Qu'est-ce que la pyrolyse ? Quelle est son importance pour l'industrie chimique moderne ? Examinons ce problème ensemble.
À propos de la pyrolyse des hydrocarbures
Alors, qu'est-ce que la pyrolyse ? La définition de ce procédé implique la décomposition thermique d'un composé organique sans la présence d'oxygène. Les produits pétroliers, le charbon, le bois sont exposés à une telle désintégration. Une fois le processus terminé, du gaz de synthèse est formé, ainsi que d'autres produits finaux.
Caractéristiques du processus
La réaction de pyrolyse est réalisée à une température de 800 à 900 degrés. C'est ce processus qui est considéré comme la principale option pour la formation d'éthylène. Cet hydrocarbure insaturé est une matière première importante pour la production de divers composés organiques: benzène, divinyle, propylène.
Pyrolyse du bois
En discutant de ce qu'est la pyrolyse, nous notons que pour la première fois cette technologie chimique de traitement des matières premières pétrolières et gazières a été brevetée par A. A. Letny en 1877. Qu'est-ce que la pyrolyse du bois ? Cette réaction est effectuée à une température d'environ 500 degrés. Il est associé à la formation de composants aussi importants de la production chimique que l'acide acétique, le charbon de bois, la résine,acétone. Considérant que notre pays est un "garde-manger" de forêts, de grandes usines opèrent en Russie pour le processus de pyrolyse du bois.
Pyrolyse des déchets
La pyrolyse des déchets est un projet spécial lié à la destruction des déchets ménagers. La complexité de la pyrolyse des plastiques, des pneus, de divers déchets organiques est due au fait qu'une technologie différente est supposée, qui est significativement différente du processus de traitement d'autres matériaux solides.
De nombreux déchets contiennent du soufre, du chlore, du phosphore qui, après oxydation (formation d'oxydes), acquièrent des propriétés de volatilité. Les produits de pyrolyse constituent une menace pour l'environnement.
Lorsque le chlore interagit avec des substances organiques formées après l'achèvement du processus de décomposition, des composés toxiques puissants tels que les dioxines sont libérés. Afin de capturer ces produits à partir de la fumée émise, une unité de pyrolyse spéciale est nécessaire. Une telle procédure implique des coûts matériels importants.
Pour les pays européens, le problème du recyclage des vieux pneus de voiture, des pièces en caoutchouc qui ont épuisé leur durée de vie, est d'une grande importance environnementale. Étant donné que les matières premières pétrolières naturelles sont un type irremplaçable de minéraux, il est nécessaire d'utiliser au maximum les ressources secondaires.
À partir des déchets ménagers et de construction, vous pouvez obtenir une énorme quantité de diverses substances de composition organique et inorganique, il est donc si important de développercette industrie.
Les polymères et les pneus de voiture sont d'excellentes matières premières précieuses. Après son traitement par pyrolyse à basse température, il est possible d'obtenir des fractions liquides d'hydrocarbures saturés (huile synthétique), de gaz combustible, de résidu de carbone et de câble métallique. Brûler une tonne de pneus en caoutchouc libère environ 270 kg de suie dans l'atmosphère, ainsi qu'environ 450 kg de substances gazeuses toxiques.
Gaz de synthèse
C'est un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone (2). En volumes industriels, il est obtenu lors du reformage à la vapeur du méthane, de la gazéification du charbon, de l'oxydation du méthane et du traitement des déchets organiques. Selon la technologie utilisée pour produire le gaz de synthèse, le rapport entre le monoxyde de carbone et l'hydrogène peut varier de 1:1 à 1:3.
Parmi les principaux domaines d'application de cette matière première, une place particulière est occupée par la production de méthanol, ainsi que la synthèse Fischer-Tropsch. Il est compris comme une réaction chimique qui se produit en présence d'un catalyseur. Il consiste en la conversion du monoxyde de carbone et de l'hydrogène en une variété d'hydrocarbures liquides. Fondamentalement, le cob alt et le fer sont choisis comme catalyseurs (accélérateurs) pour cette interaction.
La spécificité de ce procédé est la possibilité de produire des matériaux synthétiques à utiliser sous forme d'huile lubrifiante synthétique ou de carburant.
Réception des détails
À quoi ressemble la chimie d'une réaction ? Essayons de savoir ce que c'est. La définition de la pyrolyse a été discutée ci-dessus, attardons-nous maintenant sur les caractéristiques du processus chimique. La méthode Fischer-Tropsch implique l'interaction du méthane avec l'oxygène. Les produits de réaction sont le monoxyde de carbone et l'hydrogène. À la suite de la réaction, nous obtenons des hydrocarbures d'un certain nombre d'alcanes et de vapeur d'eau. Ce sont les produits d'hydrocarbures obtenus après purification qui sont utilisés pour créer de l'huile synthétique.
Signification de pyrolyse
Le monoxyde de carbone et l'hydrogène gazeux sont produits par l'oxydation partielle du bois de chauffage et du charbon. L'intérêt d'un tel procédé réside dans la formation d'hydrogène ou d'hydrocarbures liquides à partir de matières premières solides (déchets d'hydrocarbures ou charbon).
Dans la pyrolyse non oxydante des déchets solides, le gaz de synthèse est actuellement produit dans l'industrie chimique. Une partie est également utilisée sous forme de carburant automobile, sans autre traitement par la réaction de Fischer-Tropsch. S'il est nécessaire d'utiliser des carburants liquides similaires aux paraffines et aux lubrifiants, une technologie chimique simplifiée est utilisée.
S'il est nécessaire d'augmenter la quantité d'hydrogène produite, en modifiant le volume de vapeur d'eau, l'équilibre chimique est déplacé dans cette équation. Dans ce cas, une fois l'interaction terminée, de l'hydrogène et du dioxyde de carbone se forment.
Améliorer la technologie
Après la découverte faite en 1920 par les chercheurs allemands Hans Tropsch et Franz Fischer, la technologie a été modernisée et améliorée à plusieurs reprises. Progressivement quantitéLe carburant synthétique créé par pyrolyse a atteint 124 000 barils par jour en Allemagne. Un tel indicateur existait en 1944.
Modernité
Aujourd'hui, deux grandes entreprises utilisent le procédé Fischer-Tropsch dans leur technologie. La majeure partie du carburant diesel en Afrique du Sud est produite par pyrolyse, suivie de l'oxydation des produits de formation.
Cette technologie chimique a attiré une attention particulière après que les scientifiques ont commencé à chercher des moyens de produire des substances diesel à faible teneur en soufre qui pourraient causer des dommages environnementaux minimes. Par exemple, les entreprises américaines choisissent actuellement le coke ou le charbon comme matière première, produisant des hydrocarbures liquides de haute qualité.
Malgré le fait que le procédé de pyrolyse soit une technologie mature pouvant être utilisée à grande échelle, il est associé à des coûts de matériel assez élevés pour la réparation et l'exploitation de l'usine. Pour de nombreux producteurs, cela a un effet dissuasif, car les prix mondiaux du pétrole tendent à baisser.
Conclusion
Les réserves mondiales de charbon sont assez importantes. Ils peuvent être utilisés comme source de carburant en raison de l'important épuisement du pétrole. Les analystes impliqués dans l'industrie pétrolière et gazière sont convaincus que c'est par pyrolyse que des hydrocarbures de haute qualité peuvent être produits. Ils notent que le carburant résultant a non seulement une performance environnementale supérieure à celle du carburant à base de pétrole, mais est également tout à fait acceptable pour les consommateurs.par gamme de prix. Dans le cas d'une combinaison de synthèse Fischer-Tropsch et de gazéification de la biomasse, on peut parler d'une voie prometteuse pour produire une version renouvelable du carburant automobile.
La matière première synthétique, obtenue par pyrolyse du charbon, n'est compétitive que si le coût du pétrole est supérieur à 40 $ le baril. La production d'un tel mélange d'hydrocarbures nécessite des investissements allant de sept à neuf milliards de dollars pour quatre-vingt mille barils de carburant synthétique. Les technologies associées au procédé de pyrolyse sont reconnues par les écologistes comme l'une des plus sûres pour l'environnement. C'est pourquoi, ces dernières années, de nombreux pays développés ont accordé une grande attention au développement de nouvelles méthodes de production de carburants à base d'hydrocarbures, ce qui leur permettrait de s'éloigner des matières premières pétrolières traditionnelles. Grâce aux innovations et à l'amélioration de la chaîne technologique, le procédé de pyrolyse est devenu beaucoup moins cher et plus accessible pour obtenir des hydrocarbures liquides de haute qualité. Les produits éduqués sont utilisés non seulement comme carburant, mais aussi pour créer une variété de substances organiques.
