Технология

Процесс пиролиза

Сущностью пиролиза является нагревание материала сверх пределов термической устойчивости присутствующих в его составе органических соединений, что приводит к их распаду на низкомолекулярные продукты и твердый остаток. 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 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:
1. Способность построения, замкнутого непрерывного технологического производственного процесса.
2. Относительная «чистота» конечных продуктов пиролиза, достигаемая благодаря отсутствию процесса осмоления.
3. Минимальная энергоемкость подобного процесса, в сравнении с иными видами пиролиза так как данный процесс сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии (экзотермические реакции при быстром пиролизе превосходят эндотермические).

Выделяют два основных метода, при которых осуществляют процесс пиролиза:

1. Сухой пиролиз,      

2. Окислительный пиролиз.

1. Метод термообработки углеводородного сырья (отходов), при котором обеспечивается их эффективное обезвреживание и применение в качестве химического сырья или топлива, носит название сухой пиролиз. На базе данного процесса создаются безотходные и малоотходные технологии, которые способствуют рациональному расходованию природных ресурсов. Метод сухого пиролиза проводится без доступа в процесс кислорода. Продуктами процесса является пиролизный газ (синтез газ) с высоким значением теплоты сгорания, твердые углеродистые остатки (полукокс) и жидкие продукты (пиролизная жидкость). На сегодняшний день сухой пиролиз является наиболее используемым методом. С его помощью проводится обработка широкого спектра органических соединений с целью утилизации и выделения отдельных веществ, которые являются ценным сырьем для дальнейшего промышленного синтеза.
Существует три температурных режима, при которых протекает процесс сухого пиролиза:
a) При температуре 450–550 °С протекает низкотемпературный пиролиз (полукоксование), для которого характерен выход в максимальном количестве жидкого и твёрдого остатка (полукокса) и минимальное количество пиролизного газа с максимальным значением теплоты сгорания. С помощью данного метода получают первичные смолы (ценное топливо в жидком виде) и перерабатывают нетоварный каучук в мономеры, которые используются для вторичного получения каучука. Твердый остаток используется как энергетическое и бытовое топливо.
b) При температуре 800 °С протекает среднетемпературный пиролиз, для которого характерен больший выход газа с меньшей характеристикой теплоты сгорания и небольшое количество кокса и жидкого остатка.
c) При температуре 900–1050 °С протекает высокотемпературный пиролиз (коксование), для которого характерен минимальный выход жидких и твердых остатков и максимальное количество вырабатываемого газа с минимальным значением теплоты сгорания. Продукт представляет собой высококачественное горючее, пригодное для перемещения на большие расстояния.
2. Процесс, направленный на разложение отходов при их частичном сжигании или под воздействием высоких температур в среде горячих дымовых газов называется окислительным пиролизом. Температурный режим осуществления процесса варьируется от 600 до 900°С и зависит от свойств обрабатываемых отходов. Его применяют с целью обезвреживания некоторых видов отходов и в частности тех, которые непригодны для процессов сжигания или газификации (пастообразные отходы, вязкие, влажные осадки, шламы с содержанием большого количества золы, пластмассы, загрязненный мазутом или маслами грунт, сильно пылящие отходы). Данный метод позволяет обрабатывать в присутствии кислорода отходы с содержанием металлов, а также их солей, имеющих свойство плавиться и возгораться при сжигании, например, такие как отходы автомобильной промышленности, отработанные шины, измельчённые кабели. А также окислительный пиролиз представляет значительный интерес для утилизации промышленных твердых отходов и сточных вод.

Продукты пиролиза.

Количество и химический состав продуктов пиролиза напрямую зависит от состава сырья (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)