Пиролиз - что это такое, его виды, сферы применения

Пиролиз — это термохимический процесс, при котором распадаются как органические, так и некоторые неорганические соединения. В его основе лежит высокотемпературное воздействие на сырьё при отсутствии кислорода, что приводит к его разделению на простые составляющие. Расскажем вкратце про пиролиз — что это такое простыми словами и зачем он нужен.

Методы пиролиза

Этот процесс переработки различных отходов является экономичной и экологичной альтернативой их сжиганию или захоронению. Рассмотрим вкратце пиролиз: что это, а также описание этого процесса. Переработка в пиролизных установках осуществляется следующим образом:

1. Сырьё нагревается в герметичных бункерах в бескислородной среде.
2. В зависимости от выбранного метода, в него вводятся дополнительные ускоряющие реакцию компоненты.
3. В отдельных узлах установки производится улавливание пиролизных жидкостей и газов.
4. По окончании процесса из бункера изымаются твёрдые продукты пиролиза.

Технология пиролиза подразумевает использование двух основных методов пиролитического разложения материалов:

• Сухой метод. При нём отсутствует доступ кислорода в пиролизную камеру, что предотвращает горение или окисление сырья. Используется внешний нагрев ёмкости с сырьём — как правило, при помощи электронагревателей. Для оптимизации процесса могут применяться дегидратирующие и дегидрирующие средства. Этот метод пиролиза может быть низкотемпературным (полукоксование до 550 °C), среднетемпературным (550–800 °C) и высокотемпературным (коксование выше 800 °C). Хорошо себя показал при переработке углеводородов.
• Окислительный метод. С помощью этого метода проводится пиролиз практически любого сырья. В основе лежит нагрев материалов в пиролизной камере до 600–900 °C подаваемыми в герметичную ёмкость разогретыми дымовыми газами либо их частичное сжигание. Является наиболее экологичным методом, при котором твёрдые остатки сырья разогреваются до температуры 16000 °C.

Рассмотренные методы пиролиза стали основой современных способов пиролитического разложения сырья:

• Каталитического низкотемпературного (с использованием катализаторов).
• Инициированного (используются специальные вещества — инициаторы).
• Термоконтактного (роль катализатора играет расплавленный металл и мелкие частички огнеупорного материала, обеспечивающие сильный разогрев сырья).
• Гидропиролизного (с разогревом сырья до 900 °C и подачей воды под давлением 100 бар).

Улучшенные современные виды пиролиза за счёт своей эффективности более экологически чистые и обеспечивают максимальное получение из перерабатываемого сырья продуктов вторичной переработки.

Виды установок

Пиролизное производство осуществляется как в бытовых, так и в промышленных установках. Наибольшее внимание заслуживают именно промышленные пиролизные установки, использование которых в России набирает популярность. Ведь они предлагают целый ряд преимуществ:

• обеспечивают возможность безотходной переработки мусора;
• обладают высоким КПД, достигающим 90%;
• позволяют не только получать вторсырьё от переработки, но и создавать невосполнимые ресурсы — например, синтетическую нефть.

Кроме того, наличие пиролизной установки обеспечивает получение из перерабатываемого сырья углеводородов, которые можно использовать для теплоснабжения и энергоснабжения предприятия. Это позволит отказаться от закупки части энергоресурсов, сэкономив средства. Также во время пиролиза из различного сырья добываются разные виды органических кислот и других химических элементов, которые могут являться основными или вспомогательными веществами на производстве. Это также сокращает затраты.

Пиролиз ТБО

В отношении переработки твёрдых бытовых отходов пиролиз — это, если просто сказать, наиболее эффективное решение, делающее процесс экологичнее, сокращающее негативное воздействие ТБО на природу. Процесс не только помогает утилизировать отходы, но и получить из них используемое в промышленности и топливной энергетики вторсырьё.

В пиролизных установках осуществляется переработка практически любых видов отходов:

• автомобильной промышленности;
• фармацевтической и химической промышленности;
• нефтепродуктов и промышленных отходов;
• электротехники;
• деревообрабатывающей промышленности;
• бытового и промышленного мусора.

Процесс пиролизного разложения обеспечивает получение стабилизированных материалов без выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Пиролиз мусора и покрышек

Самое востребованное сырьё пиролиза — это бытовой и промышленный мусор, покрышки для всех видов техники. Их переработка экономичнее и безопаснее по сравнению со сжиганием в мусоросжигательных заводах. Например, при пиролизном разложении покрышек получают:

• металл, используемый в корде шин;
• пиролизное масло;
• технический углерод;
• пиролизный газ.

Для наиболее эффективного получения вторсырья рекомендуется предварительная сортировка мусора перед переработкой.

Промышленное применение

Процесс пиролиза в промышленности позволяет решить множество задач:

• Организовать переработку ТБО «на месте», не только сэкономив средства на вывозе, но и получив необходимое для промышленности вторсырьё.
• Утилизировать промышленные отходы, в число которых могут входить не только твёрдые и насыпные материалы, но и сточные воды, иные виды загрязняющих веществ.
• Получить углеводороды. Во всём мире методом пиролиза получают почти 100% этилена, производят до 80% бутадиена, 67% полипропилена и 37% бензола из продуктов нефтепереработки и углеводородов. Также пиролиз позволяет получать полимерные материалы, в том числе разные виды пластмасс.
• Получить ацетилен. В дальнейшем он используется при изготовлении пластмасс, растворителей, искусственного каучука и этанола.
• Переработать древесину. Пиролизная переработка древесных материалов — самый эффективный и производительный способ производства древесного угля.

Другими словами, запуск на предприятии пиролизной установки — единственный способ обеспечения безотходного производства и снижения операционных затрат.

Продукты пиролиза и их применение

Конечные продукты пиролиза — это различные вещества в стабилизированном твёрдом, газообразном и жидком состоянии. Это может быть:

• дизтопливо и бензины;
• древесный уголь;
• металлы;
• синтетические газы.

Дополнительно выделяется тепловая энергия, которую можно направить на отопление. Синтетические газы используются как для получения более сложных полимерных веществ, так и для выработки тепловой энергии. Аналогичная ситуация и с различными жидкостями, которые могут служить топливом для транспорта или основой для производства пластиков. Получаемые в пиролизной установке твёрдые остатки используются в качестве вторсырья, а древесный уголь — по прямому назначению.