Пиролиз - это... Виды пиролиза

Пиролиз - это химический процесс разложения вещества при нагревании. Данная реакция сопровождается разрывом внутримолекулярных связей. Она используется для получения новых веществ. В качестве исходного компонента выступает только одно вещество.

Разновидности и значимость процесса

Сухой пиролиз - процесс термического разложения без доступа кислорода. В зависимости от выбранного исходного компонента, данный процесс протекает при разных значениях температуры. Образующиеся в результате подобного превращения продукты реакции отличаются по составу, свойствам, сферам использования. В настоящее время выделяют следующие виды пиролиза:

• разложение при невысоких температурах;
• высокотемпературный пиролиз.

Характеристика высокотемпературного разложения

Пиролиз - процесс термического разложения твердого вещества. В случае его возгонки на высоких значениях температуры, в качестве основных продуктов реакции будут выступать газообразные вещества. Суть процесса связана с получением определенного количества энергии, ее расходованием в ходе химического взаимодействия.

Востребованность процесса

Так как пиролиз - это химический процесс, он сопровождается образованием нескольких веществ, имеющих широкое применение в промышленности. Например, кокс, востребованный в металлургии, получают именно таким способом. Многие полигоны бытового мусора уничтожают именно путем термического разложения. Пиролиз - это процесс, который не сопровождается образованием отходов, что особенно актуально для нашей планеты.

Способы получения нефтехимических продуктов

Как осуществляется пиролиз? Описание процесса можно рассмотреть на примере углеводородов. Происходит процесс их расщепления на несколько других веществ, имеющих более простое строение в сравнении с исходным веществом. Осуществляют подобный процесс в нефтехимической промышленности при температуре около 900 градусов.

Особенности древесного пиролиза

Такой пиролиз - это процедура сжигания древесины без присутствия воздуха, осуществляемая при температуре около 5000 градусов. В качестве ценных продуктов, получаемых в ходе такого взаимодействия, выступают уксусная кислота, ацетон, метанол, а также смола. Особенность данной химической реакции состоит в том, что древесный уголь можно применять в качестве отличного топлива для ускорения многих химических взаимодействий.

Такой пиролиз - это процесс, который начинает протекать при двухстах градусах по Цельсию, сопровождается реакция выделением смеси оксидов углерода. При последующем сжигании продуктов в атмосфере кислорода воздуха наблюдается повышение суммарной калорийности.

Древесный пиролиз - это отдельный раздел в химии, заслуживающий детального рассмотрения и изучения.

Особенности уничтожения бытового мусора

Среди важных сфер применения пиролиза особый интерес представляет процедура уничтожения бытовых отходов. Основное препятствие для подобной реакции представляет наличие в отходах ядовитых соединений серы, фосфора, хлора. Такие активные элементы способны образовывать опасные для живых организмов соединения. Процедура переработки полимеров и автомобильных покрышек – экономически выгодный процесс, позволяющий получать разнообразные вторичные продукты.

Стадии процесса

В процессе термического пиролиза осуществляют следующие превращения:

• сушка;
• крекинг;
• полное сгорание в атмосфере;
• очистка в поглотителях образующихся газообразных веществ.

Мусоросжигательные заводы, функционирующие в нашей стране, рассчитаны на разные режимы работы. Чтобы осуществить полную переработку бытовых отходов, подают газообразные вещества в поглотительные аппараты, в которых и производится полноценное очищение их от токсинов.

Шлак, получаемый в результате процесса пиролиза, является ценным химическим продуктом. В нем могут содержаться редкие металлы, применяемые в современной химической промышленности.

В процессе работы перерабатывающего предприятия получают тепловую и электрическую энергию, сырье для химического производства.

Перспективность пиролиза

В случае введения в химическую реакцию определенных катализаторов, наблюдается существенное повышение выхода продуктов. Ученые работают над проблемой загрязнения катализаторов в ходе реакции. В экспериментальных установках апробируют эффективность ингибиторов и активаторов, способных снижать скорость протекания вторичного процесса пиролиза.

В последнее время особое внимание уделяется разработке метода физического ускорения пиролиза с помощью электромагнитного поля.

В повседневной жизни востребованы печи на базе крекинга, которые состоят из двух камер. В одной части происходит возгонка топлива путем крекинга, а во второй камере осуществляется его непосредственное горение.

Химизм превращений основывается на явлении горения биомассы. Сначала наблюдается обугливание древесины, затем она дымится, потом вспыхивает, полностью превращается в газообразные продукты. Под действием высокой температуры осуществляется деструкция (термическое разложение) древесины, что приводит к выделению смеси горючих газообразных веществ. Их количественный показатель напрямую зависит от показателя температуры. Если она превышает 450 градусов, наблюдается образование незначительного количества газообразных веществ, они не вспыхивают. Оптимальный температурный режим для процесса древесного пиролиза – 900 градусов по Цельсию. При разогревании до этого показателя всей поверхности дерева наблюдается его возгорание.

При этом выделяется дополнительное количество энергии, в результате чего химический процесс существенно ускоряется. При ограничении доступа в реакционную смесь кислорода разложение осуществляется с первоначальной скоростью. Образующиеся газы отводят, применяют их для различных направлений химического производства.

В естественных условиях пиролиз осуществляется совместно с горением. Сначала наблюдается нагревание древесины от внешнего источника энергии, потом происходит процесс разложения. При ограничении доступа в реакционную смесь кислорода возможно возгорание. Особенность процесса в отсутствии необходимости использования дополнительного источника энергии.

Специфика применения

В идеальной ситуации пиролиз осуществляют в замкнутом пространстве без притока кислорода воздуха, с постоянным подводом энергии. Чтобы снизить затраты энергии на данный химический процесс, используют горючие газы, образующиеся во время пиролиза. В качестве основного оборудования, применяемого в производстве, необходимо упомянуть газогенераторы, фильтры, а также блоки охладителей.

Отходы в виде щепы, опилок, стружки помещают в печь, затем осуществляется процедура их сжигания при минимальной подаче воздуха. Учитывая зависимость между производительностью установки и температурой процесса, в промышленности используют вариант быстрого пиролиза, предполагающего разогревание сырья до максимальной температуры.

Выделяющиеся газы охлаждают, фильтруют, закачивают в специальные резервуары для последующего применения.

При пиролизе каменного угля получают смесь ценных продуктов. Особенность данного процесса заключается в необходимости нагревания смеси до высокой температуры. Какие ценные компоненты для химического производства можно получить при пиролизе древесины?

В первую очередь выделим кокс, применяемый в больших объемах в процессе плавки стали. Кроме того, в получаемой газообразной смеси содержится аммиак, востребованный в химии удобрений.

Анилин является основным компонентом эмалей и красок, получаемых в современной промышленности. Толуол – ценное сырье для производства красителей и взрывчатых веществ.

Разновидности котлов

Такие агрегаты могут иметь два варианта строения. Среди востребованных моделей отметим аппараты, в которых первая топка расположена над второй. Соединены они с помощью прямоугольной форсунки, выполненной из специального огнеупорного кирпича. При качественном пиролизе образуется множество полезных химических веществ, причем процесс не предусматривает существенных затрат кислорода. Термический распад углеводородов – отличный способ получения газообразных веществ, применяемых в последующем синтезе.