Nhiệt phân là gì? Ý nghĩa của nó đối với ngành công nghiệp hóa chất hiện đại? Chúng ta hãy cùng nhau xem xét vấn đề này.
Về quá trình nhiệt phân các hydrocacbon
Vậy, nhiệt phân là gì? Định nghĩa của quá trình này liên quan đến sự phân hủy nhiệt của một hợp chất hữu cơ mà không có sự hiện diện của oxy. Các sản phẩm dầu mỏ, than đá, gỗ tiếp xúc với sự phân hủy như vậy. Sau khi quá trình hoàn thành, khí tổng hợp được hình thành, cũng như các sản phẩm cuối cùng khác.
Tính năng của Quy trình
Phản ứng nhiệt phân được thực hiện ở nhiệt độ 800 đến 900 độ. Chính quá trình này được coi là phương án chính để hình thành etylen. Hydrocacbon không bão hòa này là nguyên liệu quan trọng để sản xuất các hợp chất hữu cơ khác nhau: benzen, divinyl, propylene.
Nhiệt phân gỗ
Tranh luận về nhiệt phân là gì, chúng tôi lưu ý rằng lần đầu tiên công nghệ hóa học để chế biến nguyên liệu dầu và khí đốt này được A. A. Letny cấp bằng sáng chế vào năm 1877. Nhiệt phân gỗ là gì? Phản ứng này được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 500 độ. Nó liên quan đến việc hình thành các thành phần quan trọng của sản xuất hóa chất như axit axetic, than củi, nhựa,axeton. Xét rằng đất nước của chúng tôi là một "kho chứa" rừng, các nhà máy lớn hoạt động ở Nga cho quá trình nhiệt phân gỗ.
Thùng rác nhiệt phân
Nhiệt phân rác thải là một dự án đặc biệt liên quan đến việc tiêu hủy rác thải sinh hoạt. Sự phức tạp của quá trình nhiệt phân nhựa, lốp xe, các chất thải hữu cơ khác nhau là do thực tế là một công nghệ khác được giả định, khác biệt đáng kể so với quy trình xử lý các vật liệu rắn khác.
Nhiều chất thải có chứa lưu huỳnh, clo, phốt pho, sau quá trình oxy hóa (tạo thành ôxít), có các đặc tính dễ bay hơi. Các sản phẩm nhiệt phân gây ra mối đe dọa đối với môi trường.
Khi clo tương tác với các chất hữu cơ được hình thành sau khi hoàn thành quá trình phân hủy, các hợp chất độc hại mạnh như dioxin sẽ được giải phóng. Để thu được các sản phẩm như vậy từ khói thải ra, cần phải có một đơn vị nhiệt phân đặc biệt. Quy trình như vậy liên quan đến chi phí vật liệu đáng kể.
Đối với các nước Châu Âu, vấn đề tái chế lốp xe ô tô cũ, các bộ phận cao su đã hết tuổi thọ sử dụng có ý nghĩa rất quan trọng đối với môi trường. Do nguyên liệu dầu tự nhiên là loại khoáng sản không thể thay thế nên cần sử dụng tối đa các nguồn tài nguyên thứ cấp.
Từ rác thải sinh hoạt và rác thải xây dựng, bạn có thể nhận được một lượng lớn các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, vì vậy điều quan trọng là phải phát triểnngành này.
Polyme và lốp xe ô tô là những nguyên liệu thô có giá trị tuyệt vời. Sau khi xử lý bằng phương pháp nhiệt phân ở nhiệt độ thấp, có thể thu được các phần lỏng của hydrocacbon bão hòa (dầu tổng hợp), khí dễ cháy, cặn cacbon và dây kim loại. Đốt một tấn lốp xe cao su sẽ thải ra khoảng 270 kg muội than vào khí quyển, cũng như khoảng 450 kg chất khí độc hại.
Syngas
Đây là hỗn hợp của hydro và carbon monoxide (2). Trong khối lượng công nghiệp, nó thu được trong quá trình cải tạo hơi nước của mêtan, khí hóa than, ôxy hóa mêtan và xử lý chất thải hữu cơ. Tùy thuộc vào công nghệ được sử dụng để sản xuất khí tổng hợp, tỷ lệ cacbon monoxit và hydro trong nó có thể thay đổi từ 1: 1 đến 1: 3.
Trong số các lĩnh vực ứng dụng chính của nguyên liệu thô này, có một vị trí đặc biệt là sản xuất metanol, cũng như tổng hợp Fischer-Tropsch. Nó được hiểu là một phản ứng hóa học xảy ra với sự có mặt của chất xúc tác. Nó bao gồm quá trình chuyển đổi carbon monoxide và hydro thành nhiều loại hydrocacbon lỏng. Về cơ bản, coban và sắt được chọn làm chất xúc tác (chất xúc tiến) cho sự tương tác này.
Đặc điểm của quy trình này là khả năng sản xuất các vật liệu tổng hợp để sử dụng dưới dạng dầu bôi trơn tổng hợp hoặc nhiên liệu.
Nhận cụ thể
Phản ứng hóa học trông như thế nào? Chúng ta hãy thử tìm hiểu xem nó là gì. Định nghĩa của quá trình nhiệt phân đã được thảo luận ở trên, bây giờ chúng ta hãy đi sâu vào các tính năng của quá trình hóa học. Phương pháp Fischer-Tropsch liên quan đến sự tương tác của khí mê-tan với oxy. Các sản phẩm phản ứng là cacbon monoxit và hiđro. Kết quả của phản ứng, chúng tôi nhận được hiđrocacbon của một số ankan và hơi nước. Các sản phẩm hydrocacbon thu được sau khi tinh chế được sử dụng để tạo ra dầu tổng hợp.
Ý nghĩa của quá trình nhiệt phân
Khí carbon monoxide và hydro được tạo ra bởi quá trình oxy hóa một phần nhiên liệu gỗ và than đá. Ý nghĩa của quá trình như vậy nằm ở việc hình thành hydro hoặc hydrocacbon lỏng từ nguyên liệu thô (chất thải hydrocacbon hoặc than).
Trong quá trình nhiệt phân không oxy hóa chất thải rắn, khí tổng hợp hiện đang được sản xuất trong ngành công nghiệp hóa chất. Một số nó cũng được sử dụng dưới dạng nhiên liệu ô tô mà không cần xử lý thêm bằng phản ứng Fischer-Tropsch. Nếu cần sử dụng nhiên liệu lỏng tương tự như parafin và chất bôi trơn, một công nghệ hóa học đơn giản sẽ được sử dụng.
Nếu cần tăng lượng hiđro sinh ra, bằng cách thay đổi thể tích của hơi nước, thì cân bằng hóa học được chuyển dịch trong phương trình này. Trong trường hợp này, sau khi hoàn thành tương tác, hydro và carbon dioxide được hình thành.
Cải tiến công nghệ
Sau phát hiện vào năm 1920 bởi các nhà nghiên cứu người Đức Hans Tropsch và Franz Fischer, công nghệ này đã nhiều lần được hiện đại hóa và cải tiến. Số lượng dần dầnNhiên liệu tổng hợp được tạo ra bằng quá trình nhiệt phân đạt 124.000 thùng mỗi ngày ở Đức. Một chỉ báo như vậy đã tồn tại vào năm 1944.
Hiện đại
Ngày nay, có hai công ty lớn sử dụng quy trình Fischer-Tropsch trong công nghệ của họ. Hầu hết nhiên liệu diesel ở Nam Phi được sản xuất bằng quá trình nhiệt phân, sau đó là quá trình oxy hóa các sản phẩm tạo thành.
Công nghệ hóa học này đã thu hút được sự chú ý đặc biệt sau khi các nhà khoa học bắt đầu tìm cách sản xuất các chất có hàm lượng lưu huỳnh thấp trong động cơ diesel có thể gây ra thiệt hại tối thiểu cho môi trường. Ví dụ, các công ty Mỹ hiện đang chọn than cốc hoặc than đá làm nguyên liệu thô, sản xuất hydrocacbon lỏng chất lượng cao.
Mặc dù thực tế rằng quá trình nhiệt phân là một công nghệ trưởng thành có thể được sử dụng trên quy mô lớn, nó có liên quan đến chi phí vật liệu khá cao cho việc sửa chữa và vận hành nhà máy. Đối với nhiều nhà sản xuất, đây là một biện pháp răn đe vì giá dầu thế giới đang có xu hướng giảm.
Kết
Trữ lượng than trên thế giới khá lớn. Chúng có thể được sử dụng như một nguồn nhiên liệu do lượng dầu cạn kiệt đáng kể. Các nhà phân tích tham gia vào ngành công nghiệp dầu khí tin rằng thông qua quá trình nhiệt phân có thể tạo ra các hydrocacbon chất lượng cao. Họ lưu ý rằng nhiên liệu tạo thành không chỉ có hiệu suất môi trường cao hơn so với nhiên liệu dầu mỏ mà còn được người tiêu dùng chấp nhận.theo khoảng giá. Trong trường hợp kết hợp giữa tổng hợp Fischer-Tropsch và khí hóa sinh khối, chúng ta có thể nói về một cách đầy hứa hẹn để sản xuất một phiên bản tái tạo của nhiên liệu ô tô.
Nguyên liệu thô tổng hợp, thu được bằng quá trình nhiệt phân than, chỉ có tính cạnh tranh nếu giá dầu cao hơn $ 40 mỗi thùng. Việc sản xuất một hỗn hợp hydrocacbon như vậy đòi hỏi các khoản đầu tư từ bảy đến chín tỷ đô la cho tám vạn thùng nhiên liệu tổng hợp. Các công nghệ liên quan đến quá trình nhiệt phân được các nhà môi trường công nhận là một trong những công nghệ an toàn nhất cho môi trường. Đó là lý do tại sao trong những năm gần đây, nhiều quốc gia phát triển đã rất chú ý đến việc phát triển các phương pháp mới để sản xuất nhiên liệu hydrocacbon, cho phép họ rời bỏ nguyên liệu đầu vào là dầu truyền thống. Nhờ những đổi mới và cải tiến dây chuyền công nghệ, quá trình nhiệt phân đã trở nên rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn rất nhiều để thu được các hydrocacbon lỏng chất lượng cao. Các sản phẩm giáo dục không chỉ được sử dụng làm nhiên liệu mà còn để tạo ra nhiều loại chất hữu cơ khác nhau.
