Co se stane v důsledku pyrolýzy?

Výroba organických látek se objevila již poměrně dávno, ale zpočátku byla založena na zpracování surovin rostlinného nebo živočišného původu. V polovině XNUMX. století pak lidstvo objevilo výrobu organických látek na bázi vedlejších produktů z koksování uhlí, které obsahovaly různé aromatické sloučeniny.

Teprve ve XNUMX. století se začala ropa a zemní plyn využívat jako zdroje pro získávání organických surovin, protože jejich výroba, doprava a zpracování jsou ekonomičtější než uhlí. Dnes je průmysl organické syntézy založen hlavně na těchto třech surovinách.

V procesu jejich pyrolýzy se získá pět skupin látek, které se používají pro syntézu tisíců dalších sloučenin:

• 1. Parafíny
• 2. Olefiny
• 3. Aromatické uhlovodíky
• 4. Acetylen
• 5. Syntézní plyn

Pojďme se tedy blíže podívat na to, jaký je proces pyrolýzy uhlovodíků.

Co je pyrolýza uhlovodíků.

Pyrolýza je proces rozkladu uhlovodíků, ke kterému dochází při vysokých teplotách. V pyrolýzních plynech převládají nenasycené uhlovodíky a kapalné produkty pyrolýzy (pryskyřice) obsahují aromatické uhlovodíky. Množství plynných olefinů (především ethylenu) vzniklých při tomto procesu závisí na povaze a kvalitě suroviny. Maximální výtěžek ethylenu se získá jako výsledek pyrolýzy ethanu. Nejmenší množství olefinů vzniká při pyrolýze těžkých ropných frakcí.

Hlavními surovinami používanými pro pyrolýzu k extrakci ethylenu jsou ethan, butan a propan obsažené v souvisejících plynech z těžby ropy. Také pro tyto účely se používají plynové a nízkooktanové benziny získané přímou destilací ropy. V zemích s nedostatečným množstvím plynných a lehkých kapalných uhlovodíků (například Japonsko) se jako suroviny pro pyrolýzu k výrobě ethylenu používají jakékoli ropné frakce.

Proces výroby ethylenu pyrolýzou uhlovodíkové suroviny zahrnuje následující fáze:

• Kompromitující pyrolýzní plyn
• Odstraňování těžkých uhlovodíků, sušení
• Separace (plynová frakcionace)
• Odstraňování sirovodíku, acetylenu a oxidu uhličitého
• Koncentrování etylenu (pokud je určeno pro výrobu polyethylenu).

Sloučeniny síry lze ze suroviny odstranit před pyrolýzou, ale nejčastěji se po pyrolýze odstraní sirovodík. Odstranění acetylenu a těžkých uhlovodíků lze provádět v různých fázích procesu. Vlhkost však musí být odstraněna ještě před fází frakcionace plynu, protože při nízkých teplotách separace se začnou tvořit krystalické hydráty, které ucpávají zařízení frakcionačních jednotek.

Při frakční separaci pyrolýzního plynu se získá 97–98 % ethylenu, který je vhodný pro výrobu etanolu a ethylenoxidu. K výrobě polyethylenu je zapotřebí ethylen vyšší čistoty, takže prochází dalším čištěním.

Zákonitosti procesu pyrolýzy uhlovodíků.

Proces pyrolýzy je charakterizován hlubokým rozkladem suroviny. Kromě toho spolu se štěpícími reakcemi, díky kterým vznikají nenasycené uhlovodíky, dochází také k sekundárním reakcím cyklizace, izomerizace a zhutňování produktů získaných primárním štěpením. Výskyt velkého množství různých reakcí vysvětluje skutečnost, že procesem pyrolýzy vzniká složitá směs produktů – od pevných po plynné.

Primární reakce během pyrolýzy mohou probíhat dvěma různými směry: štěpením řetězce podél uhlíkové vazby C-C za vzniku nasycených a nenasycených uhlovodíků, například:

a dehydrogenační reakce (přerušení vazeb):

Které reakce budou převládat, závisí na použitých surovinách. Při pyrolýze etanu převládá dehydrogenační reakce a při pyrolýze propanu a vyšších uhlovodíků převažují štěpící reakce. Oba typy reakcí se vyskytují se zvýšením objemu a absorpce tepla, a jsou proto zvýhodněny nízkými tlaky a vysokými teplotami.

Sekundární reakce probíhající během pyrolýzy jsou četnější a rozmanitější. Společné je, že na rozdíl od štěpných reakcí probíhají všechny tyto reakce s úbytkem objemu a uvolňováním tepla, takže jejich vzniku zvýhodňují nízké teploty a vysoký tlak.

Konečné složení produktů pyrolýzy uhlovodíků je tedy ovlivněno teplotou, dobou kontaktu a parciálním tlakem par suroviny. Podívejme se na tyto závislosti.

Vliv teploty. S rostoucí teplotou se výtěžek propylenu a ethylenu zvyšuje a výtěžek propylenu dosahuje maxima při nižší teplotě než výtěžek ethylenu. Změnou teploty je tedy možné regulovat poměr výtěžnosti ethylenu a propylenu.

Vliv kontaktní doby. Výtěžek ethylenu se začíná zvyšovat s rostoucí dobou kontaktu, dosahuje svého maxima a začíná klesat. Výtěžek propylenu dosahuje svého maxima mnohem dříve. Tímto způsobem lze dobu kontaktu upravit tak, aby se získal požadovaný poměr ethylenu k propylenu.

Vliv tlaku. S klesajícím tlakem počátečního propanu se zvyšuje výtěžek ethylenu. Proto se proces pyrolýzy obvykle provádí při tlaku blízkém atmosférickému a parciální tlak par suroviny se snižuje jejím zředěním vodní párou. S rostoucím poměrem vodní pára:propan výtěžek koksu prudce klesá, výtěžek etylenu naopak roste.

Se znalostí všech těchto vzorců je tedy možné regulovat proces pyrolýzy takovým způsobem, aby se z uhlovodíků získalo maximální množství požadovaného produktu.

1 1 1 1 1 Hodnocení 4.50 [5 hlas(y)]

• Komentáře k článku
• VKontakte

Metanová pyrolýza je proces, při kterém se metan (hlavní složka zemního plynu) rozkládá při vysokých teplotách bez přístupu kyslíku. Tento proces produkuje různé plyny, jako je vodík, oxid uhelnatý a další sloučeniny obsahující uhlík, stejně jako pevný zbytek nazývaný koks.

K výrobě vodíku lze použít metanovou pyrolýzu. Tento proces lze také použít k výrobě dalších cenných chemických produktů, jako je amoniak a metanol.

Metanová pyrolýza je jednou z metod zpracování zemního plynu, která může být účinnější a šetrnější k životnímu prostředí než tradiční metody zpracování. Pyrolýza metanu má však stejně jako jiné technologie své výhody a nevýhody a její použití může být limitováno ekonomickými a technickými faktory.

Kde se používá?

1. Výroba vodíku: Pyrolýzou metanu lze vyrobit vodík, který je čistým palivem a lze jej použít jako palivo pro automobily a další průmyslové technologie.
2. Výroba uhlíkových materiálů: Pyrolýzou metanu lze vyrábět uhlíkové materiály, jako je koks, který lze použít jako palivo nebo surovinu pro výrobu oceli.
3. Výroba chemických produktů: Pyrolýzou metanu lze vyrábět různé chemické produkty jako methanol a čpavek, které se používají v různých průmyslových procesech.
4. Energie: Pyrolýzu metanu lze použít jako alternativní zdroj energie, který lze použít k výrobě elektřiny.
5. Rekuperace odpadu: Metanová pyrolýza může být použita k regeneraci odpadních materiálů, jako je organický odpad a biomasa, které lze použít k výrobě energie a dalších cenných produktů.

Pyrolýza metanu má tedy široké uplatnění a lze ji využít v různých průmyslových odvětvích.

Zařízení na pyrolýzu metanu

Pro pyrolýzu metanu se používá speciální zařízení, které se může lišit v závislosti na konkrétním úkolu. Obecně se však pro pyrolýzu metanu používají následující typy zařízení:

1. Reaktory: Jedná se o hlavní zařízení pro pyrolýzu metanu. Reaktory mohou být různých typů, včetně vertikálních a horizontálních reaktorů, stejně jako reaktorů s pevným a pohyblivým ložem. Reaktory umožňují provádění pyrolýzy metanu za kontrolovaných podmínek, což zajišťuje vysokou účinnost procesu.
2. Zařízení pro přípravu surovin: před pyrolýzou metanu je třeba připravit suroviny. K tomu se používá různá zařízení, včetně drtičů, mlýnů a separátorů, které umožňují získat optimální velikost a tvar částic suroviny.
3. Systémy pro přívod surovin a plynů: pro pyrolýzu metanu je nutné přivádět suroviny a plyny do reaktoru. K tomuto účelu se používají speciální systémy včetně čerpadel, kompresorů a rozvodů.
4. Systémy sběru a čištění produktů: Po pyrolýze metanu je třeba produkty shromáždit a vyčistit. K tomu se používají různé systémy, včetně filtračních, kondenzačních a destilačních systémů.

K pyrolýze metanu se tedy používá složité zařízení, které umožňuje provádět proces za kontrolovaných podmínek a získávat vysoce kvalitní produkty.

Omezení

Metanová pyrolýza je poměrně účinný proces, který lze použít k výrobě různých produktů, jako je vodík, uhlíkové nanotrubice, syngas atd. Tento proces má však i některé nevýhody:

1. Vysoké náklady: zařízení pro pyrolýzu metanu je poměrně drahé a samotný proces vyžaduje velké množství energie. To může učinit výrobu produktů pyrolýzou metanu neekonomickou.
2. Vysoká teplota: K pyrolýze metanu dochází při velmi vysokých teplotách, což může vést ke vzniku škodlivých emisí a znečištění životního prostředí.
3. Nutnost použití katalyzátorů: pro zvýšení účinnosti procesu pyrolýzy metanu je nutné použít katalyzátory. Některé katalyzátory však mohou být drahé a vyžadují zvláštní podmínky skladování a použití.
4. Limited Feedstock: Metan je cenná surovina, kterou lze použít k výrobě energie a dalších produktů. Proto může použití metanu pro pyrolýzu čelit omezeným surovinám a konkurenci jiných průmyslových odvětví, která metan jako surovinu používají.

Pyrolýza metanu má tedy své nevýhody, které mohou její uplatnění v některých oblastech omezovat. S pokrokem v technologii a zlepšením procesu však lze tyto nevýhody překonat.

Zavolejte nám na číslo +7 (495) 532-86-40 nebo napište na info@agse.ru – obratem odpovíme a nabídneme vám naši pomoc!