ما هو الانحلال الحراري؟ ما هي أهميتها بالنسبة للصناعات الكيماوية الحديثة؟ دعونا ننظر في هذه المسألة معا.
حول الانحلال الحراري للهيدروكربونات
إذن ، ما هو الانحلال الحراري؟ يتضمن تعريف هذه العملية التحلل الحراري لمركب عضوي دون وجود الأكسجين. تتعرض المنتجات النفطية والفحم والخشب لمثل هذا التفكك. بعد اكتمال العملية ، يتم تكوين الغاز التخليقي ، وكذلك المنتجات النهائية الأخرى.
ميزات العملية
يتم إجراء تفاعل الانحلال الحراري عند درجة حرارة تتراوح من 800 إلى 900 درجة. تعتبر هذه العملية الخيار الرئيسي لتكوين الإيثيلين. يعتبر هذا الهيدروكربون غير المشبع مادة أولية مهمة لإنتاج المركبات العضوية المختلفة: البنزين ، الديفينيل ، البروبيلين.
الخشب الانحلال الحراري
بالحجج حول ماهية الانحلال الحراري ، نلاحظ أنه لأول مرة تم تسجيل براءة اختراع هذه التكنولوجيا الكيميائية لمعالجة المواد الخام للنفط والغاز من قبل A. A. Letny في عام 1877. ما هو الانحلال الحراري للخشب؟ يتم إجراء هذا التفاعل عند درجة حرارة حوالي 500 درجة. يرتبط بتكوين مكونات مهمة للإنتاج الكيميائي مثل حمض الأسيتيك والفحم والراتنج ،الأسيتون. بالنظر إلى أن بلادنا عبارة عن "مخزن" للغابات ، تعمل النباتات الكبيرة في روسيا من أجل عملية الانحلال الحراري للخشب.
الانحلال الحراري القمامة
الانحلال الحراري للنفايات هو مشروع خاص يتعلق بإتلاف النفايات المنزلية. يرجع تعقيد الانحلال الحراري للبلاستيك والإطارات والنفايات العضوية المختلفة إلى حقيقة أنه تم افتراض تقنية مختلفة ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا عن عملية معالجة المواد الصلبة الأخرى.
تحتوي العديد من النفايات على الكبريت والكلور والفوسفور ، والتي ، بعد الأكسدة (تكوين الأكاسيد) ، تكتسب خصائص التطاير. تشكل منتجات الانحلال الحراري تهديدًا للبيئة.
عندما يتفاعل الكلور مع المواد العضوية المتكونة بعد الانتهاء من عملية التحلل ، يتم إطلاق مركبات سامة قوية مثل الديوكسينات. من أجل التقاط مثل هذه المنتجات من الدخان المنبعث ، هناك حاجة إلى وحدة الانحلال الحراري الخاصة. مثل هذا الإجراء ينطوي على تكاليف مادية كبيرة.
بالنسبة للبلدان الأوروبية ، فإن مشكلة إعادة تدوير إطارات السيارات القديمة ، والأجزاء المطاطية التي عملت على طول مدة خدمتها لها أهمية بيئية كبيرة. نظرًا لحقيقة أن المواد الخام للزيوت الطبيعية هي نوع لا يمكن الاستغناء عنه من المعادن ، فمن الضروري استخدام الموارد الثانوية إلى أقصى حد.
من المخلفات المنزلية ومخلفات البناء ، يمكنك الحصول على كمية هائلة من المواد المختلفة ذات التركيب العضوي وغير العضوي ، لذلك من المهم تطويرهاهذه الصناعة.
تعد البوليمرات وإطارات السيارات من المواد الخام الممتازة القيمة. بعد معالجتها عن طريق الانحلال الحراري بدرجة حرارة منخفضة ، من الممكن الحصول على كسور سائلة من الهيدروكربونات المشبعة (الزيت الاصطناعي) ، والغاز القابل للاحتراق ، وبقايا الكربون ، والحبل المعدني. يؤدي حرق طن من الإطارات المطاطية إلى إطلاق حوالي 270 كجم من السخام في الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى حوالي 450 كجم من المواد الغازية السامة.
Syngas
هذا خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون (2). في الأحجام الصناعية ، يتم الحصول عليها أثناء الإصلاح البخاري للميثان وتغويز الفحم وأكسدة الميثان ومعالجة النفايات العضوية. اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة لإنتاج الغاز التخليقي ، يمكن أن تختلف نسبة أول أكسيد الكربون والهيدروجين فيه من 1: 1 إلى 1: 3.
من بين المجالات الرئيسية لتطبيق هذه المادة الخام ، يحتل إنتاج الميثانول مكانة خاصة ، فضلاً عن تصنيع Fischer-Tropsch. يُفهم على أنه تفاعل كيميائي يحدث في وجود عامل حفاز. يتكون من تحويل أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى مجموعة متنوعة من الهيدروكربونات السائلة. في الأساس ، يتم اختيار الكوبالت والحديد كمحفزات (مسرعات) لهذا التفاعل.
خصوصية هذه العملية هي إمكانية إنتاج مواد تركيبية لاستخدامها في شكل زيت أو وقود تشحيم اصطناعي.
تلقي التفاصيل
كيف تبدو كيمياء التفاعل؟ دعنا نحاول معرفة ما هو عليه.تمت مناقشة تعريف الانحلال الحراري أعلاه ، والآن دعنا نتحدث عن ميزات العملية الكيميائية. تتضمن طريقة فيشر تروبش تفاعل الميثان مع الأكسجين. نواتج التفاعل هي أول أكسيد الكربون والهيدروجين. نتيجة التفاعل ، نحصل على الهيدروكربونات لعدد من الألكانات وبخار الماء. إن المنتجات الهيدروكربونية الناتجة بعد التنقية هي التي تستخدم لإنتاج زيت اصطناعي.
معنى الانحلال الحراري
يتم إنتاج أول أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين من خلال الأكسدة الجزئية لوقود الخشب والفحم. تكمن أهمية هذه العملية في تكوين الهيدروجين أو الهيدروكربونات السائلة من المواد الخام الصلبة (نفايات الهيدروكربونات أو الفحم).
في الانحلال الحراري غير المؤكسد للنفايات الصلبة ، يتم إنتاج الغاز التخليقي حاليًا في الصناعة الكيميائية. يستخدم البعض منه أيضًا في شكل وقود للسيارات ، دون مزيد من المعالجة بواسطة تفاعل Fischer-Tropsch. إذا كان من الضروري استخدام وقود سائل شبيه بالبارافين ومواد التشحيم ، يتم استخدام تقنية كيميائية مبسطة.
إذا كان من الضروري زيادة كمية الهيدروجين المنتج ، عن طريق تغيير حجم بخار الماء ، يتم إزاحة التوازن الكيميائي في هذه المعادلة. في هذه الحالة ، بعد اكتمال التفاعل ، يتكون الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.
تحسين التكنولوجيا
بعد الاكتشاف الذي تم في عام 1920 من قبل الباحثين الألمان هانز تروبش وفرانز فيشر ، تم تحديث التكنولوجيا وتحسينها بشكل متكرر. تدريجيًا الكميةبلغ الوقود الاصطناعي الناتج عن الانحلال الحراري 124000 برميل يوميًا في ألمانيا. مثل هذا المؤشر موجود في عام 1944.
الحداثة
اليوم ، هناك شركتان كبيرتان تستخدمان عملية Fischer-Tropsch في تقنيتهما. يتم إنتاج معظم وقود الديزل في جنوب إفريقيا عن طريق الانحلال الحراري ، يليه أكسدة منتجات التشكيل.
اكتسبت هذه التكنولوجيا الكيميائية اهتمامًا خاصًا بعد أن بدأ العلماء في البحث عن طرق لإنتاج مواد ديزل منخفضة الكبريت يمكن أن تسبب ضررًا بيئيًا ضئيلًا. على سبيل المثال ، تختار الشركات الأمريكية حاليًا فحم الكوك أو الفحم كمادة وسيطة لإنتاج هيدروكربونات سائلة عالية الجودة.
على الرغم من حقيقة أن عملية الانحلال الحراري هي تقنية ناضجة يمكن استخدامها على نطاق واسع ، إلا أنها مرتبطة بتكاليف مواد عالية إلى حد ما لإصلاح وتشغيل المصنع. بالنسبة للعديد من المنتجين ، يعد هذا رادعًا ، نظرًا لوجود اتجاه هبوطي في أسعار النفط العالمية.
الخلاصة
احتياطيات الفحم العالمية كبيرة جدًا. يمكن استخدامها كمصدر للوقود بسبب نضوب الزيت بشكل كبير. يعتقد المحللون المشاركون في صناعة النفط والغاز أنه من خلال الانحلال الحراري يمكن إنتاج هيدروكربونات عالية الجودة. لاحظوا أن الوقود الناتج ليس فقط له أداء بيئي أعلى مقارنة بالوقود البترولي ، ولكنه أيضًا مقبول تمامًا للمستهلكين.حسب النطاق السعري. في حالة الجمع بين تخليق فيشر تروبش وتغويز الكتلة الحيوية ، يمكننا التحدث عن طريقة واعدة لإنتاج نسخة متجددة من وقود السيارات.
المواد الأولية الاصطناعية ، التي يتم الحصول عليها عن طريق الانحلال الحراري للفحم ، تكون تنافسية فقط إذا كانت تكلفة النفط أكثر من 40 دولارًا للبرميل. ويتطلب إنتاج مثل هذا الخليط من الهيدروكربونات استثمارات تتراوح بين سبعة إلى تسعة مليارات دولار مقابل ثمانين ألف برميل من الوقود الاصطناعي. يتم التعرف على التقنيات المرتبطة بعملية الانحلال الحراري من قبل علماء البيئة باعتبارها واحدة من أكثر التقنيات أمانًا للبيئة. هذا هو السبب في أن العديد من البلدان المتقدمة قد أولت اهتمامًا كبيرًا في السنوات الأخيرة لتطوير طرق جديدة لإنتاج الوقود الهيدروكربوني ، والتي من شأنها أن تسمح لها بالابتعاد عن اللقيم النفطي التقليدي. بفضل الابتكارات وتحسين السلسلة التكنولوجية ، أصبحت عملية الانحلال الحراري أرخص بكثير ويمكن الوصول إليها بسهولة للحصول على هيدروكربونات سائلة عالية الجودة. لا تستخدم المنتجات المتعلمة كوقود فحسب ، بل تستخدم أيضًا لإنشاء مجموعة متنوعة من المواد العضوية.
