מהי הגדרת פירוליזה, מושג התהליך

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;
• תועלת כלכלית.

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

אך במבצע, מפעלי הפירוליזה הם כמעט אוטונומיים. היחידות דורשות חשמל רק כדי להתחיל; הפעלה נוספת של הדוד מתבצעת על חשבון המשאבים המופקים בתהליך הבעירה. במקביל, 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 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 להתקיים 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.

שימוש ביתי

ברמה הביתית משתמשים בטכנולוגיות פירוליזה להפקת חום ופחם ומנקים ביעילות תנורים ממצבורי פחמן שקשה להסיר אותם.

דודי פירוליזה לחימום

הודות לעיצובם המיוחד, לדודי פירוליזה עם אספקת חמצן טבעית יעילות גבוהה. חומרי הגלם הם עץ וגז עץ. כאשר הם נשרפים, נוצרים מעט חומרים המזיקים לסביבה. כמות החום המיוצר תלויה באיכות הדלק. ישנם דוודים המיועדים לשבבי עץ, כדורי דלק, פחם וקולה.

החלק העיקרי של המכשיר הוא שני תאי בעירה, שלכל אחד מהם תפקיד משלו. בחלקו העליון מייבש חומר הגלם ומומר לגז עץ. גם כמה מרכיבי הגז נשרפים שם.

אלה שקשה לשרוף נכנסים לחדר התחתון, שם הם הופכים לחום בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס.

ניקוי התנור

מרבית דגמי התנור החדשים יותר הם ניקוי עצמי. זאת בשל הטמפרטורה הגבוהה. לכלוך בתוך התנור יתפחם, ייפול מעצמו או יוסר בקלות. תהליך זה, שנמשך כשלוש שעות, הוא יחסית אינטנסיבי: צריכת החשמל הממוצעת היא 3-4 קוט"ש. אפר מוסר בעזרת ספוג לח לאחר שהתקרר המכשיר. לפני הניקוי העצמי הפירוליטי, הסר את הסורגים, הסירים, ניירות האפייה.

לייצור פחם

בעת עיבוד עץ נשיר או מחטניים נוצר עץ:

• פֶּחָם,
• חומץ,
• גזים,
• שְׂרָף.

בהתאם לטמפרטורה, מובחנים מספר שלבים של התהליך. כשהוא עולה מעל 280 מעלות צלזיוס מתחילה תגובה אקסותרמית חזקה ומשתחררת אנרגיה רבה.בשלב האחרון (t> 500 מעלות צלזיוס), פחמן חד חמצני דליק ומימן משתחררים מגזי הפליטה כשהם עוברים דרך השכבות החרוכות. השאריות המוצקות הן פחם אדום, שחור או לבן.

פירוליזה חמצונית

סוג זה של פירוליזה יכול להיקרא הכי ידידותי לסביבה ויצרני. 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 נותנים פירוק טבעי בסביבה הטבעית.

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

יישום השיטה ברמת הבית

החיים בפרברים הופכים פופולריים יותר ויותר. עם זאת, לא כל תושבי העיר מוכנים להכין עצים להסקה, וגזיזת כפרים וקוטג'ים בקיץ נפתרת לאט למדי.

דודי פירוליזה ביתיים הם אלטרנטיבה לשיטות מסורתיות לבידוד מגורי המגורים. כיום הם לא רק הופכים למקור אנרגיה כמעט מאשפה, אלא מצוידים באלקטרוניקה מודרנית ובאוורור מאולץ. דודי בית "Pyrolysis 43" הוא אחד הדגמים הפופולאריים ביותר בשוק עבור מוצרים דומים. לציוד שני דודי בעירה, מה שמבטיח את שריפת האדים, הגזים וכו '. זה הופך את השימוש שלהם לשולט מכל הבחינות: חסכוני, בטוח, יעיל.

יתר על כן, עצי הסקה מתאימים גם לשימוש בדגם הדוד הזה, אך מומחים מדגישים: הדלק בדודים מריח ולא כוויות, בתוספת שריפה נוספת - הם מספקים חיסכון משמעותי במשאבים.

כמעט ולא נוצר אפר, מה שאומר שהבעלים לא יצטרכו לחשוב זמן רב על ניקוי הציוד במהלך ההפעלה. הדבר האחרון שחשוב למשתמשי המגורים הוא היכולת לבחור דוד בעיצוב מתאים (כולל צבעו).

סוגי פירוליזה יבשה

פירוליזה יבשה היא אחת המבוקשות 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, מהם 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 המזון 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 ואחרים) עם שיעור 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

PYROLYSIS (מיוונית.פיר - אש, חום ופירוק - פירוק, ריקבון * א. פירוליזה; נ. פירוליזה; f. פירוליזה, תרמוליזה; ו. פיריליזיס) - פירוק חומרים בהשפעת טמפרטורות גבוהות. בדרך כלל המונח משמש במובן צר יותר ומגדיר פירוליזה כתהליך בטמפרטורה גבוהה של טרנספורמציה תרמית עמוקה של תרכובות אורגניות, למשל חומרי גלם נפט וגז בטמפרטורה של 700-900 מעלות צלזיוס.

המשמעות התעשייתית העיקרית היא פירוליזה של חומרי גלם נפט וגז. משתמשים גם בפירוליזה של דלקים מוצקים (עץ, פחם ופחם חום, כבול, פצלי שמן).

מפעלי הפירוליזה הראשונים נבנו ברוסיה (בקייב ובקאזאן) בשנות ה -70. במאה ה -19 התבצעה פירוליזה בעיקר על נפט במטרה להשיג גז לתאורה. בהמשך הוכחה האפשרות להפריד פחמימנים ארומטיים מהשרף שנוצר במהלך פירוליזה. במהלך מלחמת העולם הראשונה (1914-18), נעשה שימוש נרחב בפירוליזה בקשר לייצור טולואן (חומר גלם לייצור חומר נפץ חזק, TNT).

מטרת פירוליזה של נפט גולמי היא להשיג גז פחמימנים עם תכולה גבוהה של פחמימנים בלתי רוויים; פחמימנים גזיים (אתאן, פרופאן, בוטאן ותערובותיהם) הם גם חומרי גלם לפירוליזה. מוצרי פירוליזה הם בעיקר אתילן, במקרים מסוימים פרופילן, בוטילן ובוטאדין. תוצרי לוואי שימושיים של פירוליזה הם שרפים המכילים ארונות מונו ופולי-ציקליים (בנזן, טולואן, קסילן, נפתלין, אנתרסן וכו '). הפירוליזה של אתאן, פרופאן, בנזין ונפט גז מייצרת אתילן, מימן, גז יבש (CH4 + C2H6), כמו גם חלק C3 מפרופן, בנזין וגז, חלק O של בנזין ונפט גז, קל ו נפט כבד מבנזין ונפט גז. תשואת הגז המקסימלית מושגת במהלך פירוליזה של חומרי גלם גזיים - אתאן, פרופאן, n- בוטן. מבין חומרי המזון הנוזליים, עדיף בנזין פרפיני עם נקודת רתיחה נמוכה. עם התשואה המקסימלית, אתילן נוצר מאתאן בטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס, זמן המגע הוא 0.01 שניות.

בתעשייה, פירוליזה של בנזין בתנורי צינורות נפוצה: תערובת של בנזין עם אדים מחוממת ל 840-850 מעלות צלזיוס, ואז מקוררת במהירות במכשיר "מרווה" כדי למנוע דחיסה פירוליטית של פחמימנים בלתי רוויים. תערובת האדים-גזים מופרדת מהזפת הכבדה, מים, גז ושמן קל של פירוליזה מופרדים. לאחר זיקוק של מוצרים נוזליים ביחידת פירוליזה, מתקבלים 4 שברים עם נקודות רתיחה: עד 70 מעלות צלזיוס, 70-130 מעלות צלזיוס (בנזן טולואן), 130-190 מעלות צלזיוס (C8-C9) ומעלה 190 מעלות צלזיוס (שרף כבד). שבר C מכיל יותר מ 50% מפחמימנים בלתי רוויים, כולל ציקלופנטאדין ואיזופרן. שבר 70-130 מעלות צלזיוס מוקצב, מפיקים ממנו בנזן וטולואן. שבר 130-190 מעלות צלזיוס מכיל קסילנים ואתילבנזן (10-12% לפי משקל), סטירן, אינן, דיציקלופנטדין ותרכובות אחרות. השבר 190-230 מעלות צלזיוס מזוקק מהשרף הכבד על מנת לבודד את נפתלין. החלק הכבד של השרף מכיל רכיבי אספלטן שרף ומשמש כחומר גלם לייצור פיח או קולה ללא אפר. התשואה של מוצרי פירוליזה נוזליים היא (% לפי משקל): 2-3 מאתאן, 7-10 מפרופן, 8-10 מבוטאן n, 12-15 משבר פרופאן-פרופילן, 20-30 מבנזין, 40- 50 משבר נפט נפט. הייצור העולמי של אתילן פירוליזה לייצור פוליאתילן, אתנול, סטירן, תחמוצת אתילן ומוצרים אחרים עולה על 50 מיליון טון בשנה.

פירוליזה (קוקה, הגזמה, התנקות) של דלקים מוצקים (פחם, כבול, פצלי, עץ) מתבצעת בטמפרטורות גבוהות עד 900-1050 מעלות צלזיוס, טמפרטורות בינוניות עד 700 מעלות צלזיוס וטמפרטורות נמוכות עד 500-550 ° ג. עיקר מוצרי הפירוליזה נוצרים בטמפרטורות (מעלות צלזיוס): פחם 300-500, פחם חום 250-450, אנתרציט 400-550, כבול ועץ 150-400. מוצרי הפירוליזה מכילים חומרים נדיפים, נוזליים ומוצקים: H2, CO, CO2, CH4, C2H4, H2S, NH3, H2O, בנזן, (NH4) 2SO4, זפת פחם, השאר קולה או חצי קוקה. התשואה של מוצרי פירוליזה לכל 1 טון פחם היא: עד 300 ננומטר גז, עד 10 ק"ג בנזן גולמי, עד 3 ק"ג NH3 ו- H2S, עד 120 ליטר מי שרף, עד 90 ליטר שרף , עד 700 ק"ג של חרמש. השרף מורכב מיותר מ -400 פחמימנים מחזוריים ותרכובות הטרו-אטומיות כגון נפטלין ונגזרותיו, אנתרצן, פנול, נגזרות פירידין, קינולין, תיונפטן וכו '230 נפטלן, שמן ספיגה 230-270, שמן אנתרסן 270-360, השאר הוא גובה הצליל.פירוליזה משמשת במחקרים גיאוכימיים על סלעי מקור נפט כדי להעריך את פוטנציאל הייצור שלהם.

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 והפחתה משמעותית של פליטות מזיקות.

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

• ייבוש ראשוני;
• הִסָדְקוּת;
• שריפה לאחר שרידי העיבוד באטמוספרה;
• 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 לסילוק פסולת אורגנית.

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

הצורך במפעלי פירוליזה

הבעיה העיקרית בסילוק אשפה ופסולת מוצקה אחרת בשיטה הנדונה היא למצוא דרך יעילה וזולה ללכידת האדים המתרחשים במהלך שריפה. בעת שריפה משתחררים כלור, זרחן וגופרית. יתר על כן, כמה שריפות בודדות נבדלות על ידי נוכחות של תגובה של אינטראקציה של כלור עם מוצרי בעירה אחרים, וכתוצאה מכך ניתן ליצור תרכובות רעילות פשוט.

מתקנים מודרניים פותרים מספר קשיים שתוארו. לדוגמא, הזמינות המוגבלת של חמצן מפחיתה את הסבירות להיווצרות רעלים: פוראן, בנזופירן ואחרים.

האפשרות ליצור מתחמי עיבוד מחזור פסולת מובילה לייצור כמעט ללא פסולת. החיסכון המרבי של משאבי אנרגיה מושג. בנוסף, הסיגים שנוצרו משמשים לתיקוני דרך, מה שמגדיל עוד יותר את הערך הכלכלי של העיבוד.

מגוון המיקומים האפשריים של מפעלים הולך ומתרחב (אפילו בשטח הערים). מכיוון שבאופן אידיאלי לא אמורה להיות פליטה לסביבה: היעדר אדים רעילים גזיים, אי הכללה של היווצרות שפכים תעשייתיים (הכל נאסף ומוחזר במחזוריות).

היתרון האחרון, כל האפשרויות הנ"ל מתבצעות על ציוד די קומפקטי, ללא צינורות ענקיים, מבנים מאיימים גבוהים. בהחלט ניתן לארגן ייצור פסולת משנית בהאנגר קטן.

וידאו - מתקני פירוליזה לסילוק פסולת:

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 אווירית, הם הציתו את העץ מתחת לאדמה.

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 להשיג כמות עצומה של אנרגיה.

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