Folyamatleírás
Társadalmunkban már régóta felmerült a vegyi hulladék feldolgozásához szükséges környezetbarát berendezések iránti igény. Az első pirolízis kazánok a XIX. Század végén kezdtek járni. A modern pirolízis egységek létrehozása egyszerre több kérdést is megoldott:
- ökológiai komponens;
- az égés eredményeinek felhalmozásának képessége;
- gazdasági haszon.
A pirolízis alkalmazásának gazdasági vonatkozásait azonban a jövőre tervezték. A pirolízis meglehetősen drága öröm. Megfelelő felszerelést és speciálisan képzett személyzetet igényel.
De működés közben a pirolízis üzemek gyakorlatilag autonómak. Az egységek csak az induláshoz igényelnek áramot, a kazán további üzemeltetése az égési folyamat során keletkező források rovására történik. Ugyanakkor a keletkezett energia és gőz felesleg felhasználható háztartási célokra, átirányítva azokat a közműhálózatokra.
Oroszországban a pirolízis csak most kezd népszerűvé válni, míg Európában egyetlen nagyvállalkozás sem nélkülözheti pirolízis egységeket. A pirolízis iránti igénynek jó néhány oka van:
- hulladékmentes hulladékkezelési mód és mindenféle ipari szennyezés;
- a pirolízis hatásfoka 90%;
- új vegyületek, újrafeldolgozható anyagok megszerzésének lehetősége;
- pótolhatatlan erőforrások, például szintetikus olaj létrehozása;
- szénhidrogének, szerves savak és más kémiai elemek előállítása;
- a vállalkozások hőellátásának forrása.
A feldolgozásra szánt nyersanyagok kiválasztása alapján a pirolízis reakció különböző hőmérsékleti körülmények között mehet végbe. A végeredmény a kémiai elemek összetételében is különbözni fog.
A kemence fűtési hőmérsékletétől és a pirolízis további összetevőitől függően a desztillációt általában két típusra osztják: szárazra és oxidatívra.
Oxidatív pirolízis
Ez a fajta pirolízis nevezhető a leginkább környezetbarátnak és legtermékenyebbnek. Újrahasznosítható anyagok feldolgozására szolgál. A reakció magas hőmérsékleten megy végbe. Például a metán pirolízisében oxigénnel keveredik, az anyag részleges égése energiát szabadít fel, amely a fennmaradó nyersanyagot 16 000 ºС hőmérsékletre melegíti.
Az oxidatív pirolízist a magas olajtartalmú ipari hulladék semlegesítésére használják. És olyan műanyagok, gumi és egyéb anyagok feldolgozásához is, amelyek nem képesek természetes bomlásra a természetes környezetben.
„Az oxidatív pirolízis lehetővé teszi a különböző konzisztenciájú nyersanyagok feldolgozását. Folyékony és gáz halmazállapotú anyagokat is beleértve ”.
A hosszú égésű pirolízis kazán működési elve
A hosszú égésű pirolízis kazánok jelentős népszerűségnek örvendenek, különösen azokon a területeken, ahol nincs hozzáférés a gázhoz
A berendezés működése a szerves üzemanyag (tűzifa) bomlásán alapul magas hőmérséklet és oxigénhiány esetén, majd a felszabaduló pirolízis gázok elégetésével. Mivel a folyamat feltételesen két szakaszra osztható, áramlásához két rekeszes tűztéret használnak. Az üzemanyag a töltőkamrába kerül, amely égni kezd. Az égési folyamat az égéshez szükséges oxigénhez való hozzáférés korlátozása miatt simán hőbomlássá alakul. A magas hőmérséklet és az alacsony oxigénkoncentráció bomlástermékek képződéséhez vezet: koksz és pirolízis gáz. Ez utóbbi, belépve a második kamrába, már a szekunder levegő bejutásának feltételei között ég.Gyakrabban erőszakosan, ventilátor vagy füstelvezető segítségével szállítják. Az égési folyamat 1000 ° C feletti hőmérsékleten zajlik. Az égéstermékekből a hő átkerül a folyadékba, amely megtölti a hőcserélőt. A folyamat végső gáznemű termékeit a kéményen keresztül távolítják el. Ma a hosszú égésű pirolízis kazánokat tartják a leghatékonyabb és leggazdaságosabb fűtőberendezéseknek. A kazán bonyolult kétkamrás kialakítása magyarázza annak magas költségét. A fűtési egységek közül a legnagyobb hatékonyság lehetővé teszi a kazán gyors megtérülését.
A száraz pirolízis típusai
A száraz pirolízis az egyik legkeresettebb az iparban. Segítségével üzemanyagot, különféle kémiai vegyületeket nyernek, és az újrahasznosítható anyagokat ártalmatlanná teszik. A pirolízis különböző hőmérsékleti rendjeinek alkalmazásával gáz, folyékony és szilárd égéstermékeket kapunk.
Alacsony hőmérsékletű üzemmódnak tekintjük a kazán maximális 5500 ° C hőmérsékletre történő felmelegítését. Ilyen hőmérsékleten a gázok képződése gyakorlatilag nem fordul elő. A munka félkokszok (az iparban aktívan üzemanyagként használják őket) és gyanták előállítására irányul, amelyekből később műgumit állítanak elő.
A pirolízis folyamata 550 és 9000 ºС közötti hőmérsékleten alacsony hőmérsékletnek számít, de valójában a technikai képességek miatt az átlagos hőmérsékleti rendszerhez tartozik. Használata akkor ajánlott, ha pirolízisgáz és szilárd üledékek előállítására van szükség. Ebben az esetben az alapanyag tartalmazhat szervetlen eredetű frakciókat.
A pirolízis folyamata 9000 ° C feletti hőmérsékleten magas hőmérsékletű reakciónak tekinthető. A kazán legfeljebb 9000 ºC hőmérsékleten történő működtetése lehetővé teszi szilárd anyagok (koksz, szén stb.) Kinyerését alacsony kibocsátott gázmennyiség mellett.
Főleg gáznemű anyagok előállításához magasabb hőmérsékleti körülmények között végzett desztillációra van szükség. A magas hőmérsékletű rendszer gyakorlati előnye, hogy a keletkező gázokat üzemanyagként lehet felhasználni.
„A magas hőmérsékletű pirolízis nem válogatós a feldolgozott nyersanyagok tartalmát illetően. Alacsony hőmérsékletű üzemmód használata esetén az összes előkészítési lépést be kell tartani, beleértve a szárítást és a válogatást is. "
Pirolízis. referencia
Pirolízis típusok
Oxidatív pirolízis - az ipari hulladék hőbomlásának folyamata részleges elégetésük során vagy az üzemanyag elégetésének termékeivel való közvetlen érintkezés során. Ez a módszer számos hulladék ártalmatlanítására alkalmazható, beleértve az égetéshez vagy gázosításhoz "kényelmetlen" hulladékokat is: viszkózus, pépes hulladékok, nedves üledékek, műanyagok, magas hamutartalmú iszap, fűtőolajjal szennyezett talaj, olajok és egyéb vegyületek, és erősen poros hulladék.
Ezenkívül a fémeket és sóikat tartalmazó hulladékok, amelyek normál égési hőmérsékleten megolvadnak és meggyulladnak, gumiabroncsok, zúzott kábelek, autóromok stb. Hulladékai oxidatív pirolízisen eshetnek át.
Az oxidatív pirolízis módszere ígéretes irány a szilárd ipari hulladék és szennyvíz megszüntetésére.
Száraz pirolízis... A hulladékok hőkezelésének ez a módszere biztosítja azok rendkívül hatékony semlegesítését, valamint tüzelőanyagként és vegyi alapanyagként történő felhasználását, ami hozzájárul a kevés hulladékot és hulladékot nem tartalmazó technológiák létrehozásához, valamint a természeti erőforrások ésszerű felhasználásához.
A száraz pirolízis hőbomlási folyamat oxigén nélkül. Az eredmény egy magas fűtőértékű pirolízisgáz, folyékony termék és szilárd széntartalmú maradék. A pirolízis folytatásának hőmérsékletétől függően ez különbözik:
1. Alacsony hőmérsékletű pirolízis vagy félig kokszolva (450–550 ° C).Ezt a fajta pirolízist a folyékony és szilárd (félkoksz) maradékok maximális hozama és a minimális pirolízis-gáz, maximális égési hővel jellemezve. A módszer alkalmas primer gyanta - értékes folyékony tüzelőanyag - előállítására, és a nem megfelelő gumi monomerekké történő feldolgozására, amelyek a gumi másodlagos létrehozásának alapanyaga. A félkoksz felhasználható energiaként és háztartási üzemanyagként.
2. Közepes hőmérsékletű pirolízis vagy közepes hőmérsékletű kokszolással (800 ° C-ig) több gázt eredményez alacsonyabb fűtőértékkel, kevesebb folyékony maradékot és kokszot.
3. Magas hőmérsékletű pirolízis vagy kokszolás (900–1050 ° C). Itt van minimális folyékony és szilárd termék kitermelés és maximális fűtőértékű gáztermelés - kiváló távolsági szállításra alkalmas üzemanyag. Ennek eredményeként csökken a gyanta mennyisége és az értékes könnyűfrakciók tartalma.
A száraz pirolízis módszere egyre szélesebb körben elterjedt, és ez az egyik legígéretesebb módszer a szilárd szerves hulladék ártalmatlanítására és az értékes komponensek elkülönítésére tőlük a tudomány és a technika fejlődésének jelenlegi szakaszában.
Szénhidrogén-pirolízis
A szénhidrogének (800 900 ° C) (gázszénhidrogének, egyenes futtatású benzin, légköri gázolaj) pirolízisének folyamata az etiléntermelés fő forrása, valamint az egyik fő forrás a propilén, divinil, benzol és számos egyéb termékek. Az olaj és gáz nyersanyagok pirolízisének (krakkolásának) folyamatát 1877-ben szabadalmaztatta Alekszandr Alekszandrovics Letnij orosz mérnök, vegyész.
Fa pirolízis
A fa pirolízise során (450-500 ° C) számos anyag képződik, például: szén, metil-alkohol, ecetsav, aceton, gyanta stb. Oroszország az erdők egyik leggazdagabb országa. Ezért Oroszországban alakultak és működtek a világ legjobb fapirolízis iskolái. Hozzájárulásuk világszerte elismert.
Szemét- és hulladékpirolízis
Vannak projektek a háztartási hulladék pirolízissel történő megsemmisítésére. A gumiabroncsok, műanyagok és egyéb szerves hulladék szervezésének nehézségei nem magával a pirolízis technológiájával társulnak, amely nem tér el más szilárd anyagok hőkezelésének technológiájától.
A probléma az, hogy a legtöbb hulladék foszfort, klórt és ként tartalmaz. Az oxidált kén és foszfor illékony és káros a környezetre. A klór aktívan reagál szerves pirolízis termékekkel, tartósan toxikus vegyületek (például dioxinok) képződésével.
Ezeknek a vegyületeknek a füstből való elkapása nem olcsó, és megvan a maga összetettsége. Az elhasználódott gépjármű gumiabroncsok és a használaton kívüli gumitermékek újrahasznosításának problémája ökológiai és gazdasági szempontból nagy jelentőséggel bír a világ összes fejlett országa számára. A természetes kőolaj alapanyagok pótolhatatlansága pedig azt diktálja, hogy a másodlagos erőforrásokat maximálisan hatékonyan kell felhasználni.
A gumiabroncsok és polimerek értékes nyersanyagok, alacsony hőmérsékletű pirolízissel (500 ° C-ig) történő feldolgozásuk eredményeként folyékony szénhidrogén-frakciókat (szintetikus olaj), szénmaradványokat (korom), acélzsinórt és éghető gázt kapnak. Ugyanakkor, ha 1 tonna gumiabroncs ég, 270 kg korom és 450 kg mérgező gáz szabadul fel a légkörbe.
A pirolízis üzemek előnyei:
1. A szilárd hulladék anyag- és energiaforrásainak gyakorlatilag teljes kihasználása és az egész technológiai ciklus energia-autonómiája megvalósul.
2. Mivel a termikus bomlás levegőhöz való hozzáférés nélkül történik, nincsenek mérgező vegyületek, például dioxin, furán, benzopirén stb. Képződésének feltételei.
3.A zárt kör, a berendezések tömörsége és a környezetbarátság meghatározza annak lehetőségét, hogy egy ilyen vállalkozást bármely város határain belül elhelyezzenek.
4. Figyelembe véve, hogy az MSW ásványi összetevője - a hőkezelés után ökológiailag tiszta salak - felhasználható útmunkálatokhoz, ez a technológia teljesen hulladékmentesnek minősíthető.
5. Ezek a létesítmények lehetővé teszik az előállított termékek (gőz, villamos energia) értékesítéséből való profitálást, ellentétben a ma működő termelő létesítményekkel, ahol a működési költségek jelentősen meghaladják az értékesítésből származó jövedelmet, és a vállalkozások nyereségessége hulladék feldolgozására.
A pirolízisüzemek esetében nincs szükség tőkeszerkezetek és magas kémények építésére. Az egységek felszerelhetők fészer alá vagy könnyű hangárokba, beton alapra.
Az anyagot a RIA Novosti információi és nyílt források alapján készítették el
Szilárd hulladék pirolízise
A környezetbarát hulladékfeldolgozás a pirolízis-felhasználás egyik kulcsfontosságú területe. Ezek az egységek jelentősen csökkenthetik az antropogén faktor környezetre gyakorolt negatív hatásait.
A pirolízis során a bioaktív anyagok lebomlanak, a nehézfémeket nem olvasztják fel. A pirolízis kazánokban történő termikus lebontás után gyakorlatilag nincs igényelt hulladék, ami lehetővé teszi további tárolásukhoz szükséges terület jelentős csökkentését.
Így például 1 tonna abroncs elégetésével 300 kg korommal szennyezzük a légkört. Ezenkívül körülbelül 500 kg mérgező anyag kerül a levegőbe. Ugyanazon anyag újrahasznosítása a pirolízisüzemekben lehetővé teszi a gumi felhasználását energetikai célokra, újrahasznosítható anyagok beszerzését a további gyártáshoz és a káros kibocsátások jelentős csökkentését.
A többlépcsős feldolgozó rendszernek köszönhetően csökkenthető a környezetre gyakorolt káros hatás. A pirolízis során a hulladék ártalmatlanításának négy szakaszán megy keresztül:
- kezdeti szárítás;
- reccsenés;
- a légkörben történő feldolgozás maradványainak utánégetése;
- a kapott gáznemű anyagok tisztítása speciális abszorberekben.
A pirolízis üzemek lehetővé teszik a hulladék feldolgozását:
- fafeldolgozó vállalkozások;
- gyógyszeripar;
- autóipar;
- villamosmérnök.
A pirolízis módszerrel sikeresen kezelhetők a polimerek, a szennyvíz és a háztartási hulladékok. Vitatja a kőolajtermékek jellegére gyakorolt hatást. Nagyszerű szerves hulladék ártalmatlanításához.
A pirolízis egységek egyetlen hátránya a klórt, ként, foszfort és más mérgező vegyi anyagokat tartalmazó nyersanyagok feldolgozásában mutatkozik meg. Ezen elemek felezési ideje a hőmérséklet hatására kombinálható más anyagokkal és mérgező ötvözeteket képezhet.
A pirolízis kazán lényege
Az ilyen pirolízis kazánt gázgenerátornak is nevezik. A munka lényege a pirolízis tüzelőanyag-elégetésében: magas hőmérséklet hatására és oxigénhiányos körülmények között a szilárd tüzelőanyag (barnaszén, szénfa brikett) illékony részecskékre bomlik. Kiderül az úgynevezett pirolízis gáz. A fűtőberendezések hőmérséklet-mutatói 200-800 fok. Ez a kémiai reakció hozzájárul az üzemanyag jobb melegítéséhez és szárításához a kazánban, fűtés történik, amely a levegő égésének irányába megy.
Ábra. 2
A magas hőmérséklet elősegíti az oxigén keveredését a kibocsátott pirolízis gázzal. Ennek eredményeként a gáz ég. A hőenergiát az égő gáz képezi. Meg kell jegyezni, hogy a pirolízisgáz égése során kölcsönhatásba lép az aktív szénnel is. Ezért a kazánból kilépve a füstgázoknak gyakorlatilag nincsenek káros komponenseik. Inkább széndioxid és vízgőz keveréke. A keletkező CO2 háromszor kevesebb idő alatt kerül a környezetbe, mint a szén- vagy fatüzelésű kazánok hagyományos kibocsátásának működése után.Ezeket az egységeket környezetbarátnak tekintik, nem szennyezik a környezetet.
Az ilyen típusú egységek szénen és fatüzelőanyagon működnek. Rossz minőségű nyers üzemanyag használata esetén a fűtőberendezés 50% -ig elveszíti az energiáját. Az ilyen üzemanyag rosszul ég, füstöl, keveset melegszik fel, és lerövidíti a kazán és a kémény élettartamát.
A pirolízis egységek előnyei:
- a teljesítményt 30% -ról 100% -ra szabályozzák;
- a tisztítási és karbantartási folyamat egyszerű;
- alacsony üzemanyag-fogyasztás;
- napi üzemanyag-ellátás csak egyszer;
- nagy mennyiségű üzemanyag ég egyszerre;
- nyers üzemanyag felhasználása szénkazánnál, amelynek nedvességtartalma nem haladja meg a 20% -ot.
Hátrányok:
- drága fűtőberendezés;
- áramra van szükségük.
Minden tüzelőanyag-típus másként ég. Ami a szénüzemanyagot illeti, a barna üzemanyag 8 óra alatt, a fekete üzemanyag pedig 10 óra alatt ég el. A pirolízis kazánokkal megtakarítás lehetséges, még az olyan hátrányok figyelembevételével is, mint az áramszükséglet, nem pedig az alacsony költség. A ventilátor áramellátásához áram szükséges, de a működtetéséhez csak 85 watt kell (csakúgy, mint egy szokásos izzó). Ha ez probléma, akkor a dízelgenerátor foglalkozik vele.
Fa pirolízis
Ezt az eljárást fatörésnek is nevezik, és Oroszországból származik. A modern egység prototípusát szénégetőink találták ki idők óta. A levegőhöz való hozzáférés nélküli szén megszerzéséhez meggyújtották a fát a föld alatt.
Ma ez a folyamat sokkal tökéletesebb és több szakaszban zajlik. A repedés 2000 ° C-ra melegítve kezdődik. Ebben a szakaszban nagy mennyiségű szén-monoxid szabadul fel. Ha tovább égeti a légkörben, akkor hatalmas mennyiségű energiához juthat.
Ezután a kazánt 5000 ° C-ra melegítik. Ebben a hőmérsékleti rendszerben metanolt, gyantákat, acetont és ecetsavat kapunk. Kemény szenet is termel, ismertebb nevén szén.
A fapirolízis jellemzői
Az ilyen pirolízis a fa égetése levegő jelenléte nélkül, körülbelül 5000 fokos hőmérsékleten történik. Az ecetsav, az aceton, a metanol és a gyanta is értékes termék, amelyet ilyen kölcsönhatás során nyernek. Ennek a kémiai reakciónak az a sajátossága, hogy a szén kiváló üzemanyagként felhasználható számos kémiai kölcsönhatás felgyorsítására.
Az ilyen pirolízis egy olyan folyamat, amely kétszáz Celsius-fokon kezd végbemenni, amelyet szén-oxid keverék felszabadulásával járó reakció kísér. A termékek ezt követő légköri oxigén atmoszférában történő elégetésével a teljes kalóriatartalom növekedése figyelhető meg.
A fa pirolízise a kémia külön szakasza, amely részletes megfontolást és tanulmányozást érdemel.
