Что такое пиролиз и каковы его основные методы

Рубрика “Пиролиз”

Пиролиз, или сухая перегонка, – процесс термического разложения горючих органических соединений без доступа кислорода. В процессе пиролиза образуется смесь горючих газов (синтез-газ) и ряд других продуктов, состав которых зависит от природы исходного сырья, температурного режима, давления, скорости нагрева в реакторе, времени нахождения в камере.

При нагревании исходного сырья при отсутствии кислорода сложные органические соединения расщепляются на более простые, вплоть до образования твердого углеродного остатка.

В процессе пиролиза преобразование сырья проходит в несколько стадий:

  1. высушивание,
  2. сухая перегонка,
  3. неполное сгорание,
  4. газификация.

Преимущества пиролизного способа утилизации

В процессе пиролиза древесины помимо синтез-газа образуются древесный уголь, уксусная и другие органические кислоты, фурфурол, метанол, ацетон.

Переработка резины и полимерных материалов на выходе дает технический углерод, синтетическую нефть, металлокорд (при утилизации шин).

В связи с ростом цен на энергоносители все больше наших соотечественников приобретают газогенераторные котлы на твердом топливе, в частности пиролизные. КПД пиролизного котла приближается к 90 %, отходов при сгорании топлива образуется ничтожно мало. В долгосрочной перспективе бытовой газогенераторный котел значительно выгоднее классического. Промышленные пиролизные котлы применяются для теплоснабжения крупных объектов.

Необходимое оборудование

Изготовление пиролизного котла для обогрева дома

В условиях дефицита газового топлива, альтернативой может стать газогенераторный котел длительного горения, его можно изготовить своими руками

Пиролизные котлы – рациональный подход к проблеме отопления и утилизации отходов

Газогенераторные котлы обеспечивают отопление дома в отсутствии газа и попутно утилизируют отходы

Монтаж и подключение газогенераторного твердотопливного котла длительного горения

Газогенераторные котлы длительного горения могут работать продолжительностью до трех суток, так как имеют возможность загрузки большого объема твердого топлива

Утилизация ТБО методом пиролиза

Особый интерес представляет технология утилизации ТБО методом пиролиза. Это одно из наиболее эффективных решений по переработке мусора, так как позволяет получать тепловую энергию, максимально извлекать из отходов ценные компоненты и уменьшать антропогенное давление на окружающую среду. При сжигании 1 тонны шин в атмосферу поступает около 450 кг токсичных летучих соединений и около 300 кг сажи. Переработка отработанных РТИ методом низкотемпературного пиролиза в разы уменьшает выбросы в атмосферу, продукты распада резины используются как энергоносители и сырье для некоторых видов производства.

В современной практике методом пиролиза перерабатывают следующие виды мусора:

  • отходы деревообрабатывающей промышленности;
  • медицинские отходы;
  • канализационный шлам;
  • отходы полимеров;
  • отработанные автопокрышки и прочие резинотехнические изделия;
  • горючие детали автомобилей, подлежащих утилизации (пластик, текстиль, резина);
  • отходы электроники;
  • коммунальный и бытовой мусор.

Переработке по технологии пиролиза подвергаются отходы нефтепродуктов, технология подходит для утилизации отходов АПК, текстильной, целлюлозно-бумажной и прочих отраслей промышленности, выпускающих продукцию из органического сырья природного или искусственного происхождения.

Из отработанного машинного масла можно изготавливать новые продукты, например, смазки. Также отработанные масла можно использовать в качестве топлива. Подробнее об этом читайте здесь.

Россия – один из лидеров по добыче и экспорту газа. Где добывают газ в нашей стране, читайте по https://greenologia.ru/eko-problemy/dobycha-gaza/maloizvestnye-mestorozhdeniya-gaza.html ссылке.

Виды пиролизной переработки

Пиролизные установки промышленного назначения подразделяются на установки высокотемпературного и низкотемпературного пиролиза. Пиролизные установки не производят сточных вод и являются практически энергонезависимыми. Подача электроэнергии необходима для осуществления запуска оборудования, после чего установка сама обеспечивает себя энергией. Избытки пара или электроэнергии, сгенерированные при работе пиролизной печи, могут подаваться в муниципальные сети.

Под низкотемпературным пиролизом подразумевается процесс термического разложения органических отходов при температуре не более 850 °C. Метод характеризуется высоким выходом жидких и твердых продуктов, в частности смол, органических кислот, ароматических соединений и полукокса. Первичная смола и полукокс применяются в качестве топлива.

Существует несколько вариантов технологии низкотемпературного пиролиза:

  • пиролиз органических отходов в вакууме;
  • неполное сгорание с ограниченным доступом воздуха (при температуре порядка 760 °С);
  • пиролиз с внедрением воздуха;
  • пиролиз при температуре близкой к 850 °С.

Последний метод позволяет перерабатывать смешанные отходы в которых присутствует неорганическая фракция.

Высокотемпературный пиролиз производится в температурном диапазоне 1200…1400 °С.

На выходе преобладают газообразные продукты распада органики, и этот процесс часто называют газификацией. Переработка мусора методом высокотемпературного пиролиза считается одним из лучших методов утилизации отходов с точки зрения получения синтез-газа и вторичного сырья. Переработка методом высокотемпературного пиролиза возможна без ряда предварительных операций, включая сортировку и сушку отходов, чем выгодно отличается от низкотемпературного пиролиза, более требовательного к качеству исходного сырья.

Биологически активные вещества при пиролизе разрушаются, выплавки тяжелых металлов не происходит, то есть образующийся пепел практически безопасен. Высокая плотность пиролизных отходов, не имеющих практической ценности, позволяет более рационально использовать площади, предназначенные для их захоронения.

Пиролиз как метод переработки ТБО

Пиролиз — это разложение соединений органического и искусственного происхождения под действием высоких температур. Он распространен в промышленности. Область его применения — обезвреживание твердых бытовых отходов (ТБО). Подробно об этом способе переработки в статье.

Суть метода

Утилизация органических веществ этим способом заключается в превращении тяжелых отходов в более легкие. Отсутствует доступ кислорода, возникает анаэробная реакция. Процесс пиролиза сопровождается ростом температуры до 200–400°С. Давление соответствует атмосферному.

Механизмы превращения веществ анаэробным нагреванием еще недостаточно изучены. Условно все реакции пиролиза делят на первичные и вторичные. Первый тип превращений заключается в снижении молекулярной массы соединений. Так расщепляются тяжелые вещества. Процесс сопровождается выделением большого количества газов.

Вторичная реакция — это преобразование низкомолекулярных соединений в тяжелые. Этот химический процесс характерен для последних этапов пиролиза. Выделение газов уменьшается. Два типа реакций происходят в одно и то же время, поэтому классификация условна.

В теории осуществляют пиролиз воды. В результате образуется гидроген и кислород. Но на практике такая задача неосуществима, так как необходимая температура нагрева составляет тысячи градусов. Это технически трудоемко и дорого.

Химики также допускают пиролиз газа. Сначала разрушаются менее устойчивые связи атомов карбона, потом распадаются мостики между этим микроэлементом и водородом. По формуле пиролиза последним разлагается метан.

Применение метода на территории РФ и в мире

Первые пиролитические предприятия в России открылись в последних декадах 19 века. Там перерабатывали керосин. Из получившихся продуктов делали газ для освещения. Первый патент на этот метод получил ученый из Санкт-Петербурга. Во времена первой мировой войны пиролитическим способом создавали толуол — сырье для взрывчатки тротила.

Пиролизные заводы по переработке мусора расположены по всему миру. Газ, как один из продуктов утилизации, является источником энергии для нагревания воды, отопления. С помощью высокотемпературной обработки добывают этилен, пропилен. Лидер по созданию продукта для получения этилового спирта на данном этапе — США. Они добывают более 27 000 тонн этого вещества за 1 год. В России получают 3 000 тонн.

Пиролиз в мире популярней, чем в странах СНГ. Это связано с высокой стоимостью установки, техническими трудностями эксплуатации. Новые предприятия не строятся, реконструируются старые, сохранившиеся с времен Советского Союза.

Пиролизное оборудование для переработки отходов можно без проблем приобрести в интернете. Цена на одну установку начинается от 10 млн рублей.

Метод высокотемпературной переработки давно вышел за пределы промышленной области. Можно найти духовые шкафы с функцией эко-пиролиза. Суть режима в том, что для одновременного приготовления большого количества еды требуется минимум энергии.

Классификация

Существует 2 основные классификации метода пиролиза. Первая основана на длительности процесса. Выделяют быстрый и медленный пиролиз. Первый похож на воду в горячем масле. В этом случае жидкость вскипает мгновенно. А медленная переработка напоминает нагревание воды в кастрюле. Она происходит постепенно.

У быстрого пиролиза выделяют ряд преимуществ в сравнении с медленным:

  • так как продукты не осмоляются, на выходе они чище;
  • переработка отходов нуждается в наименьшем количестве энергии;
  • реакции выделения тепла превышают поглощение, в результате чего образуется энергия;
  • отсутствует необходимость в прерывании технологического процесса.

Обработка отходов путем анаэробного сжигания делится в зависимости от уровня нагрева внутри установки. Таким образом выделяют низко- и высокотемпературный пиролиз. В первом случае достигается нагревание от 450 до 900°С, во втором — выше 900°С.

При низкотемпературной обработке газы выходят в малом количестве. Но остается много твердых отходов. Высокотемпературный метод сопровождается обильным синтезом газов, минимумом смол. Отличительная черта этого вида переработки — твердый остаток равен нулю.

Читать еще:  Почему у кур выпадают перья и как лечить куриную алопецию?

В химии разграничивают окислительный и сухой пиролиз. Первый вид используют для утилизации мусора пастообразной консистенции, осадков, сырья в мазуте или золе. Сухой пиролиз отходов получил более широкое распространение. Его применяют для утилизации ТБО.

Продукты переработки

Объем и вид продуктов пиролиза бывает разным. Играет роль материал, который подвергался переработке, количество сырья, длительность и температура процесса. В результате сгорания образуются такие продукты пиролиза:

  • пиролитическое масло;
  • электрическая и тепловая энергия;
  • дизельное топливо;
  • пирогаз;
  • пикарбон — твердый остаток, по сути являющийся древесным углем.

Пиролитическое масло используют в качестве топлива для печи. По сути это аналог мазута. Еще продукт используют в виде сырья для вторичной переработки.

Все эти продукты должны получатся в теории. Но на практике этого не всегда можно добиться. Чтобы получить дизельное топливо, необходимо тщательно разделить отходы. Извлечь сырье из несортированных остатков практически невозможно.

Этапы обработки мусора

Прежде чем сжечь отходы, их подготавливают: измельчают и высушивают. Сушка — это процесс, требующий наибольшее количество энергии. При переработке древесины ее высушивают до 15%. Помимо удаления воды из дерева, заменяются некоторые компоненты.

Только после предварительной подготовки приступают к пиролизу отходов. Сначала разлагаются самые нестабильные части мусора. Их расщепление наступает при температуре до 300°С. В это время выделяется уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ.

При росте температуры выше 300°С, разлагается большая часть твердых бытовых отходов.

Этот процесс является экзотермическим, то есть сопровождается обильным выделением тепла. Активно образуется метанол, углеводород, аммиак, эфиры.

На последних этапах пиролиза макулатуры и других древесных остатков происходит прокаливание оставшихся в установке веществ. В этот момент температура достигает 500°С и продолжает расти. Выделяется смола с большой молекулярной массой, летучие газы. К примеру, водород, углекислый и угарный газы. В итоге остается древесный уголь.

Описание пиролизной установки

Устройство для переработки мусора высокими температурами является динамичным. Его можно передвигать в разные части помещения. Пиролизная установка по сжиганию отходов имеет такие составляющие:

  • термический реактор;
  • систему отвода газов пиролиза, в которую входят отстойник и конденсатор;
  • совокупность устройств для отвода и очищения газов.

Основная составляющая в установке для пиролиза — это реактор и его компоненты (печь и швельшахта). Отходы поступают в верхнюю часть реактора, спускаясь в процессе сжигания, пока в итоге не окажутся в швельшахте. Высокотемпературное сжигание происходит в средней части реактора, а в верхних его слоях мусор просушивается.

Процесс сжигания состоит из двух этапов: коксование и температурное разложение. Газы, образующиеся в реакторе, не выходят мгновенно наружу. Для защиты экологической системы они должны пройти несколько этапов линии пиролиза. Первым на выходе из реакторов расположен котел-утилизатор. Далее газы попадают в сушилку и абсорбер. В последнем они обрабатываются известковым молоком. После этого газы выходят в окружающую среду.

В реакторе промышленных пиролизных печей для ТБО остается шлам — не превращенные в газ твердые бытовые отходы, смесь солей и золы. Он полностью безопасен. Его используют в сельском хозяйстве, промышленном производстве как топливо или сырье.

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

Каждый из типов имеет свои плюсы и минусы. Низкотемпературный пиролиз обладает такими преимуществами:

  • можно перерабатывать мусор без сортировки;
  • минимальное выделение токсичных окисей серы и азота.

Но минусов у этого метода больше, чем плюсов. Среди них:

  • высокая стоимость установок;
  • большие габариты печей и сложная конструкция;
  • для эксплуатации необходимо много средств и рабочей силы;
  • не распадаются высокомолекулярные соединения.

Среди преимуществ высокотемпературного пиролиза можно выделить следующие:

  • газ используют в качестве сырья для тепловой энергии;
  • на выходе газ имеет минимальное количество примесей;
  • жидкие продукты пиролиза (масло) используют как заменитель нефти;
  • золу применяют в дорожном строительстве.

Высокотемпературная переработка более выгодна с экономической точки зрения. Она требует меньше затрат, а продукты пиролиза можно использовать повторно.

Заключение

Пиролиз — высокотехнологичный метод переработки ТБО. Он обретает все большее распространение в мире, так как практически не влияет на окружающую среду.

Преимущество метода — возможность повторного использования продуктов, благодаря чему снижается потребность в первичном сырье.

Пиролиз — что это, описание процесса пиролиза

По сути пиролиз – это распад материи на молекулярном уровне. Разложение органических и неорганических тканей при этом происходит благодаря сильному нагреву и полному отсутствию кислорода. В итоге сложные соединения распадаются на более простые, образуя новые элементы. Поэтому довольно часто данный процесс называют сухой перегонкой.

Описание процесса

Потребность в экологичном оборудовании для переработки химических отходов у нашего общества появилась уже давно. Первые пиролизные котлы стали запускать еще в конце позапрошлого века. А создание современных пиролизных агрегатов решило сразу несколько вопросов:

  • экологическая составляющая;
  • возможность накапливать результаты сжигания;
  • экономическая выгода.

Впрочем, экономический аспект использования пиролиза рассчитан на перспективу. Пиролиз достаточно недешевое удовольствие. Он требует соответствующего оборудования и специально обученный кадровый состав.

Зато в работе пиролизные установки практически автономны. Агрегатам требуется электроэнергия только для запуска, дальнейшая работа котла осуществляется за счет производимых в процессе сжигания ресурсов. При этом избытки вырабатываемой энергии и пара можно использовать для бытовых целей, перенаправляя их коммунальные сети.

В России пиролиз только начинает набирать популярность, тогда как в Европе без установок для пиролиза не обходится ни одно крупное предприятие. Причин такой востребованности пиролиза довольно много:

  • безотходный способ переработки мусора и всевозможных загрязнений промышленного характера;
  • уровень КПД от пиролиза составляет 90 %;
  • возможность получения новых соединений, вторсырья;
  • создание невосполнимых ресурсов, таких как синтетическая нефть;
  • получение углеводородов, органических кислот и других химических элементов;
  • источник теплоснабжения предприятий.

Исходя из выбора сырья для переработки, пиролизная реакция может протекать при разных температурных режимах. Конечный результат при этом, также будет различаться по составу химических элементов.

В зависимости от температуры нагрева печи и дополнительным составляющим пиролиза, перегонку принято разделять на две разновидности: сухая и окислительная.

Окислительный пиролиз

Этот вид пиролиза можно назвать самым экологичным и продуктивным. Он применяется для обработки вторсырья. Реакция проходит при высоких температурах. Например, при пиролизе метана, он смешивается с кислородом, частичное сгорание вещества выделяет энергию, которая нагревает оставшееся сырье до температуры 16000 ºС.

Окислительный пиролиз используют для того, чтобы обезвредить промышленные отходы с повышенным содержанием нефти. А также для переработки пластика, резины и других материалов, не поддающихся естественному разложению в природной среде.

«Окислительный пиролиз позволяет перерабатывать сырье различных консистенций. В том числе материалов в жидком и газообразном состоянии».

Виды сухого пиролиза

Сухой пиролиз один из самых востребованных в промышленности. С его помощью получают топливо, различные химические соединения и обезвреживают вторсырье. Используя разные температурные режимы пиролиза получают газ, жидкие и твердые продукты сгорания.

Разогрев котла до максимальной температуры в 5500 ºС, считается низкотемпературным режимом. При таких температурах образования газов практически не происходит. Работа направлена на производство полукоксов (в промышленности их активно используют в качестве топлива) и смол, из которых в дальнейшем производят искусственный каучук.

Протекание пиролиза при температурах от 550 до 9000 ºС считается низкотемпературным, но фактически, учитывая технические возможности, принадлежит к среднему температурному режиму. Его использование целесообразно при необходимости производства пиролизного газа и твердых осадков. При этом исходное сырье может включать фракции неорганического происхождения.

Течение пиролиза при температуре выше 9000 ºС считают высокотемпературной реакцией. Работа котла при максимальной температуре в 9000 ºC позволяет получать твердые материалы (кокс, древесный уголь и другие) с низкой долей выделяемого газа.

Выгонка с использованием более высоких температурных режимов нужна для получения преимущественно газообразных веществ. Практическая польза от высокотемпературного режима заключается в том, что полученные газы можно использовать в качестве топлива.

«Высокотемпературный пиролиз не требователен к содержанию перерабатываемого сырья. При использовании низкотемпературного режима необходимо соблюдать все этапы подготовки, включая сушку и сортировку».

Пиролиз ТБО

Экологически чистая переработка мусора – одно из ключевых направлений использования пиролиза. Данные агрегаты позволяют в разы сократить негативное воздействие антропогенного фактора на окружающую среду.

Читать еще:  Порода уток черри велли — выращивание и разведение

В процессе пиролиза распадаются биоактивные вещества, не выплавляются тяжелые металлы. После термического распада в пиролизных котлах практически не остается невостребованных отходов, что позволяет значительно сократить площади, для их дальнейшего хранения.

Так, например, сжигая 1 тонну покрышек мы загрязняем атмосферу 300-ми кг сажи. Кроме того, в воздух поступает около 500 кг токсичных веществ. Переработка того же материала в пиролизных установках позволяет использовать резину в энергетических целях, получать вторсырье для дальнейшего производства и значительно сокращает вредные выбросы.

Снизить вредное воздействие на окружающую среду удается благодаря многоступенчатой системе переработки. В процессе пиролиза отходы проходят четыре этапа утилизации:

  • первоначальную сушку;
  • крекинг;
  • дожигание остатков переработки в атмосфере;
  • очистку полученных газообразных веществ в специальных поглотителях.

Пиролизные установки позволяют перерабатывать отходы:

  • деревоперерабатывающих предприятий;
  • фармацевтической отрасли;
  • автопрома;
  • электротехники.

Метод пиролиза успешно справляется с полимерами, отходами канализации и бытовым мусором. Нивелирует воздействие на природу нефтепродуктов. Отлично подходит для утилизации органических отходов.

Единственный минус пиролизных агрегатов обнаруживается при переработке сырья, содержащего хлор, серу, фосфор и другие ядовитые химикаты. Продукты полураспада этих элементов под действием температуры могут соединяться с другими веществами и образовывать токсичные сплавы.

Пиролиз метана

Пиролиз метана одна из самых сложных реакций, проходящих в разных температурных режимах. Проводя пиролиз на высокой температуре, можно получить ацетилен, из которого изготавливают каучук. Однако экономически эта процедура не оправдана.

Зато пиролизная переработка метана – отличный способ для его утилизации. К примеру, тримеризации, получаемого ацетилена, можно добиться добавив активированный уголь и запустив работу котла в низком температурном режиме.

Пиролиз древесины

Эту процедуру еще называют древесным крекингом, а зародилась она именно в России. Прообраз современного агрегата еще в незапамятных временах изобрели наши углежоги. Для получения древесного угля без доступа воздуха, они воспламеняли древесину под слоем земли.

Сегодня этот процесс гораздо совершеннее и проходит в несколько этапов. Начинается крекинг при разогреве до 2000 ºС. На этом этапе выделяется большое количество оксида углерода. Если продолжить его сжигание в атмосфере, то удастся получить огромное количество энергии.

Затем котел разогревается до 5000 ºС. В этом температурном режиме получают метанол, смолы, ацетон и уксусную кислоту. Кроме этого вырабатывается твердый углерод, больше известный, как древесный уголь.

Продукты пиролиза и перспективы его применения

Использование пиролизных агрегатов дает широкие возможности по изготовлению ценных сегодня продуктов химической промышленности. В их числе: бензин, дизтопливо, синтез-газ, древесный уголь. Но их выработка ставит перед российским обществом еще одну проблему – сортировка сырья.

Впрочем, на первых порах массового внедрения пиролизных установок, из них можно извлечь и другую пользу. Независимо от перерабатываемого сырья, пиролизные агрегаты способны вырабатывать электрическую и тепловую энергию.

Кроме того, благодаря наличию камер догорания и практически безотходному производству, пиролизные установки способны решить многие проблемы экологического характера.

Сегодня небольшие по размеру модели, такие как «Пиролиз 43», начинают пользоваться спросом в частной среде. Эти мини-печи с высоким уровнем КПД просто не заменимы для частных домовладений в пригороде и труднодоступных поселениях. Пиролизные установки легко решают проблему газификации и электрификации небольших сел и дачных кооперативов.

Установки для реализации пиролиза не до конца оценены современным обществом. Однако их бережное отношение к природе, способность производить необходимые цивилизованному обществу продукты из вторсырья еще завоюют внимание миллионов людей. Система пиролиза хороший способ сделать нашу планету чище, а отношение к ископаемым рациональней.

Что такое пиролиз — описание процесса пиролиза

Процессы термического разложения органических и неорганических соединений называют пиролизом. Особенностью сжигания при этом методе считается ограничение доступа кислорода. Данный способ утилизации считается безотходным/малоотходным и позволяет создавать циклический механизм переработки не только ТБО, но также нефтепродуктов, загрязненной почвы, прочего.

На выходе такого деструктивного разрушения становятся продукты, характер и природа которых зависит от применяемого конкретно метода, а также состава вторичного сырья.

Выделяют два основных результирующих направления: обезвреживание отходов и сбор сырьевой базы. Последний вариант на сегодня наиболее актуальный. Прежде всего из-за возможности воссоздавать нефтехимические продукты, природный ресурс которых, как известно, невосполним.

Кроме того, в результате переработки органических отходов получают сразу два вида продуктов — кокс и жидкие компоненты: смолы, пиролизный газ. При осаждении или фильтрации последнего получают углеводороды. Дополнительно к этому вызывает интерес получение ароматических соединений.

Оборудование для пиролиза резины

Виды пиролиза, причины их появления

Для реализации метода требуется дорогостоящее оборудование, необходима подготовка кадров. Несмотря на это заинтересованность в создании предприятий, занимающихся утилизацией ТБО по методу пиролиза есть.

  • Во-первых, это эффективный метод использования вторичного сырья (фактически безотходный).
  • Во-вторых, наблюдается заметный вклад в защиту экологической среды.
  • В-третьих, не страдают жители территорий, прилегающих к заводам с таким методом переработки.

Появившись еще в 19 веке, пиролиз интенсивно развивался. Заинтересованные лица искали еще более приемлемые варианты для разложения отходов. Преследовались такие цели:

  • сохранение безопасности для окружающей среды;
  • сокращение расходов на переработку;
  • создание условий для накопления результатов сжигания;
  • получение экономической выгоды.

В итоге появились несколько видов метода, сосредоточимся на них. Формально их два: сухой и окислительный. Однако первый имеет собственные разновидности и характеристики.

Сухой пиролиз и его разновидности

Утилизация кислых гудронов пиролизом

Метод преследует такие основные цели: обезвреживание вторичного сырья, получение топлива, различных химических соединений, используемых в промышленности. Главный сохраняемый принцип, которому следует сухой пиролиз, — рациональное использование невосполнимых природных ресурсов.

Способ позволяет получать пиролизный газ, жидкий продукт, твердые углеродистые компоненты. Сухой пиролиз может протекать при трех режимах температур:

Пиролиз при Т 450-550 градусов по Цельсию относится к низкотемпературному. Методу характерно получение полукоксов в больших количествах, максимальная температура выхода пиролизного газа при образовании его в минимальных объемах. Также наблюдается получение смол, которые в дальнейшем используются для производства каучука. Образующиеся полукоксы применяют в качестве топлива для промышленных и бытовых нужд.

Среднетемпературный пиролиз происходит при 800 градусах по Цельсию. В ходе сжигания выделяется большое количество газа и гораздо меньше, жидких смол и непосредственно кокса, чем в предыдущем случае.

Высокотемпературный пиролиз протекает при Т выше 900 градусов по Цельсию. Этот метод дает минимальное количество твердых и жидких отходов. Образующиеся газы впоследствии используют, как топливо для транспортировки.

Окислительный пиролиз

Это процесс частичного или полного сжигания промышленного вторичного сырья при его контакте с продуктами сгорания топлива. Используется для обезвреживания жидких нефтесодержащих отходов, а также пластмасс, резины, прочего.

Этот метод используют для сжигания сырья, находящегося в пастообразном, жидком или даже газообразном состоянии. Под обработку окислительным способом подходят измельченный пластик, резина, а также промышленные стоки.

Виды пиролиза по типу сжигаемого материала

Самодельная установка для пиролиза старых покрышек

Россия страна богатая древесиной. В ней сложилась одна из наиболее фундаментальных школ пиролиза этого вида сырья. Происходит процесс при низкотемпературном режиме. На выходе получают такие вещества: жидкие — метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смола и др, твердые – древесный уголь.

Пиролиз метана производится при высоких температурах и получаемый в результате ацетилен, тут же отправляют на производство искусственного каучука. Такие сложности связаны с тем, что переработка метана для добычи конечного продукта ацетилена экономически невыгодна.

Между тем пиролиз метана имеет ряд уравнений для решения проблемы утилизации этого продукта. Для протекания реакций, кроме специфической температуры периодически требуются дополнительные вещества.

Например, тримеризация ацетилена протекает в низкотемпературном режиме, но обязательно с присутствием активированного угля. Более того, специфика данного процесса в его скорости: данный вид пиролиза относится к низкоскоростному, что подразумевает медленную подачу источника возгорания.

Предварительный этап получения ацетилена протекает наоборот при высоких температурах и в скоростном режиме. Формула реакции такова: 2СН4 = С2Н2 + 3Н2. Однако попутно протекает еще целый ряд побочных реакций.

Пиролиз и крекинг предельных углеводородов – это среднетемпературный процесс, в результате него получают: этилен, пропилен, бензол и ряд подобных продуктов. Нефтегазовое сырье перерабатывают по методу крекинга еще с 1877 года, автор идеи также россиянин, химик Александр Александрович Летним.

Пиролиз мусора и ТБО подразумевает в том числе переработку шин, пластмасс, прочего, о чем речь уже шла ранее. Поэтому стоит выделить лишь основные моменты или трудности, с которыми сталкиваются в ходе осуществления данного процесса.

Читать еще:  Ла-плата: уникальная территория и ее грядущие экологические проблемы

Видео — Пиролиз или нефтехимия в деталях:

Необходимость в пиролизных установках

Главная проблема утилизации мусора и других отходов ТБО обсуждаемым методом, это найти эффективный и недорогостоящий способ для улавливания испарений, возникающих во время сжигания. При горении выделяются хлор, фосфор, сера. Более того, некоторые отдельно взятые случаи сжигания отличаются присутствием реакции взаимодействия хлора с другими продуктами сжигания, в результате чего могут образовываться просто ядовитые соединения.

Современные установки решают ряд описанных трудностей. Например, ограниченность доступа кислорода сокращает вероятность образования токсинов: фуран, бензапирен, прочих.

Возможность создания циклических комплексов переработки отходов ведет к почти безотходному производству. Достигается максимальная экономия энергетических ресурсов. Кроме того, образующийся в результате шлак идет на ремонт дорог, что дополнительно повышает экономическую значимость переработки.

Расширяется круг вероятных мест размещения заводов (даже на территории городов). Поскольку в идеале не должно быть выбросов в окружающую среду: отсутствие газообразных ядовитых испарений, исключение образования производственных стоков (все собирается и циклически перерабатывается).

Последнее преимущество, все перечисленные возможности выполняются на довольно компактном оборудовании, без огромных труб, высоких устрашающих зданий. Организовать производство вторичных отходов вполне реально в небольшом ангаре.

Видео — пиролизные установки для утилизации отходов:

Внедрение метода на бытовом уровне

Жить в пригороде становится все более популярно. Однако далеко не все горожане готовы к заготовке дров, а газификация поселков и дачных участков решается довольно туго.

Альтернативой традиционным способам утепления жилых помещений выступают бытовые пиролизные котлы. Сегодня они не просто становятся источником энергии практически из мусора, но оснащены современной электроникой и принудительной вентиляцией. Бытовые котлы «Пиролиз 43» — одна из популярных моделей, представленная рынке подобных товаров. Оборудование имеет два котла сжигания, что гарантирует дожег образующих паров, газов, прочего. Это делает их использование преимущественным во всех отношениях: экономично, безопасно, эффективно.

Причем для использования данной модели котла также подходят дрова, но специалисты подчеркивают: топливо в котлах скорее тлеет, чем горит, плюс дополнительный дожег, — обеспечивают существенную экономию ресурсов.

Зола почти не образуется, а значит владельцам не придется долго думать над очисткой оборудования в процессе эксплуатации. Последнее, что важно для бытовых пользователей – это возможность выбирать котел подходящего дизайна (в том числе и его цвет).

Духовой шкаф с пиролитической очисткой

Подобные возможности современного бытового оборудования лишний раз заставляют задуматься о целесообразности приобретения газовой или электрической плиты.

Реализация пиролитической очистки возможна только для последнего варианта. Эта технология значительно эффективней, чем гидролиз или электролиз, также находящие место для бытового применения.

Духовой шкаф с пиролитической очисткой

Система с пиролитической очисткой не требует смены никаких фильтров и сохраняет работоспособность на весь гарантийный срок духового шкафа. Если предельно просто описать процессы, происходящие при подобной очистке, все выглядит примерно так:

  • загрязненный духовой шкаф разогревается до максимально возможных температур;
  • далее происходит сжигание жиров, накипи, прочих наслоений на стенках оборудования;
  • газ уходит по каналам вентилирования;
  • на дне поддона образуется зола, которую можно просто выбросить.

Сегодня достаточно много форумов собирает аудиторию, заинтересованную данным вопросом. Поскольку такие блюда, как курочка-гриль или шашлычок в духовке, не приготовишь в кулинарном рукаве. С другой стороны, выпечка после такого использования печки получается просто ужасная. Вот и выходит, что многим действительно необходимы действенные, одновременно экономичные методы очистки, каковым и является пиролиз.

Пиролиз: понятие, технология, процесс, схема, продукты

Под пиролизом твердых бытовых отходов принято понимать процесс термического разложения отходов, происходящий без доступа кислорода. В конечном результате данный процесс позволяет получить твердый углеродистый остаток и пиролизный газ. Пиролиз ТБО способствует созданию современных безотходных технологий утилизации мусора и максимально рациональному использованию природных ресурсов.

Этот метод утилизации ТБО считается намного безопаснее сжигания. Однако, даже не смотря на то, что процесс пиролиза гораздо более трудоемкий, чем традиционное сжигание мусора, данная технология является наиболее перспективной, поскольку во время пиролиза количество выбросов попадающих в атмосферу значительно меньше, чем при традиционном сжигании.

А, следовательно, при использовании технологии пиролиза в таком деле как переработка мусора, существенно уменьшается загрязнение окружающей среды. Итак, какие же процессы происходят во время пиролиза:

  • сушка
  • сухая перегонка
  • горение остатков
  • газификация

Количество образовавшихся в процессе пиролиза веществ напрямую зависит от начального состава твердых бытовых отходов и от текущих условий, при которых происходит сам процесс пиролиза. Процессы пиролиза могут протекать с разным температурным уровнем:

  1. Низкотемпературный пиролиз (при температуре 450-900 °С). При таком пиролизе выход газа минимален, а количество твердого остатка, смол и масел наоборот, максимально. С увеличением температуры пиролиза, количество получаемого газа увеличивается, ну а количество смол и масел, соответственно, уменьшается;
  2. Высокотемпературный пиролиз (при температуре свыше 900 °С). Выход газа при данном способе максимален, а выход смол минимален. Таким образом, при данном методе пиролиза образуется минимальное количество отходов.

Метод и реакция пиролиза

Пиролиз представляет собой термическую деструкцию исходного вещества (реакция пиролиза подразумевает собой разрушение нормальной структуры вещества при помощи высокой температуры, с ограничением доступа кислорода). Его часто встречающейся разновидностью является быстрый пиролиз это такой вид пиролиза, при котором подвод к исходному веществу тепловой энергии производится с высокой скоростью, и без происходит доступа кислорода.

Если медленный пиролиз можно условно сравнить с процессом доведения воды до точки кипения, то метод быстрого пиролиза условно подобен процессу попадания в раскаленное масло капли воды («взрывное вскипание»).

Отличительными особенностями метода быстрого пиролиза являются:

  • Способность построения замкнутого непрерывного технологического производственного процесса.
  • Относительная «чистота» конечных продуктов пиролиза, достигаемая благодаря отсутствию процесса осмоления.
  • Минимальная энергоемкость подобного процесса, в сравнении с иными видами пиролиза.
  • Данный процесс сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии (экзотермические реакции при быстром пиролизе превосходят эндотермические).

Схема пиролиза

Главным элементом в любой пиролизной установке является реактор, состоящий из швельшахты и шахтной печи. В верхнюю часть данного реактора поступают твердые бытовые отходы, которые в процессе пиролиза спускаются ниже через швельшахту. В верхних слоях реактора происходит подсушивание сырья, которое поступает в реактор. Затем сырье под действием собственного веса продвигается в среднюю часть реактора, где и происходит непосредственно сам процесс пиролиза.

Здесь, в бескислородной среде, происходит коксование мусора и его термическое разложение. Для защиты атмосферного воздуха от загрязнения делается следующее — из пиролизного реактора дымовые газы проходят через котел-утилизатор, затем они направляются в распылительную сушилку и после этого попадают в абсорбер. После очистки дымовых газов в абсорбере суспензией известкового молока, отработанная суспензия отправляется в распылительную сушилку, а газы выбрасываются в атмосферу.

Во время данного процесса происходит высокоэффективное обезвреживание твердых бытовых отходов, которые затем попадают в нижнюю часть реактора, и выводятся наружу. Полученный в результате данного процесса шлам, представляющий собой смесь золы и солей, собирают в контейнеры и отправляют потребителю, либо направляют в специальный отвал для хранения. Продукты пиролиза являются абсолютно безопасными с экологической точки зрения и впоследствии могут быть использованы в качестве топлива или ценного сырья для промышленности и народного хозяйства.

Продукты пиролиза.

Количество и химический состав продуктов пиролиза напрямую зависит от состава твердых бытовых отходов и температуры разложения. Однако, из обычного мусора, переработанного при помощи пиролиза, мусороперерабатывающие заводы могут получить:

  • Электрическую энергию
  • Тепловую энергия
  • Печное топливо (аналог мазута)
  • Синтез-газ
  • Жидкие топливные продукты (бензин, дизельное топливо)

Однако, на практике получение большого количества полезных веществ, таких, например, как жидкое топливо, весьма затруднительно, поскольку возникает строгая необходимость в тщательной сортировке отходов на родовые виды. При использовании для пиролиза несортированного мусора, получить из него значительное количество жидкого топлива либо иных полезных веществ не представляется возможным.

Однако перерабатывая подобный мусор с целью утилизации, можно не только добиться снижения объемов захоронения мусора в нашей стране, но и получить весьма ощутимый экономический эффект, благодаря тому, что в процессе пиролиза все равно будет выделяться значительное количество тепловой энергии

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector