Пиролиз дегеніміз не? Оның қазіргі химия өнеркәсібі үшін маңызы қандай? Бұл мәселені бірге қарастырайық.
Көмірсутектердің пиролизі туралы
Сонымен пиролиз дегеніміз не? Бұл процестің анықтамасы органикалық қосылыстың оттегінің қатысуынсыз термиялық ыдырауын қамтиды. Мұндай ыдырауға мұнай өнімдері, көмір, ағаш ұшырайды. Процесс аяқталғаннан кейін синтез газы, сондай-ақ басқа соңғы өнімдер пайда болады.
Процесс мүмкіндіктері
Пиролиз реакциясы 800-ден 900 градусқа дейінгі температурада жүргізіледі. Дәл осы процесс этиленнің пайда болуының негізгі нұсқасы болып саналады. Бұл қанықпаған көмірсутек әртүрлі органикалық қосылыстарды өндіру үшін маңызды шикізат болып табылады: бензол, дивинил, пропилен.
Ағаш пиролизі
Пиролиз деген не деген сұраққа дауласатын болсақ, мұнай және газ шикізатын өңдеудің бұл химиялық технологиясы алғаш рет 1877 жылы А. А. Летныймен патенттелгенін байқаймыз. Ағаш пиролизі дегеніміз не? Бұл реакция шамамен 500 градус температурада жүзеге асырылады. Ол сірке қышқылы, көмір, шайыр, химиялық өндірістің маңызды компоненттерінің қалыптасуымен байланыстыацетон. Біздің ел ормандардың «қоймасы» екенін ескерсек, Ресейде ағаш пиролизі процесі бойынша ірі зауыттар жұмыс істейді.
Қоқыс пиролизі
Қалдық пиролизі – тұрмыстық қалдықтарды жоюмен байланысты арнайы жоба. Пластмассалардың, шиналардың, әртүрлі органикалық қалдықтардың пиролизінің күрделілігі басқа қатты материалдарды өңдеу процесінен айтарлықтай ерекшеленетін басқа технологияның болжануына байланысты.
Көптеген қалдықтардың құрамында күкірт, хлор, фосфор бар, олар тотығудан кейін (оксидтердің түзілуі) ұшқыштық қасиетке ие болады. Пиролиз өнімдері қоршаған ортаға қауіп төндіреді.
Хлор ыдырау процесі аяқталғаннан кейін түзілген органикалық заттармен әрекеттескенде, диоксиндер сияқты күшті улы қосылыстар бөлінеді. Шығарылатын түтіннен мұндай өнімдерді алу үшін арнайы пиролиз қондырғысы қажет. Мұндай процедура елеулі материалдық шығындарды қамтиды.
Еуропа елдері үшін ескі автокөлік шиналарын, қызмет ету мерзімі біткен резеңке бөлшектерді қайта өңдеу мәселесінің экологиялық маңызы зор. Табиғи мұнай шикізаты пайдалы қазбалардың таптырмайтын түрі болғандықтан екінші реттік ресурстарды барынша пайдалану қажет.
Тұрмыстық және құрылыс қалдықтарынан органикалық және бейорганикалық құрамдағы әртүрлі заттардың үлкен мөлшерін алуға болады, сондықтан оны дамыту өте маңызды.бұл сала.
Полимерлер мен автокөлік шиналары тамаша құнды шикізат болып табылады. Оны төмен температуралы пиролиз арқылы өңдегеннен кейін қаныққан көмірсутектердің сұйық фракцияларын (синтетикалық мұнай), жанғыш газды, көміртегі қалдықтарын, металл шнурларын алуға болады. Бір тонна резеңке шинаны жағу атмосфераға шамамен 270 кг күйе, сондай-ақ 450 кг улы газ тәрізді заттарды шығарады.
Сингаз
Бұл сутегі мен көміртегі тотығының қоспасы (2). Өнеркәсіптік көлемде ол метанды бу риформингі, көмірді газдандыру, метанды тотықтыру және органикалық қалдықтарды өңдеу кезінде алынады. Синтез газын өндіру технологиясына байланысты ондағы көміртегі тотығы мен сутегінің қатынасы 1:1-ден 1:3-ке дейін өзгеруі мүмкін.
Бұл шикізатты қолданудың негізгі бағыттарының ішінде метанол өндірісі, сонымен қатар Фишер-Тропш синтезі ерекше орын алады. Бұл катализатордың қатысуымен болатын химиялық реакция ретінде түсініледі. Ол көміртегі тотығы мен сутегінің әртүрлі сұйық көмірсутектерге айналуынан тұрады. Негізінде, кобальт пен темір бұл әрекеттесу үшін катализаторлар (тездеткіштер) ретінде таңдалады.
Бұл процестің ерекшелігі синтетикалық майлау немесе жанармай түрінде қолдануға арналған синтетикалық материалдарды өндіру мүмкіндігі болып табылады.
Мәліметтер алынуда
Реакцияның химиясы неге ұқсайды? Оның не екенін білуге тырысайық. Пиролиз анықтамасы жоғарыда талқыланды, енді химиялық процестің ерекшеліктеріне тоқталайық. Фишер-Тропш әдісі метанның оттегімен әрекеттесуін қарастырады. Реакция өнімдері көміртегі тотығы мен сутегі болып табылады. Реакция нәтижесінде бірқатар алкандардың көмірсутектерін және су буын аламыз. Бұл синтетикалық май жасау үшін пайдаланылатын тазартудан кейін алынған көмірсутек өнімдері.
Пиролиздің мағынасы
Көміртек оксиді мен сутегі газы ағаш отыны мен көмірдің ішінара тотығуы нәтижесінде түзіледі. Мұндай процестің маңыздылығы қатты шикізаттан (көмірсутек қалдықтары немесе көмір) сутегі немесе сұйық көмірсутектердің түзілуінде жатыр.
Қатты қалдықтардың тотығусыз пиролизінде қазіргі уақытта химия өнеркәсібінде синтез газы өндіріледі. Оның бір бөлігі де Фишер-Тропш реакциясы арқылы әрі қарай өңделмей, автомобиль отыны түрінде де қолданылады. Парафиндер мен жағармайларға ұқсас сұйық отынды пайдалану қажет болса, жеңілдетілген химиялық технология қолданылады.
Өндірілетін сутегінің мөлшерін көбейту қажет болса, су буының көлемін өзгерту арқылы химиялық тепе-теңдік бұл теңдеуде ығысады. Бұл жағдайда өзара әрекеттесу аяқталғаннан кейін сутегі мен көмірқышқыл газы түзіледі.
Технологияны жетілдіру
1920 жылы неміс зерттеушілері Ганс Тропш пен Франц Фишер ашқан жаңалықтан кейін технология бірнеше рет жаңартылып, жетілдірілді. Біртіндеп саныПиролиз арқылы жасалған синтетикалық отын Германияда тәулігіне 124 000 баррельге жетті. Мұндай көрсеткіш 1944 жылы болған.
Заманауи
Бүгінгі таңда өз технологиясында Фишер-Тропш процесін қолданатын екі ірі компания бар. Оңтүстік Африкадағы дизельдік отынның көп бөлігі пиролиз, одан кейін түзілетін өнімдердің тотығуы арқылы өндіріледі.
Бұл химиялық технология ғалымдар қоршаған ортаға ең аз зиян келтіруі мүмкін дизельді күкірті аз заттарды өндіру жолдарын іздей бастағаннан кейін ерекше назар аударды. Мысалы, американдық компаниялар қазір шикізат ретінде жоғары сапалы сұйық көмірсутектерді өндіретін кокс немесе көмірді таңдап жатыр.
Пиролиз процесі кең ауқымда қолдануға болатын жетілген технология болғанына қарамастан, ол зауытты жөндеу және пайдалану үшін айтарлықтай жоғары материалдық шығындармен байланысты. Көптеген өндірушілер үшін бұл тосқауыл болып табылады, себебі мұнайдың әлемдік бағасының төмендеу үрдісі бар.
Қорытынды
Дүниежүзілік көмір қоры өте үлкен. Мұнайдың айтарлықтай азаюына байланысты оларды отын көзі ретінде пайдалануға болады. Мұнай-газ саласымен айналысатын сарапшылар дәл пиролиз арқылы жоғары сапалы көмірсутектерді алуға болатынына сенімді. Олар алынған отынның мұнай отынымен салыстырғанда жоғары экологиялық көрсеткіштерге ие болып қана қоймай, тұтынушылар үшін де қолайлы екенін атап өтеді.баға диапазоны бойынша. Фишер-Тропш синтезі мен биомассаны газдандырудың үйлесімі жағдайында автомобиль отынының жаңартылатын нұсқасын шығарудың перспективалы жолы туралы айтуға болады.
Көмірдің пиролизі арқылы алынатын синтетикалық шикізат мұнайдың құны барреліне 40 доллардан жоғары болған жағдайда ғана бәсекеге қабілетті. Көмірсутектердің мұндай қоспасын өндіру үшін сексен мың баррель синтетикалық отын үшін жетіден тоғыз миллиард долларға дейінгі инвестиция қажет. Пиролиз процесімен байланысты технологияларды экологтар қоршаған орта үшін ең қауіпсіз деп таниды. Сондықтан да соңғы жылдары көптеген дамыған елдер көмірсутекті отынды өндірудің дәстүрлі мұнай шикізатынан алшақтауына мүмкіндік беретін жаңа әдістерді дамытуға үлкен көңіл бөлуде. Инновациялар мен технологиялық тізбекті жетілдірудің арқасында пиролиз процесі әлдеқайда арзан және жоғары сапалы сұйық көмірсутектерді алу үшін қолжетімді болды. Білімді өнімдер тек отын ретінде ғана емес, сонымен қатар әртүрлі органикалық заттарды жасау үшін де қолданылады.
