סקירת פיתוח ויישום טכנולוגיית פירוליזה לעיבוד פסולת

תיאור תהליך

הצורך בציוד ידידותי לסביבה לעיבוד פסולת כימית נוצר בחברה שלנו זמן רב. דודי הפירוליזה הראשונים החלו לפעול בסוף המאה התשע עשרה. ויצירת יחידות פירוליזה מודרניות פתרה כמה בעיות בבת אחת:

• מרכיב אקולוגי;
• היכולת לצבור את תוצאות הבעירה;
• הטבה כלכלית.

עם זאת, ההיבט הכלכלי של השימוש בפירוליזה נועד לעתיד. פירוליזה היא תענוג יקר למדי. זה דורש ציוד מתאים ואנשי הכשרה מיוחדים.

אך במפעלם, מפעלי הפירוליזה הם כמעט אוטונומיים. היחידות דורשות חשמל רק כדי להתחיל, המשך ההפעלה של הדוד מתבצע על חשבון המשאבים המיוצרים בתהליך הבעירה. יחד עם זאת, ניתן להשתמש בעודפי אנרגיה וקיטור שנוצרו למטרות ביתיות, ולהפנות אותם לרשתות שירות.

ברוסיה פירוליזה רק מתחילה לצבור פופולריות, בעוד שבאירופה אף מפעל גדול לא יכול להסתדר בלי יחידות פירוליזה. ישנן לא מעט סיבות לדרישה כזו לפירוליזה:

• דרך נטולת פסולת לעיבוד פסולת וכל מיני זיהומים תעשייתיים;
• רמת היעילות מפירוליזה היא 90%;
• האפשרות להשיג תרכובות חדשות, חומרים הניתנים למחזור;
• יצירת משאבים שאין להם תחליף כמו שמן סינטטי;
• השגת פחמימנים, חומצות אורגניות ואלמנטים כימיים אחרים;
• מקור אספקת חום עבור ארגונים.

בהתבסס על בחירת חומרי הגלם לעיבוד, תגובת הפירוליזה יכולה להמשיך בתנאי טמפרטורה שונים. התוצאה הסופית תהיה שונה גם בהרכב היסודות הכימיים.

בהתאם לטמפרטורת החימום של הכבשן ולרכיבים הנוספים של פירוליזה, הזיקוק מחולק בדרך כלל לשני סוגים: יבש וחמצוני.

פירוליזה חמצונית

סוג זה של פירוליזה יכול להיקרא הכי ידידותי וסביבתי. הוא משמש לעיבוד חומרים הניתנים למחזור. התגובה מתרחשת בטמפרטורות גבוהות. לדוגמא, בפירוליזה של מתאן, הוא מתערבב עם חמצן, הבעירה החלקית של החומר משחררת אנרגיה, המחממת את חומר הגלם שנותר לטמפרטורה של 16,000 מעלות צלזיוס.

פירוליזה חמצונית משמשת לנטרול פסולת תעשייתית עם תכולת שמן גבוהה. וגם לעיבוד פלסטיק, גומי וחומרים אחרים שאינם מעניקים פירוק טבעי בסביבה הטבעית.

"פירוליזה חמצונית מאפשרת לעבד חומרי גלם בעלי עקביות שונות. כולל חומרים במצב נוזלי וגזי ”.

עקרון הפעולה של דוד פירוליזה בוער לאורך זמן

דודי פירוליזה בוערים זמן רב זוכים לפופולריות ניכרת, ובמיוחד באזורים בהם אין גישה לגז

הפעלת הציוד מבוססת על פירוק דלק אורגני (עצי הסקה) בתנאים של טמפרטורה גבוהה וחוסר חמצן, ואחריו בעירה של גזי הפירוליזה המשתחררים. מאחר וניתן לחלק את התהליך באופן מותנה לשני שלבים, משמש תיבת אש עם שני תאים לזרימתו. דלק ממוקם בתא הטעינה, שמתחיל להישרף. תהליך הבעירה הופך בצורה חלקה לפירוק תרמי עקב הגבלת הגישה של חמצן הנחוצה לשריפה. טמפרטורה גבוהה וריכוז חמצן נמוך מובילים ליצירת מוצרי פירוק: קולה וגז פירוליזה. האחרון שנכנס לתא השני עובר בעירה כבר בתנאי הגישה של אוויר משני.הוא מסופק לעיתים קרובות יותר בכוח באמצעות מאוורר או מפלט עשן. תהליך הבעירה מתרחש בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס. מתוצרי הבעירה מועבר חום לנוזל הממלא את מחליף החום. המוצרים הגזיים הסופיים של התהליך מוסרים דרך הארובה. כיום, דודי פירוליזה בוערים זמן רב נחשבים לציוד החימום היעיל והחסכוני ביותר. העיצוב המורכב של שני חדרים של הדוד מסביר את עלותו הגבוהה. היעילות, שהיא הגבוהה ביותר מבין יחידות החימום, מאפשרת לקבל החזר מהיר של הדוד.

סוגי פירוליזה יבשה

פירוליזה יבשה היא מהמתבקשות בתעשייה. בעזרתו מתקבלים דלק, תרכובות כימיות שונות וחומרים הניתנים למחזור הופכים ללא מזיקים. באמצעות משטרי טמפרטורה שונים של פירוליזה, מתקבלים מוצרי בעירה נוזליים ומוצקים.

חימום הדוד לטמפרטורה מקסימלית של 5500 מעלות צלזיוס נחשב למצב בטמפרטורה נמוכה. בטמפרטורות כאלה, יצירת גזים כמעט ולא מתרחשת. העבודה מכוונת לייצור חצי קולה (בתעשייה הם משמשים באופן פעיל כדלק) ושרפים, שמהם מיוצר לאחר מכן גומי מלאכותי.

מהלך הפירוליזה בטמפרטורות בין 550 ל 9000 מעלות נחשב לטמפרטורה נמוכה, אך למעשה, לאור היכולות הטכניות, הוא שייך למשטר הטמפרטורה הממוצע. השימוש בו מומלץ כאשר יש צורך לייצר גז פירוליזה ומשקעים מוצקים. במקרה זה, חומרי ההזנה עשויים לכלול שברים ממקור אורגני.

מהלך הפירוליזה בטמפרטורות מעל 9000 מעלות צלזיוס נחשב לתגובה בטמפרטורה גבוהה. הפעלת הדוד בטמפרטורה מרבית של 9000 מעלות צלזיוס מאפשרת להשיג חומרים מוצקים (קולה, פחם וכו ') עם אחוז נמוך של גז הנפלט.

זיקוק בתנאי טמפרטורה גבוהים יותר הוא הכרחי כדי להשיג חומרים גזיים בעיקר. היתרון המעשי של משטר הטמפרטורה הגבוהה הוא בכך שהגזים שנוצרו יכולים לשמש כדלק.

"פירוליזה בטמפרטורה גבוהה אינה בררנית לגבי תכולת חומרי הגלם המעובדים. כאשר משתמשים במצב הטמפרטורה הנמוכה, יש לעקוב אחר כל שלבי ההכנה, כולל ייבוש ומיון. "

פירוליזה. התייחסות

סוגי פירוליזה

פירוליזה חמצונית - תהליך פירוק תרמי של פסולת תעשייתית במהלך בעירה חלקית שלהם או מגע ישיר עם תוצרי בעירת דלק. שיטה זו מתאימה לסילוק פסולת רבים, כולל "לא נוחים" לשרפה או גזיזה: פסולת צמיגה, דביקה, משקעים רטובים, פלסטיק, בוצה עם תכולת אפר גבוהה, אדמה מזוהמת בשמן דלק, שמנים ותרכובות אחרות, וכן פסולת מאובקת מאוד.

בנוסף, פסולת המכילה מתכות ומלחים שלהם, הנמסים ומתלקחים בטמפרטורות בעירה רגילות, פסולת צמיגים, כבלים מרוסקים, גרוטאות רכב וכו ', יכולים לעבור פירוליזה חמצונית.

שיטת פירוליזה חמצונית מהווה כיוון מבטיח לסילוק פסולת תעשייתית מוצקה ושפכים.

פירוליזה יבשה... שיטה זו לטיפול תרמי בפסולת מבטיחה נטרול יעיל ביותר ושימושן כחומרי גלם כימיים, דבר התורם ליצירת טכנולוגיות דלות פסולת ולא פסולת ושימוש רציונלי במשאבי טבע.

פירוליזה יבשה היא תהליך פירוק תרמי ללא חמצן. התוצאה היא גז פירוליזה בעל ערך קלורי גבוה, מוצר נוזלי ושאריות פחמן מוצקות. בהתאם לטמפרטורה בה מתרחשת הפירוליזה, היא שונה:

1. פירוליזה בטמפרטורה נמוכה או חצי קוקה (450–550 מעלות צלזיוס).סוג זה של פירוליזה מאופיין בתשואה מקסימאלית של שאריות נוזליות ומוצקות (חצי קולה) ובתפוקה מינימלית של גז פירוליזה עם חום בעירה מרבי. השיטה מתאימה לייצור שרף ראשוני - דלק נוזלי יקר, ולעיבוד גומי לא תקני למונומרים, שהם חומר הגלם ליצירה משנית של גומי. חצי הקולה יכולה לשמש אנרגיה וכדלק ביתי.

2. פירוליזה בטמפרטורה בינונית או חמצון בטמפרטורה בינונית (עד 800 מעלות צלזיוס) מניב יותר גז עם ערך קלורי נמוך ופחות שאריות נוזלים וקולה.

3. פירוליזה בטמפרטורה גבוהה או קוקה (900–1050 מעלות צלזיוס). כאן יש תפוקה מינימלית של מוצרים נוזליים ומוצקים וייצור מקסימלי של גז עם ערך קלורי מינימלי - דלק איכותי המתאים להובלה למרחקים ארוכים. כתוצאה מכך מצטמצמים כמות השרף ותכולת שברי האור היקרים בו.

שיטת הפירוליזה היבשה הולכת ומתפשטת והיא אחת השיטות המבטיחות לסילוק פסולת אורגנית מוצקה ובידוד רכיבים בעלי ערך מהם בשלב הנוכחי של פיתוח המדע והטכנולוגיה.

פירוליזה של פחמימנים

תהליך פירוליזה של פחמימנים (800 900 מעלות צלזיוס) (פחמימנים גזיים, בנזין ישר, נפט גז אטמוספרי) הוא המקור העיקרי לייצור אתילן ואחד המקורות העיקריים לייצור פרופילן, דיוויניל, בנזן ומספר של מוצרים אחרים. על תהליך פירוליזה (פיצוח) של חומרי גלם נפט וגז, רשם פטנט בשנת 1877 על ידי מהנדס רוסי, הכימאי אלכסנדר אלכסנדרוביץ 'לטניי.

פירוליזת עץ

במהלך פירוליזת העץ (450-500 מעלות צלזיוס) נוצרים מספר חומרים כמו: פחם, מתיל אלכוהול, חומצה אצטית, אצטון, שרף וכו 'רוסיה היא אחת המדינות העשירות ביערות. לכן, בתי הספר הטובים בעולם לפירוליזת עצים הוקמו והופעלו ברוסיה. תרומתם זכתה להכרה עולמית.

פירוליזה של פסולת ופסולת

ישנם פרויקטים להשמדת פסולת ביתית באמצעות פירוליזה. קשיים בארגון פירוליזה של צמיגים, פלסטיק ופסולת אורגנית אחרת אינם קשורים לטכנולוגיית הפירוליזה עצמה, שאינה שונה מהטכנולוגיה של עיבוד תרמי של חומרים מוצקים אחרים.

הבעיה היא שרוב הפסולת מכילה זרחן, כלור וגופרית. גופרית וזרחן בצורה מחומצנת הם נדיפים ופוגעים בסביבה. כלור מגיב באופן פעיל עם מוצרי פירוליזה אורגניים עם היווצרות של תרכובות רעילות מתמשכות (למשל דיאוקסינים).

לכידת תרכובות אלו מעשן אינה זולה ויש לה מורכבות משלה. לבעיית מיחזור צמיגי רכב שחוקים ומוצרי גומי שאינם בשירות חשיבות אקולוגית וכלכלית רבה לכל המדינות המפותחות בעולם. וחוסר ההחלפה של חומרי הגלם הטבעיים של נפט מכתיב את הצורך להשתמש במשאבים משניים ביעילות מרבית.

צמיגים ופולימרים הם חומרי גלם יקרי ערך, כתוצאה מעיבודם באמצעות פירוליזה בטמפרטורה נמוכה (עד 500 מעלות צלזיוס), מתקבלים שברים פחמימנים נוזליים (שמן סינטטי), שאריות פחמן (שחור פחמן), חוט פלדה וגז דליק. במקביל, אם יישרף טון צמיגים, 270 ק"ג פיח ו -450 ק"ג גזים רעילים ישוחררו לאטמוספרה.

יתרונות צמחי פירוליזה:

1. מושגת ניצול מוחלט של מקורות החומר והאנרגיה של פסולת מוצקה ואוטונומיית אנרגיה של כל המחזור הטכנולוגי.

2. מאחר ופירוק תרמי מתרחש ללא גישה לאוויר, אין תנאים ליצירת תרכובות רעילות כמו דיוקסין, פוראן, בנזופירן וכו '.

3.המעגל הסגור, קומפקטיות הציוד והידידותיות הסביבתית קובעים את האפשרות להציב מפעל כזה בגבולות כל עיר.

4. בהתחשב בכך שניתן להשתמש במרכיב המינרלי של MSW - סיגים ידידותיים לסביבה לאחר טיפול בחום - לעבודות דרך, ניתן לסווג טכנולוגיה זו כבלתי פסולת לחלוטין.

5. מתקנים אלה מאפשרים להרוויח ממכירת מוצרים מיוצרים (קיטור, חשמל), בניגוד למתקני הייצור הפועלים כיום, כאשר עלויות התפעול חורגות משמעותית מההכנסות ממכירות, ורווחיות העסקים מבוססת על תשלומים מ האוכלוסייה לעיבוד פסולת.

עבור מפעלי פירוליזה, אין צורך לבנות מבני הון וארובות גבוהות. ניתן להתקין את היחידות מתחת לסככה או בהאנגרים קלים על בסיס בטון.

החומר הוכן על בסיס מידע מ- RIA נובוסטי ומקורות פתוחים

פירוליזה של פסולת מוצקה

עיבוד פסולת ידידותי לסביבה הוא אחד התחומים העיקריים לשימוש בפירוליזה. יחידות אלה יכולות להפחית משמעותית את ההשפעה השלילית של הגורם האנתרופוגני על הסביבה.

בתהליך פירוליזה חומרים ביו-אקטיביים מתפרקים, מתכות כבדות אינן מותכות. לאחר פירוק תרמי בדודי פירוליזה, אין כמעט פסולת ללא דרישה, מה שמאפשר לצמצם משמעותית את השטח לאחסון נוסף שלהם.

כך, למשל, שריפת 1 טון צמיגים, אנו מזהמים את האווירה ב -300 ק"ג פיח. בנוסף, כ -500 ק"ג של חומרים רעילים משתחררים לאוויר. מיחזור של אותו חומר במפעלי פירוליזה מאפשר שימוש בגומי למטרות אנרגיה, קבלת חומרים למחזור לצורך ייצור נוסף ומפחית משמעותית את הפליטות המזיקות.

ניתן להפחית את ההשפעה המזיקה על הסביבה הודות למערכת עיבוד רב-שלבית. בתהליך הפירוליזה הפסולת עוברת דרך ארבעה שלבי סילוק:

• ייבוש ראשוני;
• הִסָדְקוּת;
• שריפת שאריות עיבוד באטמוספירה לאחר מכן;
• טיהור החומרים הגזיים שהושגו בבולמים מיוחדים.

מפעלי פירוליזה מאפשרים לך לעבד פסולת:

• מפעלים לעיבוד עץ;
• תעשיית התרופות;
• תעשיית הרכב;
• הנדסת חשמל.

שיטת הפירוליזה מטפלת בהצלחה בפולימרים, פסולת ביוב ופסולת ביתית. שולל את ההשפעה על אופי מוצרי הנפט. נהדר לפינוי פסולת אורגנית.

החיסרון היחיד של יחידות פירוליזה נמצא בעיבוד חומרי גלם המכילים כלור, גופרית, זרחן וכימיקלים רעילים אחרים. תוצרי מחצית החיים של אלמנטים אלה בהשפעת טמפרטורה יכולים להשתלב עם חומרים אחרים וליצור סגסוגות רעילות.

מהותו של דוד הפירוליזה

דוד פירוליזה כזה נקרא גם מחולל גז. מהות העבודה בשריפת דלק פירוליזה: בהשפעת טמפרטורות גבוהות ובתנאים של מחסור בחמצן, דלק מוצק (פחם חום, לבני עץ פחם) מתפרק לחלקיקים נדיפים. מתברר מה שנקרא גז פירוליזה. מחווני טמפרטורה לציוד חימום 200-800 מעלות. תגובה כימית זו תורמת לחימום וייבוש טובים יותר של הדלק בדוד, מתבצעת חימום שהולך לכיוון של בעירת אוויר.

תאנה. 2
הטמפרטורה הגבוהה מקדמת את ערבוב החמצן עם גז הפירוליזה הנפלט. כתוצאה מכך הגז בוער. אנרגיה תרמית מופקת מהגז הבוער. יש לציין כי גז פירוליזה מקיים אינטראקציה גם עם פחמן פעיל במהלך בעירתו. לכן, ביציאת הדוד, לגזי הפליטה אין כמעט רכיבים מזיקים. במקום זאת, הם תערובת של פחמן דו חמצני ואדי מים. ה- CO2 המתקבל משוחרר לסביבה בפעמיים פחות מאשר לאחר הפעלת פליטות קונבנציונאליות מדודי פחם או עץ.יחידות אלה נחשבות ידידותיות לסביבה, אינן מזהמות את הסביבה.

יחידות מסוג זה פועלות על דלק פחם ועץ. אם אתה משתמש בדלק גולמי באיכות ירודה, התנור יאבד מכוחו עד 50%. דלק כזה נשרף בצורה גרועה, מעשן, מתחמם מעט ומקצר את חיי הדוד והארובה.

היתרונות של יחידות פירוליזה:

• הכוח מווסת מ -30% ל -100%;
• תהליך הניקיון והתחזוקה פשוט;
• צריכת דלק נמוכה;
• אספקת דלק ליום פעם אחת בלבד;
• כמות גדולה של דלק נשרפת יחד בבת אחת;
• השימוש בדוד גולמי על ידי דוד פחם שתכולת הלחות בו אינה גבוהה מ -20%.

חסרונות:

• מכשיר חימום יקר;
• צריך חשמל.

כל סוג דלק נשרף אחרת. באשר לדלק פחם, דלק חום נשרף בתוך 8 שעות, ודלק שחור - תוך 10 שעות. בדודי פירוליזה, חיסכון אפשרי, אפילו אם לוקחים בחשבון חסרונות כמו הצורך בחשמל, ולא בעלות נמוכה. יש צורך בחשמל להפעלת המאוורר, אך הוא זקוק רק ל -85 וואט בכדי להפעיל אותו (ממש כמו נורה רגילה). אם זו בעיה אז מחולל הדיזל יטפל בזה.

פירוליזת עץ

הליך זה נקרא גם פיצוח עץ, ומקורו ברוסיה. אב הטיפוס של היחידה המודרנית הומצא על ידי מבערי הפחם שלנו מאז ומתמיד. כדי להשיג פחם ללא גישה לאוויר, הם הציתו עץ מתחת לשכבת אדמה.

כיום התהליך הזה הרבה יותר מושלם ומתרחש בכמה שלבים. הסדקים מתחילים בחימום עד 2000 מעלות צלזיוס. בשלב זה משתחררת כמות גדולה של פחמן חד חמצני. אם תמשיך לשרוף אותו באטמוספירה, תוכל לקבל כמות עצומה של אנרגיה.

ואז הדוד מחומם עד 5000 ºС. במשטר טמפרטורה זה מתקבלים מתנול, שרפים, אצטון וחומצה אצטית. זה גם מייצר פחמן קשה, הידוע יותר בשם פחם.

תכונות של פירוליזת עץ

פירוליזה כזו היא הליך שריפת עץ ללא נוכחות אוויר, המתבצעת בטמפרטורה של כ 5000 מעלות. חומצה אצטית, אצטון, מתנול וגם שרף הם מוצרים בעלי ערך המתקבלים במהלך אינטראקציה כזו. המוזרות של תגובה כימית זו היא שניתן להשתמש בפחם כדלק מצוין להאצת אינטראקציות כימיות רבות.

פירוליזה כזו היא תהליך שמתחיל להתרחש במאתיים מעלות צלזיוס, מלווה בתגובה עם שחרור תערובת של תחמוצות פחמן. עם הבעירה הבאה של מוצרים באטמוספירה של חמצן אטמוספרי, נצפתה עלייה בערך הקלוריות הכולל.

פירוליזת עץ היא חלק נפרד בכימיה שראוי להתייחסות וללימוד מפורט.