Пиролиз — популярный способ утилизации некоторых видов отходов. Он подразумевает под собой разложение органических соединений при высоких температурах на составляющие части в условиях дефицита кислорода. При помощи пиролиза получают сырье для изготовления синтетических продуктов. Стоит рассмотреть этот вопрос подробнее.
Понятие пиролиза
Этот процесс по другому называют сухой перегонкой. Его используют для утилизации ТБО, нефтяных отходов, а также отработки разных промышленных отраслей, которые выпускают продукцию из сырья искусственного или природного происхождения.
При нагревании сырье распадается на более простые составляющие, иногда в результате остается только твердый углеродный остаток. На это влияет состав исходного продукта, температура, уровень давления и прочие факторы.
Процесс пиролиза состоит из следующих этапов:
- высушивание;
- нагревание до высоких температур — 1000 градусов;
- неполное сгорание, при котором один горючий элемент сохраняется в продуктах сгорания в большом количестве;
- преобразования твердого топлива в газы.
Пиролиз — источник топлива и химикатов. Особая ценность этого процесса заключается в том, что он позволяет экономить истощенные природные ресурсы за счет переработки отходов производства, в число которых входят отработанные масла. После нескольких утилизационных циклов их нельзя использовать повторно, можно только уничтожить. Существуют специальные реакторы пиролиза для углеводородных и растительных масел. Их применяют в химических, нефтяных, пищевых отраслях и прочих.
Использование углеводородов
При разложении некоторых веществ путем нагревания можно получить этилен — горючий газ без цвета и ярко выраженного запаха, который активно используется в промышленности, в том числе отрасли нефтепереработки. Он редко встречается в природе, поэтому его добывают искусственными способами. Самый распространенный способ получения этилена — пиролиз углеводородного сырья, веществ, которые содержатся в газах нефтедобычи.
Максимальный выход вещества получается при пиролизе этана. При нагревании этана до 825 градусов за один проход образуется до 45% этилена, общий выход равен 70-75%. Одним из побочных продуктов образования данного процесса является водород. Если вернуть на переработку непрореагировавший газ, возможный выход этилена может равняться 92%. По этой причине пиролиз этана является предпочтительным.
Получить этилен можно при переработке другого сырья. При пиролизе пропана концентрация вещества составляет 99%, в оставшийся процент входят этан и бутан в виде примесей. В условиях промышленной переработки выход пропана составляет около 85%. Если сравнивать пиролиз одинакового количества пропана и этана, объем полученного этилена во втором случае будет в 2 раза больше. В переработке пропана существует другой плюс — в этом процессе куда больше выход пропилена. Это вещество используют для производства пластмасс, моющих средств, растворителей и прочих.
Во время пиролиза бутана в веществе наблюдается небольшое количество примесей пропана и изо — бутана, который снижает объем получаемого этилена.
Жидких продуктов при такой переработке получается на 2-3% больше, чем при обработке пропана. Выход этилена остается таким же.
Способы переработки
При термическом пиролизе предельных углеводородов реакции осуществляются в трубчатых печах при высоких температурах. К недостатку этого способа относят малый объем получаемого этилена. Вторым минусом является большое количество сажи, которая скапливается в печных змеевиках. Время, которое затрачивается на очистку печей, равно времени, необходимому для производства этилена и пропилена.
Предпочтительным на сегодняшний день считается каталитический метод. Температура в печах при этом способе существенно ниже, чем при термическом, что снижает энергоемкость процесса, а конверсия сырья выше. Такая технология пиролиза углеводородных газов частично решает проблему эффективности нефтепереработки. Для снижения количества сажи в реакторах применяют следующие способы:
- обработка поверхностей труб в устройстве для создания защитной пленки;
- использование ингибиторов коксования — разлагаемых сернистых соединений в очень малом объеме (до 0,02 % от общего состава);
- снижение давления отдельных компонентов сырья при помощи водяного пара.
Химический состав материалов, из которых изготовлен пиролизный реактор, является одним из главных факторов, влияющих на образование сажи.
В настоящее время вопрос разработки новых методов обработки нефтяного сырья при сниженных температурах с целью уменьшения коксообразования и повышения выхода готового продукта остается актуальным.
