Proceso aprašymas
Aplinkai nekenksmingos cheminių atliekų perdirbimo įrangos poreikis mūsų visuomenėje atsirado jau seniai. Pirmieji pirolizės katilai pradėjo veikti XIX amžiaus pabaigoje. Šiuolaikinių pirolizės įrenginių sukūrimas išsprendė kelis klausimus vienu metu:
- ekologinis komponentas;
- gebėjimas kaupti degimo rezultatus;
- ekonominė nauda.
Tačiau ekonominis pirolizės naudojimo aspektas yra skirtas ateičiai. Pirolizė yra gana brangus malonumas. Tam reikalinga tinkama įranga ir specialiai apmokytas personalas.
Tačiau veikiant pirolizės įrenginiai yra praktiškai autonomiški. Įrenginiams reikia tik elektros, kad jie būtų paleisti; tolesnis katilo veikimas atliekamas degimo proceso metu pagamintų išteklių sąskaita. Tuo pačiu metu pagamintos energijos ir garo perteklius gali būti naudojamas buitiniams tikslams, nukreipiant juos į inžinerinius tinklus.
Rusijoje pirolizė dar tik pradeda populiarėti, tuo tarpu Europoje ne viena didelė įmonė gali išsiversti be pirolizės įrenginių. Tokios pirolizės paklausos priežasčių yra nemažai:
- be atliekų atliekų perdirbimo būdas ir visų rūšių pramoninė tarša;
- pirolizės efektyvumo lygis yra 90%;
- galimybė gauti naujų junginių, perdirbamų medžiagų;
- nepakeičiamų išteklių, tokių kaip sintetinė nafta, kūrimas;
- angliavandenilių, organinių rūgščių ir kitų cheminių elementų gavimas;
- šilumos tiekimo šaltinis įmonėms.
Remiantis perdirbimo žaliavų pasirinkimu, pirolizės reakcija gali vykti skirtingomis temperatūros sąlygomis. Galutinis rezultatas taip pat skirsis pagal cheminių elementų sudėtį.
Priklausomai nuo krosnies kaitinimo temperatūros ir papildomų pirolizės komponentų, distiliacija paprastai skirstoma į dvi rūšis: sausą ir oksidacinę.
Buitinis naudojimas
Buitiniu lygiu pirolizės technologijos naudojamos šilumai ir anglims gaminti, efektyviai valant krosnis nuo sunkiai pašalinamų anglies nuosėdų.
Piroliziniai katilai šildymui
Dėl ypatingo dizaino pirolizės katilai, turintys natūralų deguonies tiekimą, pasižymi dideliu efektyvumu. Žaliavos yra mediena ir medienos dujos. Juos sudeginus susidaro nedaug aplinkai kenksmingų medžiagų. Pagamintos šilumos kiekis priklauso nuo kuro kokybės. Kai kurie katilai skirti medžio drožlėms, kuro granulėms, anglims, koksui gaminti.
Pagrindinė prietaiso dalis yra dvi degimo kameros, kurių kiekviena turi savo funkciją. Viršuje žaliava džiovinama ir paverčiama medienos dujomis. Kai kurie dujų komponentai ten taip pat deginami.
Sunkiai degantys patenka į apatinę kamerą, kur virsta šiluma, esant aukštesnei nei 1000 ° C temperatūrai.
Orkaitės valymas
Dauguma naujesnių orkaitės modelių savaime išsivalo. Taip yra dėl aukštos temperatūros. Orkaitės viduje esantys nešvarumai anglies pavidalu, savaime nukris arba bus lengvai pašalinami. Šis procesas, trunkantis apie tris valandas, yra gana daug energijos reikalaujantis: vidutiniškai suvartojama 3–4 kWh energijos. Kai prietaisas atvės, pelenai pašalinami drėgna kempine. Prieš pirolitinį savaiminį valymą nuimkite groteles, puodus, kepimo skardas.
Anglies gamybai
Apdorojant lapuočių ar spygliuočių medieną, mediena susidaro:
- anglis,
- actas,
- dujos,
- derva.
Priklausomai nuo temperatūros, išskiriamos kelios proceso fazės. Kai ji pakyla virš 280 ° C, prasideda stipri egzoterminė reakcija ir išsiskiria daug energijos.Paskutinėje fazėje (t> 500 ° C) eidamas per apdegusius sluoksnius iš išmetamųjų dujų išsiskiria degusis anglies monoksidas ir vandenilis. Kietos liekanos yra raudonos, juodos arba baltos anglies.
Oksidacinė pirolizė
Tokią pirolizės rūšį galima pavadinti ekologiškiausia ir produktyviausia. Jis naudojamas perdirbamoms medžiagoms perdirbti. Reakcija vyksta aukštoje temperatūroje. Pavyzdžiui, pirolizuojant metaną, jis maišosi su deguonimi, dalinai degant medžiagai išsiskiria energija, kuri likusią žaliavą pašildo iki 16 000 ºС temperatūros.
Oksidacinė pirolizė naudojama neutralizuoti pramonines atliekas, kuriose yra daug naftos. Taip pat plastiko, gumos ir kitų medžiagų, kurios natūraliai nesuyra natūraliai, perdirbimui.
„Oksidacinė pirolizė leidžia perdirbti įvairios konsistencijos žaliavas. Įskaitant skystas ir dujines medžiagas “.
Metodo įgyvendinimas namų ūkio lygiu
Gyvenimas priemiestyje tampa vis populiaresnis. Tačiau ne visi miestiečiai yra pasirengę ruošti malkas, o kaimų ir vasarnamių gazifikacija sprendžiama gana lėtai.
Buitiniai pirolizės katilai yra alternatyva tradiciniams gyvenamųjų patalpų izoliacijos metodams. Šiandien jie ne tik tampa energijos šaltiniu praktiškai iš šiukšlių, bet ir turi modernią elektroniką ir priverstinę ventiliaciją. Buitiniai katilai „Pyrolysis 43“ yra vienas iš populiariausių panašių produktų modelių rinkoje. Įranga turi du degimo katilus, kurie garantuoja generuojančių garų, dujų ir kt. Todėl jų naudojimas visais atžvilgiais yra vyraujantis: ekonomiškas, saugus, efektyvus.
Be to, malkos taip pat tinka naudoti šį katilo modelį, tačiau ekspertai pabrėžia: katiluose esantys degalai labiau degina, o ne degina, taip pat papildomas perdegimas - jie žymiai sutaupo išteklių.
Beveik nesusidaro pelenai, o tai reiškia, kad savininkams nereikės ilgai galvoti apie įrangos valymą eksploatacijos metu. Paskutinis dalykas, svarbus gyvenamųjų namų vartotojams, yra galimybė pasirinkti tinkamos konstrukcijos katilą (įskaitant jo spalvą).
Sausos pirolizės tipai
Sausoji pirolizė yra viena iš paklausiausių pramonėje. Su jo pagalba gaunamas kuras, įvairūs cheminiai junginiai, o perdirbamos medžiagos tampa nepavojingos. Naudojant skirtingus pirolizės temperatūros režimus, gaunamos dujos, skysti ir kieti degimo produktai.
Katilo įkaitinimas iki maksimalios 5500 ºС temperatūros laikomas žemos temperatūros režimu. Esant tokiai temperatūrai, dujų susidarymas praktiškai nevyksta. Darbas skirtas puskoksų (pramonėje jie aktyviai naudojami kaip kuras) ir dervų, iš kurių vėliau gaminama dirbtinė guma, gamybai.
Pirolizės eiga esant temperatūrai nuo 550 iki 9000 ºС laikoma žemos temperatūros, tačiau iš tikrųjų, atsižvelgiant į technines galimybes, ji priklauso vidutinės temperatūros režimui. Jį naudoti patartina, kai reikia gaminti pirolizės dujas ir kietąsias nuosėdas. Šiuo atveju žaliavoje gali būti neorganinės kilmės frakcijų.
Pirolizės eiga aukštesnėje nei 9000 ° C temperatūroje laikoma reakcija aukštoje temperatūroje. Veikiant katilui, esant maksimaliai 9000 ºC temperatūrai, gaunamos kietos medžiagos (koksas, medžio anglis ir kt.) Su maža išmetamų dujų dalimi.
Norint gauti daugiausia dujines medžiagas, būtina distiliuoti aukštesnės temperatūros sąlygomis. Praktinė aukšto temperatūros režimo nauda yra ta, kad susidariusias dujas galima naudoti kaip kurą.
„Aukštos temperatūros pirolizė nėra išranki perdirbtų žaliavų kiekiui. Naudojant žemos temperatūros režimą, reikia atlikti visus paruošimo veiksmus, įskaitant džiovinimą ir rūšiavimą. "
Pirolizė
PIROLIZĖ (iš graikų.pyr - ugnis, šiluma ir lizė - irimas, irimas * a. pirolizė; n. Pirolizė; f. pirolizė, termolizė; ir. pirilisis) - medžiagų skaidymas veikiant aukštai temperatūrai. Paprastai šis terminas vartojamas siauresne prasme ir apibūdina pirolizę kaip organinių junginių, pavyzdžiui, naftos ir dujų žaliavos 700–900 ° C temperatūroje vykstančio gilaus šiluminio virsmo aukštos temperatūros procesą.
Pagrindinė pramoninė reikšmė yra naftos ir dujų žaliavų pirolizė. Taip pat naudojama kietojo kuro (medienos, anglies ir rudosios anglies, durpių, naftos skalūnų) pirolizė.
Pirmosios pirolizės gamyklos buvo pastatytos Rusijoje (Kijeve ir Kazanėje) 70-aisiais. XIX amžiuje pirolizė daugiausia buvo atliekama su žibalu, kad gautų apšvietimo dujų. Vėliau buvo įrodyta galimybė aromatinius angliavandenilius atskirti nuo dervos, susidariusios pirolizės metu. Pirmojo pasaulinio karo metu (1914–18) pirolizė buvo plačiai naudojama ryšium su tolueno (žaliavos stipraus sprogmens, TNT gamybai) gamyba.
Žalios naftos pirolizės tikslas yra gauti angliavandenilių dujas, kuriose būtų didelis nesočiųjų angliavandenilių kiekis; dujiniai angliavandeniliai (etanas, propanas, butanas ir jų mišiniai) taip pat yra pirolizės žaliavos. Pirolizės produktai daugiausia yra etilenas, kai kuriais atvejais propilenas, butilenas ir butadienas. Naudingi pirolizės šalutiniai produktai yra dervos, turinčios mono- ir policiklinių arenų (benzeno, tolueno, ksilenų, naftaleno, antraceno ir kt.). Piranizuojant etaną, propaną, benziną ir gazolį, susidaro etilenas, vandenilis, sausos dujos (CH4 + C2H6), taip pat propano, benzino ir gazolio C3 frakcija, benzino ir gazolio O frakcija, lengvasis ir sunkioji nafta iš benzino ir gazolis. Didžiausia dujų išeiga pasiekiama pirolizuojant dujines žaliavas - etaną, propaną, n-butaną. Iš skystų žaliavų pirmenybė teikiama parafininiam benzinui, kurio virimo temperatūra yra žema. Esant maksimaliam derliui, etilenas susidaro iš etano 1000 ° C temperatūroje, kontakto laikas yra 0,01 s.
Pramonėje benzino pirolizė vamzdinėse krosnyse yra plačiai paplitusi: benzino mišinys su garais kaitinamas iki 840–850 ° C, o tada greitai atvėsinamas „gesinimo“ aparatu, kad būtų išvengta pirolizinio nesočiųjų angliavandenilių tankinimo. Garų ir dujų mišinys atskiriamas nuo sunkiosios dervos, vanduo, dujos ir pirolizės lengvoji alyva. Distiliuojant skystus produktus pirolizės įrenginyje, gaunamos 4 frakcijos su virimo temperatūra: iki 70 ° C, 70-130 ° C (benzenas-toluenas), 130-190 ° C (C8-C9) ir aukštesnės nei 190 ° C (sunki derva). Cs frakcijoje yra daugiau kaip 50% nesočiųjų angliavandenilių, įskaitant ciklopentadienas ir izoprenas. 70–130 ° C frakcija hidrinama, iš jos ekstrahuojamas benzenas ir toluenas. 130–190 ° C frakcijoje yra ksilenų ir etilbenzeno (10–12% masės), stireno, indeno, diciklopentadieno ir kitų junginių. 190-230 ° C frakcija distiliuojama nuo sunkiosios dervos, siekiant išskirti naftaleną. Sunkiojoje dervos dalyje yra dervingų asfalteno komponentų ir ji naudojama kaip žaliava suodžių arba be pelenų kokso gamybai. Skystų pirolizės produktų išeiga yra (masės%): 2-3 iš etano, 7-10 iš propano, 8-10 iš n-butano, 12-15 iš propano-propileno frakcijos, 20-30 iš benzino, 40- 50 iš žibalo-gazolio frakcijos. Pasaulyje pirolizės etileno, skirto polietilenui, etanoliui, stirenui, etileno oksidui ir kitiems produktams gaminti, gamyba viršija 50 mln.
Kietojo kuro (akmens anglių, durpių, skalūnų, medienos) pirolizė (koksavimas, karbonizavimas, degazavimas) atliekama aukštoje temperatūroje iki 900-1050 ° C, vidutinėje temperatūroje iki 700 ° C ir žemoje temperatūroje iki 500-550 ° C. Didžioji dalis pirolizės produktų susidaro esant temperatūrai (° C): akmens anglis 300–500, rudoji anglis 250–450, antracitas 400–550, durpės ir mediena 150–400. Pirolizės produktuose yra lakių, skystų ir kietų medžiagų: H2, CO, CO2, CH4, C2H4, H2S, NH3, H2O, benzenas, (NH4) 2SO4, akmens anglių deguto, likusi dalis yra koksas arba puskoksis. Pirolizės produktų išeiga iš 1 tonos anglies yra: iki 300 nm3 dujų, iki 10 kg žalio benzeno, iki 3 kg NH3 ir H2S, iki 120 litrų dervos vandens, iki 90 litrų dervos , iki 700 kg anglies. Derva susideda iš daugiau nei 400 ciklinių angliavandenilių ir heteroatominių junginių, tokių kaip naftalenas ir jo dariniai, antracenas, fenolis, piridino dariniai, chinolinas, tionaftenas ir kt. pikis.Pirolizė naudojama atliekant naftos šaltinių uolienų geocheminius tyrimus, siekiant įvertinti jų susidarymo potencialą.
Kietųjų atliekų pirolizė
Ekologiškas atliekų perdirbimas yra viena iš pagrindinių pirolizės naudojimo sričių. Šie vienetai gali žymiai sumažinti neigiamą antropogeninio veiksnio poveikį aplinkai.
Pirolizės procese suyra bioaktyvios medžiagos, sunkieji metalai nėra lydomi. Termiškai suskaidžius pirolizės katiluose, praktiškai nelieka nereikalautų atliekų, o tai leidžia žymiai sumažinti jų tolesnio saugojimo plotą.
Taigi, pavyzdžiui, degindami 1 toną padangų, teršiame atmosferą 300 kg suodžių. Be to, į orą patenka apie 500 kg nuodingų medžiagų. Tos pačios medžiagos perdirbimas pirolizės gamyklose leidžia naudoti gumą energijos tikslais, gauti perdirbamų medžiagų tolesnei gamybai ir žymiai sumažinti kenksmingą teršalų kiekį.
Daugiapakopio apdorojimo sistemos dėka galima sumažinti žalingą poveikį aplinkai. Pirolizės procese atliekos praeina keturis šalinimo etapus:
- pradinis džiovinimas;
- įtrūkimai;
- apdeginus atmosferoje esančius apdorojimo likučius;
- gautų dujinių medžiagų valymas specialiuose absorbentuose.
Pirolizės įrenginiai leidžia perdirbti atliekas:
- medienos apdirbimo įmonės;
- vaistų pramonė;
- automobilių pramonė;
- elektros inžinerija.
Pirolizės metodas sėkmingai tvarko polimerus, nuotekų ir buitines atliekas. Neigia poveikį naftos produktų pobūdžiui. Puikiai tinka šalinant organines atliekas.
Vienintelis pirolizės vienetų trūkumas yra perdirbant žaliavas, kuriose yra chloro, sieros, fosforo ir kitų toksinių chemikalų. Šių elementų pusinės eliminacijos laikas, veikiamas temperatūros, gali jungtis su kitomis medžiagomis ir sudaryti toksiškus lydinius.
Pirolizės įrenginių poreikis
Pagrindinė šiukšlių ir kitų kietų atliekų šalinimo problema aptartu metodu yra rasti efektyvų ir nebrangų būdą, kaip surinkti deginant susidarančius garus. Deginant išsiskiria chloras, fosforas, siera. Be to, kai kurie atskiri deginimai išsiskiria tuo, kad vyksta chloro sąveikos su kitais degimo produktais reakcija, dėl kurios gali susidaryti tiesiog nuodingi junginiai.
Šiuolaikinės instaliacijos išsprendžia daugybę aprašytų sunkumų. Pavyzdžiui, ribotas deguonies prieinamumas sumažina toksinų susidarymo tikimybę: furaną, benzopireną ir kitus.
Galimybė sukurti ciklinius atliekų perdirbimo kompleksus sukelia beveik atliekų neturinčią gamybą. Pasiekiamas maksimalus energijos išteklių taupymas. Be to, susidaręs šlakas naudojamas kelių remontui, o tai dar labiau padidina ekonominę perdirbimo vertę.
Galimų gamyklų vietų spektras plečiasi (net miestų teritorijoje). Kadangi idealiu atveju į aplinką neturėtų būti išmetami teršalai: nėra dujinių nuodingų garų, išskyrus pramoninių nuotekų susidarymą (viskas surenkama ir perdirbama cikliškai).
Paskutinis pranašumas, visos minėtos galimybės vykdomos gana kompaktiškoje įrangoje, be didžiulių vamzdžių, aukštų bauginančių pastatų. Visai įmanoma organizuoti antrinių atliekų gamybą mažame angare.
Vaizdo įrašas - atliekų šalinimo pirolizės įrenginiai:
Medienos pirolizė
Ši procedūra taip pat vadinama medienos skilinėjimu, ir ji atsirado iš Rusijos. Šiuolaikinio įrenginio prototipą seniausiais laikais išrado mūsų anglies degikliai. Norėdami gauti anglies be patekimo į orą, jie uždegė medieną po žemės sluoksniu.
Šiandien šis procesas yra daug tobulesnis ir vyksta keliais etapais.Įtrūkimai prasideda pašildžius iki 2000 ºС. Šiame etape išsiskiria didelis anglies monoksido kiekis. Jei ir toliau deginsite ją atmosferoje, galėsite gauti didžiulį energijos kiekį.
Tada katilas pašildomas iki 5000 ºС. Šiuo temperatūros režimu gaunamas metanolis, dervos, acetonas ir acto rūgštis. Jis taip pat gamina kietąją anglį, geriau žinomą kaip anglis.
