Pirolízis ( más görög szóból πῦρ " tűz , hő" + λύσις "bomlás, bomlás") - szerves és sok szervetlen vegyület hőbomlása .
Szűk értelemben - szerves természetes vegyületek oxigénhiányos bomlása ( fa , olajtermékek stb.). A pirolízis úgy definiálható, mint a szénhidrogének magas hőmérsékletű (750-800 °C) termolízise , amelyet alacsony nyomáson és rövid ideig végeznek [1] .
Tágabb értelemben a pirolízis alatt szerves vegyületek magas hőmérsékletű termolízisét értjük [2] .
A legtágabb értelemben bármely vegyület bomlása kevésbé nehéz molekulákká vagy kémiai elemekké emelt hőmérséklet hatására [3] . Így például a hidrogén-tellurid már 0 °C körüli hőmérsékleten hidrogénre és tellúrra bomlik .
A szénhidrogén nyersanyagok (olaj és frakciói) termikus pirolízise a fő módszer kis molekulatömegű telítetlen szénhidrogének - olefinek ( alkének ) - etilén és propilén előállítására .
A pirolízisüzemek jelenlegi kapacitása a világon 113,0 millió tonna/év etilén esetében, ami a világtermelés közel 100%-a, és 38,6 millió tonna/év propilén esetében, vagyis a világtermelés több mint 67%-a (a többi - a világtermelés 30%-a) A propiléntermelés a katalitikus krakkolásból származik, a világ propiléntermelésének körülbelül 3%-át az olajfinomítók melléktermékeiből, nevezetesen a késleltetett kokszolási és viszketésmentesítési folyamatokból származó gázokból nyerik . Ugyanakkor az etilén- és propilén-felhasználás átlagos éves növekedése a világon több mint 4%.[ mikor? ] .
Az etilén és propilén előállítása mellett az olajpirolízis folyamata a fő forrása a divinil előállításának , amelyet rektifikálással izolálnak a kísérő pirolízis C4 frakcióból és a folyékony pirolízistermékekből nyert benzol desztillátumokból.
A világ butadién -termelésének körülbelül 80%-a, a benzoltermelés 39%-a szénhidrogének pirolízisével történik. .
Ipari körülmények között a szénhidrogének pirolízisét 800-900 ° C hőmérsékleten és atmoszférához közeli nyomáson hajtják végre (a fűtött csővezeték bemeneténél - pirospirál ~ 0,3 MPa , a kilépésnél - 0,1 MPa túlnyomás ).
A nyersanyag piro-tekercsen való áthaladásának ideje 0,1-0,5 mp.
A pirolízis elmélete nem teljesen ismert. A legtöbb kutató ragaszkodik a szabad gyökös lánclebontási mechanizmus elméletéhez a pirolízis során ilyen körülmények között.
Hagyományosan a pirolízis során minden reakció primer és szekunder reakciókra osztható. Az elsődleges reakciók a pirolízistermékek molekulatömegének csökkenésével mennek végbe. Ezek főként a nagy molekulatömegű paraffinok és nafténes szénhidrogének hasadási reakciói , amelyek során kisebb molekulatömegű szénhidrogének keletkeznek, ami a gázelegy térfogatának növekedésével jár együtt.
Ezenkívül másodlagos reakciók is lehetségesek nehezebb molekulák szintéziséhez kis molekulatömegű telítetlen szénhidrogénekből. Ezek a reakciók főleg a pirolízis késői szakaszában mennek végbe.
A reakciótermékek keverékében lévő molekulák molekulatömegének növekedésével a reakciótömegben lévő gázok térfogata csökken.
Alapvetően a kondenzációs/polikondenzációs reakció eredményeként aromás, kondenzált aromás szénhidrogének, például naftalin , antracén keletkezési reakciói termikusan stabil aromás szénhidrogének szintéziséhez vezetnek , beleértve a Diels-Alder típusú reakciókat is .
A másodlagos reakciók közé tartozik továbbá különböző pasztaszerű szénhidrogének keverékének kialakulása, amelyek alacsony fajlagos hidrogéntartalmú vegyületek molekuláiban, amelyeket az iparban szuroknak neveznek .
A Pek az 1000 ° C feletti hőmérsékleten történő égetés során hidrogént veszít a könnyű forráspontú szénhidrogén molekulák összetételében. A kapott terméket általában pirolitikus koksznak nevezik . A pirolitikus koksz azonban számos fizikai tulajdonságában, különösen abszorpciós kapacitásában különbözik a szénkoksztól.
A reakciók primer (nehéz molekulák elpusztítása) és szekunder (polikondenzált aromás szénhidrogének szintézise) felosztása önkényes, mivel mindkét típusú reakció egyidejűleg megy végbe.
A pirolízis - szintézis másodlagos reakcióinak sebességének csökkentése érdekében a pirolízis nyersanyagát vízgőzzel hígítják. Ennek eredményeként a szénhidrogén gőzének parciális nyomása csökken, és Le Chatelier elve szerint a reakciózónában a nyomás csökkenése hozzájárul ahhoz, hogy a reakciók a molekulatömeg csökkenésével, azaz növekedésével menjenek végbe. térfogatban, így növelve a hasítási termékek - az elsődleges reakciók termékeinek - hozamát.
A pirolízis folyamatában a vízgőz koncentrációját a célterméktől függően választjuk meg. Tehát az etilén, a butilén, a benzin előállításához a gőz és az alapanyag aránya általában 0,3:1,0, 0,4:1,0, 0,5:1,0.
Az iparban a cső alakú pirolízisreaktorok széles körben elterjedtek. Két részből állnak, amelyek a hőátadás jellegében – sugárzás és konvekció – különböznek egymástól . A sugárzási szakaszban helyezkednek el a cső alakú pirolízis reaktorok (pirospirálok), amelyeket a külső táplálású éghető gáz égéshője fűt ennek a szakasznak az égőiben.
A sugárzási szakaszban a piro-tekercseket nem közvetlenül az égők lángja, hanem a láng hősugárzása (sugárzása) melegíti fel (lásd Planck képletét ). valamint a létesítmény sugárzási szakaszának belső tűzálló falazatának hősugárzásától, amelyet közvetlenül az égők lángja fűt.
A berendezés konvekciós részében a fűtőgáz - égéstermékek közötti hőcsere a konvektív hőátadás következtében történik. A pirolízismű ezen részében a nyersanyagot, a vízgőzt előmelegítik és a pirolízis indulási hőmérsékletére ( 600-650 °C ) melegítik. A sugárzási szakaszból gázok jutnak be a konvektív részbe.
A hőmérséklet precíz szabályozása érdekében mindkét szakaszban a füstgázok áramlását szabályozó szabályozó csappantyúval ellátott füstelvezető van felszerelve az egység kimenetén.
Az energiahatékonyság érdekében a pirolízisüzemek hővisszanyerő rendszerekkel is fel vannak szerelve - hulladékhő kazánokkal . A konvekciós részben a nyersanyag és az azt hígító vízgőz felmelegítése mellett felmelegítik a hulladékhő kazán tápvizét, majd ezzel a vízzel hűtik a pirolízistermékeket, miközben felmelegítik magát. A víz részleges elpárolgása eredményeként kapott gőz-víz keveréket a hulladékhő kazán dobjába táplálják. A gőzt elválasztják a dobban lévő folyadéktól. A dobból származó telített gőzt tovább túlhevítik ugyanannak az üzemnek a túlhevítőjében, ami túlhevített , közepes nyomású gőzt eredményez, amelyet azután a gőzturbina munkaközegeként használnak fel, amely a kompresszor-túltöltő hajtása a nyers pirolízishez. anyagok - pirogák.
A modern pirolízisüzemekben a konvekciós részében olyan felületek vannak, amelyek a túlhevített telített gőzt technológiailag elfogadható hőmérsékletre ( 550 °C ) melegítik, a túlhevített gőz hőmérsékletének csökkenésével a hőhatásfok csökken, magas hőmérsékleten a megbízhatóság, ill. a beépítés biztonsága csökken a szerkezeti acélok szilárdságának csökkenése miatt magas üzemi hőmérsékleten). hőmérsékletek). Ezek az intézkedések lehetővé tették a hőfelhasználás hatékonyságának növelését a pirolízis kemencék modern modelljeiben 91-93% -kal .
Az eljárás szelektivitásának és a termékhozamok növelése érdekében (a kívánt reakciótermékek maximális hozamának biztosítása és a nemkívánatos reakciótermékek képződésének visszaszorítása) a pirolízis során csökkenteni kell a nyersanyag tartózkodási idejét a reakciózónában - a magas hőmérsékletű zónában. , és a folyamat hőmérsékletét növelni kell. Ez a megközelítés növeli a pirolízis céltermékeinek hozamát, és ezzel egyidejűleg csökkenti a reakció melléktermékeinek képződését.
Ezért az üzemtervezők a pirolízis fázis időtartamának csökkentésére törekedtek. A modern berendezésekben a nyersanyagok túlmelegedésének és a termékek ezt követő lehűlésének ideje ~0,2 s, a pirolízisreakciók hevítési hőmérséklete pedig eléri a 870-900 °C-ot.
A reakcióelegy 0,2 s alatti gyors felmelegítése-lehűtése ~600°C-ról ~1000°C-ra összetett műszaki probléma. A feladatot bonyolítja, hogy figyelembe kell venni a modern króm-nikkel ötvözetek – amelyek az ilyen berendezések fő szerkezeti acéljai – maximális megengedett üzemi hőmérsékletét, amelyekből reakciótekercseket készítenek. Ezenkívül magas hőmérsékleten a kokszképződés élesen megnövekszik az ezekből az ötvözetekből készült csövek belső felületén.
A keverék gyors felfűtése-hűtése vagy a fűtőfelület és a keverék közötti hőmérséklet-különbség növelésével, vagy a hőcserélő felület fejlesztésével, vagy a hőcserélő felületek geometriájának és elrendezésének optimalizálásával érhető el. A modern berendezésekben az összes megközelítés kombinációját alkalmazzák. A pirospirál fala és a gőzáram közötti hőmérséklet-különbség növelése nélkül gyors felmelegedés érhető el a pirospirál fajlagos felületének, azaz a gőzáram egységnyi áramlási sebességére eső felület növelésével. A pirolízis kemencék fejlesztőinek többsége a pirolízis tekercsek konstruktív kivitelezésének útját választotta a tekercscsomagban található változó átmérőjű elágazó csövekként.
Az előző generációk üzemeiben a piro tekercsek állandó átmérőjű hosszú cső volt, amelyet egyenlő részekre (tekercské) hajlítottak, hogy csökkentsék a kemence méretét, most a piro tekercsek nagy számú (10-20) csőből készülnek. kis átmérőjű, amelyeket a keverék bemeneténél és a kimeneténél közös csövekké egyesítenek, és ennek eredményeként a kimenetnél a tekercs 1-2 jelentősen nagy átmérőjű csővel végződik. Az ilyen piro-tekercseknél a kezdeti szakaszon nagy hősűrűség (hőmérsékletkülönbség) érhető el, a végén pedig alacsony, ahol a csőfal magas hőmérséklete nemkívánatos módon nagy kokszképződést okoz.
A korai generációs növényekben a piro tekercsek a sugárzási szakaszban vízszintesen helyezkedtek el, az ilyen kemencékben a reakció érintkezési ideje nem volt kevesebb, mint 1,0 mp, és az optimális pirolízis hőmérséklet nem haladta meg a 800 °C-ot. A következő generációkban a reakciócsövek függőlegesen vannak elhelyezve - a piro-tekercsek sugárzó szakaszának szabadon függő csövek lehetővé tették a hőállóbb, de ridegebb anyagok felhasználását a piro-tekercsek gyártásához, mivel ezzel elrendezés esetén a cső anyaga nem éri hajlító mechanikai igénybevételeket, hanem csak húzófeszültséget. Ez lehetővé tette olyan magas hőmérsékletű berendezések létrehozását, amelyeknél a nyersanyag áramlása piro-tekercsekben rövid tartózkodási idővel rendelkezik.
A reakcióelegy gyors lehűtésére a keverék termodinamikailag nem egyensúlyi állapotának megőrzése és a nemkívánatos másodlagos reakciók fellépésének megelőzése érdekében a piro-tekercsek kimeneténél úgynevezett kioltó-bepárló berendezéseket szerelnek fel. Csőterükben a reakciótermékeket gyorsan lehűtik (kioltják) 450-550 °C hőmérsékletre, amelynél a szénhidrogén-polikondenzációs reakciók sebessége nagyon alacsony. A gyűrű alakú térben elpárolog a hulladékhő kazán kazánvize, amelyből, mint fentebb említettük, nagynyomású gőzt állítanak elő.
Az alábbi 1. táblázat a modern pirolíziskemencékben egyes termékek hozamára vonatkozó adatokat mutat be.
1. táblázat - Különféle szénhidrogén alapanyagokból származó pirolízistermékek hozama
| Alkatrészek | Pirolízis nyersanyag - Etán | Pirolízis nyersanyag - Bután | Pirolízis alapanyag – Egyenes lefolyású benzin | Pirolízis alapanyag – Atmoszférikus gázolaj |
|---|---|---|---|---|
| Hidrogén | 3.4 | 1.3 | 1.0 | 0.7 |
| Metán | 3.4 | 21.6 | 16.6 | 11.5 |
| Acetilén | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 0.3 |
| Etilén | 48.7 | 37.8 | 29.3 | 25.0 |
| Etán | 39.3 | 5.1 | 4.0 | 3.4 |
| Propilén | 1.1 | 17.3 | 16.4 | 14.5 |
| Divinyl | 1.1 | 3.6 | 5.6 | 5.1 |
| butének | 0.2 | 1.5 | 4.4 | 3.9 |
| Benzol | 0.6 | 2.5 | 7.1 | 7.0 |
| nehéz gyanta | 0.1 | 0.6 | 5.2 | 9.1 |
A szénhidrogének termikus pirolízisének fejlesztési időszaka során számos fontos fejlesztés történt a pirolíziskemencék tervezésében és az alacsonyabb szénatomszámú olefinek előállításának technológiai sémájában. A pirolíziskemencék tervezésének néhány fejlesztését az előző részben tárgyaltuk. Most néhány szó a pirolízistermékek feldolgozásának technológiai sémájának legfontosabb változásairól.
Az oltó- és elpárologtató berendezések bevezetése a kemenceblokkok rendszerébe lehetővé tette a pirolízistermékek hőjének hasznosítását nagynyomású gőz előállításával. A saját nagynyomású gőz jelenléte az elektromos meghajtású kompresszorok gőzturbinás kompresszorokra cseréléséhez vezetett, ami a pirolízistermékek költségének nagyságrendű csökkenéséhez vezetett. A reakciótermékek gázelválasztásának abszorpciós sémájáról az alacsony hőmérsékletű frakcionálásra való teljes átmenet alacsonyabb minőségű, magasabb minőségű - polimerizációs tisztaságú - olefinek előállításához vezetett. Összességében az alacsonyabb szénatomszámú olefinek gyártási technológiájában bekövetkezett összes változás hozzájárult a nagy kapacitású egyedi egységekre való átálláshoz. Ha az 1960-as évek elején a fejlett pirolízisüzemek kapacitása 100-140 ezer tonna/év volt etilén esetében, akkor jelenleg a kapacitás eléri az 1,0-1,4 millió tonnát/év. Az etiléngyárak fajlagos kapacitásának növekedése a termeléshez szükséges alapanyag és energia fajlagos költségének jelentős csökkenésével járt. Ráadásul az eredetileg csak etilén előállítására szánt pirolízisüzemek kapacitásának növekedésével gazdaságosan megvalósíthatóvá vált a megmaradt gáztermékek elkülönítése, majd a benzol és egyéb értékes komponensek folyékony termékekből történő kinyerése, ami tovább növelte. a folyamat hatékonysága.
A modern etiléngyártás a következő összetevőket tartalmazza: maga a pirolízis, a pirolízistermékek elsődleges frakcionálása és elválasztása, kompresszió , víztelenítés, pirogázok mélyhűtése és gázleválasztás.
A pirolízis egység több pirolízis kemencéből áll. Az összes kemence teljes éves etilénkapacitása, kivéve a tartalékban lévő (regenerálásra szánt) kemencéket, meghatározza a teljes pirolízis üzem kapacitását. A ZIA kimeneténél a pirolízis termékek másodlagos kioltáson mennek keresztül pirolízis gyanta (az úgynevezett oltóolaj) közvetlen befecskendezésével 200 °C-ot meg nem haladó hőmérsékletre.
A pirolízis termékek elsődleges frakcionálására és szétválasztására szolgáló egység frakcionáló oszlopokból és ülepítő tartályokból áll. Ennek eredményeként a pirolízistermékek technológiai vízre, nehéz gyantává (forráspont ~ 200 °C), könnyű gyantává (pirobenzin), elővilágosított pirogászokká (U/V С1-С4 U/V tartalommal С5) válnak szét. -С8) .
Ezután a könnyű pirogázok belépnek a kompressziós egységbe , amely egy többfokozatú kompresszorból áll. A sűrítés szakaszai között hőcserélők és szeparátorok vannak biztosítva a sűrített pirogák hűtésére és szétválasztására további nedvesség és pirokondenzátum felszabadításával. Ebben a szakaszban a pirogákat 3,7–3,8 MPa nyomásra sűrítik, hogy növeljék a szétválasztott termékek forráspontját. Szintén a sűrítés szakaszai között egy pirogáz savas gázokból (CO 2 , H 2 S) tisztító egységet biztosítunk, amely egy töltött oszlop, amelyben a savas gázokat NaOH-oldat kemiszorbeálja .
A sűrített pirogák a szárítóegységbe jutnak - töltött molekulaszitákkal ellátott adszorberekbe , ahol a vizet teljesen eltávolítják.
A pirogáz mélyhűtő egységben a pirogákat fokozatosan -165 °C hőmérsékletre hűtik le. Ezen a hőmérsékleten gyakorlatilag csak a hidrogén van gáz halmazállapotban. Továbbá a lehűtött pirogák (folyékony állapotban, hidrogén nélkül) párhuzamosan és sorosan haladnak át négy desztillációs oszlopon, amelyekben metán , etán-etilén (EEP), propán-propilén (PPF), C4-frakció és piro -benzin van. desztillálva . Az EEF-et és a PPF-et tovább hidrogénezzük az acetilén szénhidrogének (a PPF-ben a propadién) eltávolítására , majd az etilént és a propilént desztillációval választják el . A maradék etánt és propánt újrahasznosított pirolízis alapanyagként használják fel. A pirolízis C4 frakciót divinil és butilének extrakciós desztillációjának izolálására használják .
Az elsődleges frakcionálás során nyert pirolízisgyantát korom előállítására használják .
A nagy kapacitású etiléngyárakban (250 ezer tonnától/évtől) a könnyű gyantákat ( pirobenzin ) általában ultramagas C5-, BTX-frakciók (aromás szénhidrogének C6-C8) és C9-frakciók felszabadításával dolgozzák fel. BTK-frakció, amely 90 tömeg%-ot tartalmaz. % aromás szénhidrogénekből benzol előállítására termikus vagy katalitikus hidrodealkilezéssel, vagy benzol , toluol és xilol extrakcióval és extrakciós desztillációval történő izolálására szolgál. Az izoprént , a ciklopentadiént ( diciklopentadién kereskedelmi formában), a piriléneket továbbá ultrahangos C5-ből nyerik . A C9-es frakciót kőolajgyanták előállítására használják .
A pirolízis nyersanyagainak modern világszerkezete a következő: etán - 27,6 tömeg%, cseppfolyósított gázok ( propán , bután ) - 14,0 tömeg%, közvetlen lepárlású benzin ( nafta ) - 53,1 tömeg%, hidrogénezett kerozin - gázolaj frakciók - 5,3 tömeg%
Az ilyen típusú nyersanyagok felhasználása az egyes országokban eltérő. Tehát az USA-ban és Kanadában az etán a domináns nyersanyag (49,1 tömeg% és 69,7 tömeg%), Németországban, Kínában, Franciaországban és Japánban a benzin (57,4 tömeg%, 73,3 tömeg%, 60,0 tömeg% és 80,3 tömegszázalék). Ezenkívül Németországban és Kínában széles körben használják a hidrogénnel kezelt kerozin-gázolaj-frakciókat (32,0 tömeg% és 26,7 tömeg%).
Oroszországban a pirolízis nyersanyagainak szerkezete 2002-ben a következő: etán - 7,9 tömeg%, cseppfolyósított gázok (propán, bután) - 29,6 tömeg%, NGL - 6,5 tömeg%, egyenes lefutású benzin - 56,0 tömeg%. Ez a Szovjetunióban 1990-ben a pirolízis alapanyag szerkezetéhez képest a gáznemű alapanyag részarányának 20 tömeg%-os növekedését mutatja. Ez annak köszönhető, hogy az 1990-1998. az Orosz Föderációban az olajtermelés és -finomítás volumene meredeken visszaesett. Az oroszországi olajtermelés 1998-as 301 millió tonnáról 458,8 millió tonnára történő növekedése miatt azonban. 2004-ben az Orosz Föderációban nőtt a folyékony szénhidrogének aránya a pirolízis alapanyagában. Ennek eredményeként a pirolízis alapanyagának összetétele ma Oroszországban a következő: etán - 8,0 tömeg%, cseppfolyósított gázok (propán, bután) - 24,0 tömeg%, NGL - 6,7 tömeg%, közvetlen lepárlású benzin - 61 tömeg%. , 3 tömeg%
Az alábbi táblázatok az Oil and Gas Journal éves jelentéséből származó adatokat mutatják be, amelyek az alacsonyabb szénatomszámú olefinek termelésének fejlettségi szintjét jellemzik külföldön és Oroszországban.
A világ legnagyobb etiléngyártói
| Ország | Kapacitás, ezer tonna/év |
|---|---|
| USA | 27 653 |
| Japán | 7576 |
| Szaud-Arábia | 5640 |
| A Koreai Köztársaság | 5450 |
| Németország | 5415 |
| Kanada | 5377 |
| Kína | 4988 |
| Hollandia | 3900 |
| Franciaország | 3433 |
| Oroszország | 2810 |
A világ legnagyobb etiléngyártó vállalatai
| Vállalat | Kapacitás, ezer tonna/év |
|---|---|
| Dow Chemical | 12900 |
| ExxonMobil | 11467 |
| Shell Chemicals | 8432 |
| SABIC | 6890 |
| Equistar Chemical | 4880 |
| BP | 6009 |
| Chemical | 3993 |
| Sinopec | 3505 |
| Atofina | 5653 |
| Nova Chemicals | 3537 |
4. táblázat – A világ legnagyobb etilénkomplexei
| Vállalat | Elhelyezkedés | Kapacitás ezer tonna/év |
|---|---|---|
| Nova Chemicals | Joffre, Prov. Alberta, Kanada | 2818 |
| Arabian Petrochemical Co. | Jbeil, Szaúd-Arábia | 2250 |
| Exxon Mobil Chemical Corp. | Baytown Texas | 2197 |
| Chevron Phillips Chemicals Co. | Sweeney Texas | 1905 |
| Equistar Chemical L.P. | Channelview, pc. Texas | 1750 |
| Dow Chemical | Terneuzen, Hollandia | 1750 |
| Yanbu Petrochemical Co. | Yanbu, Szaúd-Arábia | 1705 |
| Shell Chemicals Ltd. | Norco, db. Louisiana | 1556 |
| Dow Chemical Co. | Szabadkikötő Texas | 1540 |
| Formosa Plastics Group | Point-Comfort, db. Texas | 1530 |
5. táblázat - A legnagyobb orosz vállalatok - etilén és propilén gyártói
| Vállalat | Etilén kapacitás, ezer tonna/év | Propilén kapacitás, ezer tonna/év |
|---|---|---|
| ZapSibNeftekhim LLC | 1500 | 500 |
| OAO Nizhnekamskneftekhim | 600 | 280 |
| OJSC Kazanorgsintez | 375 | 60 |
| OOO SIBUR-Kstovo | 360 | 170 |
| LLC "Stavrolen" | 350 | 140 |
| Gazprom Salavat neftekhim" | 300 | 140 |
| OJSC Angarsk polimergyár | 300 | 140 |
| OJSC "Tomsk Petrolkémiai Üzem" | 300 | 140 |
| OJSC " Ufaorgsintez " | 210 | 185 |
| ZAO Neftekhimiya (Szamara régió) | 180 | 40 |
| ZAO Sibur-Khimprom | 45 | 46 |
| OJSC "Moszkvai Olajfinomító" | ||
| 100 | ||
| JSC "Omszk gumi" | ||
| 52 | ||
| Teljes | 2810 | 1403 |
Amint az a táblázatokból látható, a pirolízis fejlettségi szintje Oroszországban rendkívül alacsony, mivel az EP-450 Nizhnekamsk-i üzem építése után (1970-1976) egyetlen üzem sem épült. Az Orosz Föderáció kapacitásnövekedése jelenleg a meglévő pirolízisüzemek rekonstrukciója miatt történik, például az OAO Nizhnekamskneftekhim (Nizsnekamsk, Tatár) „Etilén-450” etilénkomplexumának újjáépítése miatt. kapacitása 450 ezer tonna/év-től 600 ezer tonna/év-ig. Az Orosz Föderációban az etiléngyártó üzemek építésének lehetséges projektjeit a következő évtizedben a vezető vállalatok által bejelentett tervek megvalósítása esetén a 6. táblázat tartalmazza.
6. táblázat – Pirolízisüzemek építésére vonatkozó projektek az Orosz Föderációban
| Vállalati / összetett név | Belépés éve | Etilén kapacitás, ezer tonna/év |
|---|---|---|
| ZAO Vosztocnaja Petrolkémiai Vállalat ( Rosznyeft ) | n/a | n/a |
| Amur GCC | 2024 | 2700 |
| Irkutszki polimergyár | 2024 | 650 |
| Baltic Chemical Complex, Leningrád régió | 2023-2024 | 3050 |
| PJSC " Nizsnekamskneftekhim " | 2023 | 600 |
| Teljes | 2015–2025 | 8500 |
A pirolízis területén két fő kutatási területet kell kiemelni: a katalitikus pirolízist és a pirolízist különböző anyagok (bomlási iniciátorok vagy mellékreakció-gátlók) hozzáadásával.
Különböző katalizátorok alkalmazása esetén egyes fő termékek szelektivitása és hozama jelentősen megnő. Ebben az esetben a pirolízis hőmérséklete jelentősen csökkenthető. A katalitikus pirolízis fő hátrányai kétségtelenül a katalizátorok gyors kokszosítása, valamint az új létesítmények és új technológiai berendezések létrehozásának szükségessége. És mivel teljes értékű ipari katalitikus pirolízisüzemek még nem jelentek meg, ez azt jelenti, hogy meglehetősen nehéz olyanokat létrehozni, amelyek megbízhatóak és könnyen kezelhetők lennének. Bár a japán kutatók intenzíven kutatnak ezen a területen, a sajtóban rendszeresen feljegyzések jelennek meg a kísérleti katalitikus pirolízisüzemek japán tesztjeiről.
A második irányban rengeteg vegyületet teszteltek úgy, hogy több tíz ppm -től több tíz százalékig adták hozzá a nyersanyagokhoz. Ezek az anyagok az alapanyagok bomlási reakcióit indítják be és/vagy gátolják a mellék, nem kívánatos másodlagos folyamatokat. Az iparban elterjedt a pirolízis során a kokszképződés csökkentését segítő anyagok kis adalékanyagainak (50-300 ppm) alkalmazása. Ezekből az anyagokból kéntartalmú vegyületek (például dimetil-diszulfid , terc-butil-poliszulfid) szabadulnak fel. A Nalco aktívan népszerűsít egy foszfortartalmú anyagokon alapuló kokszolásgátlót. Ezeknek az anyagoknak a működési elve az aktív kokszképző központok passziválása a pirocoil falán. Ennek az iránynak azonban számos hátránya is van, mint pl.: az egyenletes adagolás bonyolultsága, az adalékanyag egyenletes eloszlása a nyersgőzáramban, a kokszképződés-gátlók alkalmazásának korlátozása kéntartalmú nyersanyagok pirolízisénél (egyenes). -benzin, légköri gázolaj).
A legújabb fejlesztések közül meg kell jegyezni a különböző fizikai mezők (akusztikus, elektromágneses) felhasználását a pirolízis folyamatában. Ezeknek a mezőknek a hatása megközelítőleg ugyanaz, mint a katalizátorok használatakor.
Ezenkívül az alacsony hőmérsékletű plazmát használó plazmakémiai technológiák iránti érdeklődés sem szűnik, lehetővé téve a reakciók 1000–10 000 K hőmérsékleten történő végrehajtását. A plazmakémiai reakciók fő előnye az alacsony értékű vagy nehézkes felhasználás lehetősége. - nyersanyagok feldolgozására. Ilyen hőmérsékleten például a metán könnyen lebomlik. Az olajárak gyors emelkedése mellett ez a folyamat nagyon ígéretes.
A pirolízis a fa égésének első szakasza. Mindenki ismeri az égő fa lángjait, a tűzben az ágak nem a fa szénének égése miatt keletkeznek, hanem gázok - illékony pirolízistermékek. A fa pirolízise során (450-500 °C) sokféle anyag képződik, a legmagasabb koncentrációk a pirolízis gáznemű termékeiben: metil-alkohol (ezért a metanol elavult neve "faalkohol"), ecetsav. , aceton , benzol , furán stb. A nem teljes pirolízis nem illékony termékei - folyékony és pasztaszerű gyanták (lásd Kátrány ). A fa teljes pirolízisének végterméke szinte tiszta szén (néhány kálium- , nátrium- , kalcium- , magnézium- és vas - oxidot tartalmaz szennyeződésként ) - faszén .
Ezt az eljárást pirolízis kazánokban használják . A faelgázosítás (pirolízis) folyamata a kazán felső kamrájában (rakodási térben) magas hőmérséklet hatására és korlátozott levegő hozzáférés mellett megy végbe. A folyamat során képződő gázok egy magas hőmérsékletű zónán haladnak át, elérik a kimeneti eszköz csatornáját , és ott keverednek a szekunder levegővel.
Lásd a fő cikket: Dohányzás
A fa (leggyakrabban égerforgács ) pirolízis eljárása alapján különféle élelmiszereket füstölnek. Helyesebb ezt a folyamatot részleges oxidációnak vagy oxidatív pirolízisnek nevezni, mivel korlátozott levegő hozzáférés mellett megy végbe. Bebizonyosodott, hogy ez a dohányzási mód nem ártalmatlan az emberi szervezetre, mivel az oxidatív pirolízis során veszélyes rákkeltő anyagok , például 3,4-benzpirén keletkeznek és fogyasztanak .
Vannak projektek a háztartási hulladék pirolízissel történő megsemmisítésére. A gumiabroncsok , műanyagok és egyéb szerves hulladékok pirolízisének megszervezésével kapcsolatos nehézségek nem kapcsolódnak magához a pirolízis technológiájához, amely nem különbözik más szilárd anyagok termikus feldolgozásának technológiájától. A probléma az, hogy a legtöbb hulladék foszfort , klórt és ként tartalmaz . A kén és a foszfor oxidált formában illékony és káros a környezetre. A klór aktívan reagál szerves pirolízistermékekkel, és perzisztens mérgező vegyületeket képez (például dioxinokat ). Ezeknek a vegyületeknek a füstből való elkülönítése költséges, és megvannak a maga kihívásai. A használt autógumik és az elavult gumitermékek újrahasznosításának problémája nagy környezetvédelmi és gazdasági jelentőséggel bír a világ minden fejlett országa számára. A természetes olajalapanyagok pótolhatatlansága pedig azt diktálja, hogy a másodlagos erőforrásokat maximális hatékonysággal kell felhasználni, vagyis a szeméthegyek helyett új iparágat lehetne kialakítani - a kereskedelmi hulladékfeldolgozást.
A gumiabroncsok és a polimerek értékes nyersanyagok, alacsony hőmérsékletű (500 °C-ig) pirolízissel történő feldolgozásuk eredményeként szénhidrogének folyékony frakciói ( szintetikus olaj ), szénmaradvány ( korom ), fémzsinór és éghető gáz keletkezik. . Ugyanakkor, ha 1 tonna gumiabroncsot éget el a szokásos módon, akkor 270 kg korom és 450 kg mérgező gáz kerül a légkörbe.