Procesa apraksts
Nepieciešamība pēc videi draudzīgām iekārtām ķīmisko atkritumu pārstrādei mūsu sabiedrībā radusies jau ilgu laiku. Pirmie pirolīzes katli sāka darboties deviņpadsmitā gadsimta beigās. Mūsdienu pirolīzes vienību izveide vienlaikus atrisināja vairākus jautājumus:
- ekoloģiskais komponents;
- spēja uzkrāt degšanas rezultātus;
- ekonomiskais ieguvums.
Tomēr pirolīzes izmantošanas ekonomiskais aspekts ir paredzēts nākotnei. Pirolīze ir diezgan dārgs prieks. Tam nepieciešams piemērots aprīkojums un īpaši apmācīts personāls.
Bet darbībā pirolīzes iekārtas ir praktiski autonomas. Iekārtām ir vajadzīga tikai elektrība, lai sāktu darboties; katla turpmāka darbība tiek veikta uz degšanas procesā saražoto resursu rēķina. Tajā pašā laikā saražotās enerģijas un tvaika pārpalikumu var izmantot mājsaimniecības vajadzībām, novirzot tos uz inženiertīkliem.
Krievijā pirolīze tikai sāk gūt popularitāti, savukārt Eiropā bez pirolīzes vienībām nevar iztikt neviens liels uzņēmums. Šādam pieprasījumam pēc pirolīzes ir diezgan daudz iemeslu:
- bezatkritumu atkritumu un visa veida rūpnieciskā piesārņojuma apstrādes veids;
- pirolīzes efektivitātes līmenis ir 90%;
- iespēju iegūt jaunus savienojumus, pārstrādājamus materiālus;
- tādu neaizvietojamu resursu kā sintētiskās eļļas radīšana;
- ogļūdeņražu, organisko skābju un citu ķīmisko elementu iegūšana;
- siltumapgādes avots uzņēmumiem.
Pamatojoties uz izejvielu izvēli apstrādei, pirolīzes reakcija var turpināties dažādos temperatūras apstākļos. Gala rezultāts atšķirsies arī pēc ķīmisko elementu sastāva.
Atkarībā no krāsns sildīšanas temperatūras un papildu pirolīzes komponentiem destilāciju parasti iedala divos veidos: sausā un oksidatīvā.
Oksidatīvā pirolīze
Šāda veida pirolīzi var saukt par videi draudzīgāko un produktīvāko. To izmanto pārstrādājamu materiālu apstrādei. Reakcija notiek augstā temperatūrā. Piemēram, metāna pirolīzē tas sajaucas ar skābekli, daļēji sadedzinot vielu, izdalās enerģija, kas atlikušo izejvielu uzkarsē līdz 16 000 ºС temperatūrai.
Oksidatīvo pirolīzi izmanto, lai neitralizētu rūpnieciskos atkritumus ar augstu eļļas saturu. Un arī plastmasas, gumijas un citu materiālu apstrādei, kas dabiskā vidē dabiski nesadalās.
“Oksidatīvā pirolīze ļauj apstrādāt dažādas konsistences izejvielas. Ieskaitot materiālus šķidrā un gāzveida stāvoklī ”.
Ilgi degoša pirolīzes katla darbības princips
Ilgi degoši pirolīzes katli iegūst ievērojamu popularitāti, it īpaši tajās vietās, kur nav piekļuves gāzei
Iekārtas darbības pamatā ir organiskās degvielas (malka) sadalīšanās augstas temperatūras un skābekļa trūkuma apstākļos, kam seko izdalīto pirolīzes gāzu sadedzināšana. Tā kā procesu var nosacīti sadalīt divos posmos, tā plūsmai izmanto kurtuvi ar diviem nodalījumiem. Degviela tiek ievietota iekraušanas kamerā un sāk degt. Sadegšanas process vienmērīgi pārvēršas termiskā sadalīšanās dēļ, jo tiek ierobežota degšanai nepieciešamā skābekļa piekļuve. Augsta temperatūra un zema skābekļa koncentrācija izraisa sadalīšanās produktu veidošanos: koksu un pirolīzes gāzi. Pēdējā, nonākot otrajā kamerā, sadedzina jau sekundārā gaisa piekļuves apstākļos.To biežāk piespiedu kārtā piegādā ar ventilatora vai dūmu nosūcēja palīdzību. Degšanas process notiek temperatūrā virs 1000 ° C. No sadegšanas produktiem siltums tiek pārnests uz šķidrumu, kas piepilda siltummaini. Procesa galīgie gāzveida produkti tiek noņemti caur skursteni. Mūsdienās ilgstoši degoši pirolīzes katli tiek uzskatīti par visefektīvākajām un ekonomiskākajām apkures iekārtām. Sarežģītais divu kameru dizains izskaidro tā augstās izmaksas. Efektivitāte, kas ir visaugstākā starp siltummezgliem, ļauj ātri atgūt katlu.
Sausās pirolīzes veidi
Sausā pirolīze ir viena no pieprasītākajām nozarē. Ar tās palīdzību tiek iegūta degviela, dažādi ķīmiskie savienojumi un pārstrādājamie materiāli tiek padarīti nekaitīgi. Izmantojot dažādus pirolīzes temperatūras režīmus, iegūst gāzi, šķidros un cietos sadegšanas produktus.
Katla uzsildīšana līdz maksimālajai temperatūrai 5500 ºС tiek uzskatīta par zemas temperatūras režīmu. Pie šādām temperatūrām gāzu veidošanās praktiski nenotiek. Darbs ir vērsts uz puskoksu (rūpniecībā tos aktīvi izmanto kā degvielu) un sveķu ražošanu, no kuriem vēlāk tiek ražots mākslīgais kaučuks.
Pirolīzes gaita temperatūrā no 550 līdz 9000 ºС tiek uzskatīta par zemu temperatūru, taču faktiski, ņemot vērā tehniskās iespējas, tā pieder vidējās temperatūras režīmam. Tās lietošana ir ieteicama, ja nepieciešams ražot pirolīzes gāzi un cietus nogulumus. Šajā gadījumā izejvielās var būt neorganiskas izcelsmes frakcijas.
Pirolīzes gaita temperatūrā virs 9000 ° C tiek uzskatīta par augstas temperatūras reakciju. Katla darbība ar maksimālo temperatūru 9000 ºC ļauj iegūt cietus materiālus (koksu, kokogles utt.) Ar nelielu izdalītās gāzes īpatsvaru.
Destilēšana, izmantojot augstākas temperatūras apstākļus, ir nepieciešama, lai iegūtu galvenokārt gāzveida vielas. Augstas temperatūras režīma praktiskais ieguvums ir tas, ka saražotās gāzes var izmantot kā degvielu.
“Augstas temperatūras pirolīze nav izvēlīga attiecībā uz pārstrādāto izejvielu saturu. Izmantojot zemas temperatūras režīmu, ir jāievēro visas sagatavošanas darbības, ieskaitot žāvēšanu un šķirošanu. "
Pirolīze. atsauce
Pirolīzes veidi
Oksidatīvā pirolīze - rūpniecisko atkritumu termiskās sadalīšanās process to daļējas sadedzināšanas laikā vai tiešā saskarē ar degvielas sadegšanas produktiem. Šī metode ir piemērojama daudzu atkritumu, tostarp "neērtu" sadedzināšanai vai gazifikācijai, iznīcināšanai: viskozi, pastveida atkritumi, mitri nogulumi, plastmasa, dūņas ar augstu pelnu saturu, augsne, kas piesārņota ar mazutu, eļļām un citiem savienojumiem, un ļoti putekļaini atkritumi.
Turklāt atkritumiem, kas satur metālus un to sāļus, kuri izkausē un aizdegas normālā degšanas temperatūrā, riepu atkritumiem, sasmalcinātiem kabeļiem, automašīnu lūžņiem utt., Var veikt oksidatīvo pirolīzi.
Oksidatīvās pirolīzes metode ir daudzsološs virziens cieto rūpniecisko atkritumu un notekūdeņu likvidēšanai.
Sausā pirolīze... Šī atkritumu termiskās apstrādes metode nodrošina to ļoti efektīvu neitralizāciju un izmantošanu kā degvielu un ķīmiskas izejvielas, kas veicina tādu tehnoloģiju radīšanu, kurās ir maz atkritumu un nav atkritumu, un racionāli izmanto dabas resursus.
Sausā pirolīze ir termiskās sadalīšanās process bez skābekļa. Rezultātā tiek iegūta pirolīzes gāze ar augstu siltumspēju, šķidrs produkts un ciets oglekļa atlikums. Atkarībā no temperatūras, kurā notiek pirolīze, tā atšķiras:
1. Zema temperatūras pirolīze vai puskokss (450–550 ° C).Šim pirolīzes veidam raksturīga maksimāla šķidru un cietu (puskoksu) atlikumu raža un minimāla pirolīzes gāzes raža ar maksimālu sadegšanas siltumu. Metode ir piemērota primāro sveķu - vērtīgas šķidras degvielas - ražošanai un standartiem neatbilstošas gumijas pārstrādei monomēros, kas ir izejviela gumijas sekundārajai radīšanai. Puskoksu var izmantot kā enerģiju un mājsaimniecības degvielu.
2. Vidējas temperatūras pirolīze vai vidējas temperatūras koksēšana (līdz 800 ° C) dod vairāk gāzes ar zemāku siltumspēju un mazāk šķidru atlikumu un koksa.
3. Augstas temperatūras pirolīze vai koksa (900–1050 ° C). Šeit ir minimāla šķidru un cietu produktu raža un maksimāla gāzes ražošana ar minimālu siltumspēju - augstas kvalitātes degviela, kas piemērota tālsatiksmes pārvadājumiem. Rezultātā tiek samazināts sveķu daudzums un vērtīgo vieglo frakciju saturs tajā.
Sausās pirolīzes metode kļūst arvien izplatītāka un ir viena no daudzsološākajām metodēm cieto organisko atkritumu apglabāšanai un vērtīgu komponentu izolēšanai no tiem pašreizējā zinātnes un tehnikas attīstības posmā.
Ogļūdeņražu pirolīze
Ogļūdeņražu (800 900 ° C) (gāzes ogļūdeņražu, tiešās darbības benzīna, atmosfēras gāzeļļas) pirolīzes process ir galvenais etilēna ražošanas avots un viens no galvenajiem propilēna, divinila, benzola un vairāku no citiem produktiem. Naftas un gāzes izejvielu pirolīzes (krekinga) procesu 1877. gadā patentēja krievu inženieris, ķīmiķis Aleksandrs Aleksandrovičs Letnijs.
Koka pirolīze
Koksnes pirolīzes laikā (450–500 ° C) veidojas vairākas vielas, piemēram: kokogles, metilspirts, etiķskābe, acetons, sveķi utt. Krievija ir viena no bagātākajām mežu valstīm. Tāpēc Krievijā tika izveidotas un darbojās labākās koksnes pirolīzes skolas pasaulē. Viņu ieguldījums ir saņēmis atzinību visā pasaulē.
Atkritumi un atkritumu pirolīze
Ir projekti sadzīves atkritumu iznīcināšanai, izmantojot pirolīzi. Riepu, plastmasas un citu organisko atkritumu pirolīzes organizēšanas grūtības nav saistītas ar pašu pirolīzes tehnoloģiju, kas neatšķiras no citu cieto materiālu termiskās apstrādes tehnoloģijas.
Problēma ir tā, ka lielākā daļa atkritumu satur fosforu, hloru un sēru. Sērs un fosfors oksidētā formā ir gaistoši un kaitē videi. Hlors aktīvi reaģē ar organiskās pirolīzes produktiem, veidojoties noturīgiem toksiskiem savienojumiem (piemēram, dioksīniem).
Šo savienojumu uztveršana no dūmiem nav lēta, un tam ir sava sarežģītība. Nodilušo automašīnu riepu un nederīgu gumijas izstrādājumu pārstrādes problēmai ir liela ekoloģiskā un ekonomiskā nozīme visām attīstītajām pasaules valstīm. Un dabisko naftas izejvielu neaizvietojamība nosaka nepieciešamību pēc iespējas efektīvāk izmantot sekundāros resursus.
Riepas un polimēri ir vērtīgas izejvielas, to apstrādes rezultātā iegūstot zemas temperatūras pirolīzi (līdz 500 ° C), iegūst šķidro ogļūdeņražu frakcijas (sintētiskā eļļa), oglekļa atlikumus (ogleklis), tērauda auklu un degošu gāzi. Tajā pašā laikā, sadedzinot 1 tonnu riepu, atmosfērā tiks izdalīti 270 kg sodrēju un 450 kg toksisko gāzu.
Pirolīzes iekārtu priekšrocības:
1. Tiek sasniegta praktiski pilnīga cieto atkritumu materiālu un enerģijas resursu izmantošana un visa tehnoloģiskā cikla enerģijas autonomija.
2. Tā kā termiskā sadalīšanās notiek bez piekļuves gaisam, toksisko savienojumu, piemēram, dioksīna, furāna, benzopirēna utt., Veidošanai nav nosacījumu.
3.Slēgtā shēma, aprīkojuma kompaktums un videi draudzīgums nosaka iespēju šādu uzņēmumu izvietot jebkuras pilsētas robežās.
4. Ņemot vērā, ka MSW minerālu sastāvdaļu - ekoloģiski tīru sārņu pēc termiskās apstrādes - var izmantot ceļa darbos, šo tehnoloģiju var klasificēt kā pilnīgi bez atkritumiem.
5. Šīs iekārtas ļauj gūt peļņu no saražoto produktu (tvaika, elektrības) pārdošanas, atšķirībā no ražošanas iekārtām, kas darbojas šodien, kur ekspluatācijas izmaksas ievērojami pārsniedz ienākumus no pārdošanas, un uzņēmumu rentabilitāte balstās uz maksājumiem no atkritumu pārstrādei.
Pirolīzes rūpnīcām nav nepieciešams būvēt kapitāla struktūras un augstus skursteņus. Vienības var uzstādīt zem nojumes vai vieglos angāros uz betona pamatnes.
Materiāls tika sagatavots, pamatojoties uz informāciju no RIA Novosti un atklātajiem avotiem
Cieto atkritumu pirolīze
Videi draudzīga atkritumu pārstrāde ir viena no galvenajām pirolīzes izmantošanas jomām. Šīs vienības var ievērojami samazināt antropogēnā faktora negatīvo ietekmi uz vidi.
Pirolīzes procesā bioaktīvās vielas sadalās, smagie metāli netiek kausēti. Pēc termiskās sadalīšanās pirolīzes katlos praktiski nav nepieprasītu atkritumu, kas ļauj ievērojami samazināt platību to turpmākai uzglabāšanai.
Tā, piemēram, sadedzinot 1 tonnu riepu, mēs piesārņojam atmosfēru ar 300 kg sodrēju. Turklāt gaisā izdalās apmēram 500 kg toksisku vielu. Tā paša materiāla pārstrāde pirolīzes rūpnīcās ļauj izmantot gumiju enerģijas vajadzībām, iegūt pārstrādājamus materiālus turpmākai ražošanai un ievērojami samazināt kaitīgās emisijas.
Pateicoties daudzpakāpju apstrādes sistēmai, ir iespējams samazināt kaitīgo ietekmi uz vidi. Pirolīzes procesā atkritumi iziet četrās apglabāšanas stadijās:
- sākotnējā žāvēšana;
- plaisāšana;
- apstrādes palieku pēcdedzināšana atmosfērā;
- iegūto gāzveida vielu attīrīšana īpašos absorbentos.
Pirolīzes rūpnīcas ļauj apstrādāt atkritumus:
- kokapstrādes uzņēmumi;
- farmācijas rūpniecība;
- automobiļu rūpniecība;
- elektrotehnika.
Ar pirolīzes metodi veiksmīgi apstrādā polimērus, notekūdeņu atkritumus un sadzīves atkritumus. Pārspriež ietekmi uz naftas produktu raksturu. Lieliski piemērots organisko atkritumu apglabāšanai.
Vienīgais pirolīzes vienību trūkums ir izejvielu pārstrādē, kas satur hloru, sēru, fosforu un citas toksiskas ķīmiskas vielas. Šo elementu pussabrukšanas perioda produkti temperatūras ietekmē var apvienoties ar citām vielām un veidot toksiskus sakausējumus.
Pirolīzes katla būtība
Šādu pirolīzes katlu sauc arī par gāzes ģeneratoru. Darba būtība degvielas pirolīzes sadedzināšanā: augstas temperatūras ietekmē un skābekļa trūkuma apstākļos cietais kurināmais (brūnogles, ogļu koksnes briketes) sadalās gaistošās daļiņās. Izrādās tā saucamā pirolīzes gāze. Temperatūras indikatori apkures iekārtām 200-800 grādi. Šī ķīmiskā reakcija veicina labāku degvielas sildīšanu un žāvēšanu katlā, tiek veikta apkure, kas iet gaisa sadegšanas virzienā.
Att. 2
Augsta temperatūra veicina skābekļa sajaukšanos ar izdalīto pirolīzes gāzi. Tā rezultātā gāze sadedzina. Siltuma enerģija rodas no degošās gāzes. Jāatzīmē, ka pirolīzes gāze sadegšanas laikā mijiedarbojas arī ar aktīvo ogli. Tāpēc, atstājot katlu, dūmgāzēm praktiski nav kaitīgu sastāvdaļu. Drīzāk tie ir oglekļa dioksīda un ūdens tvaiku maisījums. Iegūtais CO2 vidē tiek izvadīts trīs reizes mazāk nekā pēc parasto emisiju izmantošanas no ogļu vai koksnes katliem.Šīs vienības tiek uzskatītas par videi draudzīgām, nepiesārņo vidi.
Šāda veida vienības darbojas ar ogļu un koksnes kurināmo. Ja izmantojat sliktas kvalitātes neapstrādātu degvielu, sildītājs zaudēs jaudu līdz 50%. Šāda degviela slikti deg, smēķē, maz uzsilst un saīsina katla un skursteņa kalpošanas laiku.
Pirolīzes vienību priekšrocības:
- jauda tiek regulēta no 30% līdz 100%;
- tīrīšanas un apkopes process ir vienkāršs;
- zems degvielas patēriņš;
- degvielas padeve dienā tikai vienu reizi;
- vienlaikus deg liels daudzums degvielas;
- neapstrādāta kurināmā izmantošana ogļu katlā, kura mitruma saturs nav lielāks par 20%.
Trūkumi:
- dārga apkures ierīce;
- vajag elektrību.
Katrs degvielas veids deg atšķirīgi. Kas attiecas uz ogļu degvielu, brūnā degviela deg 8 stundās, bet melnā - 10 stundās. Izmantojot pirolīzes katlus, ir iespējams ietaupīt, pat ņemot vērā tādus trūkumus kā nepieciešamība pēc elektrības, nevis zemas izmaksas. Ventilatora darbināšanai ir nepieciešama elektrība, taču tā darbībai nepieciešami tikai 85 vati (tāpat kā parastajai spuldzei). Ja tā ir problēma, tad ar to tiks galā dīzeļa ģenerators.
Koka pirolīze
Šo procedūru sauc arī par koksnes plaisāšanu, un tās izcelsme ir Krievijā. Mūsdienu agregāta prototipu jau senatnē izgudroja mūsu kokogļu degļi. Lai iegūtu kokogles bez piekļuves gaisam, viņi zem zemes slāņa aizdedzināja koksni.
Šodien šis process ir daudz pilnīgāks un notiek vairākos posmos. Plaisāšana sākas sildot līdz 2000 ºС. Šajā posmā izdalās liels daudzums oglekļa monoksīda. Ja turpināsiet to sadedzināt atmosfērā, varēsiet iegūt milzīgu enerģijas daudzumu.
Tad katls tiek uzkarsēts līdz 5000 ° C. Šajā temperatūras režīmā iegūst metanolu, sveķus, acetonu un etiķskābi. Tas arī ražo cieto oglekli, kas labāk pazīstams kā kokogles.
Koka pirolīzes īpatnības
Šāda pirolīze ir procedūra koksnes sadedzināšanai bez gaisa klātbūtnes, kas tiek veikta aptuveni 5000 grādu temperatūrā. Etiķskābe, acetons, metanols un arī sveķi ir vērtīgi produkti, kas iegūti šādas mijiedarbības laikā. Šīs ķīmiskās reakcijas īpatnība ir tāda, ka kokogli var izmantot kā lielisku degvielu, lai paātrinātu daudzu ķīmisko mijiedarbību.
Šāda pirolīze ir process, kas sāk notikt divsimt grādos pēc Celsija, kopā ar reakciju ar oglekļa oksīdu maisījuma izdalīšanos. Pēc tam produktiem sadedzinot atmosfēras skābekļa atmosfērā, tiek novērots kopējās siltumspējas pieaugums.
Koka pirolīze ir atsevišķa ķīmijas sadaļa, kas ir pelnījusi detalizētu apsvēršanu un izpēti.
