Was ist Pyrolyse? Welche Bedeutung hat es für die moderne chemische Industrie? Sehen wir uns dieses Problem gemeinsam an.
Über die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen
Also, was ist Pyrolyse? Die Definition dieses Prozesses beinh altet die thermische Zersetzung einer organischen Verbindung ohne Anwesenheit von Sauerstoff. Ölprodukte, Kohle, Holz sind einem solchen Zerfall ausgesetzt. Nach Abschluss des Prozesses entsteht Synthesegas sowie andere Endprodukte.
Prozessmerkmale
Die Pyrolysereaktion wird bei einer Temperatur von 800 bis 900 Grad durchgeführt. Dieser Prozess wird als Hauptoption für die Bildung von Ethylen angesehen. Dieser ungesättigte Kohlenwasserstoff ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung verschiedener organischer Verbindungen: Benzol, Divinyl, Propylen.
Holzpyrolyse
Wenn wir uns darüber streiten, was Pyrolyse ist, stellen wir fest, dass diese chemische Technologie zur Verarbeitung von Öl- und Gasrohstoffen erstmals 1877 von A. A. Letny patentiert wurde. Was ist Holzpyrolyse? Diese Reaktion wird bei einer Temperatur von etwa 500 Grad durchgeführt. Es ist mit der Bildung so wichtiger Bestandteile der chemischen Produktion wie Essigsäure, Holzkohle, Harz,Aceton. In Anbetracht der Tatsache, dass unser Land eine "Speisekammer" von Wäldern ist, werden in Russland große Anlagen für den Prozess der Holzpyrolyse betrieben.
Müllpyrolyse
Abfallpyrolyse ist ein spezielles Projekt zur Vernichtung von Hausmüll. Die Komplexität der Pyrolyse von Kunststoffen, Reifen, diversen organischen Abfällen liegt darin begründet, dass von einer anderen Technologie ausgegangen wird, die sich deutlich von der Verarbeitung anderer Feststoffe unterscheidet.
Viele Abfälle enth alten Schwefel, Chlor, Phosphor, die nach Oxidation (Bildung von Oxiden) flüchtige Eigenschaften annehmen. Pyrolyseprodukte stellen eine Gefahr für die Umwelt dar.
Wenn Chlor mit organischen Substanzen interagiert, die nach Abschluss des Zersetzungsprozesses gebildet werden, werden stark toxische Verbindungen wie Dioxine freigesetzt. Um solche Produkte aus dem emittierten Rauch abzuscheiden, wird eine spezielle Pyrolyseeinheit benötigt. Ein solches Verfahren ist mit erheblichen Materialkosten verbunden.
Für die europäischen Länder ist das Problem des Recyclings von alten Autoreifen und Gummiteilen, die ihre Lebensdauer erreicht haben, von großer ökologischer Bedeutung. Da natürliche Erdölrohstoffe eine unersetzliche Art von Mineralien sind, ist es notwendig, Sekundärrohstoffe in größtmöglichem Umfang zu nutzen.
Aus Haush alts- und Bauabfällen kann man eine riesige Menge verschiedener Substanzen organischer und anorganischer Zusammensetzung gewinnen, daher ist es so wichtig, sie zu entwickelndieser Branche.
Polymere und Autoreifen sind hervorragende wertvolle Rohstoffe. Nach seiner Verarbeitung durch Niedertemperaturpyrolyse ist es möglich, flüssige Fraktionen von gesättigten Kohlenwasserstoffen (synthetisches Öl), brennbares Gas, Kohlenstoffrückstände und Metallschnüre zu erh alten. Beim Verbrennen einer Tonne Gummireifen werden etwa 270 kg Ruß sowie etwa 450 kg giftige gasförmige Substanzen in die Atmosphäre freigesetzt.
Syngas
Das ist eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid (2). In industriellen Mengen wird es bei der Dampfreformierung von Methan, der Kohlevergasung, der Methanoxidation und der Verarbeitung organischer Abfälle gewonnen. Abhängig von der zur Herstellung von Synthesegas verwendeten Technologie kann das Verhältnis von Kohlenmonoxid und Wasserstoff darin zwischen 1:1 und 1:3 variieren.
Unter den Hauptanwendungsgebieten dieses Rohstoffs nimmt die Herstellung von Methanol sowie die Fischer-Tropsch-Synthese einen besonderen Platz ein. Darunter versteht man eine chemische Reaktion, die in Gegenwart eines Katalysators abläuft. Es besteht aus der Umwandlung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff in eine Vielzahl von flüssigen Kohlenwasserstoffen. Als Katalysatoren (Beschleuniger) für diese Wechselwirkung werden im Wesentlichen Kob alt und Eisen gewählt.
Die Besonderheit dieses Prozesses ist die Möglichkeit, synthetische Materialien zur Verwendung in Form von synthetischem Schmieröl oder Kraftstoff herzustellen.
Empfang von Einzelheiten
Wie sieht die Chemie einer Reaktion aus? Versuchen wir herauszufinden, was es ist. Die Definition der Pyrolyse wurde oben diskutiert, lassen Sie uns nun auf die Merkmale des chemischen Prozesses eingehen. Das Fischer-Tropsch-Verfahren beinh altet die Wechselwirkung von Methan mit Sauerstoff. Die Reaktionsprodukte sind Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Als Ergebnis der Reaktion erh alten wir Kohlenwasserstoffe einer Reihe von Alkanen und Wasserdampf. Es sind die nach der Reinigung entstehenden Kohlenwasserstoffprodukte, die zur Herstellung von synthetischem Öl verwendet werden.
Bedeutung von Pyrolyse
Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas werden durch die partielle Oxidation von Holzbrennstoff und Kohle erzeugt. Die Bedeutung eines solchen Prozesses liegt in der Bildung von Wasserstoff oder flüssigen Kohlenwasserstoffen aus festen Rohstoffen (Kohlenwasserstoffabfälle oder Kohle).
Bei der nicht-oxidativen Pyrolyse von festen Abfällen wird derzeit in der chemischen Industrie Synthesegas hergestellt. Ein Teil davon wird auch ohne weitere Verarbeitung durch die Fischer-Tropsch-Reaktion in Form von Autokraftstoff verwendet. Wenn es notwendig ist, flüssige Brennstoffe ähnlich Paraffinen und Schmiermitteln zu verwenden, wird eine vereinfachte chemische Technologie verwendet.
Wenn es notwendig ist, die erzeugte Menge an Wasserstoff zu erhöhen, indem das Volumen des Wasserdampfs verändert wird, wird das chemische Gleichgewicht in dieser Gleichung verschoben. In diesem Fall werden nach Abschluss der Wechselwirkung Wasserstoff und Kohlendioxid gebildet.
Technologie verbessern
Nach der Entdeckung im Jahr 1920 durch die deutschen Forscher Hans Tropsch und Franz Fischer wurde die Technologie immer wieder modernisiert und verbessert. Quantität nach und nachDurch Pyrolyse hergestellter synthetischer Kraftstoff erreichte in Deutschland 124.000 Barrel pro Tag. Ein solcher Indikator existierte 1944.
Moderne
Heute gibt es zwei große Unternehmen, die das Fischer-Tropsch-Verfahren in ihrer Technologie verwenden. Der größte Teil des Dieselkraftstoffs in Südafrika wird durch Pyrolyse hergestellt, gefolgt von der Oxidation der sich bildenden Produkte.
Diese chemische Technologie erregte besondere Aufmerksamkeit, nachdem Wissenschaftler begannen, nach Wegen zu suchen, Diesel-Substanzen mit niedrigem Schwefelgeh alt herzustellen, die minimale Umweltschäden verursachen könnten. Beispielsweise wählen amerikanische Unternehmen derzeit Koks oder Kohle als Ausgangsmaterial, um hochwertige flüssige Kohlenwasserstoffe herzustellen.
Trotz der Tatsache, dass es sich bei dem Pyrolyseverfahren um eine ausgereifte Technologie handelt, die in großem Maßstab eingesetzt werden kann, ist sie mit recht hohen Materialkosten für die Reparatur und den Betrieb der Anlage verbunden. Für viele Produzenten ist dies eine Abschreckung, da der weltweite Ölpreis rückläufig ist.
Schlussfolgerung
Weltkohlereserven sind ziemlich groß. Sie können aufgrund der erheblichen Ölverknappung als Brennstoffquelle verwendet werden. Analysten der Öl- und Gasindustrie sind davon überzeugt, dass durch Pyrolyse hochwertige Kohlenwasserstoffe hergestellt werden können. Sie stellen fest, dass der resultierende Kraftstoff im Vergleich zu Erdölkraftstoff nicht nur eine bessere Umweltleistung aufweist, sondern auch für die Verbraucher durchaus akzeptabel ist.nach Preisklasse. Im Fall einer Kombination aus Fischer-Tropsch-Synthese und Biomassevergasung können wir über einen vielversprechenden Weg sprechen, um eine erneuerbare Version von Autokraftstoff herzustellen.
Synthetische Rohstoffe, die durch Pyrolyse von Kohle gewonnen werden, sind nur wettbewerbsfähig, wenn die Ölkosten mehr als 40 $ pro Barrel betragen. Die Herstellung eines solchen Kohlenwasserstoffgemisches erfordert Investitionen zwischen sieben und neun Milliarden Dollar für achtzigtausend Barrel synthetischen Kraftstoffs. Mit dem Pyrolyseprozess verbundene Technologien werden von Umweltschützern als eine der sichersten für die Umwelt anerkannt. Aus diesem Grund haben viele Industrieländer in den letzten Jahren der Entwicklung neuer Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffkraftstoffen große Aufmerksamkeit geschenkt, die es ihnen ermöglichen würden, sich von traditionellen Ölrohstoffen zu lösen. Dank Innovationen und Verbesserungen der technologischen Kette ist der Pyrolyseprozess viel billiger und zugänglicher geworden, um hochwertige flüssige Kohlenwasserstoffe zu erh alten. Gebildete Produkte werden nicht nur als Brennstoff verwendet, sondern auch zur Herstellung einer Vielzahl organischer Substanzen.
