מהי פירוליזה? מהי משמעותו עבור התעשייה הכימית המודרנית? בואו נבדוק את הנושא הזה ביחד.
על פירוליזה של פחמימנים
אז מהי פירוליזה? ההגדרה של תהליך זה כרוכה בפירוק תרמי של תרכובת אורגנית ללא נוכחות של חמצן. מוצרי נפט, פחם, עץ חשופים להתפרקות כזו. לאחר השלמת התהליך, נוצר גז סינתזה, כמו גם תוצרי קצה אחרים.
תכונות תהליך
תגובת הפירוליזה מתבצעת בטמפרטורה של 800 עד 900 מעלות. תהליך זה נחשב לאופציה העיקרית להיווצרות אתילן. פחמימן בלתי רווי זה הוא חומר מוצא חשוב לייצור תרכובות אורגניות שונות: בנזן, דיוויניל, פרופילן.
פירוליזה של עץ
בוויכוחים על מהי פירוליזה, אנו מציינים שלראשונה הטכנולוגיה הכימית הזו לעיבוד חומרי גלם נפט וגז נרשמה בפטנט על ידי A. A. Letny ב-1877. מהי פירוליזה של עץ? תגובה זו מתבצעת בטמפרטורה של כ-500 מעלות. זה קשור להיווצרות של רכיבים חשובים כל כך של ייצור כימי כמו חומצה אצטית, פחם, שרף,אֲצֵטוֹן. בהתחשב בכך שהמדינה שלנו היא "מזווה" של יערות, מפעלים גדולים פועלים ברוסיה לתהליך של פירוליזה של עץ.
פירוליזה של אשפה
פירוליזה של פסולת הוא פרויקט מיוחד הקשור להשמדת פסולת ביתית. המורכבות של פירוליזה של פלסטיק, צמיגים, פסולת אורגנית למיניהן נובעת מכך שמניחים טכנולוגיה שונה, השונה באופן משמעותי מתהליך עיבוד חומרים מוצקים אחרים.
פסולת רבות מכילה גופרית, כלור, זרחן, אשר לאחר חמצון (היווצרות תחמוצות), רוכשים תכונות של נדיפות. מוצרי פירוליזה מהווים איום על הסביבה.
כאשר כלור יוצר אינטראקציה עם חומרים אורגניים הנוצרים לאחר השלמת תהליך הפירוק, משתחררות תרכובות רעילות חזקות כמו דיוקסינים. על מנת ללכוד מוצרים כאלה מהעשן הנפלט, יש צורך ביחידת פירוליזה מיוחדת. הליך כזה כרוך בעלויות חומר משמעותיות.
עבור מדינות אירופה, לבעיית מיחזור צמיגי רכב ישנים, חלקי גומי שסיימו את חיי השירות שלהם יש חשיבות סביבתית רבה. בשל העובדה שחומרי גלם נפט טבעיים הם סוג של מינרלים שאין לו תחליף, יש צורך להשתמש במשאבים משניים במידה המקסימלית.
מפסולת ביתית ובנייה אפשר לקבל כמות עצומה של חומרים שונים בעלי הרכב אורגני ואנא-אורגני, ולכן כל כך חשוב לפתחהתעשייה הזו.
פולימרים וצמיגי רכב הם חומרי גלם יקרי ערך מעולים. לאחר עיבודו בפירוליזה בטמפרטורה נמוכה, ניתן להשיג שברים נוזליים של פחמימנים רוויים (שמן סינטטי), גז בעירה, שאריות פחמן וחוט מתכת. שריפת טון של צמיגי גומי משחררת לאטמוספירה כ-270 ק"ג של פיח, וכן כ-450 ק"ג של חומרים גזים רעילים.
Syngas
זוהי תערובת של מימן ופחמן חד חמצני (2). בנפחים תעשייתיים, הוא מתקבל במהלך רפורמה בקיטור של מתאן, גיזוז פחם, חמצון מתאן ועיבוד פסולת אורגנית. בהתאם לטכנולוגיה המשמשת לייצור גז סינתזה, היחס בין חד חמצני הפחמן והמימן בו יכול להשתנות בין 1:1 ל-1:3.
בין תחומי היישום העיקריים של חומר גלם זה, מקום מיוחד תופס על ידי ייצור מתנול, כמו גם סינתזת פישר-טרופש. זה מובן כתגובה כימית המתרחשת בנוכחות זרז. הוא מורכב מהפיכת פחמן חד חמצני ומימן למגוון פחמימנים נוזליים. בעיקרון, קובלט וברזל נבחרים כזרזים (מאיצים) עבור האינטראקציה הזו.
הספציפיות של תהליך זה היא האפשרות לייצר חומרים סינתטיים לשימוש בצורה של שמן סיכה סינטטי או דלק.
קבלת פרטים
איך נראית הכימיה של תגובה? בואו ננסה לגלות מה זה.ההגדרה של פירוליזה נדונה לעיל, עכשיו בואו נתעכב על התכונות של התהליך הכימי. שיטת פישר-טרופש כוללת אינטראקציה של מתאן עם חמצן. תוצרי התגובה הם פחמן חד חמצני ומימן. כתוצאה מהתגובה, אנו מקבלים פחמימנים של מספר אלקנים ואדי מים. אלו תוצרי הפחמימנים שנוצרו לאחר טיהור המשמשים ליצירת שמן סינטטי.
משמעות פירוליזה
פחמן חד חמצני וגז מימן מיוצרים על ידי חמצון חלקי של דלק עץ ופחם. המשמעות של תהליך כזה טמונה ביצירת מימן או פחמימנים נוזליים מחומרי גלם מוצקים (פסולת פחמימנים או פחם).
בפירוליזה לא חמצונית של פסולת מוצקה, גז סינתזה מיוצר כיום בתעשייה הכימית. חלק ממנו משמש גם בצורה של דלק רכב, ללא עיבוד נוסף על ידי תגובת פישר-טרופש. אם יש צורך להשתמש בדלקים נוזליים הדומים לפרפינים וחומרי סיכה, נעשה שימוש בטכנולוגיה כימית פשוטה.
אם יש צורך להגדיל את כמות המימן המופקת, על ידי שינוי נפח אדי המים, שיווי המשקל הכימי מוסט במשוואה זו. במקרה זה, לאחר השלמת האינטראקציה, נוצרים מימן ופחמן דו חמצני.
שיפור הטכנולוגיה
לאחר התגלית שהתגלתה ב-1920 על ידי החוקרים הגרמנים הנס טרופש ופרנץ פישר, הטכנולוגיה עברה מודרניזציה ושופרה שוב ושוב. כמות בהדרגההדלק הסינטטי שנוצר על ידי פירוליזה הגיע ל-124,000 חביות ביום בגרמניה. אינדיקטור כזה היה קיים ב-1944.
Modernity
היום יש שתי חברות גדולות שמשתמשות בתהליך פישר-טרופש בטכנולוגיה שלהן. רוב הסולר בדרום אפריקה מיוצר על ידי פירוליזה, ולאחר מכן חמצון של המוצרים היוצרים.
טכנולוגיה כימית זו זכתה לתשומת לב מיוחדת לאחר שמדענים החלו לחפש דרכים לייצר חומרי דיזל דלי גופרית שעלולים לגרום נזק סביבתי מינימלי. לדוגמה, חברות אמריקאיות בוחרות כיום קוק או פחם כחומר הזנה, ומייצרות פחמימנים נוזליים באיכות גבוהה.
למרות שתהליך הפירוליזה הוא טכנולוגיה בוגרת שניתן להשתמש בה בקנה מידה גדול, הוא כרוך בעלויות חומר גבוהות למדי עבור תיקון ותפעול המפעל. עבור יצרנים רבים, זה מהווה גורם מרתיע, כי יש מגמת ירידה במחירי הנפט בעולם.
מסקנה
עתודות הפחם העולמיות גדולות למדי. הם יכולים לשמש כמקור דלק עקב דלדול נפט משמעותי. אנליסטים העוסקים בתעשיית הנפט והגז משוכנעים כי באמצעות פירוליזה ניתן להפיק פחמימנים איכותיים. הם מציינים שלדלק שנוצר לא רק יש ביצועים סביבתיים גבוהים יותר בהשוואה לדלק נפט, אלא גם מקובל למדי על הצרכנים.לפי טווח מחירים. במקרה של שילוב של סינתזה של פישר-טרופש וגיזוז ביומסה, אנחנו יכולים לדבר על דרך מבטיחה לייצר גרסה מתחדשת של דלק רכב.
חומר הזנה סינתטי, המתקבל על ידי פירוליזה של פחם, הוא תחרותי רק אם עלות הנפט היא יותר מ-40 דולר לחבית. ייצור של תערובת פחמימנים כזו דורש השקעות הנעות בין שבעה לתשעה מיליארד דולר עבור שמונים אלף חביות דלק סינטטי. טכנולוגיות הקשורות לתהליך הפירוליזה מוכרות על ידי אנשי איכות הסביבה כאחת הבטוחות ביותר לסביבה. לכן בשנים האחרונות מדינות מפותחות רבות מקדישות תשומת לב רבה לפיתוח שיטות חדשות לייצור דלקים פחמימניים, שיאפשרו להן להתרחק מחומרי הנפט המסורתיים. הודות לחידושים ושיפור השרשרת הטכנולוגית, תהליך הפירוליזה הפך לזול ונגיש הרבה יותר להשגת פחמימנים נוזליים איכותיים. מוצרים משכילים משמשים לא רק כדלק, אלא גם ליצירת מגוון של חומרים אורגניים.
