¿Qué es la pirólisis? ¿Cuál es su importancia para la industria química moderna? Analicemos este problema juntos.
Sobre la pirólisis de hidrocarburos
Entonces, ¿qué es la pirólisis? La definición de este proceso implica la descomposición térmica de un compuesto orgánico sin la presencia de oxígeno. Los productos derivados del petróleo, el carbón, la madera están expuestos a tal desintegración. Una vez que se completa el proceso, se forma el gas de síntesis, así como otros productos finales.
Características del proceso
La reacción de pirólisis se lleva a cabo a una temperatura de 800 a 900 grados. Es este proceso el que se considera la principal opción para la formación de etileno. Este hidrocarburo insaturado es una materia prima importante para la producción de varios compuestos orgánicos: benceno, divinilo, propileno.
Pirólisis de madera
Discutiendo sobre qué es la pirólisis, notamos que por primera vez esta tecnología química para procesar materias primas de petróleo y gas fue patentada por A. A. Letny en 1877. ¿Qué es la pirólisis de la madera? Esta reacción se lleva a cabo a una temperatura de unos 500 grados. Está asociado con la formación de componentes tan importantes de la producción química como ácido acético, carbón vegetal, resina,acetona. Teniendo en cuenta que nuestro país es una "despensa" de bosques, en Rusia funcionan grandes plantas para el proceso de pirólisis de la madera.
Pirólisis de basura
La pirólisis de residuos es un proyecto especial relacionado con la destrucción de residuos domésticos. La complejidad de la pirólisis de plásticos, neumáticos, diversos desechos orgánicos se debe al hecho de que se asume una tecnología diferente, que es significativamente diferente del proceso de procesamiento de otros materiales sólidos.
Muchos residuos contienen azufre, cloro, fósforo, los cuales, después de la oxidación (formación de óxidos), adquieren las propiedades de volatilidad. Los productos de pirólisis representan una amenaza para el medio ambiente.
Cuando el cloro interactúa con sustancias orgánicas formadas después de completar el proceso de descomposición, se liberan compuestos tóxicos fuertes como las dioxinas. Para capturar dichos productos del humo emitido, se necesita una unidad de pirólisis especial. Tal procedimiento implica costos materiales significativos.
Para los países europeos, el problema del reciclaje de neumáticos de automóviles viejos, piezas de goma que han agotado su vida útil, es de gran importancia ambiental. Debido al hecho de que las materias primas del petróleo natural son un tipo de mineral insustituible, es necesario utilizar los recursos secundarios al máximo.
De los desechos domésticos y de la construcción, se puede obtener una gran cantidad de diversas sustancias de composición orgánica e inorgánica, por lo que es muy importante desarrollaresta industria.
Los polímeros y los neumáticos para automóviles son excelentes materias primas valiosas. Luego de su procesamiento por pirólisis a baja temperatura, es posible obtener fracciones líquidas de hidrocarburos saturados (aceite sintético), gas combustible, residuo de carbón y cordón metálico. La quema de una tonelada de neumáticos de caucho libera a la atmósfera unos 270 kg de hollín, así como unos 450 kg de sustancias gaseosas tóxicas.
Gas de síntesis
Esta es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono (2). En volúmenes industriales, se obtiene durante el reformado con vapor de metano, la gasificación del carbón, la oxidación del metano y el procesamiento de desechos orgánicos. Dependiendo de la tecnología utilizada para producir gas de síntesis, la proporción de monóxido de carbono e hidrógeno puede variar de 1:1 a 1:3.
Entre las principales áreas de aplicación de esta materia prima, ocupa un lugar especial la producción de metanol, así como la síntesis de Fischer-Tropsch. Se entiende como una reacción química que se produce en presencia de un catalizador. Consiste en la conversión de monóxido de carbono e hidrógeno en una variedad de hidrocarburos líquidos. Básicamente, el cob alto y el hierro se eligen como catalizadores (aceleradores) para esta interacción.
La especificidad de este proceso es la posibilidad de producir materiales sintéticos para su uso en forma de aceite lubricante sintético o combustible.
Recepción de detalles
¿Cómo es la química de una reacción? Tratemos de averiguar qué es. La definición de pirólisis se discutió anteriormente, ahora detengámonos en las características del proceso químico. El método Fischer-Tropsch implica la interacción del metano con el oxígeno. Los productos de reacción son monóxido de carbono e hidrógeno. Como resultado de la reacción, obtenemos hidrocarburos de varios alcanos y vapor de agua. Son los productos de hidrocarburos resultantes después de la purificación los que se utilizan para crear aceite sintético.
Significado de pirólisis
El monóxido de carbono y el gas hidrógeno se producen por la oxidación parcial del combustible de madera y el carbón. La importancia de tal proceso radica en la formación de hidrógeno o hidrocarburos líquidos a partir de materias primas sólidas (residuos de hidrocarburos o carbón).
En la pirólisis no oxidativa de residuos sólidos, actualmente se produce gas de síntesis en la industria química. Una parte también se utiliza en forma de combustible para automóviles, sin más procesamiento mediante la reacción de Fischer-Tropsch. Si es necesario utilizar combustibles líquidos similares a parafinas y lubricantes, se utiliza una tecnología química simplificada.
Si es necesario aumentar la cantidad de hidrógeno producido cambiando el volumen de vapor de agua, el equilibrio químico se desplaza en esta ecuación. En este caso, una vez completada la interacción, se forman hidrógeno y dióxido de carbono.
Mejorando la tecnología
Después del descubrimiento realizado en 1920 por los investigadores alemanes Hans Tropsch y Franz Fischer, la tecnología se ha modernizado y mejorado repetidamente. Gradualmente cantidadEl combustible sintético creado por pirólisis alcanzó los 124.000 barriles por día en Alemania. Tal indicador existía en 1944.
Modernidad
Hoy en día, hay dos grandes empresas que utilizan el proceso Fischer-Tropsch en su tecnología. La mayor parte del combustible diesel en Sudáfrica se produce por pirólisis, seguida de oxidación de los productos que se forman.
Esta tecnología química ganó especial atención después de que los científicos comenzaran a buscar formas de producir sustancias diésel bajas en azufre que pudieran causar un daño ambiental mínimo. Por ejemplo, las empresas estadounidenses actualmente eligen coque o carbón como materia prima, produciendo hidrocarburos líquidos de alta calidad.
A pesar de que el proceso de pirólisis es una tecnología madura que se puede utilizar a gran escala, está asociado con costos de material bastante altos para la reparación y operación de la planta. Para muchos productores, esto es un impedimento, porque existe una tendencia a la baja en los precios mundiales del petróleo.
Conclusión
Las reservas mundiales de carbón son bastante grandes. Se pueden utilizar como fuente de combustible debido al agotamiento significativo del petróleo. Los analistas involucrados en la industria del petróleo y el gas están convencidos de que es a través de la pirólisis que se pueden producir hidrocarburos de alta calidad. Señalan que el combustible resultante no solo tiene un desempeño ambiental más alto en comparación con el combustible de petróleo, sino que también es bastante aceptable para los consumidores.por rango de precio. En el caso de una combinación de síntesis de Fischer-Tropsch y gasificación de biomasa, podemos hablar de una forma prometedora de producir una versión renovable de combustible para automóviles.
La materia prima sintética, obtenida por pirólisis del carbón, es competitiva solo si el costo del petróleo es superior a $40 por barril. La producción de tal mezcla de hidrocarburos requiere inversiones que oscilan entre siete y nueve mil millones de dólares por ochenta mil barriles de combustible sintético. Las tecnologías asociadas con el proceso de pirólisis son reconocidas por los ambientalistas como una de las más seguras para el medio ambiente. Es por ello que en los últimos años muchos países desarrollados han estado prestando gran atención al desarrollo de nuevos métodos para producir combustibles de hidrocarburos, que les permitan alejarse de las tradicionales materias primas petroleras. Gracias a las innovaciones y la mejora de la cadena tecnológica, el proceso de pirólisis se ha vuelto mucho más económico y accesible para la obtención de hidrocarburos líquidos de alta calidad. Los productos educados se utilizan no solo como combustible, sino también para crear una variedad de sustancias orgánicas.
