Popis procesu
V našej spoločnosti už dlho existuje potreba ekologicky nezávadného vybavenia na spracovanie chemického odpadu. Prvé pyrolýzne kotly začali pracovať na konci devätnásteho storočia. A vytvorenie moderných pyrolýznych jednotiek vyriešilo niekoľko problémov naraz:
- ekologická zložka;
- schopnosť akumulovať výsledky spaľovania;
- ekonomický prínos.
Ekonomický aspekt použitia pyrolýzy je však navrhnutý do budúcnosti. Pyrolýza je dosť drahé potešenie. Vyžaduje si vhodné vybavenie a špeciálne vyškolený personál.
Ale v prevádzke sú pyrolýzne zariadenia prakticky autonómne. Jednotky potrebujú na spustenie iba elektrinu, ďalšia prevádzka kotla sa vykonáva na úkor zdrojov vyprodukovaných počas spaľovacieho procesu. Prebytok vyrobenej energie a pary sa zároveň môže použiť na domáce účely a presmerovať ich na inžinierske siete.
V Rusku sa pyrolýza začína tešiť obľube, zatiaľ čo v Európe sa bez jednotiek na pyrolýzu nezaobíde ani jeden veľký podnik. Existuje pomerne veľa dôvodov pre taký dopyt po pyrolýze:
- bezodpadový spôsob spracovania odpadu a všetkých druhov priemyselného znečistenia;
- úroveň účinnosti pri pyrolýze je 90%;
- možnosť získania nových zlúčenín, recyklovateľných materiálov;
- vytváranie nenahraditeľných zdrojov, ako je syntetický olej;
- získavanie uhľovodíkov, organických kyselín a iných chemických prvkov;
- zdroj tepla pre podniky.
Na základe výberu surovín na spracovanie môže pyrolýzna reakcia prebiehať pri rôznych teplotných podmienkach. Konečný výsledok sa tiež bude líšiť v zložení chemických prvkov.
V závislosti od teploty ohrevu pece a ďalších zložiek pyrolýzy sa destilácia zvyčajne delí na dva typy: suchú a oxidačnú.
Oxidačná pyrolýza
Tento typ pyrolýzy možno označiť za najekologickejší a najproduktívnejší. Používa sa na spracovanie recyklovateľných materiálov. Reakcia prebieha pri vysokých teplotách. Napríklad pri pyrolýze metánu sa zmieša s kyslíkom, čiastočným spaľovaním látky sa uvoľní energia, ktorá zahreje zvyšnú surovinu na teplotu 16 000 ° C.
Na neutralizáciu priemyselného odpadu s vysokým obsahom oleja sa používa oxidačná pyrolýza. A tiež na spracovanie plastov, gumy a iných materiálov, ktoré neumožňujú prirodzený rozklad v prírodnom prostredí.
„Oxidačná pyrolýza umožňuje spracovávať suroviny rôznych konzistencií. Vrátane materiálov v tekutom a plynnom skupenstve “.
Princíp činnosti pyrolýzneho kotla s dlhým spaľovaním
Pyrolýzne kotly s dlhým spaľovaním si získavajú značnú popularitu, najmä v tých oblastiach, kde nie je prístup k plynu
Prevádzka zariadenia je založená na rozklade organického paliva (palivové drevo) za podmienok vysokej teploty a nedostatku kyslíka, po ktorom nasleduje spaľovanie uvoľnených plynov pyrolýzy. Pretože proces možno podmienene rozdeliť na dva stupne, na jeho tok sa používa kúrenisko s dvoma oddeleniami. Do ložnej komory je umiestnené palivo, ktoré začne horieť. Proces spaľovania plynulo prechádza do tepelného rozkladu v dôsledku obmedzenia prístupu kyslíka potrebného na spaľovanie. Vysoká teplota a nízka koncentrácia kyslíka vedú k tvorbe produktov rozkladu: koks a pyrolýzny plyn. Posledná uvedená komora, ktorá vstupuje do druhej komory, podlieha spaľovaniu už za podmienok prístupu sekundárneho vzduchu.Napája sa častejšie násilne pomocou ventilátora alebo odsávača dymu. Spaľovací proces prebieha pri teplotách nad 1 000 ° C. Zo produktov spaľovania sa teplo prenáša na kvapalinu, ktorá plní výmenník tepla. Konečné plynné produkty procesu sa odvádzajú komínom. Dnes sú pyrolýzne kotly s dlhým spaľovaním považované za najefektívnejšie a najhospodárnejšie vykurovacie zariadenie. Zložitá dvojkomorová konštrukcia kotla vysvetľuje jeho vysoké náklady. Účinnosť, ktorá je najvyššia medzi vykurovacími jednotkami, vám umožňuje získať rýchlu návratnosť kotla.
Druhy suchej pyrolýzy
Suchá pyrolýza je jednou z najžiadanejších v priemysle. S jeho pomocou sa získava palivo, rôzne chemické zlúčeniny a recyklovateľné materiály sa stávajú neškodnými. Použitím rôznych teplotných režimov pyrolýzy sa získavajú plynné, kvapalné a tuhé produkty spaľovania.
Zahriatie kotla na maximálnu teplotu 5 500 ° C sa považuje za nízkoteplotný režim. Pri takýchto teplotách k tvorbe plynov prakticky nedochádza. Práca je zameraná na výrobu polokoksov (v priemysle sa aktívne používajú ako palivo) a živíc, z ktorých sa následne vyrába umelý kaučuk.
Priebeh pyrolýzy pri teplotách od 550 do 9000 ° C sa považuje za nízkoteplotný, ale v skutočnosti vzhľadom na technické možnosti patrí do priemerného teplotného režimu. Jeho použitie je vhodné, ak je potrebné vyrobiť pyrolýzny plyn a pevné sedimenty. V tomto prípade môže surovina obsahovať frakcie anorganického pôvodu.
Priebeh pyrolýzy pri teplotách nad 9000 ° C sa považuje za vysokoteplotnú reakciu. Prevádzka kotla na maximálnu teplotu 9000 ° C umožňuje získavať pevné materiály (koks, drevené uhlie atď.) S nízkym podielom emitovaného plynu.
Destilácia za použitia vyšších teplotných podmienok je nevyhnutná na získanie prevažne plynných látok. Praktickou výhodou vysokoteplotného režimu je, že výsledné plyny sa dajú použiť ako palivo.
„Vysokoteplotná pyrolýza nie je náročná na obsah spracovaných surovín. Pri použití režimu nízkej teploty musia byť dodržané všetky kroky prípravy vrátane sušenia a triedenia. “
Pyrolýza. odkaz
Typy pyrolýzy
Oxidačná pyrolýza - proces tepelného rozkladu priemyselného odpadu počas jeho čiastočného spaľovania alebo priameho kontaktu s produktmi spaľovania paliva. Táto metóda je použiteľná na zneškodňovanie mnohých odpadov vrátane tých, ktoré sú „nepohodlné“ na spaľovanie alebo splyňovanie: viskózny, pastovitý odpad, mokré sedimenty, plasty, kaly s vysokým obsahom popola, pôda kontaminovaná vykurovacím olejom, olejmi a inými zlúčeninami a vysoko prašný odpad.
Okrem toho môžu odpady obsahujúce kovy a ich soli, ktoré sa topia a vznietia pri normálnych teplotách spaľovania, odpadové pneumatiky, drvené káble, šrot automobilu atď., Podliehať oxidačnej pyrolýze.
Metóda oxidatívnej pyrolýzy je sľubným smerom eliminácie tuhých priemyselných odpadov a odpadových vôd.
Suchá pyrolýza... Táto metóda tepelného spracovania odpadu zaisťuje ich vysoko efektívnu neutralizáciu a použitie ako palivo a chemické suroviny, čo prispieva k vytváraniu technológií s nízkym a bez odpadu a k racionálnemu využívaniu prírodných zdrojov.
Suchá pyrolýza je proces tepelného rozkladu bez kyslíka. Výsledkom je pyrolýzny plyn s vysokou výhrevnosťou, kvapalný produkt a tuhý uhlíkatý zvyšok. V závislosti od teploty, pri ktorej prebieha pyrolýza, sa líši:
1. Nízkoteplotná pyrolýza alebo čiastočne koksovateľné (450 - 550 ° C).Tento typ pyrolýzy sa vyznačuje maximálnym výťažkom kvapalných a tuhých (polokoksových) zvyškov a minimálnym výťažkom pyrolýzneho plynu s maximálnym spaľovacím teplom. Metóda je vhodná na výrobu primárnej živice - hodnotného tekutého paliva, a na spracovanie neštandardného kaučuku na monoméry, ktoré sú surovinou na druhotnú výrobu gumy. Polokoks možno použiť ako energiu a palivo pre domácnosť.
2. Stredná teplota pyrolýzy alebo stredne-teplotné koksovanie (do 800 ° C) poskytuje viac plynu s nižšou výhrevnosťou a menej tekutých zvyškov a koksu.
3. Vysokoteplotná pyrolýza alebo koksovanie (900 - 1050 ° C). Tu je minimálny výťažok kvapalných a tuhých produktov a maximálna produkcia plynu s minimálnou výhrevnosťou - vysokokvalitné palivo vhodné na prepravu na veľké vzdialenosti. Vďaka tomu sa zníži množstvo živice a obsah cenných ľahkých frakcií v nej.
Metóda suchej pyrolýzy sa stáva čoraz rozšírenejšou a je jednou z najsľubnejších metód zneškodňovania tuhých organických odpadov a izolácie cenných zložiek z nich v súčasnej fáze vývoja vedy a techniky.
Pyrolýza uhľovodíkov
Proces pyrolýzy uhľovodíkov (800 900 ° C) (plynné uhľovodíky, priamy benzín, atmosférický plynový olej) je hlavným zdrojom výroby etylénu a jedným z hlavných zdrojov výroby propylénu, divinylu, benzénu a mnohých ďalších látok. iných výrobkov. Proces pyrolýzy (štiepenia) ropných a plynových surovín dal patentovať v roku 1877 ruský inžinier, chemik Alexander Aleksandrovič Letniy.
Pyrolýza dreva
Počas pyrolýzy dreva (450 - 500 ° C) sa vytvára množstvo látok, ako napríklad: drevené uhlie, metylalkohol, kyselina octová, acetón, živica atď. Rusko je jednou z najbohatších krajín v lesoch. Preto boli v Rusku zriadené a prevádzkované najlepšie svetové školy pyrolýzy dreva. Ich príspevok získal celosvetové uznanie.
Odpad a pyrolýza odpadu
Existujú projekty na likvidáciu domového odpadu pomocou pyrolýzy. Ťažkosti s organizáciou pyrolýzy pneumatík, plastov a iného organického odpadu nesúvisia so samotnou technológiou pyrolýzy, ktorá sa nelíši od technológie tepelného spracovania iných pevných materiálov.
Problém je v tom, že väčšina odpadu obsahuje fosfor, chlór a síru. Síra a fosfor v oxidovanej forme sú prchavé a poškodzujú životné prostredie. Chlór aktívne reaguje s organickými produktmi pyrolýzy za tvorby perzistentných toxických zlúčenín (napríklad dioxínov).
Zachytávanie týchto zlúčenín z dymu nie je lacné a má to svoju vlastnú zložitosť. Problém recyklácie opotrebovaných automobilových pneumatík a gumových výrobkov mimo prevádzky má veľký ekologický a ekonomický význam pre všetky vyspelé krajiny sveta. A nenahraditeľnosť prírodných ropných surovín diktuje potrebu využívať sekundárne zdroje s maximálnou účinnosťou.
Pneumatiky a polyméry sú hodnotnými surovinami, ktoré sa získavajú pri spracovaní nízkoteplotnou pyrolýzou (do 500 ° C), kvapalnými uhľovodíkovými frakciami (syntetický olej), zvyškami uhlíka (sadze), oceľovým kordom a horľavým plynom. Zároveň sa pri spálení 1 tony pneumatík uvoľní do atmosféry 270 kg sadzí a 450 kg toxických plynov.
Výhody zariadení na pyrolýzu:
1. Dosahuje sa prakticky úplné využitie materiálových a energetických zdrojov tuhého odpadu a energetická autonómia celého technologického cyklu.
2. Pretože k tepelnému rozkladu dochádza bez prístupu vzduchu, neexistujú žiadne podmienky pre vznik toxických zlúčenín, ako sú dioxín, furán, benzopyrén atď.
3.Uzavretý okruh, kompaktnosť vybavenia a ohľaduplnosť k životnému prostrediu určujú možnosť umiestniť takýto podnik do hraníc ktoréhokoľvek mesta.
4. Vzhľadom na to, že minerálnu zložku TKO - ekologicky nezávadnú trosku po tepelnom spracovaní - možno použiť na práce na ceste, možno túto technológiu klasifikovať ako úplne bezodpadovú.
5. Tieto zariadenia umožňujú profitovať z predaja vyrobených výrobkov (para, elektrina) na rozdiel od dnes fungujúcich výrobných zariadení, kde prevádzkové náklady výrazne prevyšujú príjmy z predaja a ziskovosť podnikov je založená na platbách od obyvateľov na spracovanie odpadu.
Pre závody na pyrolýzu nie je potrebné budovať kapitálové štruktúry a vysoké komíny. Jednotky je možné namontovať pod prístrešok alebo do ľahkých hangárov na betónový podklad.
Materiál bol pripravený na základe informácií z RIA Novosti a otvorených zdrojov
Pyrolýza tuhého odpadu
Ekologické spracovanie odpadu je jednou z kľúčových oblastí použitia pyrolýzy. Tieto jednotky môžu významne znížiť negatívny vplyv antropogénneho faktora na životné prostredie.
V procese pyrolýzy sa bioaktívne látky rozkladajú, ťažké kovy sa neroztavujú. Po tepelnom rozklade v pyrolýznych kotloch prakticky nedochádza k nežiaducemu odpadu, čo umožňuje výrazne zmenšiť plochu na ich ďalšie skladovanie.
Takže napríklad spálením 1 tony pneumatík znečisťujeme atmosféru 300 kg sadzí. Okrem toho sa do ovzdušia uvoľní asi 500 kg toxických látok. Recyklácia rovnakého materiálu v zariadeniach na pyrolýzu umožňuje použitie gumy na energetické účely, získanie recyklovateľných materiálov na ďalšiu výrobu a výrazné zníženie škodlivých emisií.
Je možné znížiť škodlivý účinok na životné prostredie vďaka viacstupňovému systému spracovania. V procese pyrolýzy odpad prechádza štyrmi stupňami zneškodňovania:
- počiatočné sušenie;
- praskanie;
- dodatočné spaľovanie zvyškov po spracovaní v atmosfére;
- čistenie získaných plynných látok v špeciálnych absorbéroch.
Závody na pyrolýzu umožňujú spracovanie odpadu:
- drevospracujúce podniky;
- farmaceutický priemysel;
- automobilový priemysel;
- elektrotechnika.
Metóda pyrolýzy úspešne zvláda polyméry, odpadové vody a domový odpad. Neguje vplyv na povahu ropných produktov. Skvelé na likvidáciu organického odpadu.
Jedinou nevýhodou pyrolýznych jednotiek je spracovanie surovín obsahujúcich chlór, síru, fosfor a ďalšie toxické chemikálie. Produkty rozpadu týchto prvkov pod vplyvom teploty sa môžu kombinovať s inými látkami a vytvárať toxické zliatiny.
Podstata pyrolýzneho kotla
Takýto pyrolýzny kotol sa tiež nazýva plynový generátor. Podstata práce pri spaľovaní paliva pri pyrolýze: pod vplyvom vysokých teplôt a za nedostatku kyslíka sa tuhé palivo (hnedé uhlie, brikety z dreveného uhlia) rozkladá na prchavé častice. Ukázalo sa, že ide o takzvaný pyrolýzny plyn. Ukazovatele teploty pre vykurovacie zariadenie 200-800 stupňov. Táto chemická reakcia prispieva k lepšiemu ohrevu a vysušeniu paliva v kotle, vykonáva sa ohrev, ktorý ide v smere spaľovania vzduchu.
Obr. 2
Vysoká teplota podporuje zmiešanie kyslíka s emitovaným pyrolýznym plynom. Vďaka tomu horí plyn. Tepelná energia sa vyrába z horiaceho plynu. Je potrebné poznamenať, že pyrolýzny plyn počas svojho spaľovania tiež interaguje s aktívnym uhlím. Preto pri opustení kotla nemajú spaliny prakticky žiadne škodlivé zložky. Ide skôr o zmes oxidu uhličitého a vodnej pary. Výsledný CO2 sa uvoľňuje do životného prostredia trikrát menej ako po prevádzke bežných emisií z kotlov na uhlie alebo drevo.Tieto jednotky sa považujú za ekologické, neznečisťujú životné prostredie.
Jednotky tohto typu pracujú s uhlím a dreveným palivom. Ak použijete nekvalitné surové palivo, ohrievač stratí výkon až o 50%. Takéto palivo zle horí, fajčí, málo sa zohrieva a skracuje životnosť kotla a komína.
Výhody pyrolýznych jednotiek:
- výkon je regulovaný od 30% do 100%;
- proces čistenia a údržby je jednoduchý;
- nízka spotreba paliva;
- dodávka paliva za deň iba raz;
- veľké množstvo paliva spaľuje naraz;
- použitie surového paliva v kotle na uhlie, ktorého obsah vlhkosti nie je vyšší ako 20%.
Nevýhody:
- drahé vykurovacie zariadenie;
- treba elektrinu.
Každý druh paliva horí inak. Pokiaľ ide o uhlie, hnedé palivo horí za 8 hodín a čierne palivo - za 10 hodín. U pyrolýznych kotlov sú možné úspory, aj keď vezmeme do úvahy také nevýhody, ako je potreba elektriny, a nie nízke náklady. Na napájanie ventilátora je potrebná elektrina, na to však potrebuje iba 85 wattov (rovnako ako bežná žiarovka). Ak je to problém, potom si s tým poradí dieselový generátor.
Pyrolýza dreva
Tento postup sa nazýva aj praskanie dreva a pochádza z Ruska. Prototyp modernej jednotky vymysleli naše spaľovače dreveného uhlia od nepamäti. Aby získali drevené uhlie bez prístupu vzduchu, zapálili drevo pod vrstvou zeme.
Dnes je tento proces oveľa dokonalejší a prebieha v niekoľkých fázach. Praskanie začína pri zahriatí na 2 000 ° C. V tomto štádiu sa uvoľňuje veľké množstvo oxidu uhoľnatého. Ak ho budete naďalej spaľovať v atmosfére, budete môcť získať obrovské množstvo energie.
Potom sa kotol zahreje na 5 000 ° C. V tomto teplotnom režime sa získa metanol, živice, acetón a kyselina octová. Produkuje tiež tvrdý uhlík, známejší ako drevené uhlie.
Vlastnosti pyrolýzy dreva
Takáto pyrolýza je postup spaľovania dreva bez prítomnosti vzduchu, ktorý sa uskutočňuje pri teplote asi 5 000 stupňov. Kyselina octová, acetón, metanol a tiež živica sú cenné produkty získané v priebehu tejto interakcie. Zvláštnosťou tejto chemickej reakcie je, že uhlie sa môže použiť ako vynikajúce palivo na urýchlenie mnohých chemických interakcií.
Takáto pyrolýza je proces, ktorý začína prebiehať pri dvesto stupňoch Celzia a je sprevádzaný reakciou s uvoľňovaním zmesi oxidov uhlíka. Pri následnom spaľovaní produktov v atmosfére vzdušného kyslíka sa pozoruje zvýšenie celkovej výhrevnosti.
Pyrolýza dreva je samostatná časť v chémii, ktorá si zaslúži podrobné zváženie a štúdium.
