Пиролиз — что это?

Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз

Количество веществ, выделяющихся при пиролизе, зависит от условий, в которых проводится обработка. И главный критерий здесь — температура.

В зависимости от степени нагрева пиролиз твердых отходов может быть:

• Низкая температура — нагрев 450-900 градусов. При этих температурах выход газа ниже, а выход различных веществ выше. Кроме того, чем сильнее нагревается духовка, тем выше уровень газа и, соответственно, уменьшается количество смол и масел;
• Высокая температура — нагрев выше 900 градусов. В этом случае получается минимальное количество твердых отходов, а уровень газа — максимальный.

Необходимость в пиролизных установках

Основная проблема утилизации отходов и других твердых отходов с помощью обсуждаемого метода состоит в том, чтобы найти эффективный и экономичный способ улавливания паров, образующихся во время сжигания. При горении выделяются хлор, фосфор, сера. Кроме того, некоторые индивидуальные инсинераторы отличаются наличием реакции взаимодействия хлора с другими продуктами горения, в результате чего могут образовываться просто ядовитые соединения.

Современные установки решают ряд описанных трудностей. Например, ограниченная доступность кислорода снижает вероятность образования токсинов: фурана, бензопирена и других.

Возможность создания комплексов циклической переработки отходов приводит к практически безотходному производству. Достигнута максимальная экономия энергоресурсов. Кроме того, образующийся шлак используется для ремонта дорог, что еще больше увеличивает экономическую ценность переработки.

Расширяется диапазон возможных размещений заводов (в том числе на территории городов). Так как в идеале не должно быть выбросов в окружающую среду: отсутствие паров токсичных газов, исключение образования промышленных стоков (все собирается и перерабатывается циклически).

Последний плюс, все вышеперечисленные возможности выполняются на достаточно компактном оборудовании, без огромных труб, высоких и устрашающих построек. В небольшом сарае вполне возможно организовать производство вторичных отходов.

Виды установок

Пиролизные установки для обработки бытовых и промышленных отходов существуют уже давно. Они превращают твердые материалы в легковоспламеняющиеся газы. Наряду с крупными устройствами мощностью несколько тысяч тонн в год есть и небольшие, вырабатывающие электроэнергию.

В 2000-х годах появились модели для производства биоугля.

Комплекс обращения с отходами с пиролизной установкой, Канада

Технические комплексы собираются из нескольких модулей. Например, устройство, которое обрабатывает пластмассы и резиновые изделия, может состоять из печи пиролиза, расположенной над системой отвода выхлопных газов, линии химического синтеза, вентилятора, дымососов и силовой части.

Для чего используют термическое разложение

Сфера применения пиролитических процессов довольно широка:

1. Производство пропилена и этилена для химической промышленности путем переработки жидких углеводородов (нефти).
2. Получение древесного угля методом бескислородного разложения отходов деревообработки.
3. Тот же технологический процесс, но с ограничением подачи воздуха, позволяет производить горючий синтез-газ из древесины, смеси метана, водорода, оксида углерода и нейтрального азота.
4. Пиролиз угля — бурого угля и каменного угля — представляет собой целую технологическую линию. Получаемые соединения — синтетический бензин, кокс, аммиак, каменноугольная смола. Из последних извлекают толуол, бензол, нафталин и различные фенолы, используемые в химической промышленности.
5. Новые разработки: коммерческое использование твердых бытовых отходов, автомобильных шин, пластмасс, органических веществ.

Примечание. Здесь перечислены наиболее известные методы использования пиролитических реакций. На самом деле вариантов использования намного больше. Википедия утверждает, что процессы пиролиза до конца не изучены, многие проекты находятся в стадии разработки.

Для термического разложения в промышленности используются печи пиролиза и различные реакторы. На приведенной выше схеме показана газогенераторная установка, которая превращает древесные отходы и опилки в газообразное топливо. Основную роль здесь играет реактор прямой сухой перегонки, где подготовленное сырье превращается в синтез-газ путем медленного сгорания.

Важный нюанс. Перед загрузкой в ​​печь пиролиза или газогенератор древесину всегда измельчают и сушат до влажности 10% или менее.

В промышленной химии также используется технология быстрого пиролиза, когда реактор кратковременно нагревается до температуры 700… 900 ° С. Цель — увеличить производительность оборудования и ускорить обработку.

Современность

В настоящее время две крупные компании используют процесс Фишера-Тропша в своих технологиях. Большая часть дизельного топлива в Южной Африке производится путем пиролиза с последующим окислением образующихся продуктов.

Эта химическая технология привлекла особое внимание после того, как ученые начали искать способы получения дизельных веществ с низким содержанием серы, способных нанести минимальный ущерб окружающей среде. Например, американские компании сейчас выбирают в качестве сырья кокс или уголь, производя высококачественные жидкие углеводороды

Несмотря на то, что процесс пиролиза — это хорошо отработанная технология, которая может применяться в больших масштабах, он связан с довольно высокими материальными затратами на ремонт и эксплуатацию установки. Для многих производителей это сдерживающий фактор, так как мировые цены на нефть имеют тенденцию к снижению.

Условия для проведения

Реакции требуют высокой температуры (от 200 до 900 ° C), поскольку пиролиз — эндотермический процесс. Для обеспечения прямого и косвенного нагрева используются разные теплоносители: электричество или энергия от процессов горения, пиролизный газ и т.д. Давление при пиролитическом разложении близко к атмосферному.

Чтобы снизить скорость реакций, сырье обрабатывают паром.

Плюсы и минусы сжигания

Пиролиз отходов — это процедура утилизации отходов путем воздействия высоких температур. Он предполагает сжигание опасных конструкций с помощью специализированных установок.

Для выполнения этой задачи необходимо соблюдение определенных условий: ограничение доступа кислорода в герметичную камеру и создание внутри высокотемпературного режима. Во время этого процесса продукты разлагаются на молекулярном уровне. В результате получаются более простые составы, полностью безопасные для природы.

Преимущества и недостатки технологии:

• свалки имеют большое количество ресурсов для сжигания;
• сырье доступно каждому и стоит недорого, его можно найти практически везде, где живут люди;
• полная безопасность для здоровья человека;
• уменьшить объем обрабатываемого материала в несколько раз;
• продукты пиролиза можно захоронить без вреда для природы;
• есть возможность утилизировать те виды мусорных свалок, которые не поддаются другим методам уничтожения;
• тяжелые и опасные металлы полностью превращаются в золу, что исключает вероятность их дальнейшего распространения.
• в процессе разложения не образуются опасные вещества;
• продукты распада не попадают в окружающую среду, что позволяет избежать распространения вредных веществ;

• сложность управления системой;
• высокая стоимость оборудования и монтажных работ;
• для управления процессом требуется большое количество сотрудников.

Все недостатки пиролиза связаны с ресурсами, необходимыми для его реализации. Обеспечение непрерывной утилизации связано с высокими затратами, которые могут себе позволить не все компании.

Конструкция пиролизных печей

Трубчатые реакторы пиролиза получили широкое распространение в промышленности. Они состоят из двух частей, различающихся характером теплообмена: радиационной и конвекционной. Именно в радиационной секции расположены трубчатые реакторы пиролиза (пиросмеевики), нагреваемые теплотой сгорания горючего газа, подаваемого извне в горелки этой секции.

В секции облучения пирозмеи нагреваются не непосредственно пламенем горелок, а термическим облучением (облучением) факела (см. Формулу Планка) и термическим облучением внутренней огнеупорной кладки секции облучения системы, нагревается непосредственно от пламени горелок.

В конвективной части установки теплообмен между греющим газом и продуктами сгорания происходит за счет конвективного теплообмена. В этой части установки пиролиза сырье, водяной пар, предварительно нагревается и нагревается до температуры инициирования пиролиза (600-650 ° C). Газы в конвективной части поступают из лучистой части.

Для точного контроля температуры в обеих секциях на выходе из агрегата установлен вытяжной вентилятор с регулирующей заслонкой для регулирования расхода дымовых газов.

Для повышения энергоэффективности пиролизные установки также оборудуются системами рекуперации тепла: котлами для утилизации тепла. Помимо нагрева сырья и водяного пара, который его разбавляет, питательная вода котла-утилизатора нагревается в конвективной части, а затем эта вода используется для охлаждения продуктов пиролиза, при этом нагревается сама. Пароводяная смесь, полученная в результате частичного испарения воды, вводится в барабан котла-утилизатора. В барабане пар отделяется от жидкости. Насыщенный пар из барабана затем дополнительно перегревается в пароперегревателе той же установки, в результате чего получается перегретый пар среднего давления, который затем используется в качестве рабочего тела паровой турбины, которая приводит в действие компрессор-нагнетатель для загрузки пиролиза — газ пиролиза.

В современных пиролизных установках в ее конвективной части расположены поверхности для нагрева перегрева насыщенного пара до технологически приемлемой температуры (550 ° С, при понижении температуры перегретого пара термический КПД снижается, при высоких температурах) l ‘снижение надежности и безопасности установки за счет снижения прочности конструкционных сталей при высоких рабочих температурах. Эти меры позволили повысить эффективность использования тепла в современных моделях печей пиролиза до 91-93 %.

Сухой пиролиз и его разновидности

Использование кислого ила при пиролизе

Метод преследует следующие основные цели: обезвреживание вторичного сырья, получение топлива, различных химических соединений, используемых в промышленности. Главный консервативный принцип сухого пиролиза — рациональное использование невосполнимых природных ресурсов.

Способ позволяет получать пиролизный газ, жидкий продукт, твердые углеродсодержащие компоненты. Сухой пиролиз может происходить в трех температурных режимах:

1. Бас.
2. В среднем.
3. Высокий.

Пиролиз при T 450-550 градусов Цельсия относится к низкой температуре. Способ отличается производством полукокса в больших количествах, максимальной температурой на выходе пиролизного газа при его образовании в минимальных объемах. Также наблюдается производство смол, которые впоследствии используются для производства резины. Полученные полукокки используются в качестве топлива для промышленных и бытовых нужд.

Среднетемпературный пиролиз происходит при 800 градусах Цельсия. При сгорании выделяется большое количество газа и гораздо меньше жидкой смолы и собственно кокса, чем в предыдущем случае.

Высокотемпературный пиролиз происходит при температуре выше 900 градусов Цельсия. Этот метод дает наименьшее количество твердых и жидких отходов. Полученные газы впоследствии используются в качестве транспортного топлива.

Читайте также: Пеногаситель для пылесоса: куда заливать, чем можно заменить своими руками

Пиролиз нефти

Этот процесс позволяет получать ароматические и непредельные углеводороды из нефтяного сырья. Например, речь идет о бензоле и толуоле. Термическая обработка происходит при 700-1000 градусах. Этих температур достаточно, чтобы провести пиролиз углеводородного сырья и разбить его на отдельные фракции.

Это также отличный способ утилизации в случае разлива нефти. Во-первых, можно быстро удалить весь опасный мусор. Во-вторых, процесс абсолютно экологически безопасен. И в-третьих, при нагревании выделяются вещества и энергия, которые в дальнейшем используются в нефтяной промышленности.

Какие отходы можно перерабатывать при помощи пиролиза

Примечание! ТБО — твердые бытовые отходы — это различные вещества, которые без обработки не могут быть повторно использованы в повседневной деятельности человека.

ТБО — это смесь веществ органического и неорганического происхождения с разными свойствами. Отходы в России не сортируются. Однако за рубежом и в нашей стране наблюдается тенденция к снижению доли пищевых отходов в отходах и увеличению доли упаковочных материалов: пластика, картона, бумаги. Исследования показали, что на упаковочный материал приходится около 30 процентов по весу и 50 процентов по объему. Причем 13% по весу и 30% по объему упаковочного материала приходится на пластмассовые изделия, в подавляющем большинстве пластиковой посуды. Органическая составляющая отходов делится на:

• компостируемые (кухонные отходы, опилки, кора и ветки деревьев, щепа, старые газеты, картон);
• не компостируемые (пластик, резина, кожа, старые выброшенные шины, кабели, пастообразные вязкие отходы, такие как машинное масло, маслянистый шлам, почва, загрязненная горюче-смазочными материалами).

Компостируемые и некомпостируемые компоненты отходов подвергаются пиролизу.

Особенности уничтожения бытового мусора

Среди важных областей применения пиролиза особый интерес представляет процедура уничтожения бытовых отходов. Основным препятствием для этой реакции является наличие в отходах токсичных соединений серы, фосфора, хлора. Эти активные элементы способны образовывать соединения, опасные для живых организмов. Процесс вторичной переработки полимеров и автомобильных шин — это рентабельный процесс, в результате которого образуются различные побочные продукты.

Что такое пиролиз ТБО, его преимущества перед простым сжиганием

Пиролиз — это разложение тяжелых органических веществ на более легкие при нагревании и в отсутствие кислорода. На латинском «пир» — огонь, а «lizios» — разложение, дословный перевод этого термина: «разложение с огнем». Значение пиролиза твердых отходов (см. Диаграмму ниже) сводится к тому, что образующие мусор соединения при нагревании распадаются на вещества с более низкой молекулярной массой. В результате пиролиза образуются три основных продукта:

• пиролизное (пиролитическое) масло и вода. Пиролизное масло имеет другой состав и впоследствии может служить топочным маслом или сырьем для переработки;
• пиролизный газ (пиролизный, пиролитический или синтез-газ) — смесь горючих и негорючих газов;
• пикарбон (твердый углеродный остаток — уголь).

В процессе пиролиза существует четыре общих для всех его видов процесса: сушка отходов (в сушильной камере), сухая перегонка (пиролиз), сжигание твердых остатков, получение пиролизного газа, пиролитического масла и углеродного остатка.

Из схемы видно, что нагрев некоторых ступеней происходит за счет тепла, выделяемого при пиролизе.

Пиролиз твердых отходов имеет неоспоримые преимущества перед их сжиганием. Во-первых, нет загрязнения окружающей среды, а во-вторых, отходы действуют как сырье, при этом интересно отметить, что пиролиз перерабатывает отходы, которые трудно утилизировать, например старые покрышки. Остатки пиролиза не содержат агрессивных веществ, поэтому их можно хранить под землей, и эти отходы образуются в меньшем количестве, чем при сжигании. При пиролизе тяжелые металлы не восстанавливаются, но они превращаются в золу. Полученные продукты легко хранить и транспортировать. Оборудование небольшое и относительно недорогое.

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

У каждого типа есть свои плюсы и минусы. Низкотемпературный пиролиз имеет следующие преимущества:

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

Но недостатков у этого метода больше, чем преимуществ. Между ними:

• большие габариты печи и сложная конструкция;
• высокая стоимость инсталляций;
• операция требует много средств и рабочей силы;
• высокомолекулярные соединения не распадаются.

К преимуществам высокотемпературного пиролиза можно отнести следующие:

• на выходе газ имеет минимальное количество примесей;
• газ используется как сырье для получения тепловой энергии;
• жидкие продукты пиролиза (масло) используются как заменитель масла;
• зола используется в дорожном строительстве.

Высокотемпературная обработка более выгодна с экономической точки зрения. Это дешевле, а продукты пиролиза можно использовать повторно.

Влияние повышенной влажности

Высокое содержание влаги в исходном материале одинаково вредно для реакций горения и пиролиза. Рассмотрим процессы на примере обжига дров:

1. Во время горения выделяющаяся энергия расходуется на испарение воды, содержащейся в древесине. Значительно снижается количество тепла на выходе, зря сжигается топливо.
2. Влага значительно замедляет термическое разложение вещества. Часть тепла, затраченного на нагрев, вычитается из испарения воды, требуемая температура не достигается (минимум 500 ° C). Пиролиз древесины с влажностью более 50% практически невозможен.

Наилучший показатель влажности для плодотворного сжигания или разложения древесины в газогенераторе — 8… 15%. В домашних условиях получить такие показатели нереально, длительная сушка дров под навесом позволяет достичь влажности 20-25.

Ссылка. При производстве пеллет и топливных брикетов на заводе опилки сушат при показателе 8-10%. Максимальная влажность готовых гранул — 15%.

Сырая древесина мало горит и много дымит, потому что при нагревании выделяются водяной пар и сажа

Пиролиз древесины

Термическая обработка древесины — один из самых первых процессов, которые начали использовать в промышленности. Еще в XII веке сосновую смолу получали пиролизом, ее использовали для пропитки канатов и кораблей. А когда начала развиваться металлургия (XIX век), уголь получали на основе сухого пиролиза.

В настоящее время требуется пиролиз древесины для получения следующих компонентов:

• древесный уголь (20-25%);
• жидкие продукты пиролиза (50-55%);
• газообразные вещества (20-25%).

Этот процесс пиролиза состоит из следующих этапов: разрезание сырья на куски, сушка, собственно термическая обработка, охлаждение и конденсация паров. Примечательно, что этот материал не требует особо высоких температур. Как правило, пиролиз происходит при 200-450 градусах.

При термообработке также выделяется элемент из древесины: ацетат кальция. Ее также в народе называют «дровяной солью». Сам по себе он не имеет промышленного применения. Но если провести пиролиз ацетата кальция, высвободится дополнительное количество энергии.

Внедрение метода на бытовом уровне

Жизнь в пригороде становится все более популярной. Однако далеко не все горожане готовы заготавливать дрова, а газификация дачных поселков и коттеджей решается довольно медленно.

Бытовые пиролизные котлы — альтернатива традиционным методам утепления жилья. Сегодня они не только становятся источником энергии практически из отходов, но и оснащены современной электроникой и принудительной вентиляцией. Бытовые котлы «Пиролиз 43» — одна из самых популярных моделей на рынке аналогичной продукции. В приборе есть два котла для сжигания, которые обеспечивают дожигание паров, газов и т.д. Это делает их использование преобладающим по всем параметрам: экономичным, безопасным, эффективным.

Кроме того, для этой модели котла подходят дрова, но специалисты отмечают: топливо в котлах тлеет, а не горит, а также дополнительное дожигание — они дают значительную экономию ресурсов.

Зола практически не образуется, а значит, хозяевам не придется долго думать о чистке оборудования в процессе эксплуатации. Последнее, что важно для бытовых пользователей, — это возможность выбрать котел подходящей конструкции (в том числе и по цвету).

Устройства для осуществления пиролиза

Этот процесс происходит в репликах. Реторта представляет собой цельносварной металлический сосуд цилиндрической формы. Внутри он имеет диаметр от 2,5 до 2,9 м и толщину стенок 15 мм. В верхней части аппарата расположено устройство загрузки сырья, а в нижней части — коническая часть и устройство выгрузки угля. Реторта имеет высоту примерно 25 м. Реторта оснащена четырьмя форсунками. Через верхний патрубок отводится парогазовая смесь, через второй вводится теплоноситель, через третий выводятся нагретые газы из зоны охлаждения угля, а через четвертый вводятся нижние холодные газы, охлаждающие уголь.

Реплики:

• периодическое действие
• непрерывное действие
• полунепрерывное действие.

Кроме того, по принципу обогрева бывают:

• приборы с внутренним отоплением. В таких устройствах тепло к древесине подводится теплоносителем при прямом контакте. Горячие дымовые газы выступают в роли теплоносителя, которые нагнетаются в устройство с усилием. В этом случае процесс пиролиза протекает мягче, но количество продуктов разложения примерно в 7-10 раз меньше
• приборы с внешним обогревом. В таких устройствах тепло подводится через металлические стенки реторт, которые нагреваются горячими дымовыми газами.

Наиболее распространены полунепрерывные устройства. В них древесина загружается периодически, в небольших количествах через определенные промежутки времени. Отвод парогазовой смеси осуществляется непрерывно, а уголь отводится периодически, порциями.

В устройствах непрерывного действия все стадии процесса проходят одновременно: в верхней части происходит сушка, затем древесина нагревается до температуры разложения, в центральной части древесина разлагается, а в нижней части уголь разлагается прокаливается и охлаждается.

Описание процесса переработки

Сырье загружается в емкости и помещается в печь, где нагревается горелками до нужной температуры. С началом реакции пиролиза установка полностью переходит на автономную подачу топливного газа. После завершения пиролитического разложения конечные продукты охлаждают. Процесс охлаждения ускоряется перегретым водяным паром, поступающим в резервуары от парогенераторов по трубопроводу.

Этапы обработки мусора

Перед сжиганием отходы подготавливают: измельчают и сушат. Сушка — это процесс, требующий больше всего энергии. При обработке древесины она просушивается до 15%. Помимо удаления воды из дерева, заменяются некоторые компоненты.

Только после предварительной подготовки начинается пиролиз отходов. В первую очередь разлагаются самые нестабильные части мусора. Их расщепление происходит при температуре до 300 ° С. В это время выделяются уксусная кислота, диоксид углерода и монооксид углерода.

Когда температура превышает 300 ° C, большая часть твердых бытовых отходов разлагается.

Этот процесс экзотермический, то есть сопровождается обильным выделением тепла. Активно образуются метанол, углеводороды, аммиак, эфиры.

На последних этапах пиролиза макулатуры и других древесных остатков вещества, оставшиеся в системе, кальцинируются. В этот момент температура достигает 500 ° C и продолжает расти. Выделяются высокомолекулярные смолы и летучие газы. Например, водород, двуокись углерода и окись углерода. В результате уголь остается.

Пиролиз опилок

Термическая обработка опилок используется для получения тепловой энергии. Этот материал имеет ряд преимуществ:

• абсолютно нейтральный CO2;
• не содержит серы;
• можно сжигать даже влажное сырье;
• невысокая стоимость сырья.

Пиролиз опилок никак не вредит окружающей среде и позволяет существенно сэкономить на промышленном производстве. Поэтому в последнее время этот сектор начал стремительно развиваться.

Продукты пиролиза и перспективы его применения

Использование пиролизных установок открывает широкие возможности для производства ценных продуктов химической промышленности. К ним относятся: бензин, дизельное топливо, синтез-газ, уголь. Но их развитие ставит перед российским обществом другую проблему: сортировку сырья.

Однако в начале массового внедрения пиролизных установок могут возникнуть другие преимущества. Независимо от обрабатываемого сырья установки пиролиза способны вырабатывать электрическую и тепловую энергию.

Кроме того, благодаря наличию камер дожигания и практически безотходному производству, пиролизные установки способны решить многие экологические проблемы.

Сегодня небольшие модели, такие как Pyrolysis 43, начинают пользоваться спросом в частном секторе. Эти высокоэффективные мини-печи просто незаменимы для частных домов в пригородах и труднодоступных населенных пунктах. Пиролизные установки легко решают проблему газификации и электрификации небольших поселков и дачных кооперативов.

Установки для осуществления пиролиза не в полной мере оценены современным обществом. Однако их уважение к природе, их способность производить продукты из вторсырья, необходимые для гражданского общества, по-прежнему будут привлекать внимание миллионов людей. Система пиролиза — хороший способ сделать нашу планету чище, а отношение к ископаемым — более рациональным.

Использование в быту

В домашних условиях технологии пиролиза используются для выработки тепла и древесного угля, эффективно очищающих печи от трудноудаляемых углеродных отложений.

Пиролизные котлы для отопления

Пиролизные котлы с природным кислородом благодаря своей особой конструкции обладают высоким КПД. Сырье — древесина и древесный газ. При сгорании образуется мало вредных для окружающей среды веществ. Количество выделяемого тепла зависит от качества топлива. Некоторые котлы рассчитаны на древесную щепу, топливные пеллеты, уголь, кокс.

Основная часть устройства состоит из двух камер сгорания, каждая из которых выполняет свою функцию. В верхней части сырье сушится и превращается в древесный газ. Там же горят некоторые компоненты газа.

Те, которые трудно сжечь, попадают в нижнюю камеру, где они превращаются в тепло при температуре выше 1000 ° C.

Очистка духового шкафа

Большинство новых моделей духовок являются самоочищающимися. Это связано с высокой температурой. Грязь внутри духовки обугливается, осыпается сама по себе или легко удаляется. Этот процесс, который занимает около трех часов, является относительно энергоемким: среднее потребление энергии составляет 3-4 кВтч. Пепел удаляют влажной губкой после того, как устройство остынет. Перед пиролитической самоочисткой снимите решетки, кастрюли и сковороды.

Для получения древесного угля

При обработке древесины лиственных или хвойных пород древесина образуется:

• уксус,
• каменный уголь,
• газ
• смола.

В зависимости от температуры различают разные стадии процесса. Когда температура поднимается выше 280 ° C, начинается сильная экзотермическая реакция и выделяется много энергии. На последней стадии (t> 500 ° C) горючие окись углерода и водород выделяются из дымовых газов, когда они проходят через карбонизированные слои. Твердый остаток представляет собой красный, черный или белый уголь.

Технологическая схема

Блок-схема процесса пиролиза

Предварительный подогрев

Поток исходной нафты (поток P01) предварительно нагревают и смешивают с паром (C3) до тех пор, пока он не достигнет отношения пар / нафта около 0,5 (вес). Поскольку пар инертен (не реагирует с этаном или другими компонентами), его присутствие не приводит к образованию побочных продуктов. Поддержания пара в диапазоне 0,3-0,5 достаточно для понижения парциального давления, чтобы поддерживать равновесие реакции по отношению к этилену и уменьшать превращение в этан. Затем смесь нагревают до 500 ○ С (P2) и подают на крекинг.

Печь пиролиза и блок захолаживания

Реакция крекинга происходит в змеевиках печи, где время пребывания шихты составляет примерно 0,6 с. На этот раз мы решили увеличить выход олефинов при 850 ° C и давлении 1 бар. Продукты крекинга (которые выходят из печи при 850 ° C в P3) охлаждаются до 230 ° C (P4), образуя пар высокого и низкого давления (HP / LP) (C1 и C2) для производства энергии.

Газопродуктовую смесь охлаждают H2O и частью жидкого продукта фр. C9 +. В реакционной смеси присутствует значительное количество олефинов, которые легко подвергаются реакциям полимеризации и поликонденсации.

Закалка — это технологический метод, который позволяет быстро остановить реакции крекинга путем подачи холодного сырья или охлажденных нефтепродуктов к горячим продуктам крекинга.

Блок фракционирования

Полученный газ (P5) охлаждается и подается в главную ректификационную колонну, где тяжелые компоненты (C9 +) покидают нижнюю часть колонны (P8). Легкие компоненты (P6) из верхней части колонны сначала охлаждаются до комнатной температуры и отправляются в сепаратор, где разделяются потоки газа и жидкости. Газовый поток (P07) сжимается в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охладителем до 3,1 МПа. В процессе сжатия газа с последующим его охлаждением образуется жидкая фаза, которую затем направляют в отпарную колонну для извлечения жидких ароматических углеводородов (P26).

Во время сжатия газа (обычно на последней стадии) газ очищается каустической содой (NaOH) для удаления кислых газов. Затем очищенный газ (P10) осушается с помощью цеолитов и направляется в секцию фракционирования установки пиролиза. Сначала газ охлаждается до температуры порядка минус 50 ° C и подается в деметанизатор.

Деметанизатор

Деметанизатор — это ректификационная колонна, предназначенная для отделения углеводородных или бензиновых компонентов от смеси метана, такой как ректификованный метан. Они используются для удаления неконденсирующихся компонентов, содержание которых в продаваемых продуктах ограничено. Деметанизаторы работают при давлении 3,5-4,0 МПа, температуре в орошении от -60 до -90 ° С.

Неконденсированные газы выходят из верхней части колонны. Затем газ проходит через турбодетандер, в результате чего его давление снижается до 0,1 МПа и газ охлаждается. Охлажденный газовый поток используется для охлаждения шихты на входе в деметанизатор, после чего он используется в качестве топлива в топке (Т1) и котле (Т2).

Турбодетандер — это центробежная или осевая турбина, через которую сжатый газ под высоким давлением расширяется с выделением энергии, которая часто используется для привода компрессора или генератора.

Выходящий из турбины газ низкого давления имеет очень низкую температуру — минус 150 ° C или ниже, в зависимости от рабочего давления и свойств газа.

Кубовый продукт деметанизатора под давлением 2,6 МПа (Р12) подается в деэтанизатор.

Деэтанизатор

Дистиллят из деэтанизатора сначала направляется в реактор гидрирования, где ацетилен (C2H2) превращается в этилен. Затем смесь компонентов С2 разделяют в ректификационной колонне, работающей при давлении 1,8 МПа.

Нижний продукт деэтанизатора подается в депропанизатор.

Депропанизатор

Дистиллят из депропанизатора сначала направляют в реактор гидрирования для превращения метилацетилена (C3H4) в пропилен (C3H6), а затем направляют в разделительную колонну C3, работающую под давлением 2,1 МПа.

Остаточный продукт из депропанизатора направляется в дебутанизатор для разделения.

Дебутанизатор

Дебютный дистиллят (P24) смешивается с остальными неконденсированными газами и используется в качестве топлива для котла.

Тяжелые углеводороды из нижней части дебутанизатора (P25) направляются на извлечение и отделение ароматических углеводородов.

Колонны разделения фракций С2 и С3

Дистилляционная колонна для разделения углеводородов С2 содержит более 120 тарелок. Этилен удаляется из верхней части колонны и после рекуперации тепла становится доступным для процесса полимеризации (P17). Разделительная колонна C3 содержит более 240 тарелок для достижения желаемой чистоты пропилена (сорт полимера) в дистилляте дистиллята (P22).

Установка полностью интегрирована с паровым циклом, в котором пар (при разном давлении) производится и распределяется по всей установке. Тепло дымовых газов печи используется для предварительного нагрева реагентов до необходимой температуры и для генерации пара. Образующийся пар имеет давление 10,0 МПа и перегревается до 500 ° C. Пар низкого давления используется на установке для проведения реакций крекинга и ребойлеров.

Пиролиз угля

Термическая обработка угля известна с 18 века. В те времена из этого сырья получали коксующийся уголь, люминесцентный газ, необходимый для уличного освещения, и уголь лучшего качества, который сжигали в печах.

На самом деле с тех пор мало что изменилось. Продукты пиролиза остались прежними, но существенно улучшили оборудование. Благодаря современным технологиям термическая обработка стала более эффективной и менее вредной для окружающей среды. А в качестве сырья можно использовать сырье любого качества, не проходя предварительную сортировку и очистку.

Пиролиз угля может быть как при низкой температуре — с температурой нагрева 500-600 градусов, так и при высокой температуре — 900-1100 градусов. Следовательно, низкий уровень дает больше твердых отходов, а высокий уровень дает больше газа.

Пиролиз пластика

Пластик — безусловно, самый популярный материал. Из них сделано практически все, от одноразовой посуды до сложных электронных и медицинских устройств. Но главная проблема полимерных составов в том, что от них нельзя утилизировать. При сжигании выделяется много вредных веществ, а при захоронении на свалке они разлагаются более 100 лет. Поэтому лучший и единственный способ — пиролиз.

Термическая обработка проходит при 600 градусах. При этом практически все вредные примеси, используемые при производстве изделия, уничтожаются. При этом выделяется большое количество тепловой энергии и газа, из которых можно производить мазут. Эта технология не нова, ее активно использовали в нацистской Германии для получения топлива.

Однако есть и обратная сторона. При пиролизе выделяется много вредных газообразных примесей. А чтобы они не попадали в атмосферу, требуется сложная система фильтрации. Поэтому такая утилизация пластика стоит очень дорого.

Пиролиз шин

При обработке покрышек используется низкотемпературный режим — до 900 градусов.

В результате можно получить сразу несколько полезных веществ:

• термолизный газ: из него получается много тепловой и электрической энергии;
• технический углерод — используется при изготовлении конвейерных лент, технических плит, а также добавляется в состав красок. Также используется в строительстве для производства тротуарной плитки, кирпича и бетонных изделий;
• трос стальной прессованный — применяется в металлургической промышленности;
• синтетическое масло — по составу практически не отличить от настоящего.

Вся эта продукция сегодня пользуется большим спросом. А потому пиролиз каучука — очень прибыльный бизнес.

Пиролиз метана

Термическая обработка метана происходит при очень высоких температурах — 1200-1500 градусов. С его помощью выделяется большое количество энергии, а также возможно преобразование этого газа в ацетилен. Но само по себе это не очень выгодно, поэтому такие установки используются на заводах, где идет дальнейшая переработка. Например, на резиновых заводах. В общем, любой пиролиз алканов тоже проводится — так называются виды углеводородов, к которым относится метан.