Descripció del procés
La necessitat d’equips respectuosos amb el medi ambient per al processament de residus químics existeix des de fa molt de temps a la nostra societat. Les primeres calderes de piròlisi van començar a funcionar a finals del segle XIX. I la creació d'unitats modernes de piròlisi va resoldre diversos problemes alhora:
- component ecològic;
- la capacitat d’acumular els resultats de la combustió;
- benefici econòmic.
Tot i això, l’aspecte econòmic de l’ús de la piròlisi està dissenyat per al futur. La piròlisi és un plaer bastant car. Requereix equipament adequat i personal especialment entrenat.
Però en funcionament, les plantes de piròlisi són pràcticament autònomes. Les unitats només requereixen electricitat per arrencar, el funcionament posterior de la caldera es realitza a costa dels recursos produïts en el procés de combustió. Al mateix temps, l'excedent d'energia i vapor generats es pot utilitzar per a usos domèstics, redirigint-los a les xarxes de serveis públics.
A Rússia, la piròlisi tot just comença a guanyar popularitat, mentre que a Europa ni una gran empresa pot prescindir de les unitats de piròlisi. Hi ha força raons per a aquesta demanda de piròlisi:
- una forma de processar residus sense residus i tota mena de contaminació industrial;
- el nivell d’eficiència per piròlisi és del 90%;
- la possibilitat d'obtenir nous compostos, materials reciclables;
- la creació de recursos insubstituïbles com l’oli sintètic;
- l'obtenció d'hidrocarburs, àcids orgànics i altres elements químics;
- font de subministrament de calor per a les empreses.
Basant-se en l’elecció de les matèries primeres per al processament, la reacció de piròlisi pot procedir a diferents condicions de temperatura. El resultat final també diferirà en la composició dels elements químics.
En funció de la temperatura d’escalfament del forn i dels components addicionals de la piròlisi, la destil·lació se sol dividir en dos tipus: sec i oxidatiu.
Piròlisi oxidativa
Aquest tipus de piròlisi es pot anomenar el més ecològic i productiu. S'utilitza per processar materials reciclables. La reacció té lloc a altes temperatures. Per exemple, en la piròlisi del metà, es barreja amb oxigen, la combustió parcial de la substància allibera energia, que escalfa la matèria primera restant a una temperatura de 16.000 ºС.
La piròlisi oxidativa s’utilitza per neutralitzar els residus industrials amb un alt contingut en oli. I també per al processament de plàstic, cautxú i altres materials que no es prestin a la descomposició natural al medi natural.
“La piròlisi oxidativa permet processar matèries primeres de consistència diversa. Incloent materials en estat líquid i gasós ”.
Principi de funcionament d’una caldera de piròlisi de llarga durada
Les calderes de piròlisi de llarga durada guanyen una popularitat considerable, i especialment en aquelles zones on no hi ha accés al gas
El funcionament de l’equip es basa en la descomposició del combustible orgànic (llenya) en condicions d’alta temperatura i manca d’oxigen, seguit de la combustió dels gasos de piròlisi alliberats. Com que el procés es pot dividir condicionalment en dues etapes, s'utilitza una llar de foc amb dos compartiments per al seu flux. El combustible es col·loca a la cambra de càrrega, que comença a cremar. El procés de combustió es converteix sense problemes en descomposició tèrmica a causa de la restricció de l'accés a l'oxigen necessari per a la combustió. L’alta temperatura i la baixa concentració d’oxigen condueixen a la formació de productes de descomposició: coc i gas de piròlisi. Aquesta última, que entra a la segona cambra, experimenta una combustió ja en les condicions d'accés a l'aire secundari.Es subministra més sovint per la força mitjançant un ventilador o un aspirador de fum. El procés de combustió té lloc a temperatures superiors als 1000 ° C. Des dels productes de combustió, la calor es transfereix al líquid que omple l'intercanviador de calor. Els productes gasosos finals del procés s’eliminen per la xemeneia. Avui en dia, les calderes de piròlisi de llarga durada es consideren l’equip de calefacció més eficient i econòmic. El complex disseny de dues cambres de la caldera explica el seu elevat cost. L'eficiència, que és la més alta entre les unitats de calefacció, us permet obtenir una ràpida amortització de la caldera.
Tipus de piròlisi seca
La piròlisi seca és una de les més demandades a la indústria. Amb la seva ajuda, el combustible, s’obtenen diversos compostos químics i els materials reciclables queden inofensius. Mitjançant diferents règims de temperatura de piròlisi, s’obtenen productes de combustió sòlids i gasosos, líquids i sòlids.
Escalfar la caldera a una temperatura màxima de 5500 ºС es considera un mode de baixa temperatura. A aquestes temperatures, pràcticament no es produeix la formació de gasos. El treball està dirigit a la producció de semi-cocs (a la indústria s’utilitzen activament com a combustible) i resines, a partir de les quals es produeix posteriorment cautxú artificial.
El curs de la piròlisi a temperatures de 550 a 9000 ºС es considera baixa temperatura, però, de fet, donades les capacitats tècniques, pertany al règim de temperatura mitjana. El seu ús és aconsellable quan sigui necessari produir gasos de piròlisi i sediments sòlids. En aquest cas, la matèria primera pot incloure fraccions d’origen inorgànic.
El curs de la piròlisi a temperatures superiors a 9000 ºС es considera una reacció a alta temperatura. El funcionament de la caldera a una temperatura màxima de 9000 ºC permet obtenir materials sòlids (coc, carbó vegetal, etc.) amb una proporció baixa de gas emès.
La destil·lació mitjançant condicions de temperatura més altes és necessària per obtenir substàncies predominantment gasoses. L’avantatge pràctic del règim d’alta temperatura és que els gasos produïts es poden utilitzar com a combustible.
“La piròlisi a alta temperatura no és exigent pel que fa al contingut de matèries primeres processades. Quan s'utilitza el mode de baixa temperatura, s'han de seguir tots els passos de preparació, inclòs l'assecat i la classificació. "
Piròlisi. referència
Tipus de piròlisi
Piròlisi oxidativa - el procés de descomposició tèrmica dels residus industrials durant la seva combustió parcial o el contacte directe amb els productes de combustió. Aquest mètode és aplicable a l'eliminació de molts residus, inclosos els "inconvenients" per a la incineració o la gasificació: residus viscosos i pastosos, sediments humits, plàstics, fangs amb un alt contingut de cendres, sòl contaminat amb fuel oil, olis i altres compostos, i residus molt polsegosos.
A més, els residus que contenen metalls i les seves sals, que es fonen i s’encenen a temperatures de combustió normals, pneumàtics de rebuig, cables triturats, ferralla de vehicles, etc., poden patir piròlisi oxidativa.
El mètode de piròlisi oxidativa és una direcció prometedora per a l'eliminació de residus sòlids industrials i aigües residuals.
Piròlisi seca... Aquest mètode de tractament tèrmic dels residus garanteix la seva neutralització i ús altament eficients com a combustible i matèries primeres químiques, cosa que contribueix a la creació de tecnologies amb pocs residus i no residus i a l’ús racional dels recursos naturals.
La piròlisi seca és un procés de descomposició tèrmica sense oxigen. El resultat és un gas de piròlisi amb un alt poder calorífic, un producte líquid i un residu carboni sòlid. Segons la temperatura a la qual procedeixi la piròlisi, difereix:
1. Piròlisi a baixa temperatura o semi-cocs (450-550 ° C).Aquest tipus de piròlisi es caracteritza per un rendiment màxim de residus líquids i sòlids (semi-coc) i un rendiment mínim de gas de piròlisi amb una calor de combustió màxima. El mètode és adequat per a la producció de resina primària, un valuós combustible líquid, i per al processament de cautxú de baixa qualitat en monòmers, que són la matèria primera per a la creació secundària de cautxú. El semi-coc es pot utilitzar com a combustible energètic i domèstic.
2. Piròlisi a temperatura mitjana o la coc a temperatura mitjana (fins a 800 ° C) produeix més gas amb un poder calorífic inferior i menys residus líquids i coc.
3. Piròlisi a alta temperatura o coc (900-1050 ° C). Aquí hi ha un rendiment mínim de productes líquids i sòlids i una producció màxima de gas amb un mínim poder calorífic, un combustible d'alta qualitat adequat per al transport a llarga distància. Com a resultat, es redueix la quantitat de resina i el contingut de valuoses fraccions lleugeres.
El mètode de piròlisi seca s'està generalitzant i és un dels mètodes més prometedors per a l'eliminació de residus orgànics sòlids i l'aïllament de components valuosos d'ells en l'etapa actual de desenvolupament de la ciència i la tecnologia.
Piròlisi d’hidrocarburs
El procés de piròlisi d’hidrocarburs (800 900 ° C) (hidrocarburs gasosos, gasolina de gasolina, gasoil atmosfèric) és la principal font de producció d’etilè i una de les principals fonts de producció de propilè, divinil, benzè i diversos d'altres productes. El procés de piròlisi (cracking) de matèries primeres de petroli i gas va ser patentat el 1877 per un enginyer rus, el químic Alexander Aleksandrovich Letniy.
Piròlisi de la fusta
Durant la piròlisi de la fusta (450-500 ° C), es formen diverses substàncies, com ara: carbó vegetal, alcohol metílic, àcid acètic, acetona, resina, etc. Rússia és un dels països més rics en boscos. Per tant, a Rússia es van formar i funcionar les millors escoles del món de piròlisi de la fusta. La seva contribució ha rebut reconeixement mundial.
Residus i piròlisi de residus
Hi ha projectes per a la destrucció de residus domèstics mitjançant piròlisi. Les dificultats en l’organització de la piròlisi de pneumàtics, plàstics i altres residus orgànics no s’associen a la pròpia tecnologia de piròlisi, que no difereix de la tecnologia de processament tèrmic d’altres materials sòlids.
El problema és que la majoria de residus contenen fòsfor, clor i sofre. El sofre i el fòsfor en forma oxidada són volàtils i perjudiquen el medi ambient. El clor reacciona activament amb productes de piròlisi orgànica amb la formació de compostos tòxics persistents (per exemple, dioxines).
Captar aquests compostos del fum no és barat i té les seves pròpies complexitats. El problema del reciclatge de pneumàtics d’automòbil gastats i productes de goma fora de servei té una gran importància ecològica i econòmica per a tots els països desenvolupats del món. I la insubstituïbilitat de les matèries primeres del petroli natural determina la necessitat d’utilitzar recursos secundaris amb la màxima eficiència.
Els pneumàtics i els polímers són valuoses matèries primeres, com a resultat del seu processament mitjançant piròlisi a baixa temperatura (fins a 500 ° C), s’obtenen fraccions d’hidrocarburs líquids (oli sintètic), residus de carboni (negre de fum), cordó d’acer i gas combustible. Al mateix temps, si es crema 1 tona de pneumàtics, s’alliberaran 270 kg de sutge i 450 kg de gasos tòxics a l’atmosfera.
Avantatges de les plantes de piròlisi:
1. S'aconsegueix una utilització pràcticament completa dels recursos materials i energètics de residus sòlids i l'autonomia energètica de tot el cicle tecnològic.
2. Com que la descomposició tèrmica es produeix sense accés a l'aire, no hi ha condicions per a la formació de compostos tòxics com la dioxina, el furà, el benzopirè, etc.
3.El circuit tancat, la compacitat dels equips i la facilitat mediambiental determinen la possibilitat d’ubicar aquesta empresa dins dels límits de qualsevol ciutat.
4. Tenint en compte que el component mineral dels RSU -escòria ecològicament neta després del tractament tèrmic- es pot utilitzar per a obres de carreteres, aquesta tecnologia es pot classificar com a totalment lliure de residus.
5. Aquestes instal·lacions permeten obtenir beneficis de la venda de productes manufacturats (vapor, electricitat), en contrast amb les instal·lacions de producció que operen actualment, on els costos operatius superen significativament els ingressos per vendes i la rendibilitat de les empreses es basa en els pagaments de la població per al processament de residus.
Per a les plantes de piròlisi, no cal construir estructures de capitals i xemeneies altes. Les unitats es poden muntar sota un dosser o en hangars lleugers sobre una base de formigó.
El material es va preparar a partir de la informació de RIA Novosti i de fonts obertes
Piròlisi de residus sòlids
Un processament ecològic de residus és un dels àmbits clau de l’ús de la piròlisi. Aquestes unitats poden reduir significativament l’impacte negatiu del factor antròpic sobre el medi ambient.
En el procés de piròlisi es descomponen substàncies bioactives, no es fonen metalls pesants. Després de la descomposició tèrmica a les calderes de piròlisi, pràcticament no hi ha residus no reclamats, cosa que permet reduir significativament la zona per al seu posterior emmagatzematge.
Així, per exemple, en cremar 1 tona de pneumàtics, contaminem l’atmosfera amb 300 kg de sutge. A més, uns 500 kg de substàncies tòxiques s’alliberen a l’aire. El reciclatge del mateix material a les plantes de piròlisi permet utilitzar cautxú amb finalitats energètiques, obtenir materials reciclables per a una major producció i reduir significativament les emissions nocives.
És possible reduir l’efecte nociu sobre el medi ambient gràcies a un sistema de processament en diverses etapes. En el procés de piròlisi, els residus passen per quatre fases d’eliminació:
- assecat inicial;
- esquerdes;
- postcombustió de les restes de processament a l'atmosfera;
- purificació de les substàncies gasoses obtingudes en absorbidors especials.
Les plantes de piròlisi permeten processar residus:
- empreses de transformació de la fusta;
- indústria farmacèutica;
- indústria automobilística;
- Enginyeria Elèctrica.
El mètode de piròlisi maneja amb èxit polímers, residus d'aigües residuals i residus domèstics. Nega l’impacte sobre la naturalesa dels productes derivats del petroli. Ideal per a l'eliminació de residus orgànics.
L’únic desavantatge de les unitats de piròlisi es troba en el processament de matèries primeres que contenen clor, sofre, fòsfor i altres productes químics tòxics. Els productes de semivida d’aquests elements sota la influència de la temperatura es poden combinar amb altres substàncies i formar aliatges tòxics.
L’essència de la caldera de piròlisi
Aquesta caldera de piròlisi també s’anomena generador de gas. L’essència del treball en la combustió de combustibles per piròlisi: sota la influència de les altes temperatures i en condicions de manca d’oxigen, el combustible sòlid (carbó marró, briquetes de carbó) es descompon en partícules volàtils. Resulta l’anomenat gas de piròlisi. Indicadors de temperatura per a equips de calefacció de 200 a 800 graus. Aquesta reacció química contribueix a un millor escalfament i assecat del combustible a la caldera, ja que es realitza l'escalfament que va en la direcció de la combustió de l'aire.
Fig. 2
L’alta temperatura afavoreix la barreja d’oxigen amb el gas de piròlisi emès. Com a resultat, el gas crema. L’energia tèrmica es genera a partir del gas que crema. Cal tenir en compte que el gas de piròlisi també interactua amb el carbó actiu durant la seva combustió. Per tant, en sortir de la caldera, els gasos de combustió no tenen pràcticament components nocius. Més aviat, són una barreja de diòxid de carboni i vapor d’aigua. El CO2 resultant s’allibera al medi ambient tres vegades menys que després de funcionar les emissions convencionals de les calderes de carbó o llenya.Aquestes unitats es consideren respectuoses amb el medi ambient, no contaminen el medi ambient.
Unitats d’aquest tipus funcionen amb combustible de carbó i llenya. Si utilitzeu combustible cru de mala qualitat, l’escalfador perdrà la seva potència fins a un 50%. Aquest combustible crema poc, fuma, escalfa poc i escurça la vida de la caldera i la xemeneia.
Avantatges de les unitats de piròlisi:
- la potència està regulada del 30% al 100%;
- el procés de neteja i manteniment és senzill;
- baix consum de combustible;
- subministrament de combustible al dia només una vegada;
- una gran quantitat de combustible es crema alhora;
- l’ús de combustible cru per una caldera de carbó, el contingut d’humitat del qual no és superior al 20%.
Desavantatges:
- dispositiu de calefacció car;
- necessiten electricitat.
Cada tipus de combustible es crema de manera diferent. Pel que fa al combustible de carbó, el combustible marró es crema en 8 hores i el negre en 10 hores. Amb les calderes de piròlisi, és possible estalviar, fins i tot tenint en compte desavantatges com la necessitat d’electricitat i no el cost baix. Es necessita electricitat per alimentar el ventilador, però només necessita 85 watts per funcionar (igual que una bombeta normal). Si això és un problema, el generador dièsel s’encarregarà de solucionar-ho.
Piròlisi de la fusta
Aquest procediment també s’anomena esquerdes de la fusta i es va originar a Rússia. El prototip de la unitat moderna va ser inventat pels nostres carboners en temps immemorials. Per obtenir carbó sense accés a l’aire, van encendre fusta sota una capa de terra.
Avui aquest procés és molt més perfecte i es desenvolupa en diverses etapes. L’esquerda comença quan s’escalfa a 2000 ºС. En aquesta etapa, s’allibera una gran quantitat de monòxid de carboni. Si el continueu cremant a l’atmosfera, podreu obtenir una gran quantitat d’energia.
A continuació, la caldera s'escalfa fins a 5000 ºС. En aquest règim de temperatura s’obtenen metanol, resines, acetona i àcid acètic. També produeix carboni dur, més conegut com a carbó vegetal.
Característiques de la piròlisi de la fusta
Aquesta piròlisi és un procediment per cremar fusta sense presència d’aire, que es du a terme a una temperatura d’uns 5.000 graus. L’àcid acètic, l’acetona, el metanol i també la resina són productes valuosos obtinguts en el transcurs d’aquesta interacció. La peculiaritat d’aquesta reacció química és que el carbó vegetal es pot utilitzar com a excel·lent combustible per accelerar moltes interaccions químiques.
Aquesta piròlisi és un procés que comença a produir-se a dos-cents graus centígrads, acompanyat d’una reacció amb l’alliberament d’una barreja d’òxids de carboni. Amb la posterior combustió de productes en una atmosfera d’oxigen atmosfèric, s’observa un augment del poder calorífic total.
La piròlisi de la fusta és una secció a part de la química que mereix una consideració i un estudi detallats.
