Տնտեսական վառելիքի օգտագործման անհրաժեշտությունը աշխարհում վաղուց ուշացած է: Օրինակ՝ պիրոլիզի գազն այսօր արդեն լայնորեն կիրառվում է Եվրոպայում։ Նման վառելիքով կարող են աշխատել բոլոր տեսակի խոհանոցային սարքավորումները, ջեռուցման սարքերը և նույնիսկ մեքենաները։
Սահմանում
Իրականում, հենց «պիրոլիզի» հասկացության ներքո քիմիկոսները հասկանում են նյութի տարրալուծումը մոլեկուլային մակարդակում բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ, սովորաբար օդի բացակայության դեպքում: Բարդ միացությունները նման պայմաններում քայքայվում են ավելի պարզների։ Այս դեպքում միջավայրում ձևավորվում են տարբեր տեսակի նոր տարրեր։ Ըստ էության, պիրոլիզը սովորական չոր թորման գործընթաց է։
Գազ վառելափայտից
Երբ վառելիքն այրվում է բարձր ջերմաստիճաններում թթվածնազուրկ միջավայրում, ձևավորվում են հետևյալ այրման արտադրանքները.
- պիրոլիզ գազ;
- պիրոլիզի խեժ (հեղուկ արտադրանք).
Ցուցակից առաջին արտադրանքը, ի թիվս այլ բաների, ունի այն հատկանիշը, որը կարող է ձևավորվել նաև թթվածնային միջավայրում վառելիքի այրման ժամանակ:Այնուամենայնիվ, այս դեպքում գազ կարելի է ստանալ միայն այն դեպքում, եթե վառելիքն այրվի 500 °C-ից ոչ ցածր ջերմաստիճանում։
Ո՞ր ապրանքները կարելի է օգտագործել
Պիրոլիզի կաթսաները տներում կարող են աշխատել սովորական փայտի կամ հատուկ ծղոտե ներքնակների վրա, օրինակ՝ թեփից կամ սեղմված փայտի բեկորներից: Տարբեր տեսակի կենցաղային և արդյունաբերական թափոնները կարող են նաև պիրոլիզացվել: Այն այրվում է նույն ձևով, օրինակ՝ ռետինե, հին մեքենայի անվադողեր, պլաստմասսա, հին իրեր և այլն։Այս դեպքում պիրոլիզը թույլ է տալիս ոչ միայն որոշակի քանակությամբ ջերմություն ստանալ, այլև մաքուր պահել շրջակա միջավայրը։ Ի վերջո, ինչպես գիտեք, պլաստիկը երկար ժամանակ չի քայքայվում հողի մեջ։ Տարբեր տեսակի յուղ պարունակող նյութերը աղտոտում են ինչպես հողը, այնպես էլ ջրային մարմինները։
Կարելի է նաև այրել նմանատիպ եղանակով՝
- թուղթ, ստվարաթուղթ, տեքստիլ;
- մեթան;
- ածխաջրածիններ;
- տորֆ;
- ապրանքային փայտ (ներառյալ քիմիապես ներծծված փայտ);
- ծղոտ, տերևներ, ընկույզի կեղևներ, մոլախոտեր:
Բացի այդ, ներկերի մնացորդները, յուղերը և այլն կարող են վերամշակվել պիրոլիզի ռեակցիայի միջոցով: Սա նաև օգնում է մաքուր պահել շրջակա միջավայրը:
Կոմպոզիցիա
Ստացված պիրոլիզի գազը, ի թիվս այլ բաների, պարունակում է մեծ քանակությամբ մասնիկներ՝ սովորաբար մուրի տեսքով: Այն նաև պարունակում է տարբեր տեսակի քիմիական բաղադրիչներ, օրինակ՝ ջրածին։ Այնուամենայնիվ, հիմնականպիրոլիզի գազի բաղադրությունը դեռ հետևյալն է.
- ցնդող ածխաջրածիններ;
- ածխածնի մոնօքսիդ.
Շատ վտանգավոր է մարդու առողջության և նույնիսկ նրա կյանքի համար, CO-ն նման ռեակցիայի ժամանակ առաջանում է փայտածուխի թերի այրման պատճառով։
Պիրոլիզի տեսակներ
Այս պահին նման ռեակցիաների միայն երկու հիմնական տեսակ կա. Պիրոլիզը կարող է լինել՝
- չոր;
- օքսիդատիվ.
Առաջին տեսակի ռեակցիաները, իրենց հերթին, բաժանվում են՝.
- ցածր ջերմաստիճան;
- բարձր ջերմաստիճան.
Ինչպես է արտադրվում գազը՝ օքսիդատիվ պիրոլիզ
Այս ռեակցիան ներկայումս կոչվում է ամենաէկոլոգիապես մաքուր և արդյունավետ: Պիրոլիզն այս դեպքում տեղի է ունենում շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։ Օրինակ, երբ մեթանը այս կերպ այրվում է, թթվածնի որոշակի տոկոսը խառնվում է դրա հետ։ Մասնակի այրման դեպքում նյութն այս դեպքում ահռելի քանակությամբ էներգիա է թողարկում: Արդյունքում, խառնուրդի մնացորդները տաքացվում են մինչև 16000 ° C ջերմաստիճան:
Օքսիդատիվ պիրոլիզի ռեակցիան հիմնականում օգտագործվում է յուղ պարունակող տարբեր արդյունաբերական նյութեր, ինչպես նաև պլաստիկ և ռետին այրելու համար։ Գազն այս դեպքում կարող է գնալ, օրինակ, ջեռուցելու հենց աղբահանության ընկերության խանութները։
Չոր պիրոլիզ
Այս ռեակցիան տեղի է ունենում առանց թթվածնի մասնակցության և, ինչպես արդեն նշվեց, իր հերթին կարող է լինել ցածր կամ բարձր ջերմաստիճան։ Առաջին դեպքումվառելիքը ջեռուցվում է մինչև առավելագույնը `մինչև 1000 ° C, երկրորդում` 1000 ° C-ից բարձր: Ինքնին մեծ քանակությամբ պիրոլիզի գազ ստանալու համար հիմնականում օգտագործվում են բարձր ջերմաստիճանի ռեակցիաներ։
Երբ վառելիքն այրվում է մինչև 800 °C միջավայրում, ստացվում է բավականին շատ գազ՝ ցածր ջերմային արժեքով։ Նաև այս դեպքում մնում է բավականին փոքր քանակությամբ կոքս և հեղուկ խեժեր։
Ամենահարմարը պիրոլիզի գազ ստանալն է 900-ից 1000 °C ջերմաստիճանում: Այս դեպքում արդեն կա դրա արտադրության առավելագույն տոկոսը։ Այս դեպքում այս եղանակով ստացված գազն ունի նվազագույն կալորիականություն։ Նման արտադրանքը, ի թիվս այլ բաների, համարվում է բարձրորակ վառելիք, որը հարմար է երկար հեռավորությունների վրա տեղափոխելու համար։
Երբ վառելիքն այրվում է 450-ից 500 °C ջերմաստիճանում, ելքը շատ ցածր է ինչպես պինդ մնացորդներում, այնպես էլ գազում: Վերջինս, սակայն, որակյալ չէ, քանի որ ունի առավելագույն կալորիականություն։
Որտեղ կարելի է գազ օգտագործել
Այսպիսով, պիրոլիզի գործընթացը թույլ է տալիս ջեռուցել տարբեր տեսակի տարածքներ վառելիքի նվազագույն կորստով: Բացի այդ, օգտագործելով այս ռեակցիան, շրջակա միջավայրը մաքուր է պահվում: Բայց որտե՞ղ կարող է օգտագործվել թթվածնազուրկ միջավայրում վառելիքի այրման ժամանակ առաջացած պիրոլիզի գազը:
Այրման այս արտադրանքն այսօր ամբողջ աշխարհում համարվում է հիմնականում որպես ջերմային էներգիայի այլընտրանքային տնտեսական աղբյուր: Որոշ եվրոպական երկրներում պիրոլիզի գազը վաղուց տարածված էվառելիք, որն օգտագործվում է սարքավորումների կողմից, որոնք տաքացնում են ջուրը (ջեռուցման և տաք ջրի համակարգերի համար), էլեկտրականությունը, գոլորշին:
Կաթսաներ
Հին ժամանակներից մարդիկ տաքացնում էին իրենց տները՝ օգտագործելով սովորական վառարաններ, որոնք աշխատում են փայտի և ածուխի վրա: Հետագայում տները սկսեցին համալրվել նույն տեսակի վառելիքով աշխատող ժամանակակից պինդ վառելիքի կաթսաներով։ Նման ագրեգատները մեր ժամանակներում օգտագործվում են տները տաքացնելու համար: Դրանք էժան են, և դրանց տեղադրման համար անհրաժեշտ չէ տարբեր ատյաններում թույլտվություններ ստանալ: Այնուամենայնիվ, սովորական պինդ վառելիքի կաթսաները ունեն մեկ բավականին լուրջ թերություն. Նրանք վառելիքը սպառում են ծայրաստիճան ոչ տնտեսապես։ Նման ագրեգատների խցերում այրման շատ մնացորդներ են մնում: Բացի այդ, նման սարքավորումներից առաջացած ջերմության մի մասը ծխի հետ միասին պարզապես թռչում է «ծխնելույզով»:
Ինժեներներ, ովքեր որոշեցին շտկել պինդ վառելիքի կաթսաների այս մինուսը և, ի վերջո, ստեղծեցին պիրոլիզի ջեռուցման միավորներ, որոնք խնայող են և հեշտ օգտագործման համար: Նման կաթսաներում, ի թիվս այլ բաների, կան լրացուցիչ խցիկներ, որոնցում տեղի է ունենում պիրոլիզի գազի հետայրում։
Այս սորտի ագրեգատներում ռեակցիան ընթանում է թթվածնի ուժեղ անբավարարությամբ (15%): Փայտը կամ ցանկացած այլ վառելիք այս տեսակի սարքավորումների մեջ քայքայվում է գազերի և փոքր քանակությամբ անօրգանական մնացորդների: Պիրոլիզի գազերի դեպքում հետայրիչում այրման ջերմաստիճանը կարող է հասնել մինչև 110-1200 °C:
Ուրիշ որտեղ է գազ օգտագործվում
Ամենալայն կիրառվող պիրոլիզը, հետևաբար, ստացվել է ջեռուցման և ջրի ջեռուցման համակարգերում:Նաև այս ռեակցիան լայնորեն կիրառվում է՝
- մշակող արդյունաբերությունում;
- քիմիական;
- ախտահանելիս.
Երբեմն պիրոլիզի գազն այսօր օգտագործվում է նաև որպես վառելիք տարբեր տեսակի սարքավորումների կամ, ինչպես արդեն նշվեց, մեքենաների համար:
Գազ արտադրող կայաններ
Այս տեսակի սարքավորումներն օգտագործվում են բարձրորակ պիրոլիզի վառելիք արտադրելու համար, որը որոշ դեպքերում կարող է փոխարինել, օրինակ, ավանդական բնական գազը։ Նման տեղադրումները հերմետիկ վառարաններ են, կարգավորվող օդի մատակարարմամբ: Այս տեսակի սարքավորումների ծխնելույզը, ի թիվս այլ բաների, կարող է արգելափակվել:
Ստացեք պիրոլիզի գազ հետևյալ կայանքներում.
- Օդը մղեք վառարան պոմպի միջոցով:
- Տեղադրման պարունակությունը որոշակի ջերմաստիճանի տաքացնելուց հետո օդի մատակարարումը դադարեցվում է:
- Խիտ սև ծուխը, որը դուրս է գալիս սարքից, մաքրվում է մուրից՝ օգտագործելով ցիկլոններ:
- Հեռացրեք ջրի գոլորշին պիրոլիզի գազից, որպեսզի բարձրացնեք դրա այրման ջերմաստիճանը (անցեք հովացուցիչի միջով):
- Գազը սնվում է նուրբ ֆիլտրի մեջ, որի դիզայնը ներառում է ջրի բաք, էլեկտրաստատիկ տեղադրում և ստվարաթղթե փամփուշտներ:
Պիրոլիզի գազերի մաքրումը արդյունաբերության մեջ, իսկ երբեմն էլ առօրյա կյանքում օգտագործելուց առաջ պետք է իրականացվի անխափան: Պինդ մասնիկները և բոլոր տեսակի քիմիական կեղտերը կարող են վնասել սարքավորումները,աշխատում է այս տեսակի վառելիքով: Հետագայում, օրինակ, պիրոլիզի գազը կարող է մղվել գլան:
Գազի գեներատորի վառելիքի օգտագործում տանը
Այս տեսակի ինստալացիաներն առավել հաճախ օգտագործվում են, իհարկե, արտադրության մեջ։ Բայց երբեմն դրանք ձեռք են բերվում մասնավոր տների համար: Տանը պիրոլիզի գազ ստանալը համեմատաբար պարզ խնդիր է: Որոշ արհեստավորներ հաճախ նույնիսկ սեփական ձեռքերով գազի գեներատորներ են պատրաստում։
Կենցաղային կայանքներից ստացված գազը կարող է օգտագործվել տարբեր նպատակներով։ Շատ հաճախ, օրինակ, մասնավոր առևտրականները սովորական վառարանները միացնում են գազի գեներատորներին։ Պիրոլիզի գազի այրումը այնքան ինտենսիվ չէ, որքան բնական գազը: Այնուամենայնիվ, դեռևս բավականին հարմար է վառարանը օգտագործել իր նպատակային նպատակներով։
Նաև, օրինակ, ինքնածին գեներատորը հաճախ առօրյա կյանքում միացված է գազի գեներատորներին: Երբ թթվածինը մատակարարվում է բնական գազի միջոցով, նման սարքավորումներում բոցի ջերմաստիճանը հասնում է 2000 °C-ի։
Ինչպես արդեն նշվեց, տանը պիրոլիզի գազը կարող է օգտագործվել նաև որպես ավտոմեքենայի վառելիք։ Նման կիրառման համար մեքենայի շարժիչը միայն փոքր-ինչ փոփոխության կարիք կունենա: Ընդ որում, նման վառելիքի վրա կարող են աշխատել և՛ բենզինային, և՛ դիզելային շարժիչները։ Նման գազը օգտագործվում է տանը, հաճախ էլեկտրաէներգիայի գեներատորներում։
Հավելվածի առանձնահատկություններ
Այսպիսով, պիրոլիզի գազն ունի ջերմության փոխանցման մի փոքր ավելի ցածր աստիճան, քան բնական կամ հեղուկացված: Հետեւաբար, տարբեր տեսակի ջեռուցման եւխոհանոցային սարքավորումները, այն օգտագործելիս, ճիշտ, ավելի ինտենսիվ այրման համար անհրաժեշտ է ավելացնել դրա մատակարարումը։
Խոհանոցային սարքավորումներում, օրինակ, դրա համար կարելի է շիթեր փորել: Պիրոլիզ գազի վառարանը այս դեպքում կաշխատի այնպես, ինչպես բնական գազի վրա: Այսինքն՝ վառելիքի այրման ինտենսիվությունը նույնն է լինելու։ Բացի այդ, տարբեր տեսակի սարքավորումները մեկ այլ տեսակի գազ տեղափոխելու համար հաճախ փոխվում է դրա որոնվածը: Նման վառելիքով աշխատող տրանսպորտային միջոցներում վառելիքի համակարգը ամբողջությամբ փոխվում է։
Փայտաայրման մեքենաներ
Խորհրդային Միությունում 1920-ականների սկզբին գազի գեներատոր բեռնատարները շատ լայնորեն օգտագործվում էին: Այդ տարիներին մենք անգամ նման մեքենաների մրցութային փորձարկումներ ենք անցկացրել մեր երկրում։
Առաջին գազի գեներատորի շարժիչը մեքենայի համար մեր ԽՍՀՄ-ում տեղադրվել է պրոֆեսոր Վ. Ս. Այս հաստատության մասնագետներն այնուհետ փորձեր են կատարել «Իմբերտ-Դիտրիխ» և «Պիպ» արտասահմանյան մեքենաներով։
Մեր երկրում կառուցված առաջին NATI-1 գազային գեներատորն աշխատել է սովորական փայտի վրա։ 1932 թվականին ստեղծվել է նաև NATI-3 ինստալացիան՝ նախատեսված մոտորանավակի համար։ Միևնույն ժամանակ Ռուսաստանում հայտնվեց առաջին ավտոմոբիլային գազի գեներատորը, որը ստեղծվել էր «Ավտոդոր» հասարակության աջակցությամբ։ Այն ստացել է «Ավտոդոր-1» անվանումը։ Նույնիսկ ավելի ուշ ԽՍՀՄ-ում մշակվեցին այս տիպի մի քանի ավելի առաջադեմ կայանքներ։ Նրանցից ստացված պիրոլիզի գազի բաղադրությունըօգտագործումը, իրականում շատ բարձրորակ էր: Այս վառելիքով աշխատող մեքենաները հայտնի են իրենց հուսալիությամբ, բարձր արդյունավետությամբ և երկար սպասարկման կյանքով:
Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ ԽՍՀՄ-ում առաջին և թիկունքում ակտիվորեն օգտագործվում էին ZIS-5 և GAZ-AA գազային բեռնատարները: Պատերազմի ավարտին երկրում արդեն շահագործվում էր մոտ 200 հազար մեքենա՝ պիրոլիզի գազային շարժիչներով։
Իհարկե, նման վառելիքի օգտագործումը պայմանավորված էր առաջին հերթին այն ժամանակվա երկրում նավթամթերքի պակասով։ Սակայն պետք չէ կարծել, որ պիրոլիզի գազը օգտագործվել է միայն պետական բյուջեի դեֆիցիտի պատճառով։ Այդպիսի վառելիքն այն ժամանակ համարվում էր բավականին արդյունավետ ու խոստումնալից և օգտագործվում էր ոչ միայն Ռուսաստանում։ Օրինակ, անցյալ դարի 20-30-ական թվականներին պիրոլիզի մեքենաները լայն տարածում գտան այնպիսի երկրներում, ինչպիսիք են Ֆրանսիան, Գերմանիան, Մեծ Բրիտանիան, Ֆինլանդիան, Շվեդիան։ Նաև նման գազով աշխատող մեքենաները լայնորեն օգտագործվում էին ասիական որոշ երկրներում։ Օրինակ՝ այս տիպի մեքենաներն այն ժամանակ հաջողությամբ շահագործվում էին Չինաստանում, Ճապոնիայում և Հնդկաստանում։
Պատմական նախապատմություն
Փայտի պիրոլիզը առաջին քիմիական գործընթացներից մեկն է, որը սկսեց ակտիվորեն կիրառվել մարդկանց կողմից: Ռուսաստանում, օրինակ, նման ռեակցիան լայնորեն կիրառվում էր դեռևս 12-րդ դարում՝ սոճու խեժի արտադրության համար։ Վերջինս հետագայում օգտագործվել է ճոպանների ներծծման, ինչպես նաև գետային և ծովային նավերի մշակման համար։ Արդյունաբերական մասշտաբով շվեդներն առաջինն էին, որ օգտագործեցին պիրոլիզի միջոցով փայտը ներծծելու համար: Այս երկրում նույնպես նման արձագանք կաօգտագործվում է ներծծող խեժ պատրաստելու համար։
20-րդ դարի սկզբին Ռուսաստանում ձևավորվեցին փայտի պիրոլիզի աշխարհի լավագույն դպրոցներից մի քանիսը: Դա, իհարկե, առաջին հերթին պայմանավորված էր նրանով, որ մեր երկրի տարածքում աճում են բազմաթիվ անտառներ։ Մինչ բնական գազի օգտագործումը, մենք Ռուսաստանում ունեինք գազ արտադրող հզոր սարքավորումներ, որոնք տեղադրված էին բազմաթիվ ձեռնարկություններում։ Նման կայանքները երկար ժամանակ օգտագործվել են մինչև բնական գազով աշխատողների հայտնվելը։
Իհարկե, հետագայում նման սարքավորումները հնացած ճանաչվեցին։ Գործարաններից հանվել են գազի գեներատորները։ Իսկ մինչ օրս, ցավոք, Ռուսաստանի Դաշնությունում պիրոլիզը՝ որպես այլընտրանքային տնտեսական վառելիքի տեսակ, ի տարբերություն եվրոպական երկրների, լայն տարածում չի գտել։ Այնուամենայնիվ, Ռուսաստանում վառելիքի այս տեսակը ներկայումս ճանաչվում է որպես բավականին հեռանկարային: Ուստի չի բացառվում, որ մոտ ապագայում մեր երկրում պիրոլիզի գազը շատ ավելի լայն կիրառություն ունենա։ Չէ՞ որ նման վառելիքի օգտագործումը թույլ է տալիս ոչ միայն խնայել գումար, այլև խնայել շրջակա միջավայրը։
