Kajian semula pengembangan dan aplikasi teknologi pirolisis untuk pemprosesan sisa

Penerangan proses

Keperluan untuk peralatan yang mesra alam untuk memproses sisa kimia telah timbul di masyarakat kita sejak sekian lama. Dandang pirolisis pertama mula beroperasi pada akhir abad kesembilan belas. Dan penciptaan unit pirolisis moden menyelesaikan beberapa masalah sekaligus:

• komponen ekologi;
• keupayaan untuk mengumpulkan hasil pembakaran;
• faedah ekonomi.

Walau bagaimanapun, aspek ekonomi penggunaan pirolisis dirancang untuk masa depan. Pirolisis adalah keseronokan yang mahal. Ia memerlukan peralatan yang sesuai dan kakitangan terlatih.

Tetapi dalam operasi, kilang pirolisis praktikalnya autonomi. Unit hanya memerlukan elektrik untuk memulakan; operasi lebih lanjut dandang dilakukan dengan mengorbankan sumber yang dihasilkan semasa proses pembakaran. Pada masa yang sama, lebihan tenaga dan wap yang dihasilkan dapat digunakan untuk keperluan domestik, mengalihkannya ke rangkaian utiliti.

Di Rusia, pirolisis baru mulai mendapat populariti, sementara di Eropah tidak ada satu pun perusahaan besar yang dapat melakukan tanpa unit pirolisis. Terdapat beberapa sebab untuk permintaan pirolisis seperti ini:

• cara bebas sampah memproses sisa dan semua jenis pencemaran industri;
• tahap kecekapan dari pirolisis adalah 90%;
• kemungkinan memperoleh sebatian baru, bahan kitar semula;
• penciptaan sumber yang tidak dapat diganti seperti minyak sintetik;
• memperoleh hidrokarbon, asid organik dan unsur kimia lain;
• sumber bekalan haba untuk perusahaan.

Berdasarkan pilihan bahan mentah untuk diproses, tindak balas pirolisis dapat berlangsung pada keadaan suhu yang berbeza. Hasil akhirnya juga akan berbeza dalam komposisi unsur kimia.

Bergantung pada suhu pemanasan tungku dan komponen tambahan pirolisis, penyulingan biasanya dibahagikan kepada dua jenis: kering dan oksidatif.

Pirolisis oksidatif

Jenis pirolisis ini boleh disebut yang paling mesra alam dan produktif. Ia digunakan untuk memproses bahan kitar semula. Tindak balas berlaku pada suhu tinggi. Sebagai contoh, dalam pirolisis metana, ia bercampur dengan oksigen, pembakaran separa bahan membebaskan tenaga, yang memanaskan bahan baku yang tersisa hingga suhu 16,000 ºС.

Pirolisis oksidatif digunakan untuk meneutralkan sisa industri dengan kandungan minyak yang tinggi. Dan juga untuk pemprosesan plastik, getah dan bahan-bahan lain yang tidak memberikan penguraian semula jadi di persekitaran semula jadi.

"Pirolisis oksidatif memungkinkan untuk memproses bahan mentah dari pelbagai konsistensi. Termasuk bahan dalam keadaan cair dan gas ”.

Prinsip operasi dandang pirolisis yang lama dibakar

Dandang pirolisis yang sudah lama dibakar semakin popular, dan terutama di kawasan-kawasan di mana tidak ada akses ke gas

Pengoperasian peralatan didasarkan pada penguraian bahan bakar organik (kayu bakar) dalam keadaan suhu tinggi dan kekurangan oksigen, diikuti dengan pembakaran gas pirolisis yang dilepaskan. Oleh kerana proses ini dapat dibahagikan secara kondisional kepada dua tahap, kotak api dengan dua ruang digunakan untuk alirannya. Bahan bakar diletakkan di ruang pemuatan, yang mulai terbakar. Proses pembakaran dengan lancar berubah menjadi penguraian terma kerana sekatan akses oksigen yang diperlukan untuk pembakaran. Suhu tinggi dan kepekatan oksigen rendah membawa kepada pembentukan produk penguraian: kok dan gas pirolisis. Yang terakhir, memasuki ruang kedua, mengalami pembakaran yang sudah dalam keadaan akses udara sekunder.Ia dibekalkan lebih kerap menggunakan kipas peniup atau alat pemanas asap secara paksa. Proses pembakaran berlaku pada suhu melebihi 1000 ° C. Dari produk pembakaran, haba dipindahkan ke cecair yang mengisi penukar haba. Produk gas akhir proses dikeluarkan melalui cerobong. Hari ini, dandang pirolisis pembakaran panjang dianggap sebagai peralatan pemanasan yang paling cekap dan ekonomik. Reka bentuk dandang dua ruang yang kompleks menjelaskan kosnya yang tinggi. Kecekapan, yang paling tinggi di antara unit pemanasan, membolehkan anda mendapatkan bayaran balik dandang yang cepat.

Jenis pirolisis kering

Pirolisis kering adalah salah satu yang paling diminati dalam industri. Dengan bantuannya, bahan api, pelbagai sebatian kimia diperoleh dan bahan yang dapat dikitar semula menjadi tidak berbahaya. Dengan menggunakan rejim suhu yang berbeza dari pirolisis, produk pembakaran gas, cecair dan pepejal diperolehi.

Memanaskan dandang hingga suhu maksimum 5500 ºС dianggap sebagai mod suhu rendah. Pada suhu seperti itu, pembentukan gas secara praktikal tidak berlaku. Karya ini bertujuan untuk menghasilkan semi-kokas (dalam industri mereka digunakan secara aktif sebagai bahan bakar) dan resin, dari mana getah buatan kemudian dihasilkan.

Perjalanan pirolisis pada suhu dari 550 hingga 9000 ºС dianggap suhu rendah, tetapi sebenarnya, mengingat kemampuan teknikal, itu termasuk dalam rejim suhu rata-rata. Penggunaannya disarankan apabila diperlukan untuk menghasilkan gas pirolisis dan sedimen pepejal. Dalam kes ini, bahan makanan mungkin merangkumi pecahan asal bukan organik.

Jalan pirolisis pada suhu di atas 9000 ºС dianggap sebagai tindak balas suhu tinggi. Pengoperasian dandang pada suhu maksimum 9000 ºC memungkinkan untuk mendapatkan bahan pepejal (kok, arang, dan lain-lain) dengan bahagian rendah gas yang dikeluarkan.

Penyulingan menggunakan keadaan suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk mendapatkan bahan-bahan gas yang dominan. Manfaat praktikal rejim suhu tinggi ialah gas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar.

"Pirolisis suhu tinggi tidak memilih kandungan bahan mentah yang diproses. Semasa menggunakan mod suhu rendah, semua langkah penyediaan mesti diikuti, termasuk pengeringan dan penyortiran. "

Pirolisis. rujukan

Jenis pirolisis

Pirolisis oksidatif - proses penguraian termal sisa industri semasa pembakaran separa mereka atau hubungan langsung dengan produk pembakaran bahan bakar. Kaedah ini berlaku untuk pelupusan banyak sisa, termasuk yang "tidak selesa" untuk pembakaran atau gasifikasi: likat, sisa pasta, sedimen basah, plastik, enapcemar dengan kandungan abu tinggi, tanah yang tercemar dengan minyak bahan bakar, minyak dan sebatian lain, dan sampah yang sangat berdebu.

Selain itu, sisa yang mengandungi logam dan garamnya, yang mencair dan menyala pada suhu pembakaran biasa, ban sampah, kabel yang dihancurkan, sekerap kereta, dan lain-lain, dapat mengalami pirolisis oksidatif.

Kaedah pirolisis oksidatif adalah arah yang menjanjikan untuk penghapusan sisa industri pepejal dan air sisa.

Pirolisis kering... Kaedah rawatan haba sampah memastikan peneutralan dan penggunaannya yang sangat berkesan sebagai bahan mentah bahan bakar dan kimia, yang menyumbang kepada penciptaan teknologi rendah dan bukan sisa dan penggunaan sumber semula jadi secara rasional.

Pirolisis kering adalah proses penguraian terma tanpa oksigen. Hasilnya adalah gas pirolisis dengan nilai kalori tinggi, produk cecair dan residu karbonat padat. Bergantung pada suhu di mana pirolisis berlangsung, ia berbeza:

1. Pirolisis suhu rendah atau separa koko (450–550 ° C).Jenis pirolisis ini dicirikan oleh hasil maksimum baki cecair dan pepejal (separa kok) dan hasil minimum gas pirolisis dengan haba pembakaran maksimum. Kaedah ini sesuai untuk pengeluaran resin primer - bahan bakar cair yang berharga, dan untuk pemprosesan getah yang tidak standard menjadi monomer, yang merupakan bahan mentah untuk pembuatan getah sekunder. Semi-kok boleh dijadikan tenaga dan bahan bakar isi rumah.

2. Pirolisis suhu sederhana atau kokas suhu sederhana (hingga 800 ° C) menghasilkan lebih banyak gas dengan nilai kalori yang lebih rendah dan sisa cecair dan kok yang kurang.

3. Pirolisis suhu tinggi atau kok (900-1050 ° С). Di sini, terdapat hasil minimum produk cecair dan pepejal dan pengeluaran gas maksimum dengan nilai kalori minimum - bahan bakar berkualiti tinggi yang sesuai untuk pengangkutan jarak jauh. Akibatnya, jumlah resin dan kandungan pecahan cahaya yang berharga di dalamnya berkurang.

Kaedah pirolisis kering semakin meluas dan merupakan salah satu kaedah yang paling menjanjikan untuk pembuangan sisa organik pepejal dan pengasingan komponen berharga dari mereka pada tahap perkembangan sains dan teknologi sekarang.

Pirolisis hidrokarbon

Proses pirolisis hidrokarbon (800 900 ° C) (hidrokarbon gas, petrol lurus, minyak gas atmosfera) adalah sumber utama pengeluaran etilena dan salah satu sumber utama untuk pengeluaran propilena, divinil, benzena dan sejumlah produk lain. Proses pirolisis (retak) bahan mentah minyak dan gas dipatenkan pada tahun 1877 oleh seorang jurutera Rusia, ahli kimia Alexander Aleksandrovich Letniy.

Pirolisis kayu

Semasa pirolisis kayu (450-500 ° C), sejumlah bahan terbentuk, seperti: arang, metil alkohol, asid asetik, aseton, resin, dll. Rusia adalah salah satu negara terkaya di hutan. Oleh itu, sekolah pirolisis kayu terbaik di dunia dibentuk dan dikendalikan di Rusia. Sumbangan mereka telah mendapat pengiktirafan di seluruh dunia.

Pirolisis sampah dan sampah

Terdapat projek pemusnahan sampah isi rumah menggunakan pirolisis. Kesukaran untuk mengatur pirolisis tayar, plastik dan sisa organik lain tidak berkaitan dengan teknologi pirolisis itu sendiri, yang tidak berbeza dengan teknologi pemprosesan termal bahan pepejal yang lain.

Masalahnya ialah kebanyakan sampah mengandungi fosforus, klorin dan sulfur. Sulfur dan fosfor dalam bentuk teroksidasi tidak menentu dan membahayakan alam sekitar. Klorin bertindak balas secara aktif dengan produk pirolisis organik dengan pembentukan sebatian toksik berterusan (contohnya, dioksin).

Menangkap sebatian ini dari asap tidaklah murah dan mempunyai kerumitan tersendiri. Masalah kitar semula tayar kereta usang dan produk getah yang tidak berfungsi sangat penting ekologi dan ekonomi bagi semua negara maju di dunia. Dan bahan mentah petroleum asli yang tidak dapat diganti menentukan keperluan untuk menggunakan sumber sekunder dengan kecekapan maksimum.

Tayar dan polimer adalah bahan mentah yang berharga, sebagai hasil pemprosesannya dengan pirolisis suhu rendah (hingga 500 ° C), pecahan hidrokarbon cair (minyak sintetik), sisa karbon (karbon hitam), tali keluli dan gas mudah terbakar. Pada masa yang sama, jika 1 tan tayar dibakar, 270 kg jelaga dan 450 kg gas beracun akan dilepaskan ke atmosfera.

Kelebihan tanaman pirolisis:

1. Penggunaan bahan dan tenaga secara praktikal dari sisa pepejal dan autonomi tenaga dari keseluruhan kitaran teknologi dicapai.

2. Oleh kerana penguraian terma berlaku tanpa akses udara, tidak ada syarat untuk pembentukan sebatian toksik seperti dioksin, furan, benzopyrene, dll.

3.Litar tertutup, kekompakan peralatan dan keramahan alam sekitar menentukan kemungkinan mencari syarikat seperti itu dalam sempadan mana-mana bandar.

4. Memandangkan komponen mineral MSW - terak bersih ekologi selepas rawatan haba - dapat digunakan untuk kerja jalan raya, teknologi ini dapat diklasifikasikan sebagai bebas sampah sepenuhnya.

5. Pemasangan ini memungkinkan untuk memperoleh keuntungan dari penjualan produk pembuatan (wap, elektrik), berbeza dengan kemudahan pengeluaran yang beroperasi hari ini, di mana kos operasi jauh melebihi pendapatan dari penjualan, dan keuntungan perusahaan didasarkan pada pembayaran dari populasi untuk pemprosesan sisa.

Untuk tanaman pirolisis, tidak perlu membina struktur modal dan cerobong yang tinggi. Unit boleh dipasang di bawah gudang atau di gantung ringan di dasar konkrit.

Bahan tersebut disediakan berdasarkan maklumat dari RIA Novosti dan sumber terbuka

Pirolisis sisa pepejal

Pemprosesan sampah yang mesra alam adalah salah satu bidang utama penggunaan pirolisis. Unit-unit ini dapat mengurangkan kesan negatif faktor antropogenik terhadap alam sekitar.

Dalam proses pirolisis bahan bioaktif terurai, logam berat tidak dileburkan. Selepas penguraian termal dalam dandang pirolisis, praktikalnya tidak ada sisa yang tidak dituntut, yang memungkinkan untuk mengurangkan kawasan untuk penyimpanan mereka dengan ketara.

Sebagai contoh, dengan membakar 1 tan tayar, kita mencemarkan atmosfera dengan 300 kg jelaga. Di samping itu, kira-kira 500 kg bahan toksik dilepaskan ke udara. Kitar semula bahan yang sama di kilang pirolisis memungkinkan penggunaan getah untuk tujuan tenaga, mendapatkan bahan yang dapat dikitar semula untuk pengeluaran selanjutnya dan mengurangkan pelepasan berbahaya.

Adalah mungkin untuk mengurangkan kesan berbahaya terhadap alam sekitar berkat sistem pemprosesan pelbagai peringkat. Dalam proses pirolisis, sisa melalui empat peringkat pembuangan:

• pengeringan awal;
• keretakan;
• selepas sisa-sisa pemprosesan di atmosfera;
• pemurnian bahan gas yang diperoleh dalam penyerap khas.

Loji pirolisis membolehkan anda memproses sisa:

• perusahaan pemprosesan kayu;
• industri farmaseutikal;
• industri kereta;
• Kejuruteraan Elektrik.

Kaedah pirolisis berjaya menangani polimer, sisa kumbahan dan sampah isi rumah. Mengabaikan kesan terhadap sifat produk petroleum. Bagus untuk pelupusan sisa organik.

Satu-satunya kelemahan unit pirolisis terdapat dalam pemprosesan bahan mentah yang mengandungi klorin, sulfur, fosforus dan bahan kimia toksik lain. Produk separuh hayat unsur-unsur ini di bawah pengaruh suhu dapat bergabung dengan bahan lain dan membentuk aloi beracun.

Intipati dandang pirolisis

Dandang pirolisis seperti itu juga dipanggil penjana gas. Inti kerja dalam pembakaran bahan bakar pirolisis: di bawah pengaruh suhu tinggi dan dalam keadaan kekurangan oksigen, bahan api pepejal (arang batu coklat, briket arang batu) terurai menjadi zarah-zarah yang tidak menentu. Ternyata gas pirolisis yang disebut. Petunjuk suhu untuk peralatan pemanasan 200-800 darjah. Tindak balas kimia ini menyumbang kepada pemanasan dan pengeringan bahan bakar yang lebih baik di dalam dandang, pemanasan berlaku, yang menuju ke arah pembakaran udara.

Rajah. 2
Suhu tinggi mendorong pencampuran oksigen dengan gas pirolisis yang dikeluarkan. Akibatnya, gas terbakar. Tenaga haba dihasilkan dari gas yang terbakar. Perlu diperhatikan bahawa gas pirolisis juga berinteraksi dengan karbon aktif semasa pembakarannya. Oleh itu, meninggalkan dandang, gas serombong praktikalnya tidak mempunyai komponen berbahaya. Sebaliknya, mereka adalah campuran karbon dioksida dan wap air. CO2 yang dihasilkan dilepaskan ke persekitaran dalam tiga kali lebih sedikit daripada setelah operasi pelepasan konvensional dari dandang arang batu atau kayu.Unit-unit ini dianggap mesra alam, tidak mencemarkan alam sekitar.

Unit jenis ini beroperasi pada arang batu dan bahan bakar kayu. Sekiranya anda menggunakan bahan bakar mentah berkualiti rendah, pemanas akan kehilangan kuasanya hingga 50%. Bahan bakar seperti itu membakar dengan teruk, merokok, sedikit panas dan memendekkan jangka hayat dandang dan cerobong.

Kelebihan unit pirolisis:

• kuasa dikawal selia dari 30% hingga 100%;
• proses pembersihan dan penyelenggaraan adalah sederhana;
• penggunaan bahan api yang rendah;
• bekalan bahan bakar sehari hanya sekali;
• sejumlah besar bahan bakar terbakar sekaligus;
• penggunaan bahan bakar mentah oleh dandang arang batu, kandungan lembapannya tidak lebih tinggi daripada 20%.

Kekurangan:

• peranti pemanasan mahal;
• memerlukan elektrik.

Setiap jenis bahan bakar dibakar secara berbeza. Bagi bahan bakar arang batu, bahan bakar coklat terbakar dalam 8 jam, dan bahan bakar hitam - dalam 10 jam. Dengan dandang pirolisis, penjimatan dapat dilakukan, bahkan dengan mengambil kira kelemahan seperti keperluan elektrik, bukan kos rendah. Tenaga elektrik diperlukan untuk menghidupkan kipas, tetapi hanya memerlukan 85 watt untuk berjalan (sama seperti bola lampu biasa). Sekiranya ini menjadi masalah, maka penjana diesel akan menanganinya.

Pirolisis kayu

Prosedur ini juga disebut keretakan kayu, dan ini berasal dari Rusia. Prototaip unit moden dicipta oleh pembakar arang kami pada zaman dahulu. Untuk mendapatkan arang tanpa akses udara, mereka menyalakan kayu di bawah bumi.

Hari ini proses ini jauh lebih sempurna dan berlaku dalam beberapa peringkat. Keretakan bermula apabila dipanaskan hingga 2000 ºС. Pada peringkat ini, sejumlah besar karbon monoksida dilepaskan. Sekiranya anda terus membakarnya di atmosfera, anda akan dapat sejumlah besar tenaga.

Kemudian dandang dipanaskan hingga 5000 ºС. Dalam rejim suhu ini, metanol, resin, aseton dan asid asetik diperolehi. Ia juga menghasilkan karbon keras, yang lebih dikenali sebagai arang.

Ciri-ciri pirolisis kayu

Pirolisis sedemikian adalah prosedur untuk membakar kayu tanpa kehadiran udara, yang dilakukan pada suhu sekitar 5000 darjah. Asid asetik, aseton, metanol, dan juga resin bertindak sebagai produk berharga yang diperoleh semasa interaksi tersebut. Keanehan reaksi kimia ini adalah bahawa arang boleh digunakan sebagai bahan bakar yang sangat baik untuk mempercepat banyak interaksi kimia.

Pirolisis semacam itu adalah proses yang mulai terjadi pada suhu dua ratus darjah Celsius, disertai reaksi dengan pembebasan campuran karbon oksida. Dengan pembakaran produk seterusnya dalam suasana oksigen atmosfera, peningkatan jumlah nilai kalori diperhatikan.

Pirolisis kayu adalah bahagian yang terpisah dalam kimia yang memerlukan pertimbangan dan kajian terperinci.