Пиролиз что это такое

Пиролиз: что это такое, его виды, сферы применение, описание процесса

пиролиз что это такое

Пиролитическое разложение, или пиролиз — это термохимический процесс распада органических и ряда неорганических соединений. Под воздействием высоких температур связи в больших молекулах разрываются, и образуются молекулы меньшего размера. В отличие от газификации и горения процесс протекает при отсутствии кислорода. Однако при распаде соединений с высоким содержанием O2 происходят реакции с участием кислородных атомов.

Методы пиролиза

Существует два основных метода: сухой и окислительный, которые используются для утилизации разных видов сырья и отличаются по способу нагрева.

Сухой метод

Пиролиз протекает без доступа кислорода, чтобы предотвратить горение или окисление. При необходимости добавляют дегидрирующие или дегидратирующие средства. Емкости с сырьем нагреваются снаружи. Лабораторные установки оборудованы системами электрического теплоснабжения.

Различают три температурных режима:

  • низкотемпературный, или полукоксование (до 550 °C)
  • среднетемпературный (550-800 °C);
  • высокотемпературный, или коксование (выше 800 °C).

Сухой метод подходит для переработки и обезвреживания углеводородных отходов. Полученные продукты — сырье для химической промышленности.

Окислительный метод

Пиролизуемое сырье нагревается до 600-900 °C путем подачи в закрытый контейнер горячих дымовых газов или частично сжигается. Окислительный метод пиролиза применяется для уничтожения твердых отходов промышленных предприятий и сточных вод, переработки пластика, резины и других материалов, которые нельзя сжигать или газифицировать.

Современные методы

  1. Каталитический низкотемпературный пиролиз. Новая технология переработки волокнистых композиционных материалов на основе смол, которую американская компания Adherent Technologies разрабатывает для получения углеродных волокон. Используется катализаторы и температура ниже 200 °C, поэтому вторичные волокна не распадаются и мало уступают по качеству первичным.
  2. Инициированный пиролиз.

    Разработан для переработки углеводородного сырья. При использовании определенных веществ (инициаторов) увеличивается выход конечных продуктов. Например, участие в реакциях галогенсодержащих и пероксидных соединений приводит к образованию большего количества этилена и пропилена.

  3. Термоконтактный пиролиз.

    Углеводороды сырья вступают в прямой контакт с катализатором — частицами нагретого огнеупорного материала, расплавленным металлом или другим теплоносителем. Основные преимущества метода — непрерывное устранение нежелательных накоплений кокса, возможность подвода тепловой энергии в любом количестве.

  4. Гидропиролизный пиролиз. Соединения нагреваются до высоких температур в присутствии воды.

    Давление достигает 100 бар, температура — 900 °C. Вместо кокса, доля которого обычно составляет около 80%, выделяется больше газообразных углеводородов и около 20% смолы.

Условия для проведения

Для протекания реакций необходима высокая температура (от 200 до 900 °C), поскольку пиролиз — эндотермический процесс. Для обеспечения прямого и непрямого нагрева используются разные теплоносители: электроэнергия или энергия процессов горения, пиролизный газ и т. д. Давление во время пиролитического разложения приближено к атмосферному.

Для снижения скорости реакций сырье обрабатывают водяным паром.

Виды установок

Пиролизные установки для переработки бытовых и промышленных отходов существуют давно. Они преобразуют твердые материалы в горючие газы. Наряду с крупными устройствами производительностью несколько тысяч тонн в год имеются небольшие, которые генерируют электроэнергию.

В 2000-е годы появились модели, предназначенные для получения биоугля.

Комплекс обращения с отходами, оборудованный пиролизной установкой, Канада

Технические комплексы собирают из разных модулей. Например, устройство, перерабатывающее пластмассы и резиновые изделия, может состоять из печи пиролиза, расположенной выше системы вытяжки отработанных газов, линии химосинтеза, вентилятора, дымососов, силовой части.

Описание процесса переработки

Сырье загружают в емкости и помещают в печь, где оно нагревается горелками до нужной температуры. С началом реакции пиролиза установка полностью переходит на автономное обеспечение газовым топливом. После завершения пиролитического разложения конечные продукты остывают. Процесс охлаждения ускоряет перегретый водяной пар, поступающий в емкости из парогенераторов по трубопроводу.

Промышленное применение

  1. Переработка ТБО. Пиролиз твердых бытовых отходов — важная альтернатива сжиганию, так как в процессе разложения образуется гораздо меньше вредных веществ. При переработке не сортированного мусора виды и количество конечных продуктов зависят от его состава.
  2. Утилизация промышленных отходов.

    Удается переработать не только твердые материалы (нефтешлам, отходы производства резин и пластмасс), но также ликвидировать сточные воды.

  3. Получение углеводородов. На пиролиз приходится почти 100% мирового производства этилена, 67% — пропилена, 80% — бутадиена и 37% — бензола. Их источники — углеводороды и нефтепродукты.

    Из газового сырья и жидкостей получают полимеры, необходимые для изготовления синтетических материалов, включая пластмассы.

  4. Получение ацетилена из метана. Этот углеводород сразу перерабатывается в другие продукты: пластмассы, синтетический каучук, растворители, этиловый спирт.
  5. Переработка древесины.

    Процесс пиролиза — источник получения древесного угля.

Продукты пиролитического разложения

Конечные продукты — это газы, твердые продукты, жидкости. Их количество и состав зависят от вида пиролизуемого сырья, температуры, вспомогательных добавок, давления, продолжительности обработки. При разложении полимеров во многих случаях получается пиролитический газ, основную часть которого составляют мономеры. Дополнительно выделяется тепловая энергия.

Использование в быту

На бытовом уровне технологии пиролиза применяются для получения тепла и древесного угля, эффективной очистки духовок от трудно удаляемого нагара.

Пиролизные котлы для отопления

Благодаря особой конструкции у пиролизных котлов с естественной подачей кислорода высокий КПД. Сырьем служат древесина и древесный газ. При их сжигании образуется мало вредных для окружающей среды веществ. Количество производимого тепла зависит от качества топлива. Некоторые котлы рассчитаны на щепу, топливные гранулы, уголь, кокс.

часть устройства — две камеры сгорания, у каждой из которых своя функция. В верхней сырье высушивается, превращается в древесный газ. Там же сгорают некоторые составляющие газа.

Трудно сжигаемые попадают в нижнюю камеру, где преобразуются в тепло при температуре выше 1000 °C.

Очистка духового шкафа

Большинство новых моделей духовок способны самоочищаться. Происходит это за счет высокой температуры. Грязь внутри духового шкафа карбонизируется, отпадает сама или легко удаляется. Этот процесс, занимающий около трех часов, относительно энергоемкий: расход электроэнергии в среднем составляет 3-4 кВт⋅ч. Пепел устраняется влажной губкой после охлаждения устройства. Перед пиролитическим самоочищением убирают решетки, кастрюли, противни.

Для получения древесного угля

При переработке древесины лиственных или хвойных пород образуются древесные:

  • уголь,
  • уксус,
  • газы,
  • смола.

В зависимости от температуры выделяют несколько фаз процесса. Когда она поднимается выше 280 °C, начинается сильная экзотермическая реакция, высвобождается много энергии. В последней фазе (t>500 °C) из дымовых газов при их прохождении через обугленные слои выделяются горючий монооксид углерода и водород. Твердый остаток — красный, черный или белый уголь.

Перспективы применения

Разные методы пиролиза будут применяться все чаще, так как это экологически чистый способ утилизации мусора, получения ценного химического сырья, электрической и тепловой энергии. Климатологи обсуждают возможность их использования для пирогенного улавливания и хранения углерода (PyCCS) с целью преодоления климатического кризиса.

Источник: https://cleanbin.ru/technologies/pyrolysis/definition

Что такое пиролиз — описание процесса пиролиза | Отходы и металлолом в России xLOM

пиролиз что это такое

Процессы термического разложения органических и неорганических соединений называют пиролизом. Особенностью сжигания при этом методе считается ограничение доступа кислорода. Данный способ утилизации считается безотходным/малоотходным и позволяет создавать циклический механизм переработки не только ТБО, но также нефтепродуктов, загрязненной почвы, прочего.

На выходе такого деструктивного разрушения становятся продукты, характер и природа которых зависит от применяемого конкретно метода, а также состава вторичного сырья.

Выделяют два основных результирующих направления: обезвреживание отходов и сбор сырьевой базы. Последний вариант на сегодня наиболее актуальный. Прежде всего из-за возможности воссоздавать нефтехимические продукты, природный ресурс которых, как известно, невосполним.

Кроме того, в результате переработки органических отходов получают сразу два вида продуктов – кокс и жидкие компоненты: смолы, пиролизный газ. При осаждении или фильтрации последнего получают углеводороды. Дополнительно к этому вызывает интерес получение ароматических соединений.

Оборудование для пиролиза резины

Виды пиролиза, причины их появления

Для реализации метода требуется дорогостоящее оборудование, необходима подготовка кадров. Несмотря на это заинтересованность в создании предприятий, занимающихся утилизацией ТБО по методу пиролиза есть.

  • Во-первых, это эффективный метод использования вторичного сырья (фактически безотходный).
  • Во-вторых, наблюдается заметный вклад в защиту экологической среды.
  • В-третьих, не страдают жители территорий, прилегающих к заводам с таким методом переработки.

Появившись еще в 19 веке, пиролиз интенсивно развивался. Заинтересованные лица искали еще более приемлемые варианты для разложения отходов. Преследовались такие цели:

  • сохранение безопасности для окружающей среды;
  • сокращение расходов на переработку;
  • создание условий для накопления результатов сжигания;
  • получение экономической выгоды.

В итоге появились несколько видов метода, сосредоточимся на них. Формально их два: сухой и окислительный. Однако первый имеет собственные разновидности и характеристики.

Сухой пиролиз и его разновидности

Утилизация кислых гудронов пиролизом

Метод преследует такие основные цели: обезвреживание вторичного сырья, получение топлива, различных химических соединений, используемых в промышленности. Главный сохраняемый принцип, которому следует сухой пиролиз, – рациональное использование невосполнимых природных ресурсов.

Способ позволяет получать пиролизный газ, жидкий продукт, твердые углеродистые компоненты. Сухой пиролиз может протекать при трех режимах температур:

Пиролиз при Т 450-550 градусов по Цельсию относится к низкотемпературному. Методу характерно получение полукоксов в больших количествах, максимальная температура выхода пиролизного газа при образовании его в минимальных объемах. Также наблюдается получение смол, которые в дальнейшем используются для производства каучука. Образующиеся полукоксы применяют в качестве топлива для промышленных и бытовых нужд.

Среднетемпературный пиролиз происходит при 800 градусах по Цельсию. В ходе сжигания выделяется большое количество газа и гораздо меньше, жидких смол и непосредственно кокса, чем в предыдущем случае.

Высокотемпературный пиролиз протекает при Т выше 900 градусов по Цельсию. Этот метод дает минимальное количество твердых и жидких отходов. Образующиеся газы впоследствии используют, как топливо для транспортировки.

Окислительный пиролиз

Это процесс частичного или полного сжигания промышленного вторичного сырья при его контакте с продуктами сгорания топлива. Используется для обезвреживания жидких нефтесодержащих отходов, а также пластмасс, резины, прочего.

Этот метод используют для сжигания сырья, находящегося в пастообразном, жидком или даже газообразном состоянии. Под обработку окислительным способом подходят измельченный пластик, резина, а также промышленные стоки.

Виды пиролиза по типу сжигаемого материала

Самодельная установка для пиролиза старых покрышек

Россия страна богатая древесиной. В ней сложилась одна из наиболее фундаментальных школ пиролиза этого вида сырья. Происходит процесс при низкотемпературном режиме. На выходе получают такие вещества: жидкие – метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смола и др, твердые – древесный уголь.

Пиролиз метана производится при высоких температурах и получаемый в результате ацетилен, тут же отправляют на производство искусственного каучука. Такие сложности связаны с тем, что переработка метана для добычи конечного продукта ацетилена экономически невыгодна.

Между тем пиролиз метана имеет ряд уравнений для решения проблемы утилизации этого продукта. Для протекания реакций, кроме специфической температуры периодически требуются дополнительные вещества.

Например, тримеризация ацетилена протекает в низкотемпературном режиме, но обязательно с присутствием активированного угля. Более того, специфика данного процесса в его скорости: данный вид пиролиза относится к низкоскоростному, что подразумевает медленную подачу источника возгорания.

Предварительный этап получения ацетилена протекает наоборот при высоких температурах и в скоростном режиме. Формула реакции такова: 2СН4 = С2Н2 + 3Н2. Однако попутно протекает еще целый ряд побочных реакций.

Пиролиз и крекинг предельных углеводородов – это среднетемпературный процесс, в результате него получают: этилен, пропилен, бензол и ряд подобных продуктов. Нефтегазовое сырье перерабатывают по методу крекинга еще с 1877 года, автор идеи также россиянин, химик Александр Александрович Летним.

Пиролиз мусора и ТБО подразумевает в том числе переработку шин, пластмасс, прочего, о чем речь уже шла ранее. Поэтому стоит выделить лишь основные моменты или трудности, с которыми сталкиваются в ходе осуществления данного процесса.

– Пиролиз или нефтехимия в деталях:

Необходимость в пиролизных установках

проблема утилизации мусора и других отходов ТБО обсуждаемым методом, это найти эффективный и недорогостоящий способ для улавливания испарений, возникающих во время сжигания. При горении выделяются хлор, фосфор, сера. Более того, некоторые отдельно взятые случаи сжигания отличаются присутствием реакции взаимодействия хлора с другими продуктами сжигания, в результате чего могут образовываться просто ядовитые соединения.

Современные установки решают ряд описанных трудностей. Например, ограниченность доступа кислорода сокращает вероятность образования токсинов: фуран, бензапирен, прочих.

Возможность создания циклических комплексов переработки отходов ведет к почти безотходному производству. Достигается максимальная экономия энергетических ресурсов. Кроме того, образующийся в результате шлак идет на ремонт дорог, что дополнительно повышает экономическую значимость переработки.

Расширяется круг вероятных мест размещения заводов (даже на территории городов). Поскольку в идеале не должно быть выбросов в окружающую среду: отсутствие газообразных ядовитых испарений, исключение образования производственных стоков (все собирается и циклически перерабатывается).

Последнее преимущество, все перечисленные возможности выполняются на довольно компактном оборудовании, без огромных труб, высоких устрашающих зданий. Организовать производство вторичных отходов вполне реально в небольшом ангаре.

– пиролизные установки для утилизации отходов:

Внедрение метода на бытовом уровне

Жить в пригороде становится все более популярно. Однако далеко не все горожане готовы к заготовке дров, а газификация поселков и дачных участков решается довольно туго.

Альтернативой традиционным способам утепления жилых помещений выступают бытовые пиролизные котлы. Сегодня они не просто становятся источником энергии практически из мусора, но оснащены современной электроникой и принудительной вентиляцией.

Бытовые котлы «Пиролиз 43» – одна из популярных моделей, представленная рынке подобных товаров. Оборудование имеет два котла сжигания, что гарантирует дожег образующих паров, газов, прочего.

Это делает их использование преимущественным во всех отношениях: экономично, безопасно, эффективно.

Причем для использования данной модели котла также подходят дрова, но специалисты подчеркивают: топливо в котлах скорее тлеет, чем горит, плюс дополнительный дожег, – обеспечивают существенную экономию ресурсов.

Зола почти не образуется, а значит владельцам не придется долго думать над очисткой оборудования в процессе эксплуатации. Последнее, что важно для бытовых пользователей – это возможность выбирать котел подходящего дизайна (в том числе и его цвет).

Духовой шкаф с пиролитической очисткой

Подобные возможности современного бытового оборудования лишний раз заставляют задуматься о целесообразности приобретения газовой или электрической плиты.

Реализация пиролитической очистки возможна только для последнего варианта. Эта технология значительно эффективней, чем гидролиз или электролиз, также находящие место для бытового применения.

Духовой шкаф с пиролитической очисткой

Система с пиролитической очисткой не требует смены никаких фильтров и сохраняет работоспособность на весь гарантийный срок духового шкафа. Если предельно просто описать процессы, происходящие при подобной очистке, все выглядит примерно так:

  • загрязненный духовой шкаф разогревается до максимально возможных температур;
  • далее происходит сжигание жиров, накипи, прочих наслоений на стенках оборудования;
  • газ уходит по каналам вентилирования;
  • на дне поддона образуется зола, которую можно просто выбросить.

Сегодня достаточно много форумов собирает аудиторию, заинтересованную данным вопросом. Поскольку такие блюда, как курочка-гриль или шашлычок в духовке, не приготовишь в кулинарном рукаве. С другой стороны, выпечка после такого использования печки получается просто ужасная. Вот и выходит, что многим действительно необходимы действенные, одновременно экономичные методы очистки, каковым и является пиролиз.

Источник: https://xlom.ru/recycling-and-disposal/chto-takoe-piroliz-opisanie-processa

Пиролиз древесины

пиролиз что это такое

Пиролиз древесины еще называют сухой перегонкой. Этот процесс представляет собой разложение древесины в условиях высокой температуры в пределах 450 °C без доступа кислорода. Вследствие такого процесса получаются газообразные и жидкие (в том числе древесная смола) продукты, а также твердый материал — древесный уголь.

Технология пиролиза древесины

Пиролиз является одним из первых технологических химических процессов, которые известны человечеству. Еще в середине XII века этой технологией активно пользовались для получения сосновой смолы, которую применяли для пропитки канатов и просмолки деревянных кораблей. Этот процесс тогда называли смолокурением.

С началом развития металлургической отрасли, возник иной промысел, основанный на сухом пиролизе лесоматериалов, — углежжение. В этом процессе конечным материалом являлся древесный уголь. Началом распространения промышленного использования пиролиза дерева можно называть XIX век. Основным продуктом пиролиза в те времена была уксусная кислота. Сырьем служили лишь лесоматериалы лиственных сортов.

Процесс пиролиза основывается на разных свободно-радикальных реакциях термодеструкции целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз. Эти реакции происходят в условиях температур от 200 до 400°C. Пиролиз древесины является экзотермическим процессом, в ходе которого получается большой объем тепла (примерно 1150кДж/кг).

Технологическая схема пиролиза лесоматериалов состоит из таких этапов:

  • измельчение древесины
  • высушивание измельченной древесины
  • пиролиз
  • охлаждение и стабилизация угля, чтобы предотвратить самовозгорания
  • процесс конденсации паров летучих продуктов.

Наиболее длительной и энергозатратной стадией можно назвать сушку древесины до уровня влажности 15%. Сушка осуществляется в условиях температуры 130-155°C при помощи подвода внешнего тепла. При этом из лесоматериалов удаляется вода, а также меняются некоторые компоненты древесины.

После этого древесина уже начинает разлагаться. Происходит это в пределах температуры от 155 до 280°С. На этой стадии распадаются наименее стойкие ее составные части. При этом выделяются углекислый газ, окись углерода, уксусная кислота.

Далее температура поднимается до отметки 280-455°С. В этих условиях начинается испарение и образование основного объема продуктов разложения лесоматериалов. При этом происходит активное высвобождение тепла (экзотермический процесс) с выделением большого количества CO2, СО, CH4, эфиров, карбонильных соединений, углеводородов, уксусной кислоты, ее гомологов и метанола. В самом конце удаляется смола.

Затем начинается прокаливание древесного остатка. Температура поднимается более 500°С. Во время этого процесса выделяется и удаляется тяжелая смола, а также СО2, Н2, СО и углеводороды. Это и есть окончание пиролиза, а полученный остаток является древесным углем.

Объем полученных продуктов пиролиза древесины очень различается, все зависит от размера кусков лесоматериалов, температуры процесса, его длительности, а также уровня влажности сырья.

Устройства для осуществления пиролиза

Этот процесс протекает в ретортах. Реторта – это цельносварной металлический сосуд цилиндрической формы. Внутри он имеет диаметр от 2,5 до 2,9 м, а толщина стенок составляет 15 мм.

Вверху аппарата есть загрузочное устройство для сырья, а снизу располагается конусная часть и выгрузочное устройство для угля. Реторта имеет высоту около 25 м. Реторта оборудована четырьмя патрубками.

Через верхний патрубок выводится парогазовая смесь, через второй вводится теплоноситель, третий отводит нагретые газы из области охлаждения угля, а по четвертому, самому нижнему, вводятся холодные газы, которые охлаждают уголь.

Реторты бывают:

  • непрерывного действия
  • периодического действия
  • полунепрерывного действия.

Кроме этого по принципу обогрева бывают:

  • устройства с внутренним обогревом. В таких аппаратах тепло подается к лесоматериалам от теплоносителя в ходе прямого контакта. В качестве теплоносителя выступают горячие топочные газы, которые принудительно загружаются в устройство. В таком случае процесс пиролиза осуществляется более мягко, но объем продуктов разложения примерно в 7-10 раз меньше
  • устройства с наружным обогревом. В таких аппаратах тепло подводится посредством металлических стенок реторт, которые обогреваются горячими дымовыми газами.

Самыми распространенными являются устройства полунепрерывного действия. В них древесина загружается периодически, малыми количествами через равные отрезки времени. Парогазовая смесь отбирается непрерывно, а выгрузка угля происходит периодически, порционно.

В устройствах непрерывного действия все стадии процесса происходят одновременно: в верхней части происходит сушка, далее — лесоматериалы прогреваются до температуры разложения, в средней части древесина разлагается, а в нижней — прокаливается и охлаждается уголь.

Быстрый пиролиз древесины

Довольно распространенной разновидностью пиролиза можно назвать быстрый пиролиз, в ходе которого тепловая энергия подводится к исходной смеси на высокой скорости. Весь процесс протекает без доступа кислорода.

Процесс медленного пиролиза сравним доведением воды до точки кипения, а вот метод быстрого пиролиза можно сравнить с попаданием в раскаленное масло капли воды, которое иначе называется взрывное вскипание.

Главные особенности быстрого пиролиза лесоматериалов:

  • возможность формирования замкнутого непрерывно текущего технологического производственного процесса
  • значительная «чистота» конечных продуктов пиролиза, которая достигается вследствие отсутствия стадии осмоления
  • низкая энергоемкость подобного процесса, по сравнению с прочими видами пиролиза
  • в этой процессе выделяется большое количество тепловой энергии (экзотермические реакции при быстром пиролизе превосходят эндотермические).

Продукты пиролиза древесины

Сегодня для реализации процесса пиролиза лесоматериалов чаще всего используют лиственные сорта, однако иногда, в ходе комплексной переработки сырья, применяется и древесина хвойных сортов. Конечные продукты пиролиза и их количество зависит от вида древесины. К примеру, из березы можно получить:

  • 24-25% древесного угля
  • 50-55% жидких отходов (жижки) 
  • 22-23% газообразных продуктов. 

Чем крупнее куски лесоматериалов, тем больше получается твердого остатка.

В ходе переработки жижки, осуществляется отстаивание древесной смолы, ее около 7-10%. В это же время происходят разнообразные превращения компонентов. Из смолы выделяют большое количество ценных продуктов. Чаще всего, это уксусная кислота. Ее получают методом экстракции, с дальнейшей ректификацией и тщательной химической очисткой. После этих действий получается пищевой продукт.

Среди газообразных продуктов пиролиза:

  • 45-55% диоксида углерода CO2 
  • 28-32% оксида углерода CO 
  • 1-2% водорода H2
  • 8-21% метана CH4 
  • 1,5-3,0% прочих углеводородов.

Технологии пиролиза древесины довольно разнообразны. Тем не менее, большая часть применяемых в мировой практике аппаратов полностью устарела и не отвечает всем современным требованиям. Помимо этого, необходимость в пиролизе лесоматериалов все время снижается, потому что уничтожать столь экологичное сырье довольно расточительно. В тоже время сегодня набирает популярность технология пиролиза опилок.

Выход продуктов термораспада

СырьеПродукты термораспада, масс. % от массы а. с. д.угольсмолылегколетучиекомпонентыгазывода
Ель древесина 37,9 15,3 6,3 18,2 22,3
кора 42,5 18,4 1,9 19,8 17,4
Сосна древесина 38,0 16,7 6,2 17,7 21,4
кора 40,5 18,2 5,7 19,7 15,9
Береза древесина 33,6 14,3 12,3 17,0 22,8
кора 37,9 24,0 4,7 18,6 14,8
Осина древесина 33,0 16,0 7,3 20,4 23,3

Источник: http://wood-prom.ru/clauses/derevoobrabotka/piroliz-drevesiny

Что такое пиролиз и каковы его основные методы

Пиролиз, или сухая перегонка, – процесс термического разложения горючих органических соединений без доступа кислорода. В процессе пиролиза образуется смесь горючих газов (синтез-газ) и ряд других продуктов, состав которых зависит от природы исходного сырья, температурного режима, давления, скорости нагрева в реакторе, времени нахождения в камере.

При нагревании исходного сырья при отсутствии кислорода сложные органические соединения расщепляются на более простые, вплоть до образования твердого углеродного остатка.

В процессе пиролиза преобразование сырья проходит в несколько стадий:

  1. высушивание,
  2. сухая перегонка,
  3. неполное сгорание,
  4. газификация.

Преимущества пиролизного способа утилизации

В процессе пиролиза древесины помимо синтез-газа образуются древесный уголь, уксусная и другие органические кислоты, фурфурол, метанол, ацетон.

Переработка резины и полимерных материалов на выходе дает технический углерод, синтетическую нефть, металлокорд (при утилизации шин).

В связи с ростом цен на энергоносители все больше наших соотечественников приобретают газогенераторные котлы на твердом топливе, в частности пиролизные. КПД пиролизного котла приближается к 90 %, отходов при сгорании топлива образуется ничтожно мало. В долгосрочной перспективе бытовой газогенераторный котел значительно выгоднее классического. Промышленные пиролизные котлы применяются для теплоснабжения крупных объектов.

Необходимое оборудование

Особый интерес представляет технология утилизации ТБО методом пиролиза. Это одно из наиболее эффективных решений по переработке мусора, так как позволяет получать тепловую энергию, максимально извлекать из отходов ценные компоненты и уменьшать антропогенное давление на окружающую среду.

При сжигании 1 тонны шин в атмосферу поступает около 450 кг токсичных летучих соединений и около 300 кг сажи.

Переработка отработанных РТИ методом низкотемпературного пиролиза в разы уменьшает выбросы в атмосферу, продукты распада резины используются как энергоносители и сырье для некоторых видов производства.

В современной практике методом пиролиза перерабатывают следующие виды мусора:

  • отходы деревообрабатывающей промышленности;
  • медицинские отходы;
  • канализационный шлам;
  • отходы полимеров;
  • отработанные автопокрышки и прочие резинотехнические изделия;
  • горючие детали автомобилей, подлежащих утилизации (пластик, текстиль, резина);
  • отходы электроники;
  • коммунальный и бытовой мусор.

Переработке по технологии пиролиза подвергаются отходы нефтепродуктов, технология подходит для утилизации отходов АПК, текстильной, целлюлозно-бумажной и прочих отраслей промышленности, выпускающих продукцию из органического сырья природного или искусственного происхождения.

Виды пиролизной переработки

Пиролизные установки промышленного назначения подразделяются на установки высокотемпературного и низкотемпературного пиролиза. Пиролизные установки не производят сточных вод и являются практически энергонезависимыми. Подача электроэнергии необходима для осуществления запуска оборудования, после чего установка сама обеспечивает себя энергией. Избытки пара или электроэнергии, сгенерированные при работе пиролизной печи, могут подаваться в муниципальные сети.

Под низкотемпературным пиролизом подразумевается процесс термического разложения органических отходов при температуре не более 850 °C. Метод характеризуется высоким выходом жидких и твердых продуктов, в частности смол, органических кислот, ароматических соединений и полукокса. Первичная смола и полукокс применяются в качестве топлива.

Существует несколько вариантов технологии низкотемпературного пиролиза:

  • пиролиз органических отходов в вакууме;
  • неполное сгорание с ограниченным доступом воздуха (при температуре порядка 760 °С);
  • пиролиз с внедрением воздуха;
  • пиролиз при температуре близкой к 850 °С.

Последний метод позволяет перерабатывать смешанные отходы в которых присутствует неорганическая фракция.

Высокотемпературный пиролиз производится в температурном диапазоне 12001400 °С.

На выходе преобладают газообразные продукты распада органики, и этот процесс часто называют газификацией.

Переработка мусора методом высокотемпературного пиролиза считается одним из лучших методов утилизации отходов с точки зрения получения синтез-газа и вторичного сырья.

Переработка методом высокотемпературного пиролиза возможна без ряда предварительных операций, включая сортировку и сушку отходов, чем выгодно отличается от низкотемпературного пиролиза, более требовательного к качеству исходного сырья.

Биологически активные вещества при пиролизе разрушаются, выплавки тяжелых металлов не происходит, то есть образующийся пепел практически безопасен. Высокая плотность пиролизных отходов, не имеющих практической ценности, позволяет более рационально использовать площади, предназначенные для их захоронения.

Источник: https://greenologia.ru/othody/utilizaciya-i-pererabotka/piroliz

Метод переработки пластика: пиролиз

Мировое потребление пластиковой продукции увеличивается год от года. И вместе с ним неуклонно растет объем пластиковых отходов. Особенно сложно обстоит дело с пластиковыми пакетами, которые буквально заполонили города и природные зоны.

Напомним, что, согласно подсчетам экспертов, в мире ежегодно производится свыше триллиона полиэтиленовых пакетов. Средний срок использования одного пакета — около 20 минут. Фактически это время, которого достаточно для того, чтобы дойти от магазина до дома, после чего пакет становится ненужным и выбрасывается.

А период полного разложения полиэтилена в природе, как напоминают экологи, измеряется сотнями лет.

Что же делать с горами пластикового мусора? В качестве решения проблемы предлагается внедрять наиболее передовые и эффективные технологии переработки данного вида отходов.

Одним из таких методов является пиролиз. Под пиролизом понимается процесс разложения пластика под воздействием высоких температур и при отсутствии кислорода. Здесь следует сказать, что пиролиз — это далеко не новая технология.

В ряде стран Европы, где нет своих нефтяных ресурсов, он применялся еще в тридцатых годах прошлого века для получения бензина. Так, например, в гитлеровской Германии посредством пиролиза производили бензин из каменного угля.

Полученное таким образом топливо использовалось для заправки знаменитых немецких танков, весьма неплохо показавших себя на фронтах Второй мировой войны.

Особенности и преимущества пиролиза

В современном мире для технологии пиролиза нашлось новое полезное применение: переработка пластиковых отходов.

  • На первом этапе осуществляется необходимая обработка пластиковых отходов: они проходят сортировку, размельчение и мойку.
  • Далее обработанный пластик отправляется в реактор. Здесь под воздействием температуры +600C и без доступа воздуха полимер вначале расплавляется до состояния густой жидкости, а затем превращается в газ.
  • Этот газ проходит через систему очистки и охлаждения. При этом вещество снова переходит в жидкое состояние с характерными свойствами мазута. Из полученного мазута можно изготавливать различную продукцию: например, синтетическое топливо для двигателей внутреннего сгорания.
  • Помимо жидкости, в результате пиролиза образуются еще две фракции: зола, которая упаковывается в брикеты и применяется в качестве печного топлива, и газ, который удаляется в атмосферу. Отметим, что, проходя через пиролизный реактор, такие материалы, как полиэтилен, полипропилен и полистирол, теряют почти треть своей массы, а полиуретан — до половины.

Таким образом, можно выделить два ключевых преимущества пиролиза.

  1. Данная технология позволяет производить из пластиковых отходов полезные и востребованные продукты, в частности — мазут, дизельное и печное топливо. Добавим, что этими видами продукции возможности пиролиза не исчерпаны. С помощью пиролизного реактора также можно получать горячий газ для котельных ТЭС и ТЭЦ. Для этого потребуется немного изменить описанный выше технологический процесс, остановив его на фазе перехода пластика в газообразное состояние.
  2. Пиролиз дает возможность уничтожить 99 % вредных веществ, входящих в состав пластика. Таким образом, это один из наиболее экологичных вариантов переработки отходов.

Что касается недостатков пиролиза, то нужно выделать следующие моменты.

  • В процессе работы пиролизного реактора высвобождается достаточно большое количество вредных химических соединений. В принципе, при должном оснащении оборудования системой фильтрации и очистки этот фактор не должен представлять собой серьезную проблему. Но здесь мы вплотную подходим ко второму пункту.
  • Качественное оборудование для пиролиза стоит достаточно дорого. Чтобы организовать процесс работы пиролизного реактора по всем правилам требуются серьезные финансовые вложения, которые по силам далеко не всем компаниям.

Собственно, именно по этой причине пиролиз пластика при всех своих преимуществах до сих пор не получил в России широкого применения. Приятным моментом является заинтересованность ведущих отечественных производителей полиэтилена в развитии технологий переработки их продукции — в том числе и методом пиролиза. Среди таких производителей выделяется компания «УпакСнаб». Данный бренд известен не только высоким качеством своей продукции, но и активной экологической позицией.

«Упакснаб» — один из лидеров в сфере производства полиэтиленовой продукции

Широкому российскому потребителю компания «УпакСнаб» известна, прежде всего, как производитель широкого ассортимента упаковочной продукции, пакетов с логотипами, мусорных и фасовочных мешков.

Причины, почему полиэтиленовые пакеты лучше заказывать в «УпакСнаб»:

  • мы изготавливаем качественные и дешевые пакеты на заказ, в том числе — эксклюзивные и нестандартные модели по индивидуальным параметрам клиента;
  • заказ любой сложности выполняется в указанный клиентом срок;
  • доставка продукции осуществляется по территории России и Ближнего Зарубежья.

Источник: https://upacksnab.ru/articles/metod-pererabotki-plastika-piroliz/

Пиролиз отходов

Пиролиз отходов – это один из современных, безопасных и доступных вариантов термической утилизации мусора и веществ 3-5 классов опасности. В соответствии с требованиями экологического законодательства каждый субъект хозяйственной деятельности в РФ обязан полностью утилизировать отходы собственного производства с соблюдением требований и положений экобезопасности.

Утилизация отходов пиролизом является перспективным, экономически выгодным видом переработки многих типов мусора. Однако стоит учесть, что в процессе сгорания некоторых органических соединений образуются стойкие токсичные соединения, которые очень опасны для ОС и здоровья людей. Поэтому пиролиз пластика, каучука, полимеров и других видов мусора осуществляется лицензированными компаниями на специальных перерабатывающих установках.

Какое утильсырье подходит для пиролиза?

Чаще всего технология термической утилизации используется при переработке следующих категорий отходов:

  • кабеля, провода и шин (пиролиз каучука разной плотности);
  • полимерные материалы;
  • утильсырье в пастообразном, влажном и вязком агрегатном состоянии (промышленные, коммунальные и бытовые отходы);
  • шламов, в которых содержится много зольного остатка;
  • пиролиз древесины (стружки, веток, отходов промышленных предприятий);
  • отходов и мусора, которые образуют значительное количество пыли;
  • загрязненных нефтепродуктами/маслами грунтов;
  • биологические отходы (чаще всего медицинское утильсырье);
  • некоторые металлы, их соли и сплавы – переработка мусора пиролизом исключает попадание опасных соединений в воздух, почву и водные ресурсы.

Безопасная и быстрая утилизация отходов

ГК «Экология» – лицензированная организация, которая оказывает весь спектр услуг по сбору, перевозке и переработке (сжиганию) больше 1000 типов отходов пиролизом. 

Предлагаем переработку «под ключ» разных категорий мусора:

  • твердых, пастообразных, жидких;
  • ТБО и промышленных;
  • не сортированного сырья (непосредственно на полигонах или на заводах);
  • безопасный процесс термического пиролиза полимеров, дерева, иного мусора и отходов с примесью песка, почвы, породы.

По результатам обслуживания специалисты ГК «Экология» готовят полный пакет документов, согласовывают процесс переработки токсических и чрезвычайно опасных веществ в надзорных службах. Выполняем не только пиролиз полиэтилена, дерева, металла, пластмассы иных отходов, но также юридическое представительство при возникновении спорных вопросов в сфере экологического законодательства.

назад к списку

Источник: http://ecology-urfo.ru/recycling/vid_utilizatsii_othodov/piroliz

Что такое пиролиз

Мало кто из домовладельцев хорошо понимает, что такое пиролиз и каким образом он происходит. Зато все наслышаны о пиролизных котлах, чьи невероятно высокие показатели нам неустанно рекламируют их производители и продавцы.

Но рядовые пользователи уже стали привыкать к подобного рода рекламным кампаниям, сопровождающим практически любой товар, и относятся к ним с настороженностью.

Цель данной статьи – объяснить, как на самом деле протекает процесс пиролиза, в каких сферах применяется, а также оценить его использование в твердотопливных котлах.

Пиролиз древесины

Как химический процесс это явление сопровождает горение любой биомассы. В этом нетрудно убедиться, если провести простой опыт: положить на раскаленную металлическую поверхность небольшой кусок сухой древесины. Многим из нас и так известно, что будет дальше, даже опыт проводить не нужно. Сначала дерево обуглится, станет дымиться, а потом может вспыхнуть и сгореть либо просто истлеет.

От воздействия высокой температуры происходит термическое разложение (деструкция) древесины, в результате которого выделяются различные горючие газы. Их количество зависит от температуры нагрева, вот почему лучина на горячей поверхности возгорается далеко не всегда. Когда температура не превышает 450 °С, газов выделяется немного, они не достигают нужной концентрации и не вспыхивают. Процесс разложения щепки затянется на длительное время и закончится горсткой пепла.

Оптимальная температура пиролиза древесины, при которой образуется большое количество горючих газов, лежит в диапазоне 600—900 °С. Если поверхность под щепкой разогрета до такой степени, то возгорание древесины неизбежно благодаря высокой концентрации газов.

После вспышки процесс резко ускорится, поскольку теперь он подпитывает теплом сам себя и лучина быстро истлеет. Если же ограничить к ней доступ кислорода, то возгорания не произойдет, а разложение будет идти с прежней скоростью.

Это дает возможность отвести образующиеся газы и использовать для разных целей.

Надо понимать, что дерево никогда не горит само по себе, возгораются образующиеся пиролизные газы, для чего нужна высокая температура. Вот почему от спички не удастся разжечь толстое полено, слишком мало подводится тепла. Для тонкой щепки его будет достаточно, реакция с выделением газа начнется быстро, что и приведет к появлению пламени.

Итак, пиролиз – это химическая реакция деструкции вещества, вызываемая воздействием высокой температуры. В естественных условиях она протекает совместно с горением. Последовательность хода процесса покажем на примере древесины:

  • нагрев вещества от внешнего источника тепла;
  • при температуре около 300 °С начинается процесс разложения вещества и выделения горючих углеводородов;
  • так как доступ кислорода не ограничивается, а тепло подводится в виде открытого пламени, при достижении 500 °С количество газов возрастает и происходит их возгорание;
  • реакция горения протекает самостоятельно, без внешнего источника тепла. Сжигаемые углеводороды обеспечивают нужное количество теплоты для дальнейшего термического разложения древесины.

Сфера применения пиролиза

В идеальном варианте пиролиз древесины происходит в закрытом пространстве без поступления кислорода и с постоянным подведением тепла извне. Чтобы не расходовать для этой цели дорогие энергоносители, для поддержания процесса используют часть конечного продукта – смесь горючих газов. В состав смеси входит метан, угарный газ (СО) и водород, из негорючих веществ в ней присутствуют углекислый газ и азот.

Получение газообразного горючего из различных отходов деревообработки – это и есть основная сфера применения пиролиза древесины в промышленности.

Основное оборудование для технологического процесса — это пиролизные печи (газогенераторы), блоки охладителей и фильтров. Сырье в виде опилок, щепы и прочих отходов загружается в печь и там сжигается при минимальной подаче воздуха.

Поскольку производительность установки напрямую зависит от температуры, то в промышленности зачастую применяют так называемый быстрый пиролиз, когда сырье разогревается с высокой скоростью.

Смесь газов проходит охлаждение и фильтрацию, после чего закачивается в резервуары для дальнейшей обработки.

С точки зрения получения полезных химических соединений дерево не так интересно, как уголь. Если последний подвергнуть обработке таким же способом, то можно получить множество ценных веществ. Правда, чтобы вызвать полноценный пиролиз угля, необходимо обеспечить более высокую температуру. Зато после проведения определенных технологических процессов вырабатываются следующие продукты:

  • кокс: незаменимый компонент, участвующий в плавке стали;
  • аммиак: необходим для производства удобрений;
  • толуол: исходный элемент для изготовления разных красителей, а еще – взрывчатки (тринитротолуола);
  • анилин: входит в состав красок и эмалей, изготавливаемых химическим путем.

Перечисленные продукты пиролиза угля – лишь малая часть списка, более полная картина показана на иллюстрации:

О пиролизных котлах

Эта группа твердотопливных агрегатов отличается от традиционных котлов прямого горения наличием двух камер вместо одной. По задумке, в первичной камере сжигания идет процесс газификации твердого топлива при подаче недостаточного количества кислорода, а во второй – дожигание выделяющихся пиролизных газов при добавлении вторичного воздуха. Но так ли это происходит технология сжигания на самом деле? Чтобы это понять, надо рассмотреть конструкцию теплогенератора.

На данный момент существует 2 вида пиролизных котлов, разберем устройство каждого подробнее. Самая популярная конструкция – когда первичная топка находится над вторичной.

Между ними имеется форсунка прямоугольного сечения, сделанная из огнеупорного кирпича. А теперь внимание: воздух в главную топку нагнетается с помощью вентилятора, частично попадая и в нижнюю камеру для дожигания газов.

То есть, принцип пиролиза нарушен изначально, так как вместо ограничения по кислороду вентилятор создает его избыток.

Что это дает? Полное и эффективное сжигание дров, так что и золы не остается. Но этому есть объяснение: сухое дерево не оставляет после себя золы, а только легкий пепел, половина которого просто выдувается вентилятором через форсунку в дымоход.

По всем признакам данной конструкции можно присвоить название «котел верхнего дутья», поскольку вентилятор нагнетает воздух в верхнюю камеру. За счет этого возрастает температура горения, увеличивается выход газа, но он тут же сгорает, проходя через форсунку.

Подобный алгоритм работы имеет мало общего с химической реакцией пиролиза.

Котел с естественной подачей кислорода

В другом типе теплогенераторов камеры расположены наоборот: главная топка снизу, вторичная – над ней. Форсунки нет, вместо нее устроен обычный газоход, соединяющий камеры между собой.

Вентилятора здесь нет, воздух в обе топки подается естественным путем – за счет тяги дымохода. Причем подача осуществляется по раздельным каналам.

Следует отметить, что в данном случае процесс пиролиза древесины организован лучше, горение в топливнике происходит с малым расходом воздуха, его поступление ограничено заслонкой.

Проблема здесь в другом: при закрытой воздушной заслонке падает и температура процесса, выход газа снижается. Воздуха для вторичной камеры тоже не хватает, так что она превращается в обычный газоход, где продукты горения отдают свое тепло стенкам водяной рубашки.

Если же заслонку открыть, горючих газов образуется больше, но они станут гореть в основной топке, попадая во вторую лишь частично. Подобные пиролизные котлы больше напоминают агрегаты прямого горения, где дымовые газы делают несколько ходов для лучшей теплоотдачи.

Да и по отзывам пользователей они не могут похвастать повышенной эффективностью.

Выводы

Химическая реакция термического распада углеводородов широко применяется в промышленности не только для получения газообразного топлива, но и с целью синтеза всяких полезных веществ. Организовать пиролиз древесины в домашних условиях вполне реально, но целесообразность этого мероприятия крайне низка. А вот дровяные котлы, называемые пиролизными, имеют к этому процессу весьма посредственное отношение, хотя стоят гораздо дороже обычных.

Источник: https://cotlix.com/chto-takoe-piroliz

Переработка твердых бытовых отходов при помощи пиролиза

Пиролиз ТБО должен помочь землянам очистить окружающую среду от мусора и уменьшить нагрузку на нефтеперерабатывающую промышленность. Это производство, которое может дать ощутимый доход бизнесмену, наладившему его, так как сырьем служит дешевый мусор, которого только по России за год образуется 3,5 миллиарда тонн.

Что такое пиролиз ТБО, его преимущества перед простым сжиганием

Пиролиз – это разложение тяжелых органических веществ на более легкие при нагревании и в отсутствии кислорода. На латинском языке «pir» – это огонь, а «lizios» – разлагаю, дословный перевод термина: «разлагаю огнем». Смысл пиролиза ТБО (смотреть схему ниже) сводится к тому, что соединения, образующие мусор, при нагревании расщепляются на вещества, имеющие более низкую молекулярную массу. В результате пиролиза образуется три основных продукта:

  • пирогаз (пиролизный, пиролитический газ или синтез — газ) – это смесь газов, способных гореть и негорючих;
  • пиролизное (пиролитическое) масло и вода. Пиролизное масло имеет разный состав и может служить впоследствии печным топливом или сырьем для переработки;
  • пикарбон (твердый углеродсодержащий остаток – уголь).

По ходу пиролиза происходит четыре общих для всех его видов процесса: просушка мусора (в сушильной камере), сухая его перегонка (пиролиз), горение твердых остатков, получение пиролизного газа, пиролитического масла и углеродистого остатка.

Из схемы видно, что нагревание некоторых этапов происходит за счет тепла, вырабатываемого по ходу пиролиза.

Пиролиз ТБО может протекать в разных температурных режимах. При низких температурах выход газа меньше, больше образуется пиролитического масла и пикарбона. С увеличением температуры равновесие сдвигается в сторону образования синтез – газа.

Пиролиз ТБО имеет неоспоримые преимущества перед утилизацией мусора сжиганием. Во-первых, не происходит загрязнение среды, во-вторых, сырьевым материалом служат отходы, при этом примечательно, что пиролизом перерабатываются отходы, которые сложно утилизировать, например, старые шины.

Пиролизные остатки не содержат агрессивных веществ, поэтому их можно складировать под землей, причем такие отходы образуются в меньшем количестве, чем после сжигания. При пиролизе тяжелые металлы не восстанавливаются, а уходят в золу. Полученные продукты легко хранить и перевозить.

Оборудование не является массивным, и оно относительно недорогое.

Виды пиролиза

По воздействию разных значений температур на мусор пиролиз делится на низкотемпературный и высокотемпературный. Первый протекает при температуре до 9000С, а второй – при температуре больше 9000С.

Низкотемпературный пиролиз. Технология обработки отходов данным способом заключается в нагревании сырья в шахте до 350 – 4500С без доступа воздуха, то есть при отсутствии как кислорода, так и азота.

Стабильная температура и полное отсутствие кислорода гарантируют, что сырье не будет гореть, а также не будет помех для интенсивного протекания таких процессов как нагревание, плавление, испарение, разложение углеродистых соединений.

При данном типе пиролиза неважно, каков химический состав перерабатываемых отходов и в каком соотношении находятся в них органические вещества. Пиролизный газ имеет, практически, одинаковый состав:

  • горючая составляющая: угарный газ, метан, этилен, сероводород, водород;
  • негорючая составляющая: углекислый газ и азот.

Важно, что горючая составляющая значительно превышает по содержанию негорючую, а это значит, что пиролизный газ можно использовать так же, как добываемый природный газ. Выход полученного горючего газа зависит от качественного состава сырья: так, пищевые отходы образуют газ, насыщенный влагой, чего не скажешь о пластмассах.

Принципиальная схема низкотемпературного пиролиза

Высокотемпературный пиролиз. Технологическая цепочка:

  1. Сортировка мусора с удалением больших предметов, цветного и черного металлолома.
  2. Измельчение и просушка отобранных отходов.
  3. Разложение просушенного сырья с целью образования пиролитического газа, пиролитического масла, шлаков и побочных веществ, таких как Cl2, F2, N2.
  4. Ликвидация загрязнителей и снижение температуры полученного газа.
  5. Употребление пиролитичского газа для получения пара, электрической или тепловой энергии. Чаще всего этот газ применяется обратимо для инициирования пиролиза.
  6. Пиролитическое масло после складирования направляется в качестве сырья на заводы нефтехимической промышленности для изготовления горюче – смазочных материалов, заменителей мазута и дров.

Принципиальная схема высокотемпературного пиролиза

Плюсы и минусы пиролиза ТБО

Положительные стороны низкотемпературного пиролиза:

  • нет острой необходимости сортировать углеводородные остатки (даже полностью несортированные отходы дают выход пиролизного газа в два раза больше по сравнению только с пищевыми отходами);
  • городские свалки выступают в роли источника сырья для производства;
  • отсутствие ядовитых оксидов серы и азота.

Недостатки низкотемпературного пиролиза:

  • сложная конструкция крупногабаритных печей;
  • высокая стоимость печей;
  • необходимость в большом количестве работников;
  • не происходит полный распад диоксинов, содержащихся в сырье;
  • тяжелые металлы не плавятся, а выпадают в осадок вместе со шлаком.

Преимущества высокотемпературного пиролиза:

  • можно перерабатывать сырье с небольшим количеством горючих материалов;
  • образующийся газ поднимается снизу вверх и проходит через слой мусора, который подается сверху. При этом газ не захватывает пылевые частички, что служит залогом его чистоты;
  • пиролизный газ подобен природному, и его целесообразно применять для выработки тепловой энергии, а на небольших электростанциях для выработки электричества;
  • пиролизный газ проще очищать от ненужных примесей (если вообще таковые есть) из-за низкой температуры;
  • поскольку процесс идет в отсутствии кислорода, то пиролизный газ не содержит опасные диоксины, образующиеся при сжигании углеводородов;
  • если в ходе пиролиза получается жидкая фракция (из старых покрышек образуется, например, пиролизное масло, которое не совсем точно называют синтетической нефтью), то ее используют как заменитель нефтепродуктов;
  • зола не содержит неокисленный углерод и имеет низкую температуру, что позволяет использовать ее, например, в дорожном строительстве.

Какие отходы можно перерабатывать при помощи пиролиза

Обратите внимание! ТБО – твердые бытовые отходы – разные субстанции, которые без обработки невозможно вторично использовать в бытовой деятельности человека.

ТБО – это смесь веществ органического и неорганического происхождения, имеющих разные свойства. В России отходы не сортируются. Однако за рубежом, да и у нас в стране есть тенденция к снижению в мусоре доли пищеотходов и увеличению доли упаковочных материалов: пластика, картона, бумаги.

Исследования показали, что примерно 30 процентов по весу и 50 процентов по объему ТБО приходится на долю упаковочного материала. А 13 процентов по весу и 30 процентов по объему упаковочного материала приходится на долю пластмассовых изделий, в подавляющем большинстве пластиковой посуды.

Органическую составляющую мусора подразделяют на:

  • компостируемую (кухонные отбросы, опил, кора и ветки деревьев, щепа, старые газеты, картон);
  • некомпостируемую (пластмассы, резина, кожа, выброшенные старые шины, кабели, вязкие пастообразные отходы, такие как машинное масло, нефтешламы, почва, на которую попали горюче-смазочные материалы).

Пиролизу подвергается компостируемая и некомпостируемая составляющие мусора.

Пиролизное оборудование для переработки отходов

Современное оборудование может работать с использованием сырья, полученного почти из любых видов органических отходов с использованием собственной энергии. Обязательной составной частью системы аппаратов для пиролиза является реактор.

Интересно! Изначально первые пиролизные аппараты появились в России в девятнадцатом веке. В те времена пиролизу подвергался керосин для приготовления из него газа и бензина, которые применялись для освещения.

Переработка сырья осуществляется в зонах реактора (схема ниже):

  • вверху температура поддерживается на уровне 100 – 2000С и здесь сырье подсыхает (этап №1);
  • в середине при температуре 1000 – 12000С происходит термическое разложение органической массы и коксование ее, при этом часть углерода сгорает с выделением тепла, поддерживая нужную температуру (этап № 2);
  • внизу твердый остаток охлаждается до температуры 1000С, остатки углерода догорают и преобразуется в золу – пикарбон, карбон (этап №3);
  • отведение продуктов пиролиза для складирования и повторного применения (этап № 4).

В настоящее время промышленность предлагает следующие типы оборудования для пиролиза ТБО:

  1. Пиролизная установка для утилизации шин:
  2. Пиролизная установка для утилизации отходов деревообработки, навоза и помета:
  3. Универсальная пиролизная установка (Т – ПУ1) для утилизации отходов деревообработки, нефтепереработки, медицинских, пищевых и других отходов.

Если упростить промышленные механизмы пиролиза, использовать необъемные аппараты, то можно создать небольшую установку для пиролиза, применяемую в личных целях простыми людьми. В быту с помощью этой установки можно получать тепловую энергию, а в промышленности – востребованные химические продукты.

о работе пиролизной установки, находящейся в Татарстане, о технологии проведения процесса, о достоинствах данного способа утилизации твердых бытовых отходов:

Пиролизный завод

В качестве примера пиролизного завода рассмотрим технологию переработки ТБО на мини – заводе ШАХ «ПОТРАМ — ТБО». Технология производства на этом заводе построена с использованием отдельных модулей:

  • для сортировки, измельчения и компостирования ТБО. Производственная площадка имеет размеры 50м в длину, 30м в ширину и 12м в высоту;
  • просушки компоста;
  • образования синтетического пиролизного масла;
  • получения дистиллятов из пиролизного масла;
  • очистки дистиллятов до уровня чистоты Евро-4.

Модульная схема работы завода дает возможность приспосабливаться к абсолютно разным видам ТБО.

Мусор на заводе перед обработкой проходит радиационный контроль, большие куски мусора измельчаются (размеры измельченных частиц не должны превышать 250 мм в диаметре) и компостируются. Компост содержит до 60 – 65% воды, поэтому он поступает в установку низкотемпературного пиролиза для удаления влаги.

Далее этот материал отправляется в установку высокоскоростного пиролиза, где он перемешивается с золой ТБО, образованной здесь же и имеющей высокую температуру порядка 800 – 8500С. Смесь поступает в реактор, который медленно вращается.

В этом реакторе смесь без кислорода прогревается до температуры 460 – 4900С.

Происходит термическое разложение тяжелых органических молекул с образованием легких углеводородов, которые затем конденсируются, и с выделением неконденсирующихся газов (водорода, азота, угарного газа, сероводорода и других), также образуется твердый углеродистый остаток и зола.

В условиях данной технологии происходит очень быстрый, практически мгновенный нагрев компоста, лишенного влаги, что обеспечивается высокоэффективным подводом энергии.

Плюсом системы является снижение потерь тепловой энергии, так как она не рассеивается в окружающее пространство. Для того чтобы запустить реактор, нужен обычный пропан, а для разогрева требуется всего 4 часа.

Полученная в реакторе смесь паров и газов поступает в следующий модуль, где пары углеводородов подвергаются конденсации, образуя жидкую пиролизную составляющую. Неорганические вещества испаряются или идут на химические предприятия для дальнейшей модификации. Газ, не подвергшийся конденсации, отправляется обратно в цикл, где он сгорает, а выделяющееся тепло обратимо используется в реакторе.

Жидкая составляющая пиролиза отправляется на склад, чтобы потом реализоваться как исходное сырье на предприятиях нефтехимии, как горючее автомобилей и локомотивов, как заменитель мазута и печного топлива в ТЭЦ и котельных.

Твердый остаток поступает из реактора в аэрофонтанную топку, где он дожигается в воздушном потоке.  Образовавшееся тепло применяется для прогревания золы – теплоносителя. Горячая зола поступает в реактор, помогая разлагать органическую массу.

Таким образом, утилизация ТБО пиролизным методом – это эффективное решение переработки мусора, так как данный способ позволяет извлекать тепловую энергию и ценные продукты из отходов, практически не загрязняя при этом природную среду.

Источник: https://vtorothody.ru/pererabotka/piroliz-tbo.html

Безопасность. Орловская область

Обычный бытовой мусор на 80 процентов состоит из полиэтилена, пластика, резины. Все это — углеродосодержащие отходы, которые могут быть переработаны с получением топлива. Если это учитывать, то на любую свалку можно взглянуть как на источник бесплатной энергии.

Технологии, которые позволяют перерабатывать мусор в топливо — газ, мазут, технический углерод — уже существуют. К ним относится пиролиз. Технически процесс пиролиза представляет собой термическую деструкцию мусора при больших температурах без доступа кислорода. Для этого применяются специальные герметичные печи — пиролизные установки.

Экологические проблемы и пиролиз

Может ли пиролиз помочь в решении экологических проблем? Если рассматривать ситуацию с мусором в России, то представится нерадужная картина. Большое количество свалок, в том числе несанкционированных, нарушает хрупкий экологический баланс.

Мусор, гниющий под открытым небом — это источник неприятных запахов, метана, свалочного фильтрата, ядовитого дыма от возгорания отходов. А также — «столовая» для крыс и птиц, разносящих опасные заболевания.

Переработка мусора методом пиролиза позволит не складировать отходы, увеличивая и без того переполненные свалки, а применять его и снова пускать в дело, в виде вторичных продуктов.

Так, например, газ, полученный в результате термического разложения мусора в пиролизной печи, применяется для поддержания работы самой установки, либо перенаправляется в местные котельные для нагрева воды. Технический углерод брикетируется и используется в качестве печного топлива, либо для отсыпки промысловых дорог.

Мазут (или пиролизное масло) используется для топки различных производственных котлов. А также может быть применен в качестве сырья для производства бензина и дизельного топлива. Таким образом утилизировать отходы возможно не только с пользой для экологии, но и с выгодой.

Экологическая безопасность пиролиза

Технология переработки мусора отработана и безопасна. Так как весь процесс происходит в герметичных печах, то попадание вредных веществ в атмосферу полностью исключено. Все полученные продукты также соответствуют нормам безопасности. При наличии пиролизной установки можно забыть о складировании мусора и всех проблемах, которые с ним связаны.

Пиролиз шин и пиролиз РТИ — экологически безопасная альтернатива сжиганию

Автомобильные покрышки, резиновые коврики, конвейерные ленты и прочие резинотехнические изделия — далеко не безопасный для экологии мусор.

В обычных условиях на полигоне покрышки и другие РТИ разлагаются очень медленно, а дожди вымывают из них различные химические компоненты в почву и воду.

Сжигать их вовсе нельзя — так, при горении покрышки выбрасывают все токсичные элементы в воздух одним «залпом». Таким образом пиролиз шин и РТИ является единственным безопасным способом их утилизации. Более того — выгодным.

Выгода пиролиза шин и РТИ

Применяя пиролиз для утилизации шин и РТИ можно получить до 100 кг чистого металлокорда, который в обычных условиях отделить очень трудно, а также 70 килограмм газа, 400 килограмм пиролизного масла и 450 килограмм тех.углерода с каждой тонны загруженного сырья. В промышленных масштабах такая переработка приносит прибыль, особенно если учитывать нулевую стоимость сырья, от которого предприятия только рады избавиться.

Установка Термической Деструкции (УТД) – оборудование для переработки отходов.

Компания IPEC

197342, Россия, Санкт-Петербург, Красногвардейский переулок, д. 15Д

8 (812) 339-04-58

Источник: https://mchs-orel.ru/piroliz-vygodnaya-pererabotka-musora-bez-ekologicheskix-problem/

Что такое пиролиз отходов ТБО? Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз мусора

Пиролиз мусора – это технология, которая должна вытеснить захоронение отходов. Она позволяет не только разгрузить полигоны ТБО, но и позволяет получать нефтепродукты, что снижает нагрузку на промышленность, в которой они добываются. Кроме того, прибыльность такого предприятия велика: низкие затраты на сырье, наличие его в большом количестве, высокая стоимость конечного продукта.

Что такое пиролиз мусора?

Принцип работы пиролизной установки.

Пиролиз отходов заключается в том, что под воздействием высоких температур в условиях вакуума разлагаются тяжелые органические вещества, на выходе получают более легкие. В результате такого воздействия из отходов получают вещества с более низкой молекулярной массой.

Основные продукты, который дает пиролиз ТБО:

  1. Горючие и негорючие смеси газов или пирогаз;
  2. Масло, которое используют как топливо или сырье для переработки, а также воду;
  3. Уголь или пикарбон.

При пиролизе исходное сырье проходит четыре процесса, а именно:

  1. Сушку в специально предназначенной для этого камере;
  2. Непосредственно пиролиз или сухая перегонка отходов;
  3. Сжигание твердых остатков;
  4. Получение конечного продукта: газа, масла или угля.

В некоторых процессах пиролиза температура повышается за счет тепла, который получают в ходе всей процедуры.

Пиролиз ТБО и выход продуктов зависит от того, какой температурный режим применяется. Он может регулироваться. Чтобы уменьшить количество вырабатываемого газа, устанавливаются низкие температуры. В результате получают больше масла и угля. И наоборот, высокотемпературный пиролиз ТБО дает больше газа.

Пиролиз ТБО: плюсы и минусы

В отличие от обычной утилизации, в том числе и через сжигание, пиролиз имеет следующие преимущества:

  1. Не загрязняет окружающую среду;
  2. Для получения полезных веществ используются отходы;
  3. В отходах после процесса нет агрессивных и опасных веществ, их объем существенно меньше, чем при обычном сжигании, можно закапывать в землю;
  4. Препятствует восстановлению тяжелых металлов, они преобразуются в золу;
  5. Добываемые таким способом конечные продукты просты в обращении: хранении, транспортировке;
  6. Наладить технологический процесс несложно, оборудование не требует много места, цены на него доступны.

Некоторые недостатки имеются при применении технологии с низким температурным режимом, а именно:

  1. В производстве используются крупногабаритные печи, которые имеют сложную конструкцию и обходятся дорого в обслуживании;
  2. Не обойтись без численного персонала;
  3. Нельзя добиться полного распада диоксинов, которые содержат ТБО;
  4. В шлаке, выпадающем в осадок, остаются тяжелые металлы, которые не поддаются плавлению.

Все эти недостатки условны, если сравнивать с обычным сжиганием или захоронением отходов. Преимущества неоспоримы как для экологической безопасности и здоровья населения, так и для бизнес-деятельности.

Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз отходов

Установка для утилизации отходов методом высокотемпературного пиролиза.

Из вышесказанного следует, что есть высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз отходов. Различие в том, что в первом температура достигает выше, а во втором – ниже 900оС.

В первом случае процесс следующий:

  1. Отходы сортируются, из них удаляются большие и металлические предметы;
  2. Полученная масса измельчается и просушивается;
  3. Под воздействием высоких температур в вакуумном пространстве сырье разлагается, в результате образуется газ, масло шлаки и другие вещества, такие как дихлор, фтор и азот;
  4. Устраняются загрязнители, понижается температура выработанного газа.

Полученный газ в основном применяется в следующих процессах пиролиза, но его могут задействовать для выработки тепловой или электрической энергии. После того, как на складах образуется достаточное количество пиролитического масла, его направляют на предприятия по производству горюче-смазочных материалов.

Технология при во втором случае заключается в том, что сырье помещается в шахту, в котором отсутствует кислород и азот, нагревается до 400-450оС. В данном случае происходит пиролиз отходов без сортировки. ТБО в вакуумном пространстве не будут гореть, нагреваются, плавятся и испаряются, в результате чего углеродистые соединения разлагаются.

Оборудование и сырье для пиролиза

Так выглядит установка для утилизации отходов методом пиролиза.

Несмотря на то, что пиролиз является одним из способов утилизации отходов, как указано выше, металл при высокотемпературном процессе нужно отсортировывать. Но при низких температурах этого делать не нужно, этап сортировки отсутствует.

В качестве сырья в пиролизе применяется отходы как органического, так и неорганического происхождения. Несмотря на введение в действие мусорной реформы, ТБО в России не сортируются, в производство поступает смесь из разных составляющих.

Для обработки всех этих отходов используется оборудование, основой которого является реактор. Промышленные образцы оборудования, которое применяется для пиролиза, представлены следующими установками:

  1. Для утилизации покрышек;
  2. Для переработки отходов лесной и сельскохозяйственной промышленности;
  3. Для утилизации пищевых, медицинских и других отходов.

Переработка мусора пиролизом при наличии компактных установок может использоваться гражданами в частных домохозяйствах. Это позволяет получать дешевую энергию, экономить на коммунальных услугах: вывоз мусора, отопление. В промышленных объемах страна может получать дешевые и необходимые химические вещества.

В видео рассказывается о принципе работы установки низкотемпературного пиролиза украинско-польского производства.

Источник: https://vyvoz.org/blog/pererabotka-othodov-metodom-piroliza/

Пиролиз от А до Я (часть 1)

Пиролиз является достаточно изученной и эффективно применяемой в различных странах технологией переработки нефтесодержащего сырья в газообразные и жидкие продукты горения.

Впервые он был применен в конце 19 века для получения осветительного газа из керосиновой фракции нефти. В частности, уже в 1877 году на нефтяной пиролиз был получен патент.

Его автором стал химик-технолог из Петербурга Александр Александрович Летний, исследовавший процессы воздействия высоких температур на нефтепродукты.

Сейчас пиролиз начал использоваться для переработки твердых органических отходов, нефтешламов и продуктов бурения. В его основу положен процесс разложения органического сырья на низкомолекулярные составляющие при воздействии высоких температур. Процесс может протекать как в условиях отсутствия воздуха, так и при его ограниченном доступе.

Совершенствование технологии – неотъемлемая часть существования пиролиза. Основные модификации процесса относятся главным образом, к повышению эффективности пиролизных котлов, уменьшению объема образующихся вредных остатков и снижению себестоимости технологии. Это может осуществляться за счет изменения конструкции установок, введения/выведения в состав различных химических компонентов и корректировки условий протекания процесса.

Условия протекания пиролиза и его особенности

Независимо от специфики процесса пиролиза, обязательным условием его протекания являются высокие температуры, которые должны быть в диапазоне 450-1050 °C. Их обеспечение сопровождается различными способами, которые зависят от стадии протекания процесса, его модификации, исходного сырья и желаемых продуктов разложения.

По температурам протекания процесса различают:

  • низкотемпературный пиролиз — 450-550 °C
  • среднетемпературный пиролиз —  550-800 °C
  • высокотемпературный пиролиз —  900-1050 °C

Для обеспечения пиролиза особых условий к давлению не предъявляется. Оно может находиться в диапазоне, приближенном к атмосферному давлению. Время реакции составляет 0,1-0,5 секунд.

По видам реакций различают окислительный и сухой пиролиз. По исходному сырью современная химическая промышленность выделяет отдельно пиролиз нефтепродуктов, древесины, шин, пластмасс и отходов.

Пиролиз как химический процесс

Пиролиз представляет собой совокупность элементарных реакций разложения (деструкции) органического вещества на продукты с меньшей молекулярной массой. Реакции протекают как последовательно, так и параллельно и при этом неразрывно связаны между собой. Тем не менее, условно выделяют первичную и вторичную стадии процесса:

  1. На первой стадии в области высоких температур осуществляется первичное расщепление вещества.
  2. На второй – образовавшиеся вещества подвергаются реакции дегидрирования для возможности последующего расщепления. Разделение полученных фракций происходит за счет конденсации паров или их изомеризации, полимеризации.

Сырье для пиролиза

Прежде чем, понять, что может служить сырьем, важно выделить назначение пиролизной печи. Если это установка для утилизации, то первооснову составляет сырье — отходы, которые следует переработать. Установки термической деструкции позволяют перерабатывать:

  • пластмассы и полимеры
  • шины
  • автомобильный скрап
  • кабели
  • нефтешламы
  • отходы бурения
  • отработанные масла
  • загрязненную смолами и мазутами землю.

Рассматривая пиролиз, как способ получения газа, богатого непредельными углеводородами, то пиролизные установки могут использовать в качестве сырья древесину, нефтепродукты, уголь и т.п.

Пиролиз от А до Я (часть 2): пиролизные печи и установки термической деструкции

При использовании материала/любой его части ссылка на сайт (www.i-pec.ru) обязательна

Источник: https://i-pec.ru/info/pirolys

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как спастись от кондиционера
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Погода в доме
Как правильно собрать систему отопления

Закрыть