Prosessin kuvaus
Tarve ympäristöystävällisille laitteille kemiallisten jätteiden käsittelyä varten on syntynyt yhteiskunnassamme jo kauan. Ensimmäiset pyrolyysikattilat alkoivat käydä 1800-luvun lopulla. Ja nykyaikaisten pyrolyysiyksiköiden luominen ratkaisi useita asioita kerralla:
- ekologinen komponentti;
- kyky kerätä palamistulokset;
- taloudellinen hyöty.
Pyrolyysin käytön taloudelliset näkökohdat on kuitenkin suunniteltu tulevaisuutta varten. Pyrolyysi on melko kallis ilo. Se vaatii sopivia laitteita ja erikoiskoulutettua henkilökuntaa.
Mutta toiminnassa pyrolyysilaitokset ovat käytännössä itsenäisiä. Yksiköt tarvitsevat sähköä vain käynnistykseen, kattilan jatkokäyttö tapahtuu polttoprosessin aikana tuotettujen resurssien kustannuksella. Samalla tuotetun energian ja höyryn ylijäämä voidaan käyttää kotitalouskäyttöön ohjaamalla ne sähköverkkoihin.
Venäjällä pyrolyysi on vasta alkamassa suosia, kun taas Euroopassa yksikään suuri yritys ei voi tulla toimeen ilman pyrolyysiyksiköitä. Tällaiselle pyrolyysin kysynnälle on melko monta syytä:
- jätteetön tapa käsitellä jätteitä ja kaikenlaista teollista saastumista;
- pyrolyysin hyötysuhde on 90%;
- mahdollisuus saada uusia yhdisteitä, kierrätettäviä materiaaleja;
- korvaamattomien resurssien, kuten synteettisen öljyn, luominen;
- hiilivetyjen, orgaanisten happojen ja muiden kemiallisten alkuaineiden saaminen;
- lämmönlähde yrityksille.
Jalostettavien raaka-aineiden valinnan perusteella pyrolyysireaktio voi edetä erilaisissa lämpötilaolosuhteissa. Lopputulos eroaa myös kemiallisten alkuaineiden koostumuksesta.
Uunin lämmityslämpötilasta ja pyrolyysin lisäkomponenteista riippuen tislaus jaetaan yleensä kahteen tyyppiin: kuiva ja hapettava.
Hapettava pyrolyysi
Tämän tyyppistä pyrolyysiä voidaan kutsua ympäristöystävällisimmäksi ja tuottavimmaksi. Sitä käytetään kierrätettävien materiaalien käsittelyyn. Reaktio tapahtuu korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi metaanin pyrolyysissä se sekoittuu hapen kanssa, aineen osittainen palaminen vapauttaa energiaa, joka lämmittää jäljellä olevan raaka-aineen lämpötilaan 16 000 ºС.
Hapettavaa pyrolyysiä käytetään neutraloimaan teollisuusjätettä, jolla on korkea öljypitoisuus. Ja myös muovin, kumin ja muiden materiaalien käsittelyyn, jotka eivät hajoa luonnollisesti luonnollisessa ympäristössä.
- Hapettuva pyrolyysi mahdollistaa erilaisten raaka-aineiden prosessoinnin. Sisältää nestemäisessä ja kaasumaisessa muodossa olevat materiaalit.
Pitkän palavan pyrolyysikattilan toimintaperiaate
Pitkäpoltettavat pyrolyysikattilat ovat saamassa huomattavaa suosiota ja erityisesti alueilla, joilla ei ole pääsyä kaasuun
Laitteen toiminta perustuu orgaanisen polttoaineen (polttopuun) hajoamiseen korkeassa lämpötilassa ja hapen puutteessa, minkä jälkeen vapautuneet pyrolyysikaasut palavat. Koska prosessi voidaan ehdollisesti jakaa kahteen vaiheeseen, sen virtaukseen käytetään tulipesää, jossa on kaksi osastoa. Polttoaine sijoitetaan lastauskammioon, joka alkaa palaa. Palamisprosessi muuttuu sujuvasti lämpöhajoamiseksi palamisen kannalta välttämättömän hapen pääsyn rajoittamisen vuoksi. Korkea lämpötila ja alhainen happipitoisuus johtavat hajoamistuotteiden: koksin ja pyrolyysikaasun muodostumiseen. Jälkimmäinen, joka tulee toiseen kammioon, palaa jo toissijaisen ilman pääsyn olosuhteissa.Se toimitetaan useammin väkisin puhaltimen tai savunpoistimen avulla. Palamisprosessi tapahtuu yli 1000 ° C: n lämpötiloissa. Palamistuotteista lämpö siirtyy nesteeseen, joka täyttää lämmönvaihtimen. Prosessin lopulliset kaasumaiset tuotteet poistetaan savupiipun kautta. Nykyään pitkäkestoisia pyrolyysikattiloita pidetään tehokkaimpina ja taloudellisimpina lämmityslaitteina. Kattilan monimutkainen kaksikammioinen rakenne selittää sen korkeat kustannukset. Lämmitysyksiköiden korkein hyötysuhde mahdollistaa kattilan nopean takaisinmaksun.
Kuivan pyrolyysin tyypit
Kuiva pyrolyysi on yksi teollisuuden kysytyimpiä. Sen avulla saadaan polttoainetta, erilaisia kemiallisia yhdisteitä ja kierrätettävät materiaalit tehdään vaarattomiksi. Käyttämällä erilaisia pyrolyysin lämpötiloja, saadaan kaasua, nestemäisiä ja kiinteitä palamistuotteita.
Kattilan lämmittämistä 5500 ºC: n maksimilämpötilaan pidetään alhaisen lämpötilan moodina. Tällaisissa lämpötiloissa kaasujen muodostumista ei käytännössä tapahdu. Työ on suunnattu puolikoksien (teollisuudessa niitä käytetään aktiivisesti polttoaineena) ja hartsien tuotantoon, joista myöhemmin valmistetaan tekokumia.
Pyrolyysin kulku lämpötiloissa 550 - 9000 ºС pidetään matalalämpötilana, mutta itse asiassa teknisten ominaisuuksien vuoksi se kuuluu keskimääräiseen lämpötilaan. Sen käyttö on suositeltavaa, kun on tarpeen tuottaa pyrolyysikaasua ja kiinteitä sedimenttejä. Tässä tapauksessa raaka-aine voi sisältää epäorgaanisen alkuperän jakeita.
Pyrolyysin kulku yli 9000 ° C: n lämpötiloissa katsotaan korkean lämpötilan reaktioksi. Kattilan käyttö enintään 9000 ºC: n lämpötilassa mahdollistaa kiinteiden materiaalien (koksin, puuhiilen jne.) Saamisen vähäisellä päästöosuudella.
Tislaus korkeammissa lämpötilaolosuhteissa on välttämätöntä pääosin kaasumaisten aineiden saamiseksi. Korkean lämpötilan käytännön hyöty on, että syntyneitä kaasuja voidaan käyttää polttoaineena.
”Korkean lämpötilan pyrolyysi ei ole nirso käsiteltyjen raaka-aineiden sisällön suhteen. Matalan lämpötilan tilassa on noudatettava kaikkia valmistusvaiheita, mukaan lukien kuivaus ja lajittelu. "
Pyrolyysi. viite
Pyrolyysityypit
Hapettava pyrolyysi - teollisuusjätteen lämpöhajoamisprosessi niiden osittaisessa polttamisessa tai suorassa kosketuksessa polttoaineen palamistuotteiden kanssa. Tätä menetelmää voidaan käyttää monien jätteiden hävittämiseen, mukaan lukien polttamiseen tai kaasuttamiseen "hankalat" jätteet: viskoosi, tahnamainen jäte, märät sedimentit, muovit, korkea tuhkapitoinen liete, polttoöljyllä saastunut maa, öljyt ja muut yhdisteet ja erittäin pölyinen jäte.
Lisäksi jätteet, jotka sisältävät metalleja ja niiden suoloja, jotka sulavat ja syttyvät normaaleissa palamislämpötiloissa, jäterenkaat, murskatut kaapelit, auton romu jne., Voivat käydä oksidatiivisen pyrolyysin.
Oksidatiivisen pyrolyysimenetelmä on lupaava suunta kiinteän teollisuusjätteen ja jäteveden poistamiseksi.
Kuiva pyrolyysi... Tämä jätteiden lämpökäsittelymenetelmä takaa niiden erittäin tehokkaan neutraloinnin ja käytön polttoaineena ja kemiallisina raaka-aineina, mikä osaltaan edistää vähähukkaisten ja jätteettömien tekniikoiden luomista ja luonnonvarojen järkevää käyttöä.
Kuiva pyrolyysi on terminen hajoamisprosessi ilman happea. Tuloksena on pyrolyysikaasu, jolla on korkea lämpöarvo, nestemäinen tuote ja kiinteä hiilipitoinen jäännös. Riippuen lämpötilasta, jossa pyrolyysi etenee, se eroaa:
1. Matalan lämpötilan pyrolyysi tai puolikoksi (450–550 ° C).Tämän tyyppiselle pyrolyysille on tunnusomaista nestemäisten ja kiinteiden (puolikoksi) jäännösten suurin saanto ja pyrolyysikaasun vähimmäissaanto ja suurin palamislämpö. Menetelmä soveltuu primaarihartsin - arvokkaan nestemäisen polttoaineen - tuotantoon ja huonomman kumin jalostamiseen monomeereiksi, jotka ovat raaka-aine kumin toissijaiselle luomiselle. Puolikoksia voidaan käyttää energiana ja kotitalouksien polttoaineena.
2. Keskilämpötilan pyrolyysi tai keskilämpötila koksissa (enintään 800 ° C) tuottaa enemmän kaasua pienemmällä lämpöarvolla ja vähemmän nestemäisiä jäännöksiä ja koksia.
3. Korkean lämpötilan pyrolyysi tai koksin (900–1050 ° C). Tässä on nestemäisten ja kiinteiden tuotteiden vähimmäistuotto ja suurin kaasun tuotanto vähimmäisarvoisella lämpöarvolla - korkealaatuinen polttoaine, joka soveltuu kaukokuljetuksiin. Tämän seurauksena hartsin määrä ja arvokkaiden kevyiden jakeiden pitoisuus siinä pienenevät.
Kuivapyrolyysimenetelmä on yleistymässä ja on yksi lupaavimmista menetelmistä kiinteän orgaanisen jätteen hävittämiseksi ja arvokkaiden komponenttien eristämiseksi niistä nykyisessä tieteen ja tekniikan kehityksen vaiheessa.
Hiilivetypyrolyysi
Hiilivetyjen (800 900 ° C) pyrolyysimenetelmä (kaasuhiilivedyt, suoraketjuinen bensiini, ilmakehän kaasuöljy) on tärkein eteenin tuotannon lähde ja yksi tärkeimmistä lähteistä propeenin, divinyylin, bentseenin ja useiden muiden tuotteiden. Öljyn ja kaasun raaka-aineiden pyrolyysimenetelmän (halkeilun) patentoi vuonna 1877 venäläinen insinööri, kemisti Alexander Aleksandrovich Letniy.
Puun pyrolyysi
Puun pyrolyysin aikana (450-500 ° C) muodostuu useita aineita, kuten: hiili, metyylialkoholi, etikkahappo, asetoni, hartsi jne. Venäjä on yksi rikkaimmista metsistä. Siksi maailman parhaat puupyrolyysikoulut perustettiin ja toimivat Venäjällä. Heidän panoksensa on saanut maailmanlaajuista tunnustusta.
Jätteiden ja jätteiden pyrolyysi
On hankkeita kotitalousjätteiden hävittämiseksi pyrolyysin avulla. Renkaiden, muovien ja muun orgaanisen jätteen pyrolyysin organisointiin liittyvät vaikeudet eivät liity itse pyrolyysitekniikkaan, joka ei eroa muiden kiinteiden materiaalien lämpökäsittelytekniikasta.
Ongelmana on, että suurin osa jätteistä sisältää fosforia, klooria ja rikkiä. Rikki ja fosfori hapettuneessa muodossa ovat haihtuvia ja vahingoittavat ympäristöä. Kloori reagoi aktiivisesti orgaanisten pyrolyysituotteiden kanssa muodostaen pysyviä myrkyllisiä yhdisteitä (esimerkiksi dioksiineja).
Näiden yhdisteiden sieppaaminen savusta ei ole halpaa ja sillä on omat monimutkaisuutensa. Kuluneiden autorenkaiden ja käytöstä poistettujen kumituotteiden kierrätysongelmalla on suuri ekologinen ja taloudellinen merkitys kaikille kehittyneille maille. Luonnonöljyn raaka-aineiden korvaamattomuus määrää tarpeen käyttää toissijaisia resursseja mahdollisimman tehokkaasti.
Renkaat ja polymeerit ovat arvokkaita raaka-aineita, koska niiden käsittely alhaisessa lämpötilassa tapahtuvalla pyrolyysillä (enintään 500 ° C) saadaan nestemäisistä hiilivetyjakeista (synteettinen öljy), hiilijäännöksistä (hiilimustasta), teräsnauhasta ja palavasta kaasusta. Samanaikaisesti, jos yksi tonni renkaita poltetaan, ilmakehään vapautuu 270 kg nokea ja 450 kg myrkyllisiä kaasuja.
Pyrolyysilaitosten edut:
1. Kiinteän jätteen materiaali- ja energiavarojen käytännöllinen hyödyntäminen ja energian autonomia saavutetaan koko teknologisen jakson ajan.
2. Koska terminen hajoaminen tapahtuu ilman pääsyä ilmaan, myrkyllisten yhdisteiden, kuten dioksiinin, furaanin, bentsopyreenin jne. Muodostumiselle ei ole ehtoja.
3.Suljettu piiri, laitteiden pienikokoisuus ja ympäristöystävällisyys määräävät mahdollisuuden sijoittaa tällainen yritys minkä tahansa kaupungin alueelle.
4. Ottaen huomioon, että MSW: n mineraalikomponenttia - ekologisesti puhdasta kuonaa lämpökäsittelyn jälkeen - voidaan käyttää tietyissä töissä, tämä tekniikka voidaan luokitella täysin jätteettömäksi.
5. Nämä laitokset antavat mahdollisuuden hyötyä valmistettujen tuotteiden (höyry, sähkö) myynnistä, toisin kuin nykyään toimivat tuotantolaitokset, joissa toimintakustannukset ylittävät huomattavasti myyntitulot, ja yritysten kannattavuus perustuu maksuihin väestölle jätteiden käsittelyä varten.
Pyrolyysilaitoksia varten ei ole tarvetta rakentaa pääomarakenteita ja korkeita savupiippuja. Yksiköt voidaan asentaa vajaan alle tai kevyisiin hangareihin betonialustalle.
Aineisto valmistettiin RIA Novostin tietojen ja avoimien lähteiden pohjalta
Kiinteän jätteen pyrolyysi
Ympäristöystävällinen jätteiden käsittely on yksi pyrolyysin käytön avainalueista. Nämä yksiköt voivat vähentää merkittävästi antropogeenisen tekijän kielteisiä vaikutuksia ympäristöön.
Pyrolyysin aikana bioaktiiviset aineet hajoavat, raskasmetalleja ei sulata. Lämpöhajoamisen jälkeen pyrolyysikattiloissa ei käytännössä ole hakemattomia jätteitä, mikä tekee mahdolliseksi vähentää niiden lisäsäilytystä huomattavasti.
Joten esimerkiksi polttamalla 1 tonni renkaita, saastumme ilmakehää 300 kg nokella. Lisäksi noin 500 kg myrkyllisiä aineita vapautuu ilmaan. Saman materiaalin kierrätys pyrolyysilaitoksissa mahdollistaa kumin käytön energiantuotannossa, kierrätettävien materiaalien hankinnan jatkotuotantoa varten ja vähentää merkittävästi haitallisia päästöjä.
Monivaiheisen prosessointijärjestelmän avulla on mahdollista vähentää haitallisia ympäristövaikutuksia. Pyrolyysimenetelmässä jäte käy läpi neljä käsittelyvaihetta:
- ensimmäinen kuivaus;
- halkeilua;
- prosessin jäännösten jälkipoltto ilmakehässä;
- saatujen kaasumaisten aineiden puhdistus erityisissä absorboijissa.
Pyrolyysilaitosten avulla voit käsitellä jätettä:
- puunjalostusyritykset;
- lääketeollisuus;
- autoteollisuus;
- Sähkötekniikka.
Pyrolyysimenetelmä käsittelee polymeerit, viemärijätteet ja kotitalousjätteet. Kiistää vaikutuksen öljytuotteiden luonteeseen. Erinomainen orgaanisten jätteiden hävittämiseen.
Pyrolyysiyksiköiden ainoa haittapuoli on klooria, rikkiä, fosforia ja muita myrkyllisiä kemikaaleja sisältävien raaka-aineiden käsittely. Näiden alkuaineiden puoliintumisajat voivat lämpötilan vaikutuksesta yhdistyä muiden aineiden kanssa ja muodostaa myrkyllisiä seoksia.
Pyrolyysikattilan ydin
Tällaista pyrolyysikattilaa kutsutaan myös kaasugeneraattoriksi. Työn ydin pyrolyysipolttoaineen polttamisessa: korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta ja hapen puutteessa kiinteä polttoaine (ruskohiili, kivihiilipuubriketit) hajoaa haihtuviksi hiukkasiksi. Osoittautuu niin sanottu pyrolyysikaasu. Lämmityslaitteiden lämpötila-indikaattorit 200-800 astetta. Tämä kemiallinen reaktio edistää polttoaineen parempaa lämmitystä ja kuivumista kattilassa, suoritetaan lämmitys, joka menee ilman palamisen suuntaan.
Kuva. 2
Korkea lämpötila edistää hapen sekoittumista päästetyn pyrolyysikaasun kanssa. Tämän seurauksena kaasu palaa. Lämpöenergiaa syntyy palavasta kaasusta. On huomattava, että pyrolyysikaasu on myös vuorovaikutuksessa aktiivihiilen kanssa palamisen aikana. Siksi poistokaasusta poistuttaessa savukaasuissa ei ole käytännössä haitallisia komponentteja. Ne ovat pikemminkin seos hiilidioksidia ja vesihöyryä. Tuloksena oleva hiilidioksidi vapautuu ympäristöön kolme kertaa vähemmän kuin hiili- tai puukattiloiden tavanomaisten päästöjen jälkeen.Näitä yksiköitä pidetään ympäristöystävällisinä, eivät saastuta ympäristöä.
Tämän tyyppiset yksiköt toimivat hiilellä ja puupolttoaineella. Jos käytät huonolaatuista raakaa polttoainetta, lämmitin menettää tehonsa jopa 50%. Tällainen polttoaine palaa huonosti, savuaa, lämpenee vähän ja lyhentää kattilan ja savupiipun käyttöikää.
Pyrolyysiyksiköiden edut:
- teho säädetään 30 prosentista 100 prosenttiin;
- puhdistus- ja huoltoprosessi on yksinkertainen;
- alhainen polttoaineenkulutus;
- polttoainetta päivässä vain kerran;
- suuri määrä polttoainetta palaa samanaikaisesti;
- raakapolttoaineen käyttö kivihiilikattilassa, jonka kosteuspitoisuus on enintään 20%.
Haitat:
- kallis lämmityslaite;
- tarvitsevat sähköä.
Jokainen polttoainetyyppi palaa eri tavalla. Hiilipolttoaineen osalta ruskea polttoaine palaa 8 tunnissa ja musta polttoaine 10 tunnissa. Pyrolyysikattiloiden avulla säästöt ovat mahdollisia, vaikka otetaan huomioon sellaiset haitat kuin sähkön tarve, ei alhaiset kustannukset. Sähköä tarvitaan tuulettimen virran saamiseksi, mutta se tarvitsee vain 85 wattia (kuten tavallinen lamppu). Jos tämä on ongelma, dieselgeneraattori käsittelee sen.
Puun pyrolyysi
Tätä menettelyä kutsutaan myös puun halkeiluksi, ja se on peräisin Venäjältä. Hiilipolttimet keksivät modernin yksikön prototyypin muina aikoina. Hiilen saamiseksi ilman pääsyä he sytyttivät puun maan alle.
Nykyään tämä prosessi on paljon täydellisempi ja tapahtuu useissa vaiheissa. Halkeilu alkaa kuumennettaessa 2000 ºC: seen. Tässä vaiheessa vapautuu suuri määrä hiilimonoksidia. Jos jatkat sen polttamista ilmakehässä, voit saada valtavan määrän energiaa.
Sitten kattila lämmitetään 5000 ºС: seen. Tässä lämpötilassa saadaan metanolia, hartseja, asetonia ja etikkahappoa. Se tuottaa myös kovaa hiiltä, joka tunnetaan paremmin nimellä hiili.
Puupyrolyysin ominaisuudet
Tällainen pyrolyysi on menetelmä puun polttamiseksi ilman ilman läsnä ollessa, joka suoritetaan noin 5000 asteen lämpötilassa. Etikkahappo, asetoni, metanoli ja myös hartsi ovat arvokkaita tuotteita, joita saadaan tällaisen vuorovaikutuksen aikana. Tämän kemiallisen reaktion erityispiirre on, että hiiltä voidaan käyttää erinomaisena polttoaineena monien kemiallisten vuorovaikutusten nopeuttamiseksi.
Tällainen pyrolyysi on prosessi, joka alkaa tapahtua kaksisataa celsiusastetta, johon liittyy reaktio hiilioksidiseoksen vapautumisen kanssa. Tuotteiden polttamisen jälkeen ilmakehän happi-ilmakehässä havaitaan kokonaiskaloripitoisuuden kasvu.
Puupyrolyysi on erillinen osa kemiassa, joka ansaitsee yksityiskohtaisen tarkastelun ja tutkimuksen.
