რა არის პიროლიზი? რა არის მისი მნიშვნელობა თანამედროვე ქიმიური მრეწველობისთვის? მოდით ერთად მივხედოთ ამ საკითხს.
ნახშირწყალბადების პიროლიზის შესახებ
მაშ, რა არის პიროლიზი? ამ პროცესის განმარტება გულისხმობს ორგანული ნაერთის თერმულ დაშლას ჟანგბადის არსებობის გარეშე. ასეთ დაშლას ექვემდებარება ნავთობპროდუქტები, ქვანახშირი, ხე. პროცესის დასრულების შემდეგ წარმოიქმნება სინთეზური აირი, ისევე როგორც სხვა საბოლოო პროდუქტები.
პროცესის მახასიათებლები
პიროლიზის რეაქცია ტარდება 800-დან 900 გრადუსამდე ტემპერატურაზე. სწორედ ეს პროცესი ითვლება ეთილენის წარმოქმნის მთავარ ვარიანტად. ეს უჯერი ნახშირწყალბადი წარმოადგენს მნიშვნელოვან საკვებს სხვადასხვა ორგანული ნაერთების წარმოებისთვის: ბენზოლი, დივინილი, პროპილენი.
ხის პიროლიზი
იმის შესახებ, თუ რა არის პიროლიზი, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ პირველად ნავთობისა და გაზის ნედლეულის გადამუშავების ეს ქიმიური ტექნოლოგია დაპატენტებული იქნა A. A. Letny-ის მიერ 1877 წელს. რა არის ხის პიროლიზი? ეს რეაქცია ტარდება დაახლოებით 500 გრადუს ტემპერატურაზე. იგი დაკავშირებულია ქიმიური წარმოების ისეთი მნიშვნელოვანი კომპონენტების ფორმირებასთან, როგორიცაა ძმარმჟავა, ნახშირი, ფისი,აცეტონი. იმის გათვალისწინებით, რომ ჩვენი ქვეყანა ტყეების "საკუჭნაოა", რუსეთში მოქმედებენ ხის პიროლიზის პროცესის დიდი ქარხნები.
ნაგვის პიროლიზი
ნარჩენების პიროლიზი არის სპეციალური პროექტი, რომელიც დაკავშირებულია საყოფაცხოვრებო ნარჩენების განადგურებასთან. პლასტმასის, საბურავების, სხვადასხვა ორგანული ნარჩენების პიროლიზის სირთულე განპირობებულია იმით, რომ ვარაუდობენ სხვა ტექნოლოგიას, რომელიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვა მყარი მასალების დამუშავების პროცესისგან.
ბევრი ნარჩენები შეიცავს გოგირდს, ქლორს, ფოსფორს, რომლებიც დაჟანგვის (ოქსიდების წარმოქმნის) შემდეგ იძენენ აქროლადობის თვისებებს. პიროლიზის პროდუქტები საფრთხეს უქმნის გარემოს.
როდესაც ქლორი ურთიერთქმედებს დაშლის პროცესის დასრულების შემდეგ წარმოქმნილ ორგანულ ნივთიერებებთან, გამოიყოფა ძლიერი ტოქსიკური ნაერთები, როგორიცაა დიოქსინები. გამოსხივებული კვამლისგან ასეთი პროდუქტების დასაჭერად საჭიროა სპეციალური პიროლიზის დანადგარი. ასეთი პროცედურა მოიცავს მნიშვნელოვან მატერიალურ ხარჯებს.
ევროპული ქვეყნებისთვის, ძველი მანქანის საბურავების, რეზინის ნაწილების გადამუშავების პრობლემას, რომლებმაც გამოიმუშავეს მათი მომსახურების ვადა, დიდი ეკოლოგიური მნიშვნელობა აქვს. გამომდინარე იქიდან, რომ ბუნებრივი ნავთობის ნედლეული წიაღისეულის შეუცვლელი სახეობაა, აუცილებელია მეორადი რესურსების მაქსიმალური გამოყენება.
საყოფაცხოვრებო და სამშენებლო ნარჩენებიდან შეგიძლიათ მიიღოთ დიდი რაოდენობით ორგანული და არაორგანული შემადგენლობის სხვადასხვა ნივთიერებები, ამიტომ მისი განვითარება ძალიან მნიშვნელოვანიაეს ინდუსტრია.
პოლიმერები და მანქანის საბურავები შესანიშნავი ღირებული ნედლეულია. დაბალტემპერატურული პიროლიზით მისი დამუშავების შემდეგ შესაძლებელია გაჯერებული ნახშირწყალბადების (სინთეზური ზეთი), წვადი აირის, ნახშირბადის ნარჩენების და ლითონის კაბელის თხევადი ფრაქციების მიღება. ერთი ტონა რეზინის საბურავის დაწვისას ატმოსფეროში გამოყოფს დაახლოებით 270 კგ ჭვარტლს, ასევე დაახლოებით 450 კგ ტოქსიკურ აირისებრ ნივთიერებას.
Syngas
ეს არის წყალბადის და ნახშირბადის მონოქსიდის ნარევი (2). სამრეწველო მოცულობებში მიიღება მეთანის ორთქლით რეფორმირების, ნახშირის გაზიფიცირების, მეთანის დაჟანგვისა და ორგანული ნარჩენების გადამუშავების დროს. სინთეზური აირის წარმოებისთვის გამოყენებული ტექნოლოგიის მიხედვით, მასში ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის თანაფარდობა შეიძლება განსხვავდებოდეს 1:1-დან 1:3-მდე.
ამ ნედლეულის გამოყენების ძირითად სფეროებს შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს მეთანოლის წარმოებას, ასევე ფიშერ-ტროპშის სინთეზს. ეს გაგებულია, როგორც ქიმიური რეაქცია, რომელიც ხდება კატალიზატორის თანდასწრებით. იგი შედგება ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის სხვადასხვა თხევად ნახშირწყალბადებად გადაქცევაში. ძირითადად, კობალტი და რკინა შეირჩევა კატალიზატორებად (ამაჩქარებლებად) ამ ურთიერთქმედებისთვის.
ამ პროცესის სპეციფიკა არის სინთეტიკური მასალების წარმოების შესაძლებლობა სინთეზური საპოხი ზეთის ან საწვავის სახით.
მიღების სპეციფიკა
როგორ გამოიყურება რეაქციის ქიმიური შემადგენლობა? შევეცადოთ გავარკვიოთ რა არის ეს.პიროლიზის განმარტება ზემოთ იყო განხილული, ახლა მოდით ვისაუბროთ ქიმიური პროცესის თავისებურებებზე. ფიშერ-ტროპშის მეთოდი გულისხმობს მეთანის ურთიერთქმედებას ჟანგბადთან. რეაქციის პროდუქტებია ნახშირბადის მონოქსიდი და წყალბადი. რეაქციის შედეგად ვიღებთ მთელი რიგი ალკანების ნახშირწყალბადებს და წყლის ორთქლს. გაწმენდის შემდეგ მიღებული ნახშირწყალბადების პროდუქტები გამოიყენება სინთეზური ზეთის შესაქმნელად.
პიროლიზის მნიშვნელობა
ნახშირბადის მონოქსიდი და წყალბადის გაზი წარმოიქმნება ხის საწვავის და ნახშირის ნაწილობრივი დაჟანგვის შედეგად. ასეთი პროცესის მნიშვნელობა მდგომარეობს წყალბადის ან თხევადი ნახშირწყალბადების წარმოქმნაში მყარი ნედლეულისგან (ნახშირწყალბადის ნარჩენები ან ქვანახშირი).
მყარი ნარჩენების არაოქსიდაციური პიროლიზის დროს სინთეზური აირი ამჟამად იწარმოება ქიმიურ მრეწველობაში. მისი ნაწილი ასევე გამოიყენება საავტომობილო საწვავის სახით, ფიშერ-ტროპშის რეაქციის შემდგომი დამუშავების გარეშე. თუ საჭიროა პარაფინებისა და ლუბრიკანტების მსგავსი თხევადი საწვავის გამოყენება, გამოიყენება გამარტივებული ქიმიური ტექნოლოგია.
თუ საჭიროა გამომუშავებული წყალბადის რაოდენობის გაზრდა, წყლის ორთქლის მოცულობის შეცვლით, ქიმიური წონასწორობა გადაინაცვლებს ამ განტოლებაში. ამ შემთხვევაში ურთიერთქმედების დასრულების შემდეგ წარმოიქმნება წყალბადი და ნახშირორჟანგი.
ტექნოლოგიის გაუმჯობესება
გერმანელი მკვლევარების ჰანს ტროპშისა და ფრანც ფიშერის მიერ 1920 წელს გაკეთებული აღმოჩენის შემდეგ, ტექნოლოგია არაერთხელ მოდერნიზებული და გაუმჯობესდა. თანდათან რაოდენობაპიროლიზის შედეგად შექმნილი სინთეტიკური საწვავი გერმანიაში დღეში 124000 ბარელს აღწევდა. ასეთი მაჩვენებელი არსებობდა 1944 წელს.
თანამედროვეობა
დღეს არის ორი დიდი კომპანია, რომლებიც იყენებენ Fischer-Tropsch პროცესს თავიანთ ტექნოლოგიაში. სამხრეთ აფრიკაში დიზელის საწვავის უმეტესი ნაწილი წარმოიქმნება პიროლიზით, რასაც მოჰყვება წარმომქმნელი პროდუქტების დაჟანგვა.
ამ ქიმიურმა ტექნოლოგიამ განსაკუთრებული ყურადღება მიიპყრო მას შემდეგ, რაც მეცნიერებმა დაიწყეს დიზელის დაბალი გოგირდის შემცველი ნივთიერებების წარმოების გზების ძიება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გარემოს მინიმალური ზიანი. მაგალითად, ამერიკული კომპანიები ამჟამად ირჩევენ კოქს ან ნახშირს, როგორც საკვებს, აწარმოებენ მაღალი ხარისხის თხევად ნახშირწყალბადებს.
მიუხედავად იმისა, რომ პიროლიზის პროცესი არის მომწიფებული ტექნოლოგია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფართო მასშტაბით, ის დაკავშირებულია საკმაოდ მაღალ მატერიალურ ხარჯებთან ქარხნის შეკეთებისა და ექსპლუატაციისთვის. ბევრი მწარმოებლისთვის ეს შემაკავებელი ფაქტორია, რადგან მსოფლიო ნავთობის ფასების კლების ტენდენციაა.
დასკვნა
მსოფლიო ქვანახშირის მარაგი საკმაოდ დიდია. ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საწვავის წყარო ნავთობის მნიშვნელოვანი ამოწურვის გამო. ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში ჩართული ანალიტიკოსები დარწმუნებულნი არიან, რომ სწორედ პიროლიზის საშუალებით არის შესაძლებელი მაღალი ხარისხის ნახშირწყალბადების წარმოება. ისინი აღნიშნავენ, რომ მიღებულ საწვავს არა მხოლოდ აქვს უფრო მაღალი ეკოლოგიური მახასიათებლები ნავთობის საწვავთან შედარებით, არამედ საკმაოდ მისაღებია მომხმარებლისთვის.ფასების დიაპაზონის მიხედვით. ფიშერ-ტროპშის სინთეზისა და ბიომასის გაზიფიკაციის კომბინაციის შემთხვევაში, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ საავტომობილო საწვავის განახლებადი ვერსიის წარმოების პერსპექტიულ გზაზე.
სინთეტიკური ნედლეული, მიღებული ნახშირის პიროლიზით, კონკურენტუნარიანია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ნავთობის ღირებულება 40 დოლარზე მეტია ბარელზე. ნახშირწყალბადების ასეთი ნარევის წარმოება მოითხოვს ინვესტიციებს შვიდიდან ცხრა მილიარდ დოლარამდე ოთხმოცი ათასი ბარელი სინთეზური საწვავისთვის. პიროლიზის პროცესთან დაკავშირებული ტექნოლოგიები გარემოს დამცველების მიერ აღიარებულია, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე უსაფრთხო გარემოსთვის. სწორედ ამიტომ, ბოლო წლებში ბევრი განვითარებული ქვეყანა დიდ ყურადღებას აქცევს ნახშირწყალბადის საწვავის წარმოების ახალი მეთოდების შემუშავებას, რაც მათ საშუალებას მისცემს, თავი დააღწიონ ტრადიციულ ნავთობპროდუქტებს. ინოვაციებისა და ტექნოლოგიური ჯაჭვის გაუმჯობესების წყალობით, პიროლიზის პროცესი გაცილებით იაფი და ხელმისაწვდომი გახდა მაღალი ხარისხის თხევადი ნახშირწყალბადების მისაღებად. განათლებული პროდუქტები გამოიყენება არა მხოლოდ როგორც საწვავი, არამედ სხვადასხვა ორგანული ნივთიერებების შესაქმნელად.
