Ի՞նչ է պիրոլիզը: Ո՞րն է դրա նշանակությունը ժամանակակից քիմիական արդյունաբերության համար։ Եկեք միասին նայենք այս հարցին։
Ածխաջրածինների պիրոլիզի մասին
Այսպիսով, ի՞նչ է պիրոլիզը: Այս գործընթացի սահմանումը ներառում է օրգանական միացության ջերմային տարրալուծում առանց թթվածնի առկայության: Նման քայքայման ենթարկվում են նավթամթերքները, ածուխը, փայտը։ Գործընթացի ավարտից հետո ձևավորվում է սինթեզի գազ, ինչպես նաև այլ վերջնական արտադրանք:
Գործընթացի առանձնահատկությունները
Պիրոլիզի ռեակցիան իրականացվում է 800-ից 900 աստիճան ջերմաստիճանում։ Հենց այս գործընթացն է համարվում էթիլենի առաջացման հիմնական տարբերակը։ Այս չհագեցած ածխաջրածինը կարևոր հումք է տարբեր օրգանական միացությունների արտադրության համար՝ բենզոլ, դիվինիլ, պրոպիլեն:
Փայտի պիրոլիզ
Վիճելով, թե ինչ է պիրոլիզը, մենք նշում ենք, որ առաջին անգամ նավթի և գազի հումքի վերամշակման այս քիմիական տեխնոլոգիան արտոնագրվել է Ա. Ա. Լետնիի կողմից 1877 թվականին: Ի՞նչ է փայտի պիրոլիզը: Այս ռեակցիան իրականացվում է մոտ 500 աստիճան ջերմաստիճանում։ Այն կապված է քիմիական արտադրության այնպիսի կարևոր բաղադրիչների ձևավորման հետ, ինչպիսիք են քացախաթթուն, փայտածուխը, խեժը,ացետոն. Հաշվի առնելով, որ մեր երկիրը անտառների «մառան» է, Ռուսաստանում փայտի պիրոլիզի պրոցեսի մեծ գործարաններ են գործում։
Աղբի պիրոլիզ
Թափոնների պիրոլիզը հատուկ ծրագիր է, որը վերաբերում է կենցաղային թափոնների ոչնչացմանը: Պլաստմասսաների, անվադողերի, տարբեր օրգանական թափոնների պիրոլիզի բարդությունը պայմանավորված է նրանով, որ ենթադրվում է այլ տեխնոլոգիա, որն էապես տարբերվում է այլ պինդ նյութերի մշակման գործընթացից։
Բազմաթիվ թափոններ պարունակում են ծծումբ, քլոր, ֆոսֆոր, որոնք օքսիդացումից հետո (օքսիդների առաջացում) ձեռք են բերում ցնդական հատկություն։ Պիրոլիզի արտադրանքը վտանգ է ներկայացնում շրջակա միջավայրի համար:
Երբ քլորը փոխազդում է տարրալուծման գործընթացի ավարտից հետո ձևավորված օրգանական նյութերի հետ, արտազատվում են ուժեղ թունավոր միացություններ, ինչպիսիք են դիօքսինները: Արտանետվող ծխից նման արտադրանքը որսալու համար անհրաժեշտ է հատուկ պիրոլիզի միավոր: Նման ընթացակարգը ներառում է զգալի նյութական ծախսեր։
Եվրոպական երկրների համար էկոլոգիական մեծ նշանակություն ունի հին մեքենաների անվադողերի, ռետինե մասերի վերամշակման խնդիրը, որոնք մշակել են իրենց ծառայության ժամկետը։ Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ բնական նավթային հումքը օգտակար հանածոների անփոխարինելի տեսակ է, անհրաժեշտ է առավելագույնս օգտագործել երկրորդական պաշարները։
Կենցաղային և շինարարական աղբից դուք կարող եք ստանալ հսկայական քանակությամբ օրգանական և անօրգանական բաղադրության տարբեր նյութեր, ուստի շատ կարևոր է զարգացնելայս արդյունաբերությունը։
Պոլիմերները և մեքենաների անվադողերը հիանալի արժեքավոր հումք են: Ցածր ջերմաստիճանի պիրոլիզի միջոցով դրա մշակումից հետո հնարավոր է ստանալ հագեցած ածխաջրածինների հեղուկ ֆրակցիաներ (սինթետիկ յուղ), այրվող գազ, ածխածնի մնացորդ և մետաղական լար։ Մեկ տոննա ռետինե անվադողերի այրումից մթնոլորտ է արտանետվում մոտ 270 կգ մուր, ինչպես նաև մոտ 450 կգ թունավոր գազային նյութեր։
Syngas
Սա ջրածնի և ածխածնի երկօքսիդի խառնուրդ է (2): Արդյունաբերական ծավալներում այն ստացվում է մեթանի գոլորշու ռեֆորմացիայի, ածխի գազիֆիկացման, մեթանի օքսիդացման և օրգանական թափոնների վերամշակման ժամանակ։ Կախված սինթեզի գազի արտադրության տեխնոլոգիայից՝ դրանում ածխածնի մոնօքսիդի և ջրածնի հարաբերակցությունը կարող է տատանվել 1:1-ից մինչև 1:3:
Այս հումքի կիրառման հիմնական ոլորտներում առանձնահատուկ տեղ է զբաղեցնում մեթանոլի արտադրությունը, ինչպես նաև Ֆիշեր-Տրոպշի սինթեզը։ Այն հասկացվում է որպես քիմիական ռեակցիա, որը տեղի է ունենում կատալիզատորի առկայության դեպքում: Այն բաղկացած է ածխածնի մոնօքսիդի և ջրածնի փոխակերպումից մի շարք հեղուկ ածխաջրածինների: Հիմնականում կոբալտը և երկաթը ընտրվում են որպես կատալիզատորներ (արագացուցիչներ) այս փոխազդեցության համար:
Այս գործընթացի առանձնահատկությունը սինթետիկ նյութերի արտադրության հնարավորությունն է՝ սինթետիկ քսայուղի կամ վառելիքի տեսքով օգտագործելու համար:
Ստացող առանձնահատկություններ
Ինչպիսի՞ն է ռեակցիայի քիմիան: Փորձենք պարզել, թե ինչ է դա։Պիրոլիզի սահմանումը քննարկվեց վերևում, այժմ անդրադառնանք քիմիական գործընթացի առանձնահատկություններին: Ֆիշեր-Տրոպշի մեթոդը ներառում է մեթանի փոխազդեցությունը թթվածնի հետ: Ռեակցիայի արտադրանքներն են ածխածնի օքսիդը և ջրածինը: Ռեակցիայի արդյունքում ստանում ենք մի շարք ալկանների ածխաջրածիններ եւ ջրային գոլորշի։ Մաքրումից հետո ստացված ածխաջրածնային արտադրանքներն են, որոնք օգտագործվում են սինթետիկ յուղ ստեղծելու համար:
Պիրոլիզի իմաստը
Ածխածնի մոնօքսիդը և ջրածնի գազը արտադրվում են փայտի վառելիքի և ածուխի մասնակի օքսիդացումից: Նման գործընթացի նշանակությունը պինդ հումքից (ածխաջրածնային թափոններ կամ ածուխ) ջրածնի կամ հեղուկ ածխաջրածինների առաջացման մեջ է։
Պինդ թափոնների ոչ օքսիդատիվ պիրոլիզի ժամանակ սինթեզ գազը ներկայումս արտադրվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ: Դրա մի մասը օգտագործվում է նաև ավտոմոբիլային վառելիքի տեսքով՝ առանց Ֆիշեր-Տրոպշի ռեակցիայի հետագա մշակման։ Եթե անհրաժեշտ է օգտագործել պարաֆինների և քսանյութերի նման հեղուկ վառելիք, ապա կիրառվում է պարզեցված քիմիական տեխնոլոգիա։
Եթե անհրաժեշտ է ավելացնել արտադրվող ջրածնի քանակը, ջրի գոլորշիների ծավալը փոխելով, քիմիական հավասարակշռությունը փոխվում է այս հավասարման մեջ։ Այս դեպքում փոխազդեցության ավարտից հետո առաջանում են ջրածին և ածխաթթու գազ։
Տեխնոլոգիաների բարելավում
Գերմանացի հետազոտողներ Հանս Տրոպշի և Ֆրանց Ֆիշերի կողմից 1920 թվականին արված հայտնագործությունից հետո տեխնոլոգիան բազմիցս արդիականացվել և կատարելագործվել է: Աստիճանաբար քանակՊիրոլիզով ստեղծված սինթետիկ վառելիքը Գերմանիայում հասել է օրական 124000 բարելի։ Նման ցուցանիշ եղել է 1944թ.
Արդիականություն
Այսօր կան երկու խոշոր ընկերություններ, որոնք օգտագործում են Fischer-Tropsch գործընթացը իրենց տեխնոլոգիայի մեջ: Հարավային Աֆրիկայում դիզելային վառելիքի մեծ մասն արտադրվում է պիրոլիզի միջոցով, որին հաջորդում է ձևավորվող արտադրանքի օքսիդացումը:
Այս քիմիական տեխնոլոգիան առանձնահատուկ ուշադրություն գրավեց այն բանից հետո, երբ գիտնականները սկսեցին ուղիներ փնտրել դիզելային ցածր ծծմբի պարունակությամբ նյութեր արտադրելու համար, որոնք կարող էին նվազագույն վնաս հասցնել շրջակա միջավայրին: Օրինակ, ամերիկյան ընկերությունները ներկայումս ընտրում են կոքս կամ ածուխ որպես հումք՝ արտադրելով բարձրորակ հեղուկ ածխաջրածիններ։
Չնայած այն հանգամանքին, որ պիրոլիզի գործընթացը հասուն տեխնոլոգիա է, որը կարող է օգտագործվել լայն մասշտաբով, այն կապված է գործարանի վերանորոգման և շահագործման համար բավականին բարձր նյութական ծախսերի հետ: Շատ արտադրողների համար դա զսպող գործոն է, քանի որ նավթի համաշխարհային գների նվազման միտում կա։
Եզրակացություն
Ածխի համաշխարհային պաշարները բավականին մեծ են. Նրանք կարող են օգտագործվել որպես վառելիքի աղբյուր նավթի զգալի սպառման պատճառով: Նավթի և գազի արդյունաբերությամբ զբաղվող վերլուծաբանները համոզված են, որ պիրոլիզի միջոցով է հնարավոր բարձրորակ ածխաջրածիններ արտադրել։ Նրանք նշում են, որ ստացված վառելիքը ոչ միայն նավթային վառելիքի համեմատ ավելի բարձր բնապահպանական ցուցանիշներ ունի, այլև միանգամայն ընդունելի է սպառողների համար։ըստ գնային միջակայքի. Fischer-Tropsch սինթեզի և կենսազանգվածի գազաֆիկացման համակցության դեպքում մենք կարող ենք խոսել ավտոմոբիլային վառելիքի վերականգնվող տարբերակի արտադրության խոստումնալից եղանակի մասին:
Ածուխի պիրոլիզի արդյունքում ստացված սինթետիկ հումքը մրցունակ է միայն այն դեպքում, եթե նավթի արժեքը մեկ բարելի դիմաց 40 դոլարից ավելի է: Ածխաջրածինների նման խառնուրդի արտադրությունը պահանջում է յոթից ինը միլիարդ դոլարի ներդրումներ՝ ութսուն հազար բարել սինթետիկ վառելիքի համար։ Պիրոլիզի գործընթացի հետ կապված տեխնոլոգիաները բնապահպանների կողմից ճանաչվում են որպես շրջակա միջավայրի համար ամենաանվտանգներից մեկը: Այդ իսկ պատճառով վերջին տարիներին շատ զարգացած երկրներ մեծ ուշադրություն են դարձնում ածխաջրածնային վառելիքի արտադրության նոր մեթոդների մշակմանը, ինչը թույլ կտա նրանց հեռանալ ավանդական նավթային հումքից։ Նորարարությունների և տեխնոլոգիական շղթայի կատարելագործման շնորհիվ պիրոլիզի գործընթացը դարձել է շատ ավելի էժան և մատչելի՝ բարձրորակ հեղուկ ածխաջրածիններ ստանալու համար։ Կրթված արտադրանքն օգտագործվում է ոչ միայն որպես վառելիք, այլ նաև օրգանական նյութերի ստեղծման համար:
