дизайн пиролизните котли с естествено подаване на кислород имат висока ефективност. Суровините са дърво и дървесен газ. При изгарянето им се образуват малко вещества, вредни за околната среда. Количеството произведена топлина зависи от качеството на горивото. Някои котли са предназначени за дървесен чипс, горивни пелети, въглища, кокс.
Основната част на устройството са две горивни камери, всяка от които има своя собствена функция. В горната част суровината се изсушава и се превръща в дървесен газ. Там също изгарят някои съставки на газа.
Трудните за изгаряне влизат в долната камера, където се превръщат в топлина при температури над 1000 ° С.
Почистване на фурната
Повечето от по-новите модели фурни се самопочистват. Това се дължи на високата температура. Мръсотията във фурната ще се въглени, отпадне сама или ще бъде лесно отстранена. Този процес, който отнема около три часа, е относително енергоемък: средната консумация на енергия е 3-4 kWh. Пепелта се отстранява с влажна гъба, след като устройството се охлади. Преди пиролитично самопочистване отстранете решетките, тенджерите, листовете за печене.
За производство на въглища
При обработката на широколистна или иглолистна дървесина се образуват дървесни:
- въглища,
- оцет,
- газове,
- смола.
В зависимост от температурата се разграничават няколко фази на процеса. Когато се повиши над 280 ° C, започва силна екзотермична реакция и се отделя много енергия.В последната фаза (t> 500 ° C) горим въглероден окис и водород се отделят от димните газове, когато преминават през овъглените слоеве. Твърдият остатък е червен, черен или бял въглен.
Окислителна пиролиза
Този тип пиролиза може да се нарече най-екологичен и продуктивен. Използва се за обработка на рециклируеми материали. Реакцията протича при високи температури. Например, при пиролизата на метан, той се смесва с кислород, частичното изгаряне на веществото отделя енергия, която загрява останалата суровина до температура от 16 000 ºС.
Окислителната пиролиза се използва за неутрализиране на промишлени отпадъци с високо съдържание на масло. А също и за обработка на пластмаса, каучук и други материали, които не се поддават на естествено разлагане в естествената среда.
„Окислителната пиролиза дава възможност да се обработват суровини с различна консистенция. Включително материали в течно и газообразно състояние ”.
Прилагане на метода на ниво домакинство
Животът в предградията става все по-популярен. Не всички граждани обаче са готови да подготвят дърва за огрев и газификацията на селата и вилните къщи се решава доста бавно.
Домакинските котли за пиролиза са алтернатива на традиционните методи за изолиране на жилищни помещения. Днес те не само се превръщат в източник на енергия практически от боклука, но са оборудвани със съвременна електроника и принудителна вентилация. Домакински котли "Пиролиза 43" е един от най-популярните модели на пазара за подобни продукти. Оборудването разполага с два котла за горене, което гарантира доизгаряне на генериращите пари, газове и др. Това прави използването им преобладаващо във всички отношения: икономично, безопасно, ефективно.
Освен това дървата за огрев също са подходящи за използване на този модел котел, но експертите подчертават: горивото в котлите по-скоро тлее, отколкото изгаря, плюс допълнително догаряне - те осигуряват значителни икономии на ресурси.
Почти не се образува пепел, което означава, че собствениците няма да трябва да мислят дълго време за почистване на оборудването по време на работа. Последното нещо, което е важно за битовите потребители, е възможността да се избере котел с подходящ дизайн (включително цвета му).
Видове суха пиролиза
Сухата пиролиза е една от най-търсените в индустрията. С негова помощ се получават горива, различни химични съединения и рециклируемите материали стават безвредни. Използвайки различни температурни режими на пиролиза, се получават газови, течни и твърди продукти на горене.
Загряването на котела до максимална температура от 5500 ºС се счита за режим с ниска температура. При такива температури образуването на газове практически не се случва. Работата е насочена към производството на полукокси (в индустрията те се използват активно като гориво) и смоли, от които впоследствие се произвежда изкуствен каучук.
Курсът на пиролиза при температури от 550 до 9000 ºС се счита за нискотемпературен, но всъщност, предвид техническите възможности, той принадлежи към средния температурен режим. Препоръчително е използването му, когато е необходимо да се получат пиролизен газ и твърди утайки. В този случай суровината може да включва фракции с неорганичен произход.
Курсът на пиролиза при температури над 9000 ° C се счита за високотемпературна реакция. Работата на котела при максимална температура от 9000 ºC позволява да се получат твърди материали (кокс, въглища и други) с нисък дял на отделяния газ.
Дестилацията при използване на по-високи температурни условия е необходима за получаване на предимно газообразни вещества. Практическата полза от режима на висока температура е, че произведените газове могат да се използват като гориво.
„Високотемпературната пиролиза не е придирчива към съдържанието на преработените суровини. Когато се използва режим на ниска температура, трябва да се спазват всички стъпки за подготовка, включително сушене и сортиране. "
Пиролиза
ПИРОЛИЗА (от гръцки.pyr - огън, топлина и лизис - разлагане, разпадане * a. пиролиза; н. Пиролиза; е. пиролиза, термолиза; и. pirylisis) - разлагане на веществата под въздействието на високи температури. Обикновено терминът се използва в по-тесен смисъл и определя пиролизата като високотемпературен процес на дълбока термична трансформация на органични съединения, например нефт и газ суровина при 700-900 ° C.
Основното промишлено значение е пиролизата на петролни и газови суровини. Използва се и пиролиза на твърди горива (дърва, въглища и кафяви въглища, торф, шисти).
Първите инсталации за пиролиза са построени в Русия (в Киев и Казан) през 70-те години. През 19 век пиролизата се извършва главно върху керосин, за да се получи газ за осветление. По-късно е доказана възможността за отделяне на ароматни въглеводороди от смолата, образувана по време на пиролиза. По време на Първата световна война (1914-18) пиролизата се използва широко във връзка с производството на толуен (суровина за производството на силен експлозив, TNT).
Целта на пиролизата на суров нефт е да се получи въглеводороден газ с високо съдържание на ненаситени въглеводороди; газообразните въглеводороди (етан, пропан, бутан и техните смеси) също са суровини за пиролиза. Продуктите на пиролизата са предимно етилен, в някои случаи пропилен, бутилен и бутадиен. Полезни странични продукти на пиролизата са смоли, съдържащи моно- и полициклични арени (бензен, толуен, ксилоли, нафтален, антрацен и др.). При пиролизата на етан, пропан, бензин и газьол се получават етилен, водород, сух газ (CH4 + C2H6), както и фракцията C3 от пропан, бензин и газьол, фракцията O от бензин и газьол, светлина и тежък нефт от бензин и газьол. Максималният добив на газ се постига по време на пиролиза на газообразни суровини - етан, пропан, н-бутан. От течната суровина се предпочита парафинов бензин с ниска точка на кипене. При максимален добив етиленът се образува от етан при 1000 ° C, времето за контакт е 0,01 s.
В промишлеността пиролизата на бензин в тръбните пещи е широко разпространена: смес от бензин с пара се нагрява до 840-850 ° C и след това бързо се охлажда в апарат за "охлаждане", за да се предотврати пиролитичното уплътняване на ненаситени въглеводороди. Паро-газовата смес се отделя от тежкия катран, отделят се вода, газ и леко масло от пиролиза. След дестилация на течни продукти в пиролиза се получават 4 фракции с точки на кипене: до 70 ° C, 70-130 ° C (бензен-толуен), 130-190 ° C (C8-C9) и над 190 ° C (тежка смола). Фракция Cs съдържа повече от 50% ненаситени въглеводороди, вкл. циклопентадиен и изопрен. Фракция 70-130 ° C се хидрогенира, от нея се извличат бензен и толуен. Фракцията 130-190 ° C съдържа ксилени и етилбензен (10-12% тегловни), стирен, инден, дициклопентадиен и други съединения. Фракцията 190-230 ° С се дестилира от тежката смола, за да се изолира нафтален. Тежката част на смолата съдържа смолисти асфалтенови компоненти и се използва като суровина за производството на сажди или безпепелен кокс. Добивът на течни продукти на пиролиза е (тегловни%): 2-3 от етан, 7-10 от пропан, 8-10 от n-бутан, 12-15 от пропан-пропиленова фракция, 20-30 от бензин, 40- 50 от фракция керосин-газьол. Световното производство на пиролизен етилен за производство на полиетилен, етанол, стирен, етиленов оксид и други продукти надхвърля 50 милиона тона годишно.
Пиролизата (коксуване, карбонизация, дегазация) на твърди горива (въглища, торф, шисти, дървесина) се извършва при високи температури до 900-1050 ° C, средни температури до 700 ° C и ниски температури до 500-550 ° ° С. Основната част от продуктите на пиролизата се образуват при температури (° C): въглища 300-500, кафяви въглища 250-450, антрацит 400-550, торф и дърво 150-400. Продуктите на пиролизата съдържат летливи, течни и твърди вещества: H2, CO, CO2, CH4, C2H4, H2S, NH3, H2O, бензен, (NH4) 2SO4, въглищен катран, останалото е кокс или полукокс. Добивът на продукти от пиролиза на 1 тон въглища е: до 300 nm3 газ, до 10 kg суров бензен, до 3 kg NH3 и H2S, до 120 литра смолиста вода, до 90 литра смола , до 700 кг огар. Смолата се състои от повече от 400 циклични въглеводороди и хетероатомни съединения като нафтален и неговите производни, антрацен, фенол, пиридин, хинолин, тионафтен и др. 230 нафтален, 230-270 абсорбиращо масло, 270-360 антраценово масло, останалото е смола .Пиролизата се използва при геохимични изследвания на скали с нефтен източник за оценка на техния потенциал за генериране.
Пиролиза на твърди отпадъци
Екологичното рециклиране на отпадъци е една от ключовите области на използването на пиролиза. Тези единици могат значително да намалят отрицателното въздействие на антропогенния фактор върху околната среда.
В процеса на пиролиза биоактивните вещества се разлагат, тежките метали не се топят. След термично разлагане в пиролизните котли на практика няма непотърсени отпадъци, което прави възможно значително намаляване на площта за по-нататъшното им съхранение.
Така например, изгаряйки 1 тон гуми, ние замърсяваме атмосферата с 300 кг сажди. Освен това във въздуха се отделят около 500 кг токсични вещества. Рециклирането на същия материал в пиролизните инсталации позволява използването на каучук за енергийни цели, получаване на рециклируеми материали за по-нататъшно производство и значително намаляване на вредните емисии.
Възможно е да се намали вредното въздействие върху околната среда благодарение на многостепенна система за обработка. В процеса на пиролиза отпадъците преминават през четири етапа на обезвреждане:
- първоначално изсушаване;
- напукване;
- доизгаряне на остатъците от обработка в атмосферата;
- пречистване на получените газообразни вещества в специални абсорбатори.
Пиролизните инсталации ви позволяват да преработвате отпадъци:
- дървопреработвателни предприятия;
- фармацевтична индустрия;
- автомобилна индустрия;
- електроинженерство.
Методът на пиролиза успешно борави с полимери, отпадъчни води и битови отпадъци. Отрича въздействието върху естеството на петролните продукти. Страхотно за изхвърляне на органични отпадъци.
Единственият недостатък на пиролизните единици се намира в преработката на суровини, съдържащи хлор, сяра, фосфор и други токсични химикали. Продуктите на полуживот на тези елементи под въздействието на температурата могат да се комбинират с други вещества и да образуват токсични сплави.
Необходимостта от растения за пиролиза
Основният проблем при изхвърлянето на боклука и другите твърди отпадъци по дискутирания метод е да се намери ефективен и евтин начин за улавяне на парите, които се появяват по време на изгарянето. По време на горенето се отделят хлор, фосфор, сяра. Освен това някои отделни изгаряния се отличават с наличието на реакция на взаимодействие на хлора с други продукти на горенето, в резултат на което могат да се образуват просто отровни съединения.
Съвременните инсталации решават редица от описаните трудности. Например ограничената наличност на кислород намалява вероятността от образуване на токсини: фуран, бензопирен, други.
Възможността за създаване на циклични комплекси за преработка на отпадъци води до почти без отпадъци производство. Постига се максимално спестяване на енергийни ресурси. Освен това получената шлака се използва за ремонт на пътища, което допълнително увеличава икономическата стойност на преработката.
Наборът от възможни местоположения на фабрики се разширява (дори на територията на градовете). Тъй като в идеалния случай не трябва да има емисии в околната среда: отсъствието на газообразни токсични изпарения, изключването на образуването на промишлени отпадъчни води (всичко се събира и рециклира циклично).
Последното предимство, всички горепосочени възможности се извършват на доста компактно оборудване, без огромни тръби, високо плашещи сгради. Напълно възможно е да се организира производството на вторични отпадъци в малък хангар.
Видео - инсталации за пиролиза за изхвърляне на отпадъци:
Дървесна пиролиза
Тази процедура се нарича още напукване на дърво и произхожда от Русия. Прототипът на съвременния агрегат е измислен от нашите горелки за въглища в незапомнени времена. За да получат въглен без достъп до въздух, те запалват дърва под слой земя.
Днес този процес е много по-съвършен и протича на няколко етапа.Напукването започва при нагряване до 2000 ºС. На този етап се отделя голямо количество въглероден окис. Ако продължите да го изгаряте в атмосферата, ще можете да получите огромно количество енергия.
След това котелът се нагрява до 5000 ºС. При този температурен режим се получават метанол, смоли, ацетон и оцетна киселина. Той също така произвежда твърд въглерод, по-известен като въглен.
