ما هو تعريف الانحلال الحراري ، مفهوم العملية

وصف العملية

كانت الحاجة إلى معدات صديقة للبيئة لمعالجة النفايات الكيميائية موجودة في مجتمعنا لفترة طويلة. بدأت مراجل الانحلال الحراري الأولى في العمل في نهاية القرن التاسع عشر. وقد أدى إنشاء وحدات الانحلال الحراري الحديثة إلى حل العديد من المشكلات دفعة واحدة:

• مكون بيئي
• القدرة على تجميع نتائج الاحتراق ؛
• فائدة اقتصادية.

ومع ذلك ، فإن الجانب الاقتصادي لاستخدام الانحلال الحراري مصمم للمستقبل. الانحلال الحراري هو متعة باهظة الثمن. يتطلب معدات مناسبة وموظفين مدربين تدريبا خاصا.

لكن أثناء التشغيل ، تكون محطات الانحلال الحراري مستقلة عمليًا. تتطلب الوحدات الكهرباء فقط لبدء التشغيل ، ويتم إجراء مزيد من التشغيل للغلاية على حساب الموارد المنتجة أثناء عملية الاحتراق. في الوقت نفسه ، يمكن استخدام فائض الطاقة المتولدة والبخار للأغراض المنزلية ، وإعادة توجيهها إلى شبكات المرافق.

في روسيا ، بدأ الانحلال الحراري للتو في اكتساب شعبية ، بينما في أوروبا لا يمكن لمؤسسة كبيرة واحدة الاستغناء عن وحدات الانحلال الحراري. هناك عدة أسباب لمثل هذا الطلب على الانحلال الحراري:

• طريقة خالية من النفايات لمعالجة النفايات وجميع أنواع التلوث الصناعي ؛
• مستوى الكفاءة من الانحلال الحراري 90٪ ؛
• إمكانية الحصول على مركبات جديدة ومواد قابلة لإعادة التدوير ؛
• خلق موارد لا يمكن الاستغناء عنها مثل الزيت الاصطناعي ؛
• الحصول على الهيدروكربونات والأحماض العضوية والعناصر الكيميائية الأخرى ؛
• مصدر الحرارة للمؤسسات.

بناءً على اختيار المواد الخام للمعالجة ، يمكن أن يستمر تفاعل الانحلال الحراري في ظروف درجات حرارة مختلفة. ستختلف النتيجة النهائية أيضًا في تكوين العناصر الكيميائية.

اعتمادًا على درجة حرارة تسخين الفرن والمكونات الإضافية للتحلل الحراري ، ينقسم التقطير عادةً إلى نوعين: جاف ومؤكسد.

الاستخدام المنزلي

على مستوى المنزل ، تُستخدم تقنيات الانحلال الحراري لتوليد الحرارة والفحم وتنظيف الأفران بشكل فعال من رواسب الكربون التي يصعب إزالتها.

مراجل الانحلال الحراري للتدفئة

بفضل تصميمها الخاص ، تتمتع غلايات الانحلال الحراري المزودة بأكسجين طبيعي بكفاءة عالية. المواد الخام هي الخشب والغاز الخشبي. عندما يتم حرقها ، يتم تكوين القليل من المواد الضارة بالبيئة. تعتمد كمية الحرارة الناتجة على جودة الوقود. تم تصميم بعض الغلايات لرقائق الخشب وكريات الوقود والفحم وفحم الكوك.

الجزء الرئيسي من الجهاز عبارة عن غرفتي احتراق ، ولكل منهما وظيفتها الخاصة. في الجزء العلوي ، يتم تجفيف المواد الخام وتحويلها إلى غاز الخشب. بعض مكونات الغاز تحترق هناك أيضًا.

تلك التي يصعب حرقها تدخل الغرفة السفلية ، حيث يتم تحويلها إلى حرارة عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية.

تنظيف الفرن

معظم موديلات الأفران الأحدث ذاتية التنظيف. هذا بسبب ارتفاع درجة الحرارة. تتفحم الأوساخ الموجودة داخل الفرن أو تتساقط من تلقاء نفسها أو يمكن إزالتها بسهولة. هذه العملية ، التي تستغرق حوالي ثلاث ساعات ، مكثفة نسبيًا للطاقة: متوسط ​​استهلاك الطاقة هو 3-4 كيلو واط في الساعة. تتم إزالة الرماد باستخدام إسفنجة رطبة بعد أن يبرد الجهاز. قبل التنظيف الذاتي بالتحلل الحراري ، قم بإزالة المشابك والأواني وصفائح الخبز.

لانتاج الفحم النباتي

عند معالجة الأخشاب المتساقطة أو الصنوبرية ، تتشكل الأخشاب الخشبية:

• فحم،
• خل،
• غازات،
• مادة صمغية.

اعتمادًا على درجة الحرارة ، يتم تمييز عدة مراحل من العملية. عندما ترتفع فوق 280 درجة مئوية ، يبدأ تفاعل قوي طارد للحرارة ، ويتم إطلاق الكثير من الطاقة.في المرحلة الأخيرة (t> 500 درجة مئوية) ، يتم إطلاق أول أكسيد الكربون والهيدروجين القابل للاحتراق من غازات المداخن أثناء مرورها عبر الطبقات المتفحمة. البقايا الصلبة هي الفحم الأحمر أو الأسود أو الأبيض.

الانحلال الحراري التأكسدي

يمكن أن يسمى هذا النوع من الانحلال الحراري الأكثر صداقة للبيئة وإنتاجية. يتم استخدامه لمعالجة المواد القابلة لإعادة التدوير. يحدث التفاعل في درجات حرارة عالية. على سبيل المثال ، في الانحلال الحراري للميثان ، يختلط بالأكسجين ، ويطلق الاحتراق الجزئي للمادة الطاقة ، والتي تسخن المادة الخام المتبقية إلى درجة حرارة 16000 درجة مئوية.

يستخدم الانحلال الحراري التأكسدي لتحييد النفايات الصناعية التي تحتوي على نسبة عالية من الزيت. وأيضًا لمعالجة البلاستيك والمطاط والمواد الأخرى التي لا تتحلل بشكل طبيعي في البيئة الطبيعية.

"الانحلال الحراري التأكسدي يجعل من الممكن معالجة المواد الخام المختلفة الاتساق. بما في ذلك المواد في الحالة السائلة والغازية ".

تنفيذ الطريقة على مستوى الأسرة

أصبح العيش في الضواحي أكثر شيوعًا. ومع ذلك ، ليس كل سكان البلدة مستعدين لإعداد الحطب ، ويتم حل تغويز القرى والبيوت الصيفية ببطء نوعًا ما.

غلايات الانحلال الحراري المنزلية هي بديل للطرق التقليدية لعزل أماكن المعيشة. اليوم ، لا تصبح فقط مصدرًا للطاقة عمليًا من القمامة ، ولكنها مجهزة بالإلكترونيات الحديثة والتهوية القسرية. تعتبر الغلايات المنزلية "الانحلال الحراري 43" من أكثر الموديلات شيوعًا في السوق لمنتجات مماثلة. الجهاز مزود بغلايتين احتراق ، مما يضمن الاحتراق اللاحق للأبخرة والغازات وما إلى ذلك. هذا يجعل استخدامها سائدًا من جميع النواحي: اقتصادي وآمن وفعال.

علاوة على ذلك ، فإن الحطب مناسب أيضًا لاستخدام نموذج الغلاية هذا ، لكن الخبراء يؤكدون: الوقود في الغلايات يسخن بدلاً من الحروق ، بالإضافة إلى الحرق الإضافي الإضافي - يوفرون وفورات كبيرة في الموارد

لا يتم تكوين أي رماد تقريبًا ، مما يعني أن المالكين لن يضطروا إلى التفكير لفترة طويلة في تنظيف الجهاز أثناء التشغيل. آخر شيء مهم للمستخدمين السكنيين هو القدرة على اختيار غلاية ذات تصميم مناسب (بما في ذلك لونها).

أنواع الانحلال الحراري الجاف

يعد الانحلال الحراري الجاف أحد أكثر المنتجات طلبًا في الصناعة. بفضل مساعدتها ، يتم الحصول على الوقود والمركبات الكيميائية المختلفة وتصبح المواد القابلة لإعادة التدوير غير ضارة. يتم الحصول على درجات حرارة مختلفة من الانحلال الحراري ، والغاز ، ومنتجات الاحتراق السائلة والصلبة.

يعتبر تسخين الغلاية إلى درجة حرارة قصوى تبلغ 5500 درجة مئوية في وضع درجات الحرارة المنخفضة. في درجات الحرارة هذه ، لا يحدث تكوين الغازات عمليا. يهدف العمل إلى إنتاج أشباه فحم الكوك (في الصناعة يتم استخدامها بنشاط كوقود) والراتنجات ، والتي يتم إنتاج المطاط الصناعي منها لاحقًا.

يعتبر مسار الانحلال الحراري عند درجات حرارة تتراوح من 550 إلى 9000 درجة مئوية منخفضًا ، ولكن في الواقع ، نظرًا للقدرات التقنية ، فإنه ينتمي إلى نظام متوسط ​​درجة الحرارة. ينصح باستخدامه عندما يكون من الضروري إنتاج غاز الانحلال الحراري والرواسب الصلبة. في هذه الحالة ، قد تشتمل المادة الأولية على أجزاء من أصل غير عضوي.

يعتبر مسار الانحلال الحراري عند درجات حرارة أعلى من 9000 درجة مئوية تفاعلًا عالي الحرارة. يسمح تشغيل المرجل بدرجة حرارة قصوى تبلغ 9000 درجة مئوية بالحصول على مواد صلبة (فحم الكوك والفحم وغيرها) مع نسبة منخفضة من الغاز المنبعث.

يعد التقطير باستخدام ظروف درجة حرارة أعلى ضروريًا للحصول على المواد الغازية في الغالب. الفائدة العملية لنظام درجات الحرارة المرتفعة هي أنه يمكن استخدام الغازات المنتجة كوقود.

"الانحلال الحراري عند درجات الحرارة العالية ليس من الصعب إرضاءه بشأن محتوى المواد الخام المصنعة. عند استخدام وضع درجة الحرارة المنخفضة ، يجب اتباع جميع خطوات التحضير ، بما في ذلك التجفيف والفرز. "

الانحلال الحراري

بيروليسيس (من اليونانية.pyr - النار والحرارة والتحلل - التحلل والتعفن * أ. الانحلال الحراري. ن. بيروليز. F. التحلل الحراري ، تحلل حراري. و. pirylisis) - تحلل المواد تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة. عادة ما يستخدم المصطلح بمعنى أضيق ويعرف الانحلال الحراري كعملية درجة حرارة عالية للتحول الحراري العميق للمركبات العضوية ، على سبيل المثال ، خام النفط والغاز عند 700-900 درجة مئوية.

الأهمية الصناعية الرئيسية هي الانحلال الحراري للمواد الخام للنفط والغاز. كما يستخدم الانحلال الحراري للوقود الصلب (الخشب والفحم والفحم البني والجفت والصخر الزيتي).

تم بناء مصانع الانحلال الحراري الأولى في روسيا (في كييف وكازان) في السبعينيات. في القرن التاسع عشر ، تم إجراء الانحلال الحراري بشكل أساسي على الكيروسين من أجل الحصول على الغاز للإضاءة. في وقت لاحق ، تم إثبات إمكانية فصل الهيدروكربونات العطرية عن الراتنج المتكون أثناء الانحلال الحراري. خلال الحرب العالمية الأولى (1914-1918) ، استخدم الانحلال الحراري على نطاق واسع فيما يتعلق بإنتاج التولوين (مادة خام لإنتاج مادة متفجرة قوية ، تي إن تي).

الغرض من الانحلال الحراري للنفط الخام هو الحصول على غاز الهيدروكربون الذي يحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربونات غير المشبعة ؛ الهيدروكربونات الغازية (الإيثان والبروبان والبيوتان ومخاليطهم) هي أيضًا مواد خام للتحلل الحراري. منتجات الانحلال الحراري هي أساسًا الإيثيلين ، وفي بعض الحالات البروبيلين والبوتيلين والبوتادين. المنتجات الثانوية المفيدة للانحلال الحراري هي الراتنجات التي تحتوي على أرينات أحادية ومتعددة الحلقات (بنزين ، تولوين ، زيلين ، نفثالين ، أنثراسين ، إلخ). ينتج الانحلال الحراري للإيثان والبروبان والبنزين وزيت الغاز الإيثيلين والهيدروجين والغاز الجاف (CH4 + C2H6) ، بالإضافة إلى جزء C3 من البروبان والبنزين وزيت الغاز وجزء O من البنزين وزيت الغاز والضوء و الزيت الثقيل من البنزين وزيت الغاز. يتم تحقيق أقصى إنتاج للغاز أثناء الانحلال الحراري للمواد الخام الغازية - الإيثان ، البروبان ، ن - البيوتان. يفضل استخدام البنزين البارافيني مع نقطة غليان منخفضة من المواد الأولية السائلة. مع أقصى إنتاج ، يتكون الإيثيلين من الإيثان عند 1000 درجة مئوية ، ووقت التلامس هو 0.01 ثانية.

في الصناعة ، ينتشر الانحلال الحراري للبنزين في أفران الأنابيب: يتم تسخين خليط من البنزين والبخار إلى 840-850 درجة مئوية ، ثم يتم تبريده بسرعة في جهاز "تبريد" لمنع الانضغاط الحراري للهيدروكربونات غير المشبعة. يتم فصل خليط البخار والغاز عن القطران الثقيل والماء والغاز والزيت الخفيف للتحلل الحراري. بعد تقطير المنتجات السائلة في وحدة الانحلال الحراري ، يتم الحصول على 4 كسور مع نقاط غليان: حتى 70 درجة مئوية ، 70-130 درجة مئوية (بنزين - تولوين) ، 130-190 درجة مئوية (C8-C9) وما فوق 190 درجة مئوية (راتنج ثقيل). يحتوي الجزء Cs على أكثر من 50٪ من الهيدروكربونات غير المشبعة ، بما في ذلك. سيكلوبنتادايين وإيزوبرين. يتم هدرجة الجزء 70-130 درجة مئوية ، ويتم استخراج البنزين والتولوين منه. يحتوي الجزء 130-190 درجة مئوية على زيلين وإيثيل بنزين (10-12٪ بالوزن) ، ستيرين ، إيندين ، ثنائي كلوبنتادين ومركبات أخرى. يتم تقطير الجزء 190-230 درجة مئوية من الراتنج الثقيل من أجل عزل النفثالين. يحتوي الجزء الثقيل من الراتينج على مكونات إسفلت راتينجية ويستخدم كمواد خام لإنتاج السخام أو فحم الكوك عديم الرماد. ناتج منتجات الانحلال الحراري السائل (٪ بالوزن): 2-3 من الإيثان ، 7-10 من البروبان ، 8-10 من n- البيوتان ، 12-15 من جزء البروبان-البروبيلين ، 20-30 من البنزين ، 40- 50 من جزء زيت غاز الكيروسين. يتجاوز الإنتاج العالمي من الإيثيلين الانحلال الحراري لإنتاج البولي إيثيلين والإيثانول والستايرين وأكسيد الإيثيلين ومنتجات أخرى 50 مليون طن سنويًا.

يتم إجراء الانحلال الحراري (فحم الكوك ، الكربنة ، التفريغ) للوقود الصلب (الفحم ، الخث ، الصخر الزيتي ، الخشب) في درجات حرارة عالية تصل إلى 900-1050 درجة مئوية ، ودرجات حرارة متوسطة تصل إلى 700 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى 500-550 درجة ج. يتكون الجزء الأكبر من منتجات الانحلال الحراري عند درجات حرارة (درجة مئوية): الفحم 300-500 ، والفحم البني 250-450 ، والأنثراسايت 400-550 ، والجفت والخشب 150-400. تحتوي منتجات الانحلال الحراري على مواد متطايرة وسائلة وصلبة: H2 ، CO ، CO2 ، CH4 ، C2H4 ، H2S ، NH3 ، H2O ، البنزين ، (NH4) 2SO4 ، قطران الفحم ، والباقي فحم الكوك أو شبه فحم الكوك. ناتج منتجات الانحلال الحراري لكل 1 طن من الفحم هو: ما يصل إلى 300 نانومتر من الغاز ، حتى 10 كجم من البنزين الخام ، حتى 3 كجم من NH3 و H2S ، حتى 120 لترًا من ماء الراتينج ، حتى 90 لترًا من الراتينج ، ما يصل إلى 700 كجم من الفحم. يتكون الراتينج من أكثر من 400 هيدروكربونات دورية ومركبات غير متجانسة الذرات مثل النفثالين ومشتقاته والأنثراسين والفينول والبيريدين والكينولين والثيونافثين ، إلخ. 230 نفثالين ، زيت امتصاص 230-270 ، زيت 270-360 أنثراسين ، والباقي عبارة عن طبقة .يُستخدم الانحلال الحراري في الدراسات الجيوكيميائية لصخور مصدر النفط لتقييم إمكانات توليدها.

الانحلال الحراري للنفايات الصلبة

يعد إعادة تدوير النفايات الصديقة للبيئة أحد المجالات الرئيسية لاستخدام الانحلال الحراري. يمكن لهذه الوحدات أن تقلل بشكل كبير من التأثير السلبي للعامل البشري على البيئة.

في عملية تحلل المواد النشطة بيولوجيا الانحلال الحراري ، لا يتم صهر المعادن الثقيلة. بعد التحلل الحراري في غلايات الانحلال الحراري ، لا يوجد عملياً أي نفايات لم تتم المطالبة بها ، مما يجعل من الممكن تقليل المساحة بشكل كبير لتخزينها الإضافي.

لذلك ، على سبيل المثال ، حرق 1 طن من الإطارات ، نلوث الغلاف الجوي بـ 300 كجم من السخام. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق حوالي 500 كجم من المواد السامة في الهواء. تسمح إعادة تدوير نفس المادة في محطات الانحلال الحراري باستخدام المطاط لأغراض الطاقة ، والحصول على مواد قابلة لإعادة التدوير لمزيد من الإنتاج وتقليل الانبعاثات الضارة بشكل كبير.

من الممكن تقليل التأثير الضار على البيئة بفضل نظام المعالجة متعدد المراحل. في عملية الانحلال الحراري ، تمر النفايات بأربع مراحل للتخلص منها:

• التجفيف الأولي
• تكسير.
• حرق مخلفات المعالجة في الغلاف الجوي ؛
• تنقية المواد الغازية التي تم الحصول عليها في ماصات خاصة.

تسمح لك محطات الانحلال الحراري بمعالجة النفايات:

• شركات معالجة الأخشاب؛
• صناعة الادوية؛
• صناعة السيارات؛
• الهندسة الكهربائية.

طريقة الانحلال الحراري تتعامل بنجاح مع البوليمرات ومخلفات الصرف الصحي والنفايات المنزلية. ينفي تأثيره على طبيعة المنتجات البترولية. عظيم للتخلص من النفايات العضوية.

تم العثور على العيب الوحيد لوحدات الانحلال الحراري في معالجة المواد الخام التي تحتوي على الكلور والكبريت والفوسفور والمواد الكيميائية السامة الأخرى. يمكن أن تتحد منتجات نصف العمر لهذه العناصر تحت تأثير درجة الحرارة مع مواد أخرى وتشكل سبائك سامة.

الحاجة لمصانع الانحلال الحراري

تتمثل المشكلة الرئيسية للتخلص من القمامة والنفايات الصلبة الأخرى بالطريقة التي تمت مناقشتها في إيجاد طريقة فعالة وغير مكلفة لالتقاط الأبخرة التي تحدث أثناء الحرق. يتم إطلاق الكلور والفوسفور والكبريت أثناء الاحتراق. علاوة على ذلك ، تتميز بعض المحارق الفردية بوجود تفاعل تفاعل الكلور مع نواتج الاحتراق الأخرى ، ونتيجة لذلك يمكن تكوين مركبات سامة ببساطة.

تحل التركيبات الحديثة عددًا من الصعوبات الموصوفة. على سبيل المثال ، يقلل التوفر المحدود للأكسجين من احتمالية تكوين السموم: الفوران ، والبنزوبيرين ، وغيرها.

تؤدي إمكانية إنشاء مجمعات معالجة النفايات الدورية إلى إنتاج خالٍ من النفايات تقريبًا. يتم تحقيق أقصى توفير لمصادر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الخبث الناتج لإصلاح الطرق ، مما يزيد من القيمة الاقتصادية للمعالجة.

يتوسع نطاق المواقع المحتملة للمصانع (حتى على أراضي المدن). نظرًا لأنه ، من الناحية المثالية ، لا ينبغي أن يكون هناك انبعاثات في البيئة: عدم وجود أبخرة غازية سامة ، واستبعاد تكوين النفايات السائلة الصناعية (يتم جمع كل شيء وإعادة تدويره بشكل دوري).

الميزة الأخيرة ، يتم تنفيذ جميع الاحتمالات المذكورة أعلاه على معدات مدمجة إلى حد ما ، بدون أنابيب ضخمة ، ومباني عالية التخويف. من الممكن تنظيم إنتاج النفايات الثانوية في حظيرة صغيرة.

فيديو - محطات الانحلال الحراري للتخلص من النفايات:

الانحلال الحراري للخشب

يسمى هذا الإجراء أيضًا تكسير الخشب ، وقد نشأ في روسيا. تم اختراع النموذج الأولي للوحدة الحديثة بواسطة مواقد الفحم الخاصة بنا في زمن سحيق. للحصول على الفحم النباتي دون الوصول إلى الهواء ، أشعلوا الخشب تحت طبقة من الأرض.

تعتبر هذه العملية اليوم أكثر كمالاً وتحدث على عدة مراحل.يبدأ التكسير عند تسخينه إلى 2000 درجة مئوية. في هذه المرحلة ، يتم إطلاق كمية كبيرة من أول أكسيد الكربون. إذا واصلت حرقها في الغلاف الجوي ، فستتمكن من الحصول على كمية هائلة من الطاقة.

ثم يتم تسخين الغلاية حتى 5000 درجة مئوية. في نظام درجة الحرارة هذا ، يتم الحصول على الميثانول والراتنجات والأسيتون وحمض الخليك. كما أنه ينتج الكربون الصلب المعروف باسم الفحم.