Применение процесса пиролиза древесины
Для получение желаемого результата пиролиза древесины, должен проходить в замкнутом пространстве, обязательное условие – невозможность поступление кислорода и непрерывная подача необходимых температур из вне. Для того, что б не подключать дорогие носители тепла, для поддержки данного явления часто пользуются итогами конечного результата – горючие газы.
Основная сфера, где актуально использование процесса пиролиза в промышленности – всевозможные отходы обработки дерева, они хорошо поддаются пиролизу, и из них получают газообразное горючие. Так же очень распространенно использование пиролиза для оборудования технического процесса. Это могут быть, пиролизные печи, газогенераторы, блоки охладителей и фильтры. Для этого берут опилки, щепки и т.д., которые погружают в печь и там сжигают без доступа кислорода. В промышленной сфере очень часто используют быстрый пиролиз – это, когда сырье нагревается максимально оперативно. Полученная смесь газов проходит охлаждение, фильтрацию, топом попадает в специальные резервуары для следующих этапов.
Схема работы пиролизного котла
Но стоит сказать, что древесина не совсем оправдывает надежды, возложенные на нее, для целей получения полезных газов, тут лучше показывает себя уголь, из него можно получить большое количество полезных веществ. Но для их максимального получения из угля, необходимо его подвергать более высоким температурам, чем дерево. Уголь во время полноценного пиролиза, будет выделять такие вещества, как: анилин, аммиак, толуол, кокс.
1 Теоретическая часть
1.1 ЧТО ТАКОЕ ПИРОЛИЗ?
Пиролиз (от др.-греч.— огонь, жар и разложение, распад) — термическое разложение органических и многих неорганических соединений. В узком смысле, разложение органических природных соединений при недостатке кислорода. В более широком смысле — разложение любых соединений на составляющие менее тяжёлые молекулы или элементы под действием повышения температуры.
Пиролиз также можно назвать сухой перегонкой, а в качестве сырья могут быть различные газообразные углеводороды (этан, пропан), сырая нефть, соединения, содержащие органические компоненты, такие как древесины, уголь, торф и т. д.
Пиролиз древесины — первая стадия горения древесины. Всем знакомые языки пламени на горящих дровах, сучьях в костре, образуются за счёт горения не углерода самой древесины, а газов — летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450—500 °C) образуется очень много различных веществ, наибольшие концентрации в газообразных продуктах пиролиза имеют: метиловый спирт, (поэтому метанол носит устаревшее название «древесный спирт»), уксусная кислота, ацетон, бензол, фуран и др. Нелетучие продукты неполного пиролиза — жидкие и пастообразные смолы. Конечным продуктом полного пиролиза древесины является почти чистый углерод — древесный уголь. Для осуществления процесса пиролиза в настоящее время обычно применяют древесину лиственных пород, реже – древесину хвойных пород.
Пиролиз твердого топлива имеет ту же сущность, что и жидкообразного. При расщеплении молекул твердого топлива образуется обогащенная углеродом твердая фаза (кокс, уголь) и газовая, содержащая пары углеводородов (пиролизный газ).
Пиролизный газ получается в процессе термохимических превращений твердого топлива как в условиях без доступа воздуха при нагревании до 500-1000 ° С, так и в процессе горения при недостатке воздуха.
Продукты пиролиза каменного угля
Итак, в самом начале своей статьи мы упоминали о том, что путем пиролиза из каменного угля можно получить продукты следующих типов:
- Твердые
- Жидкие
- Газообразные
Теперь рассмотрим каждую разновидность продуктов пиролиза подробнее.
При пиролизе каменного угля получают твердый кокс, который сегодня используется в основном в таких отраслях как черная и цветная металлургия. Кокс является более совершенным твердым топливом, чем каменный уголь, поэтому именно его используют для выплавки металлов.
Однако кокс, хотя он и является основным продуктом пиролиза каменного угля, это далеко не самое ценное, что можно извлечь из этого природного ископаемого. Побочным продуктом данного процесса является парогазовая смесь, которая содержит множество химических соединений. Данную смесь путем конденсации разделяют на жидкую и газообразную составляющую, из которых, в свою очередь, можно получить более чем 250 химических соединений.
Основным жидким продуктом пиролиза каменного угля является каменноугольная смола — черный жидкий продукт, представляющий собой сложную смесь органических соединений. Из каменноугольной смолы путем дальнейшей переработки получают такие вещества как:
- Фенолы
- Нафталин
- Антрацен
- Различные гетероциклические соединения
- Технические масла
- Синтетическое топливо
Однако стоит отметить тот факт, что получаемые путем пиролиза каменного угля масла и жидкое топливо являются непригодными для использования в двигателях внутреннего сгорания, поскольку они содержат в своем составе много примесей. По этой причине данные продукты пиролиза для дальнейшего использования нуждаются в дополнительной очистке. А это существенно увеличивает себестоимость данных продуктов пиролиза, делая их производство не очень рентабельным.
Газообразным продуктом пиролиза каменного угля является так называемый пиролизный газ, представляющий собой смесь горючих газов и различных химических соединений. Во многих странах мира пиролизный газ сегодня используется как альтернативный источник энергии, в первую очередь, тепловой.
Если для нас эта технология достаточно новая, то в некоторых европейских странах пиролизный газ уже давно стал привычным топливом. Помимо этого, пиролизный газ также как и каменноугольную смолу можно использовать и для получения различных химических соединений. Так, из данного газа выделяют бензол, фенол и другие вещества.
- Комментарии к статье
Пиролизный газ
Газофракционирующий агрегат питается пиролизным газом.
При пиролизе углеводородов получается пиролизный газ, смола и кокс. Пиролизный газ представляет собой смесь этилена, пропилена, водорода, метана, этана, пропана, углеводородов с большим числом атомов углерода. Кроме указанных веществ, пиролизный газ содержит воду, сероводород, сернистые соединения, примеси ацетиленовых соединений, окись и двуокись углерода и кислород. Этилен получают разделением пиролизного газа. После выделения олефинов жидкие продукты пиролиза ( пироконденсат) используются для получения ароматических углеводородов и диенов.
При пиролизе углеводородов получается пиролизный газ, смола и кокс. Кроме указанных веществ, пиролизный газ содержит воду, сероводород, сернистые соединения, примеси ацетиленовых соединений, окись и двуокись углерода и кислород. Этилен получают разделением пиролизного газа. После выделения олефинов жидкие продукты пиролиза ( пироконденсат) используются для получения ароматических углеводородов и диенов.
Пройдя водяной гидравлик, промытый пиролизный газ поступает в систему очистителей — скрубберов, где производится очистка от оставшейся жидкой смолы и паров.
В отделении газоразделения из очищенного пиролизного газа выделяют метано-водородную фракцию ( используется как топливо для печей пиролиза), этилен, пропилен, этан, пропан, бутилен-ди-винильную фракцию.
При этом исключается разбавление продуктового пиролизного газа и ухудшение его качества. В связи с применением газообразных теплоносителей повышается запыленность продуктового пиролизного газа. В то же время, внутренний обогрев конвекцией позволяет существенно интенсифицировать процесс пиролиза и сократить габариты реакторов по сравнению с внешним обогревом за счет теплопроводности.
Детали, цементированные одним пиролизным газом, наряду с малой глубиной науглероживания, имеют низкую концентрацию углерода в цементированном слое, поэтому цементация одним пиролизным газом не производится.
Характерные для наших опытов выхода пиролизного газа значительно превышают количество газа, полученного И. П. Нихамовым при разложении сходного по составу с применявшимся нами кускового общесыр-товского сланца в стальной реторте с внешним обогревом.
Способ заключается в применении рециркуляции пиролизного газа с вводом его в зону реакции. Некоторое снижение коксообразова-ния достигается также вводом водяного пара в зону реакции.
Для исключения образования взрывоопасной смеси пиролизного газа и воздуха, попадающего в форкамеру во время загрузки в нее горячего кокса, в нижнюю часть форкамеры подают подогретый технический азот из подогревателя азота. Теплоносителем в ПА служат продукты сжигания части пиролизного газа, прошедшего через котельную установку.
Предназначены для обработки содержащего водород неочищенного пиролизного газа в присутствии соединений серы.
Как видно из этих данных, пиролизный газ содержит большое количество предельных и непредельных углеводородов, водорода и малое количество окиси углерода, кислорода и углекислоты.
Как видно из выходных кривых компонентов пиролизного газа ( рис. 49) и данных табл. 44, разделительная способность силикагеля тем больше, чем меньше диаметр его пор.
Метод окислительного пиролиза с последующим сжиганием пиролизных газов универсален в отношении фракционного состава и фазового состояния отходов, их влажности и зольности. Окислительному пиролизу могут быть подвергнуты многие производственные отходы, неудобные для сжигания или газификации.
Смешанный в ретортах крекинга при температуре 960 пиролизный газ с парами воды образует новый газ, крекированный с большим содержанием СО ( до 15 — 20 %), водорода и малым содержанием углеводородов. В полученном газе имеются группы углеводородов, водород, окись углерода, углекислота, кислород и в незначительном количестве азот. Кроме того, в нем содержатся также пары смол, которые частично коксуются еще в реторте.
(голосов пока нет)
Загрузка...