Popis procesu
V naší společnosti již dlouhou dobu vznikala potřeba zařízení šetrných k životnímu prostředí pro zpracování chemického odpadu. První pyrolýzní kotle začaly běžet na konci devatenáctého století. A vytvoření moderních pyrolýzních jednotek vyřešilo několik problémů najednou:
- ekologická složka;
- schopnost akumulovat výsledky spalování;
- ekonomický přínos.
Ekonomický aspekt použití pyrolýzy je však určen pro budoucnost. Pyrolýza je docela drahé potěšení. Vyžaduje odpovídající vybavení a speciálně vyškolený personál.
Ale v provozu jsou pyrolýzní zařízení prakticky autonomní. Jednotky vyžadují pouze elektřinu ke spuštění, další provoz kotle se provádí na úkor zdrojů vyprodukovaných během procesu spalování. Přebytek generované energie a páry lze současně použít pro domácí účely a přesměrovat je do inženýrských sítí.
V Rusku si pyrolýza teprve začíná získávat popularitu, zatímco v Evropě se bez pyrolýzních jednotek neobejde ani jeden velký podnik. Existuje poměrně málo důvodů pro takovou poptávku po pyrolýze:
- bezodpadový způsob zpracování odpadu a všech druhů průmyslového znečištění;
- úroveň účinnosti při pyrolýze je 90%;
- možnost získání nových sloučenin, recyklovatelných materiálů;
- vytváření nenahraditelných zdrojů, jako je syntetický olej;
- získávání uhlovodíků, organických kyselin a dalších chemických prvků;
- zdroj tepla pro podniky.
Na základě výběru surovin pro zpracování může pyrolýzní reakce probíhat za různých teplotních podmínek. Konečný výsledek se také bude lišit ve složení chemických prvků.
V závislosti na teplotě ohřevu pece a dalších složkách pyrolýzy se destilace obvykle dělí na dva typy: suchou a oxidační.
Oxidační pyrolýza
Tento typ pyrolýzy lze označit za nejšetrnější k životnímu prostředí a nejproduktivnější. Používá se ke zpracování recyklovatelných materiálů. Reakce probíhá při vysokých teplotách. Například při pyrolýze metanu se mísí s kyslíkem, částečným spalováním látky se uvolní energie, která zahřeje zbývající surovinu na teplotu 16 000 ° C.
Oxidační pyrolýza se používá k neutralizaci průmyslového odpadu s vysokým obsahem oleje. A také pro zpracování plastů, pryže a dalších materiálů, které se přirozeně nerozkládají v přírodním prostředí.
"Oxidační pyrolýza umožňuje zpracovávat suroviny různých konzistencí." Včetně materiálů v kapalném a plynném stavu “.
Princip činnosti pyrolýzního kotle s dlouhým spalováním
Pyrolýzní kotle s dlouhým spalováním si získávají značnou popularitu, zejména v oblastech, kde není přístup k plynu
Provoz zařízení je založen na rozkladu organického paliva (palivového dřeva) za podmínek vysoké teploty a nedostatku kyslíku a následného spalování uvolněných pyrolýzních plynů. Vzhledem k tomu, že proces lze podmíněně rozdělit do dvou fází, používá se pro jeho tok topeniště se dvěma odděleními. Palivo je umístěno do ložné komory, která začíná hořet. Proces spalování plynule přechází v tepelný rozklad v důsledku omezení přístupu kyslíku nezbytného pro spalování. Vysoká teplota a nízká koncentrace kyslíku vedou k tvorbě produktů rozkladu: koks a pyrolýzní plyn. Ten, vstupující do druhé komory, prochází spalováním již za podmínek přístupu sekundárního vzduchu.Napájí se častěji násilím pomocí ventilátoru nebo odsávače kouře. Proces spalování probíhá při teplotách nad 1 000 ° C. Z produktů spalování se teplo přenáší na kapalinu, která plní výměník tepla. Konečné plynné produkty procesu se odvádějí komínem. Dnes jsou pyrolýzní kotle s dlouhým spalováním považovány za nejúčinnější a nejhospodárnější topné zařízení. Složitá dvoukomorová konstrukce kotle vysvětluje jeho vysoké náklady. Účinnost, která je nejvyšší mezi topnými jednotkami, vám umožní získat rychlou návratnost kotle.
Druhy suché pyrolýzy
Suchá pyrolýza je jednou z nejžádanějších v tomto odvětví. S jeho pomocí se získává palivo, různé chemické sloučeniny a recyklovatelné materiály jsou zneškodněny. Použitím různých teplotních režimů pyrolýzy se získají plynné, kapalné a pevné produkty spalování.
Zahřátí kotle na maximální teplotu 5500 ° C se považuje za nízkoteplotní režim. Při takových teplotách k tvorbě plynů prakticky nedochází. Práce je zaměřena na výrobu polokoksů (v průmyslu se aktivně používají jako palivo) a pryskyřic, ze kterých se následně vyrábí umělý kaučuk.
Průběh pyrolýzy při teplotách od 550 do 9000 ° C je považován za nízkoteplotní, ale ve skutečnosti vzhledem k technickým možnostem patří do průměrného teplotního režimu. Jeho použití je vhodné, když je nutné vyrábět pyrolýzní plyn a pevné sedimenty. V tomto případě může surovina obsahovat frakce anorganického původu.
Průběh pyrolýzy při teplotách nad 9000 ° C je považován za vysokoteplotní reakci. Provoz kotle při maximální teplotě 9000 ° C umožňuje získávat pevné materiály (koks, dřevěné uhlí atd.) S nízkým podílem emitovaného plynu.
Destilace za použití vyšších teplot je nezbytná pro získání převážně plynných látek. Praktickou výhodou vysokoteplotního režimu je, že výsledné plyny lze použít jako palivo.
"Vysokoteplotní pyrolýza není náročná na obsah zpracovaných surovin." Při použití režimu nízké teploty musí být dodrženy všechny kroky přípravy, včetně sušení a třídění. “
Pyrolýza. odkaz
Typy pyrolýzy
Oxidační pyrolýza - proces tepelného rozkladu průmyslového odpadu při jeho částečném spalování nebo přímém kontaktu s produkty spalování paliva. Tato metoda je použitelná pro odstraňování mnoha odpadů, včetně těch, které jsou „nepohodlné“ pro spalování nebo zplyňování: viskózní, pastovitý odpad, mokré sedimenty, plasty, kaly s vysokým obsahem popela, půda kontaminovaná topným olejem, oleji a jinými sloučeninami a vysoce prašný odpad.
Kromě toho mohou odpady obsahující kovy a jejich soli, které se za normálních teplot spalování tají a vznítí, odpadní pneumatiky, drcené kabely, šrot automobilu atd., Podléhat oxidační pyrolýze.
Metoda oxidativní pyrolýzy je slibným směrem pro eliminaci pevných průmyslových odpadů a odpadních vod.
Suchá pyrolýza... Tato metoda tepelného zpracování odpadu zajišťuje jejich vysoce účinnou neutralizaci a využití jako paliva a chemických surovin, což přispívá k vytváření technologií s nízkým a bez odpadu a racionálnímu využívání přírodních zdrojů.
Suchá pyrolýza je proces tepelného rozkladu bez kyslíku. Výsledkem je pyrolýzní plyn s vysokou výhřevností, kapalný produkt a pevný uhlíkatý zbytek. V závislosti na teplotě, při které probíhá pyrolýza, se liší:
1. Nízkoteplotní pyrolýza nebo částečně koksovatelné (450–550 ° C).Tento typ pyrolýzy se vyznačuje maximálním výtěžkem kapalných a pevných (polokoksových) zbytků a minimálním výtěžkem pyrolýzního plynu s maximálním spalovacím teplem. Metoda je vhodná pro výrobu primární pryskyřice - cenného kapalného paliva, a pro zpracování nestandardního kaučuku na monomery, které jsou surovinou pro sekundární tvorbu kaučuku. Polokoks lze použít jako energii a palivo pro domácnost.
2. Střední teplota pyrolýza nebo středně teplotní koksování (až 800 ° C) poskytuje více plynu s nižší výhřevností a méně tekutých zbytků a koksu.
3. Vysokoteplotní pyrolýza nebo koksování (900–1050 ° C). Zde je minimální výnos kapalných a pevných produktů a maximální produkce plynu s minimální výhřevností - vysoce kvalitní palivo vhodné pro dálkovou přepravu. Výsledkem je snížení množství pryskyřice a obsahu cenných lehkých frakcí v ní.
Metoda suché pyrolýzy je stále rozšířenější a je jednou z nejslibnějších metod likvidace pevných organických odpadů a izolace cenných složek z nich v současné fázi vývoje vědy a techniky.
Pyrolýza uhlovodíků
Proces pyrolýzy uhlovodíků (800 900 ° C) (plynné uhlovodíky, přímý benzín, atmosférický plynový olej) je hlavním zdrojem výroby ethylenu a jedním z hlavních zdrojů pro výrobu propylenu, divinylu, benzenu a řady dalších produktů. Proces pyrolýzy (krakování) ropných a plynových surovin byl patentován v roce 1877 ruským inženýrem, chemikem Alexandrem Aleksandrovičem Letním.
Pyrolýza dřeva
Během pyrolýzy dřeva (450–500 ° C) se vytváří řada látek, jako jsou: dřevěné uhlí, methylalkohol, kyselina octová, aceton, pryskyřice atd. Rusko je jednou z nejbohatších zemí v lesích. Proto byly v Rusku vytvořeny a provozovány nejlepší světové školy pyrolýzy dřeva. Jejich příspěvek získal celosvětové uznání.
Odpadky a pyrolýza odpadu
Existují projekty na ničení domácího odpadu pomocí pyrolýzy. Problémy s organizací pyrolýzy pneumatik, plastů a jiných organických odpadů nesouvisí se samotnou technologií pyrolýzy, která se neliší od technologie tepelného zpracování jiných pevných materiálů.
Problém je v tom, že většina odpadu obsahuje fosfor, chlor a síru. Síra a fosfor v oxidované formě jsou těkavé a poškozují životní prostředí. Chlor aktivně reaguje s organickými produkty pyrolýzy za vzniku perzistentních toxických sloučenin (například dioxinů).
Zachycení těchto sloučenin z kouře není levné a má své vlastní složitosti. Problém recyklace opotřebovaných automobilových pneumatik a pryžových výrobků mimo provoz má velký ekologický a ekonomický význam pro všechny vyspělé země světa. A nenahraditelnost přírodních ropných surovin diktuje potřebu využívat sekundární zdroje s maximální účinností.
Pneumatiky a polymery jsou cennou surovinou, protože se zpracovávají nízkoteplotní pyrolýzou (do 500 ° C), kapalnými uhlovodíkovými frakcemi (syntetický olej), zbytky uhlíku (saze), ocelovým kordem a hořlavým plynem. Současně se spálením 1 tuny pneumatik uvolní do atmosféry 270 kg sazí a 450 kg toxických plynů.
Výhody pyrolýzních zařízení:
1. Dosahuje se prakticky úplného využití materiálových a energetických zdrojů tuhého odpadu a energetické autonomie celého technologického cyklu.
2. Jelikož dochází k tepelnému rozkladu bez přístupu vzduchu, neexistují žádné podmínky pro tvorbu toxických sloučenin, jako jsou dioxin, furan, benzopyren atd.
3.Uzavřený okruh, kompaktnost zařízení a šetrnost k životnímu prostředí určují možnost umístění takového podniku v mezích jakéhokoli města.
4. Vzhledem k tomu, že minerální složku TKO - ekologicky čistou strusku po tepelném zpracování - lze použít pro silniční práce, lze tuto technologii klasifikovat jako zcela bezodpadovou.
5. Tato zařízení umožňují profitovat z prodeje vyráběných výrobků (pára, elektřina), na rozdíl od dnes fungujících výrobních zařízení, kde provozní náklady výrazně převyšují výnosy z prodeje a ziskovost podniků je založena na platbách od populace pro zpracování odpadu.
U zařízení na pyrolýzu není třeba stavět kapitálové struktury a vysoké komíny. Jednotky lze namontovat pod kůlnu nebo do světelných hangárů na betonový základ.
Materiál byl připraven na základě informací z RIA Novosti a otevřených zdrojů
Pyrolýza pevného odpadu
Ekologické zpracování odpadu je jednou z klíčových oblastí použití pyrolýzy. Tyto jednotky mohou významně snížit negativní dopad antropogenního faktoru na životní prostředí.
V procesu pyrolýzy se bioaktivní látky rozkládají a těžké kovy se neroztaví. Po tepelném rozkladu v pyrolýzních kotlích prakticky nedochází k nevyzvednutí odpadu, což umožňuje výrazně zmenšit plochu pro jejich další skladování.
Například například spálením 1 tuny pneumatik znečišťujeme atmosféru 300 kg sazí. Kromě toho se do ovzduší uvolňuje asi 500 kg toxických látek. Recyklace stejného materiálu v zařízeních na pyrolýzu umožňuje použití gumy pro energetické účely, získání recyklovatelných materiálů pro další výrobu a výrazné snížení škodlivých emisí.
Je možné snížit škodlivé účinky na životní prostředí díky vícestupňovému systému zpracování. V procesu pyrolýzy prochází odpad čtyřmi fázemi odstraňování:
- počáteční sušení;
- praskání;
- dodatečné spalování zbytků po zpracování v atmosféře;
- čištění získaných plynných látek ve speciálních absorbérech.
Zařízení na pyrolýzu umožňují zpracovávat odpad:
- dřevozpracující podniky;
- farmaceutický průmysl;
- automobilový průmysl;
- elektrotechnika.
Metoda pyrolýzy úspěšně zpracovává polymery, odpadní vody a domácí odpad. Neguje dopad na povahu ropných produktů. Skvělé pro likvidaci organického odpadu.
Jedinou nevýhodou pyrolýzních jednotek je zpracování surovin obsahujících chlor, síru, fosfor a další toxické chemikálie. Produkty rozpadu těchto prvků pod vlivem teploty se mohou kombinovat s jinými látkami a vytvářet toxické slitiny.
Podstata pyrolýzního kotle
Takový pyrolýzní kotel se také nazývá plynový generátor. Podstata práce při spalování pyrolýzního paliva: pod vlivem vysokých teplot a v podmínkách nedostatku kyslíku se tuhé palivo (hnědé uhlí, brikety z dřevěného uhlí) rozkládá na těkavé částice. Ukázalo se, že jde o takzvaný pyrolýzní plyn. Ukazatele teploty pro topné zařízení 200-800 stupňů. Tato chemická reakce přispívá k lepšímu ohřevu a sušení paliva v kotli, provádí se ohřev, který jde ve směru spalování vzduchu.
Obr. 2
Vysoká teplota podporuje směšování kyslíku s emitovaným pyrolýzním plynem. Výsledkem je, že plyn hoří. Tepelná energie je generována z hořícího plynu. Je třeba poznamenat, že pyrolýzní plyn během svého spalování také interaguje s aktivním uhlím. Proto při opuštění kotle nemají spaliny prakticky žádné škodlivé složky. Spíše jde o směs oxidu uhličitého a vodní páry. Výsledný CO2 se uvolňuje do životního prostředí třikrát méně než po provozu konvenčních emisí z kotlů na uhlí nebo dřevo.Tyto jednotky jsou považovány za ekologické, neznečišťují životní prostředí.
Jednotky tohoto typu pracují na uhlí a dřevěné palivo. Pokud použijete nekvalitní surové palivo, ztratí topení svůj výkon až o 50%. Takové palivo špatně hoří, kouří, málo se zahřívá a zkracuje životnost kotle a komína.
Výhody pyrolýzních jednotek:
- výkon je regulován od 30% do 100%;
- proces čištění a údržby je jednoduchý;
- nízká spotřeba paliva;
- dodávka paliva denně pouze jednou;
- velké množství paliva spaluje najednou;
- použití surového paliva kotlem na uhlí, jehož obsah vlhkosti není vyšší než 20%.
Nevýhody:
- drahé topné zařízení;
- potřebují elektřinu.
Každý druh paliva hoří jinak. Pokud jde o uhlí, hnědé palivo hoří za 8 hodin a černé palivo za 10 hodin. U pyrolýzních kotlů jsou možné úspory, i když vezmeme v úvahu takové nevýhody, jako je potřeba elektřiny, ne nízké náklady. K napájení ventilátoru je potřebná elektřina, ale k provozu potřebuje pouze 85 wattů (stejně jako běžná žárovka). Pokud je to problém, pak si s tím poradí dieselový generátor.
Pyrolýza dřeva
Tento postup se také nazývá praskání dřeva a pochází z Ruska. Prototyp moderní jednotky vynalezli naši spalovače dřevěného uhlí od nepaměti. Aby získali dřevěné uhlí bez přístupu vzduchu, zapálili dřevo pod zemí.
Dnes je tento proces mnohem dokonalejší a probíhá v několika fázích. Praskání začíná zahřátím na 2 000 ° C. V této fázi se uvolňuje velké množství oxidu uhelnatého. Pokud ho budete nadále spalovat v atmosféře, budete schopni získat obrovské množství energie.
Poté se kotel ohřeje na 5 000 ° C. V tomto teplotním režimu se získá methanol, pryskyřice, aceton a kyselina octová. Produkuje také tvrdý uhlík, lépe známý jako dřevěné uhlí.
Vlastnosti pyrolýzy dřeva
Taková pyrolýza je postup spalování dřeva bez přítomnosti vzduchu, který se provádí při teplotě asi 5 000 stupňů. Kyselina octová, aceton, methanol a také pryskyřice jsou cennými produkty získanými v průběhu takové interakce. Zvláštností této chemické reakce je, že uhlí lze použít jako vynikající palivo k urychlení mnoha chemických interakcí.
Taková pyrolýza je proces, který začíná probíhat při dvou stech stupních Celsia a je doprovázen reakcí s uvolňováním směsi oxidů uhlíku. S následným spalováním produktů v atmosféře vzdušného kyslíku je pozorován nárůst celkového kalorického obsahu.
Pyrolýza dřeva je samostatná část v chemii, která si zaslouží podrobné zvážení a studium.
