Opis procesa
Potreba za ekološki prihvatljivom opremom za preradu kemijskog otpada već se dugo javlja u našem društvu. Prvi kotlovi za pirolizu počeli su raditi krajem devetnaestog stoljeća. A stvaranje modernih jedinica za pirolizu odjednom je riješilo nekoliko problema:
- ekološka komponenta;
- sposobnost akumuliranja rezultata izgaranja;
- ekonomska korist.
Međutim, ekonomski aspekt upotrebe pirolize osmišljen je za budućnost. Piroliza je prilično skupo zadovoljstvo. Potrebna je odgovarajuća oprema i posebno obučeno osoblje.
Ali u pogonu, postrojenja za pirolizu su praktički autonomna. Uređajima je potrebna električna energija samo za početak; daljnji rad kotla provodi se na štetu resursa proizvedenih tijekom procesa izgaranja. Istodobno, višak proizvedene energije i pare može se koristiti u domaće svrhe, preusmjeravajući ih na komunalne mreže.
U Rusiji piroliza tek započinje stjecati popularnost, dok u Europi niti jedno veliko poduzeće ne može bez jedinica za pirolizu. Postoji nekoliko razloga za takav zahtjev za pirolizom:
- način prerade otpada bez otpada i svih vrsta industrijskog zagađenja;
- razina učinkovitosti od pirolize iznosi 90%;
- mogućnost dobivanja novih spojeva, materijala koji se mogu reciklirati;
- stvaranje nezamjenjivih resursa poput sintetičkog ulja;
- dobivanje ugljikovodika, organskih kiselina i drugih kemijskih elemenata;
- izvor opskrbe toplinom za poduzeća.
Na temelju izbora sirovina za preradu, reakcija pirolize može se odvijati pri različitim temperaturnim uvjetima. Krajnji rezultat također će se razlikovati u sastavu kemijskih elemenata.
Ovisno o temperaturi zagrijavanja peći i dodatnim komponentama pirolize, destilacija se obično dijeli na dvije vrste: suhu i oksidativnu.
Oksidativna piroliza
Ova vrsta pirolize može se nazvati ekološki najproduktivnijom. Koristi se za obradu materijala koji se mogu reciklirati. Reakcija se odvija na visokim temperaturama. Primjerice, u pirolizi metana, on se miješa s kisikom, djelomičnim izgaranjem tvari oslobađa se energija koja zagrijava preostalu sirovinu na temperaturu od 16 000 ºS.
Oksidativna piroliza koristi se za neutraliziranje industrijskog otpada s visokim udjelom ulja. A također i za obradu plastike, gume i drugih materijala koji se ne mogu prirodno raspadati u prirodnom okolišu.
„Oksidativna piroliza omogućuje obradu sirovina različitih konzistencija. Uključujući materijale u tekućem i plinovitom stanju ”.
Načelo rada kotla za pirolizu dugog gorenja
Kotlovi za pirolizu dugog gorenja stječu značajnu popularnost, posebno u onim područjima gdje nema pristupa plinu
Rad opreme temelji se na razgradnji organskog goriva (drva za ogrjev) u uvjetima visoke temperature i nedostatka kisika, nakon čega slijedi izgaranje ispuštenih piroliznih plinova. Budući da se postupak uvjetno može podijeliti u dvije faze, za njegov protok koristi se kamin s dva odjeljka. Gorivo se stavlja u komoru za punjenje koje počinje izgarati. Proces izgaranja glatko se pretvara u toplinsku razgradnju zbog ograničenja pristupa kisika potrebnog za izgaranje. Visoka temperatura i niska koncentracija kisika dovode do stvaranja produkata raspadanja: koksa i piroliznog plina. Potonji, ulazeći u drugu komoru, izgara već u uvjetima pristupa sekundarnom zraku.Isporučuje se češće prisilno pomoću ventilatora ili odvodnika dima. Proces izgaranja odvija se na temperaturama iznad 1000 ° C. Iz proizvoda izgaranja toplina se prenosi u tekućinu koja ispunjava izmjenjivač topline. Konačni plinoviti proizvodi postupka uklanjaju se kroz dimnjak. Danas se kotlovi za pirolizu dugog gorenja smatraju najučinkovitijom i najekonomičnijom opremom za grijanje. Složeni dvokomorni dizajn kotla objašnjava njegovu visoku cijenu. Učinkovitost, koja je najveća među grijaćim jedinicama, omogućuje vam brzu povrat kotla.
Vrste suhe pirolize
Suha piroliza jedna je od najtraženijih u industriji. Uz njegovu pomoć dobivaju se gorivo, razni kemijski spojevi i materijali koji se mogu reciklirati postaju bezopasni. Korištenjem različitih temperaturnih režima pirolize dobivaju se plinovi, tekući i kruti proizvodi izgaranja.
Zagrijavanje kotla na maksimalnu temperaturu od 5500 ºS smatra se načinom niske temperature. Pri takvim temperaturama stvaranja plina praktički ne dolazi. Rad je usmjeren na proizvodnju polukoksa (u industriji se aktivno koriste kao gorivo) i smola od kojih se naknadno proizvodi umjetna guma.
Tijek pirolize na temperaturama od 550 do 9000 ºS smatra se niskotemperaturnim, ali zapravo, s obzirom na tehničke mogućnosti, pripada prosječnom temperaturnom režimu. Njegova se upotreba savjetuje kada je potrebno proizvesti plin za pirolizu i čvrste sedimente. U ovom slučaju, sirovina može sadržavati frakcije anorganskog podrijetla.
Tijek pirolize na temperaturama iznad 9000 ºS smatra se reakcijom visoke temperature. Rad kotla na maksimalnoj temperaturi od 9000 ºC omogućuje dobivanje čvrstih materijala (koksa, ugljena itd.) S malim udjelom ispuštenog plina.
Destilacija korištenjem viših temperaturnih uvjeta neophodna je za dobivanje pretežno plinovitih tvari. Praktična korist režima visoke temperature je što se dobiveni plinovi mogu koristiti kao gorivo.
“Visokotemperaturna piroliza nije izbirljiva u pogledu sadržaja prerađenih sirovina. Kad se koristi način niske temperature, moraju se slijediti svi koraci pripreme, uključujući sušenje i sortiranje. "
Piroliza. referenca
Vrste pirolize
Oksidativna piroliza - postupak termičke razgradnje industrijskog otpada tijekom njihova djelomičnog izgaranja ili izravnog kontakta s produktima izgaranja goriva. Ova metoda je primjenjiva za zbrinjavanje mnogih otpada, uključujući one koji su "nezgodni" za spaljivanje ili uplinjavanje: viskozni, pastozni otpad, mokri sedimenti, plastika, mulj s visokim udjelom pepela, tlo onečišćeno loživim uljem, uljima i drugim spojevima i vrlo prašnjav otpad.
Osim toga, otpad koji sadrži metale i njihove soli, koji se tope i pale pri normalnim temperaturama izgaranja, otpadne gume, drobljeni kablovi, otpad od automobila itd., Mogu proći oksidativnu pirolizu.
Metoda oksidativne pirolize obećavajući je smjer za uklanjanje čvrstog industrijskog otpada i otpadnih voda.
Suha piroliza... Ova metoda termičke obrade otpada osigurava njihovu vrlo učinkovitu neutralizaciju i upotrebu kao gorivo i kemijske sirovine, što pridonosi stvaranju tehnologija s malim otpadom i bez otpada te racionalnom korištenju prirodnih resursa.
Suha piroliza je proces toplinske razgradnje bez kisika. Rezultat je plin za pirolizu visoke kalorijske vrijednosti, tekući proizvod i čvrsti ugljikov ostatak. Ovisno o temperaturi na kojoj teče piroliza, ona se razlikuje:
1. Niskotemperaturna piroliza ili polukoksanje (450–550 ° C).Ovu vrstu pirolize karakterizira maksimalan prinos tekućih i čvrstih (polukoksalnih) ostataka i minimalni prinos piroliznog plina uz maksimalnu toplinu izgaranja. Metoda je pogodna za proizvodnju primarne smole - dragocjenog tekućeg goriva, i za preradu nekvalitetne gume u monomere, koji su sirovina za sekundarno stvaranje gume. Polukoks se može koristiti kao energent i gorivo za kućanstvo.
2. Piroliza srednje temperature ili koksanje srednje temperature (do 800 ° C) daje više plina s nižom toplinskom vrijednošću i manje tekućih ostataka i koksa.
3. Piroliza visoke temperature ili koksiranje (900–1050 ° S). Ovdje postoji minimalni prinos tekućih i krutih proizvoda i maksimalna proizvodnja plina s minimalnom toplinskom vrijednošću - visokokvalitetno gorivo prikladno za prijevoz na velike udaljenosti. Kao rezultat, smanjuje se količina smole i sadržaj vrijednih lakih frakcija u njoj.
Metoda suhe pirolize postaje sve raširenija i jedna je od najperspektivnijih metoda zbrinjavanja krutog organskog otpada i izdvajanja vrijednih komponenata iz njih u današnjoj fazi razvoja znanosti i tehnologije.
Piroliza ugljikovodika
Proces pirolize ugljikovodika (800 900 ° C) (plinski ugljikovodici, pravocrtni benzin, atmosfersko plinsko ulje) glavni je izvor proizvodnje etilena i jedan od glavnih izvora proizvodnje propilena, divinila, benzena i niza ostalih proizvoda. Proces pirolize (pucanja) naftnih i plinskih sirovina patentirao je 1877. godine ruski inženjer, kemičar Aleksandar Aleksandrovič Letnij.
Piroliza drva
Tijekom pirolize drva (450-500 ° C) stvaraju se brojne tvari, poput ugljena, metilnog alkohola, octene kiseline, acetona, smole itd. Rusija je jedna od najbogatijih zemalja u šumama. Stoga su u Rusiji formirane i djelovale najbolje svjetske škole pirolize drva. Njihov doprinos dobio je svjetsko priznanje.
Piroliza smeća i otpada
Postoje projekti za uništavanje kućnog otpada pirolizom. Poteškoće u organizaciji pirolize guma, plastike i drugog organskog otpada nisu povezane sa samom tehnologijom pirolize, koja se ne razlikuje od tehnologije toplinske obrade ostalih čvrstih materijala.
Problem je što većina otpada sadrži fosfor, klor i sumpor. Sumpor i fosfor u oksidiranom obliku su hlapljivi i štete okolišu. Klor aktivno reagira s organskim produktima pirolize stvarajući postojane otrovne spojeve (na primjer, dioksine).
Hvatanje ovih spojeva iz dima nije jeftino i ima svoje složenosti. Problem recikliranja istrošenih automobilskih guma i proizvoda koji nisu u upotrebi od gume od velike je ekološke i ekonomske važnosti za sve razvijene zemlje svijeta. A nezamjenjivost prirodnih naftnih sirovina diktira potrebu korištenja sekundarnih resursa uz maksimalnu učinkovitost.
Gume i polimeri su vrijedne sirovine, kao rezultat njihove obrade niskotemperaturnom pirolizom (do 500 ° C), frakcije tekućih ugljikovodika (sintetičko ulje), ostaci ugljika (čađa), čelična vrpca i zapaljivi plin. Istodobno, ako se izgori 1 tona guma, u atmosferu će se ispustiti 270 kg čađe i 450 kg otrovnih plinova.
Prednosti postrojenja za pirolizu:
1. Postiže se praktično potpuno iskorištavanje materijalnih i energetskih resursa čvrstog otpada i energetska autonomija cjelokupnog tehnološkog ciklusa.
2. Budući da se termička razgradnja odvija bez pristupa zraku, ne postoje uvjeti za stvaranje otrovnih spojeva kao što su dioksin, furan, benzopiren itd.
3.Zatvoreni krug, kompaktnost opreme i ekološka prihvatljivost određuju mogućnost lociranja takvog poduzeća u granicama bilo kojeg grada.
4. S obzirom na to da se mineralna komponenta komunalnog otpada - ekološki čista troska nakon toplinske obrade - može koristiti za radove na cestama, ova tehnologija može se klasificirati kao potpuno bez otpada.
5. Ove instalacije omogućuju zaradu od prodaje proizvedenih proizvoda (para, električna energija), za razliku od proizvodnih pogona koji danas rade, gdje operativni troškovi znatno premašuju prihod od prodaje, a profitabilnost poduzeća temelji se na plaćanjima iz stanovništvo za preradu otpada.
Za postrojenja za pirolizu nije potrebno graditi kapitalne strukture i visoke dimnjake. Jedinice se mogu postaviti ispod šupe ili u lagane hangare na betonskoj podlozi.
Materijal je pripremljen na temelju podataka RIA Novosti i otvorenih izvora
Piroliza čvrstog otpada
Ekološki prihvatljiva prerada otpada jedno je od ključnih područja upotrebe pirolize. Te jedinice mogu značajno smanjiti negativni utjecaj antropogenog čimbenika na okoliš.
U procesu pirolize bioaktivne tvari se razlažu, teški metali se ne tope. Nakon termičke razgradnje u kotlovima za pirolizu, praktički nema nepotraživanog otpada, što omogućuje značajno smanjenje površine za njihovo daljnje skladištenje.
Tako, na primjer, sagorijevajući 1 tonu guma, zagađujemo atmosferu s 300 kg čađe. Uz to se u zrak ispušta oko 500 kg otrovnih tvari. Recikliranje istog materijala u postrojenjima za pirolizu omogućuje upotrebu gume u energetske svrhe, dobivanje materijala koji se mogu reciklirati za daljnju proizvodnju i značajno smanjenje štetnih emisija.
Moguće je smanjiti štetni učinak na okoliš zahvaljujući višestepenom sustavu obrade. U procesu pirolize otpad prolazi kroz četiri faze odlaganja:
- početno sušenje;
- pucanje;
- dogorijevanje ostataka obrade u atmosferi;
- pročišćavanje dobivenih plinovitih tvari u posebnim apsorberima.
Postrojenja za pirolizu omogućuju vam obradu otpada:
- poduzeća za preradu drveta;
- farmaceutska industrija;
- automobilska industrija;
- Elektrotehnika.
Metoda pirolize uspješno rukuje polimere, kanalizacijski otpad i kućni otpad. Negira utjecaj na prirodu naftnih derivata. Izvrsno za odlaganje organskog otpada.
Jedini nedostatak piroliznih jedinica nalazi se u preradi sirovina koje sadrže klor, sumpor, fosfor i druge otrovne kemikalije. Produkti poluraspada ovih elemenata pod utjecajem temperature mogu se kombinirati s drugim tvarima i stvarati otrovne legure.
Bit piroliznog kotla
Takav pirolizni kotao naziva se i generator plina. Suština rada u sagorijevanju piroliznog goriva: pod utjecajem visokih temperatura i u uvjetima nedostatka kisika, kruto gorivo (smeđi ugljen, briketi od ugljena) raspada se u hlapive čestice. Ispada takozvani pirolizni plin. Pokazatelji temperature za opremu za grijanje 200-800 stupnjeva. Ova kemijska reakcija pridonosi boljem zagrijavanju i sušenju goriva u kotlu, odvija se zagrijavanje koje ide u smjeru izgaranja zraka.
Sl. 2
Visoka temperatura potiče miješanje kisika s ispuštenim piroliznim plinom. Kao rezultat, plin gori. Toplinska energija generira se iz gorućeg plina. Treba napomenuti da pirolizni plin također komunicira s aktivnim ugljikom tijekom njegovog izgaranja. Stoga, napuštajući kotao, dimni plinovi praktički nemaju štetne komponente. Umjesto toga, oni su smjesa ugljičnog dioksida i vodene pare. Rezultirajući CO2 ispušta se u okoliš u tri puta manje nego nakon rada konvencionalnih emisija iz kotlova na ugljen ili drvo.Te se jedinice smatraju ekološkim, ne zagađuju okoliš.
Jedinice ove vrste rade na ugljen i drvno gorivo. Ako koristite nekvalitetno sirovo gorivo, grijač će izgubiti snagu do 50%. Takvo gorivo slabo gori, puši, malo se zagrijava i skraćuje životni vijek kotla i dimnjaka.
Prednosti piroliznih jedinica:
- snaga se regulira od 30% do 100%;
- postupak čišćenja i održavanja je jednostavan;
- mala potrošnja goriva;
- opskrba gorivom dnevno samo jednom;
- velika količina goriva gori odjednom;
- korištenje sirovog goriva kotlom na ugljen čiji udio vlage nije veći od 20%.
Mane:
- skupi uređaj za grijanje;
- trebaju struju.
Svaka vrsta goriva različito gori. Što se tiče ugljena, smeđe gorivo gori za 8 sati, a crno - za 10 sati. S piroliznim kotlovima moguća je ušteda, čak i uzimajući u obzir nedostatke poput potrebe za električnom energijom, a ne niske cijene. Za napajanje ventilatora potrebna je električna energija, ali za rad mu je potrebno samo 85 W (baš kao i obična žarulja). Ako je ovo problem, tada će se dizelski generator nositi s tim.
Piroliza drva
Taj se postupak naziva i pucanjem drveta, a podrijetlom je iz Rusije. Prototip moderne jedinice izumili su naši gorionici u ugljenu u davnim vremenima. Da bi dobili ugljen bez pristupa zraku, zapalili su drvo ispod zemlje.
Danas je taj proces mnogo savršeniji i odvija se u nekoliko faza. Pucanje započinje zagrijavanjem na 2000 ºS. U ovoj fazi se oslobađa velika količina ugljičnog monoksida. Ako ga nastavite gorjeti u atmosferi, moći ćete dobiti ogromnu količinu energije.
Zatim se kotao zagrijava na 5000 ºS. U ovom temperaturnom režimu dobivaju se metanol, smole, aceton i octena kiselina. Također proizvodi tvrdi ugljen, poznatiji kao ugljen.
Značajke pirolize drva
Takva piroliza postupak je za sagorijevanje drva bez prisutnosti zraka, koji se provodi na temperaturi od oko 5000 stupnjeva. Octena kiselina, aceton, metanol i smola djeluju kao vrijedni proizvodi dobiveni tijekom takve interakcije. Osobitost ove kemijske reakcije je da se ugljen može koristiti kao izvrsno gorivo za ubrzavanje mnogih kemijskih interakcija.
Takva piroliza postupak je koji se počinje događati na dvjesto Celzijevih stupnjeva, popraćen reakcijom s oslobađanjem smjese ugljikovih oksida. Slijedećim izgaranjem proizvoda u atmosferi atmosferskog kisika uočava se porast ukupne kalorijske vrijednosti.
Piroliza drva zaseban je odjeljak u kemiji koji zaslužuje detaljno razmatranje i proučavanje.
