Рациональное человечество всегда искало новые методы и пути получения полезных ресурсов. Поэтому технологии, которые позволяют путем переработки отходов получать полезное сырье, всегда имеют повышенный спрос.
Данный подход решает сразу две задачи: утилизировать отходы, нивелируя захламление, и получить полезные материалы, экономя природные резервы.
К тому же есть вещества, перерабатывать которые можно только специальными методами. К таким универсальным технологиям и относится пиролиз.
Описание процесса
Прежде всего, пиролиз это термический распад соединений неорганического и органического происхождения. От обыкновенного сжигания, химический процесс пиролиза отличается ограниченным количеством кислорода, что позволяет продуктам, попавшим в камеру установки, разложиться на отдельные составляющие.
Как было упомянуто выше, бескислородное разложение веществ имеет два направления: сбор вторсырья и обезвреживание бытовых отходов. Первое направление особенно востребовано, ведь оно позволяет получить продукты нефтехимического происхождения, которых в природе осталось ограниченное количество.
Виды пиролиза
Оборудование для пиролиза стоит не дешево, однако, наиболее дальновидные руководители промышленных производств приобретают пиролизные установки.
Данная технология используется людьми на протяжении двух веков.
Еще в далеком 19 веке, люди старались найти оптимальный способ разложения мусора, который позволит добиться следующих целей:
- Обеспечить достаточный уровень безопасности для экосистемы.
- Сократить финансовые затраты на утилизацию.
- Создать возможность накопления продуктов распада и получить материальную выгоду.
В результате были разработаны два основных вида, предназначенные для своего направления.
Сухой пиролиз и его разновидности
Сухой метод позволяет обезвредить вторсырье, получить топливо и химические соединения, способные применяться в промышленности.
Основная задача сухой переработки — рационально использовать невосполнимые природные ресурсы.
Вид получаемого сырья напрямую завязан на температурный режим.
- Нагрев установки до 500°С — это низкотемпературный пиролиз. В его результате образуется большое количество твердого остатка в виде кокса и полукокса, а также смола.
- Распад сырья при нагреве до 800°С (считается средней температурой). На выходе получается большее количество газообразного сырья, чем твердого и жидкого.
- Работа установки на более чем 900 °С — это высокотемпературный пиролиз. Объем получаемого сырья противоположен низкотемпературному виду — основной вид полученного сырья, это пиролизный газ. Кокса и смол получается минимальное количество.
Окислительный пиролиз
При окислительном методе, разлагаемое вторсырье контактирует с газами, которые появляются при сгорании топлива. Идеально подходит для нейтрализации нефтесодержащих отходов, пластиков, изделий из резины и т.п.
Виды пиролиза по типу сжигаемого материала
При выборе оптимального метода пиролиза необходимо учитывать не только получение наиболее желаемого сырья (кокс, газ и т.д.), но и вид перерабатываемого материала. Например, высокоскоростной распад на высоких температурах не позволит получить жидкое сырье.
Российская Федерация славится большими запасами древесного сырья, которое используется не в полной мере (до половины всей обрабатываемой древесины выбрасывается в отходы). Древесина утилизируется сухим методом, а температура зависит от того, какое сырье хочет получить утилизатор.
Утилизация метана имеет ряд особенностей. При температурах более 1000° С, она позволяет получить ацетилен, но распад метана на данное вещество не выгоден с точки зрения экономики. Поэтому промежуточное сырье направляется на тримеризацию, которая проходит при низких температурах с добавлением активированного угля.
Ранее алканы (предельные углеводороды) утилизировались при помощи крекинга. В наше время крекинг признан устаревшей технологией и заменяется пиролизом, имеющим перспективы.
Пиролиз ТБО
Твердыми бытовыми отходами выступает целая масса веществ, в которых присутствуют как органика, так и неорганические материалы. Все они имеют собственные свойства и агрегатное состояние.
К счастью утилизаторов и экологов, реактор пиролиза способен переработать ТБО практически с любым морфологическим составом:
- Фармацевтические остатки.
- Автопромышленные отходы (масло, шины и пр.).
- Электротехнический мусор (кабельная продукция и т.д.).
- Полимеры, упаковки, текстиль.
- Канализационные отходы.
В данной технологии существует лишь один недостаток. Отходы, в состав которых входят хлор, фосфор и другие вредные вещества, способны в процессе деструкции образовать токсичные материалы полураспада.
Пиролиз древесины
Именно российские химики впервые применили процесс пиролиза для утилизации древесины. Крекинг дерева без кислорода позволяет получить древесный уголь, который служит отличным источником энергии.
Сам процесс происходит в несколько этапов:
- Разогрев сырья до 200°С позволяет получить оксид углерода. При продолжительном сжигании выделяется большое количество энергии.
- Дальнейший разогрев до 500°С. В результате древесина распадается на твердые и жидкие продукты пиролиза (ацетон, уксусная кислота и сам уголь).
Переработка древесины методом термического распада востребована не только для промышленности, но и для бытового использования.
Продукты пиролиза
Безвредная переработка мусора — это спасение экологии. Но гораздо лучше, если технология позволяет получить прибыль от данного процесса.
Утилизируя отходы термическим разложением, получают следующие ресурсы:
- Пиролиз бензина относится к ключевым факторам, обеспечивающим сырьем химическую промышленность. Получаемые в процессе разложения этилен, пропилен, дивинил, а также бензол, остро востребованы в нефтехимических производствах. Благодаря пиролизной переработке бензиновых продуктов, синтезируется практически 100% этилена и чуть менее 70% пропилена, в расчет берется мировой показатель.
- Востребованность ацетона, уксуса, кокса, анилина и толуола также не нуждается в описании. Это лишь некоторые продукты распада древесины и древесного угля.
- Каучук, для изготовления которого необходим ацетилен. Последний в свою очередь является продуктом крекинга метана.
Внедрение метода на бытовом уровне
Уже сейчас в продаже присутствуют котлы, основанные на пиролизном методе. Температура пиролиза древесного топлива позволяет получить достаточное количество энергии не только для автономного поддержания процесса, но и для нагрева воды. Топливо в таких агрегатах используется без остатка, что приносит экономию.
Применение термического распада возможно и в других сферах. Внедрив пиролизную систему в кухонный духовой шкаф, производитель добьется инновационного метода очистки бытовой техники.
Принцип работы такой очистки следующий:
- После запекания духовка закрывается и быстро греется до необходимой температуры.
- Термическое воздействие заставляет жировые и прочие остатки разложиться.
- Полученный в результате газ выводится через вентиляцию, а твердые остатки (зола), скопленные в поддоне, выбрасываются.
В результате получаем чистых духовой шкаф, без запаха и наслоений.
