Proces pyrolýzy – reakce, rozklad, ovlivňující faktory, problémy

Hlavními reakcemi pyrolýzního procesu jsou rozklad alkanů a naftenických uhlovodíků na menší fragmentové molekuly, které zase vstupují do různých vzájemných reakcí.

Omezte uhlovodíky

S poklesem molekulové hmotnosti a zvýšením teploty dochází k rozkladu molekuly blíže jejímu okraji, což má za následek vznik lehkého uhlovodíku a těžkého zbytku molekuly, který se rychle rozkládá.

Rozklad isobutanu během pyrolýzy probíhá převážně ve dvou směrech:

Tyto reakce neprodukují ethylen. Pokud je hlavním cílem získat maximální množství ethylenu, pak je isobutan považován za nežádoucí složku pyrolýzní suroviny.

Při pyrolýze ethanové frakce probíhá reakce podle následujícího schématu:

Při pyrolýze recyklovaných výbojů s vysokým obsahem propanu probíhá reakce podle následujícího schématu:

Nenasycené uhlovodíky

Nenasycené uhlovodíky – olefiny, jsou konečným produktem pyrolýzy, proto je jejich přítomnost v surovině nežádoucí. Při teplotách 600 o C a vyšších je rozkladná reakce olefinů doprovázena kondenzačními reakcemi za vzniku nenasycených uhlovodíků se dvěma dvojnými vazbami – diolefinů.

Další kondenzací vznikají aromatické uhlovodíky.

butadien ethylen benzen

Odolnost olefinů vůči vysokým teplotám klesá s rostoucím počtem atomů uhlíku v molekule. Ethylen je nejstabilnější z nenasycených uhlovodíků, ale při teplotách nad 650 o C se začíná rozkládat. Při teplotě 400 ÷ 700 o C se ethylen vyznačuje dimerizační reakcí:

Při teplotách nad 600 o C se ethylen vyznačuje kondenzační reakcí:

a přidání vodíku:

Naftenické uhlovodíky

Naftenické uhlovodíky, jako je cyklopentan a cyklohexan, jsou teplotně stabilnější než normální pentan a hexan. Pyrolýza cyklopentanu a cyklohexanu při teplotě 600 ÷ 700 o C je charakterizována reakcí prasknutí kruhu.

S rostoucí délkou postranního řetězce klesá stabilita naftenických uhlovodíků.

Faktory ovlivňující proces pyrolýzy

Nejlepšími surovinami pro proces pyrolýzy jsou nasycené uhlovodíky. Používají se ve směsi s jinými uhlovodíky, které se také účastní procesu.

Teplota je jedním z hlavních faktorů určujících proces pyrolýzy. Se stoupající teplotou se prudce zvyšuje rychlost pyrolýzních reakcí a někdy se mění jejich povaha.

S rostoucí teplotou roste rychlost primárních rozkladných reakcí rychleji než sekundárních reakcí polymerace a kondenzace. Proto se v pyroplynu zadržují nenasycené uhlovodíky (etylen, propylen) a jejich výtěžnost se surovinami stoupá, zatímco výtěžnost dehtu a koksu klesá.

Toto je doba, po kterou jsou uhlovodíky v zóně vysoké teploty (reakční zóna).

S rostoucí dobou kontaktu pyroplynu ve vysokoteplotní zóně klesá výtěžek ethylenu a propylenu a zvyšuje se tvorba koksu.

Snížení tlaku podporuje tvorbu plynných reakčních produktů a zvýšení výtěžku ethylenu a propylenu. Zvýšení tlaku vede ke zvýšení výtěžku pryskyřic a koksu a snížení výtěžku ethylenu a propylenu.

— Přidání inertních ředidel

Ředění suroviny párou pomáhá zvýšit výtěžnost etylenu a propylenu a snižuje výtěžnost koksu. Zředěním reagujících látek tak vodní pára snižuje pravděpodobnost srážek mezi molekulami nenasycených uhlovodíků a snižuje polymerační a kondenzační reakce.

Technologické schéma pece vypadá přibližně takto:

Hlavním problémem procesu je nemožnost sledovat, co se se surovinami děje v reálném čase. Existují údaje o tom, „co se stalo“ a údaje o tom, „co se stalo“, ale jakýkoli dopad na proces je možný poté, co byla transformace již narušena.

Dnes je jedním z hlavních procesů v petrochemii pyrolýza – metoda výroby nenasycených a aromatických uhlovodíků z ropných surovin. K tomuto procesu dochází při teplotách 700-1000 °C, při kterých se ropné produkty rozdělují na samostatné frakce. V důsledku toho tento proces umožňuje poskytovat chemickému průmyslu různé uhlovodíkové suroviny.

Kromě toho je pyrolýza oleje vynikajícím způsobem, jak bojovat proti ropným skvrnám a ropným kalům. V těchto případech vzniká poměrně velké množství odpadu kontaminovaného ropou a ropnými produkty.

A pyrolýzou se tohoto druhu znečištění můžete co nejrychleji a nejbezpečněji zbavit, protože pyrolýza odpadů obsahujících olej je z hlediska životního prostředí naprosto bezpečná. Navíc lze v důsledku tohoto procesu získat energii a látky využitelné v chemickém průmyslu. Podívejme se podrobněji na to, jak probíhá technologie a proces pyrolýzy oleje.

Hlavním účelem procesu pyrolýzy ropy a ropných produktů, který je nejtěžší formou tepelného krakování, je produkce nenasycených vodíkových plynů, především ethylenu a propylenu. Z tohoto důvodu se pyrolýzní závody při rafinaci ropy často nazývají ethylenové závody. Proces pyrolýzy může být také zaměřen na výrobu aromatických uhlovodíků, včetně:

Z tohoto důvodu se pyrolýze ropy také někdy nazývá aromatizace ropy.

Schéma přeměn ropných surovin v procesu pyrolýzy je navenek jednoduché. Suroviny jsou dopravovány potrubím do pece, kde je teplota udržována na vysoké teplotě. Tam přechází do plynné formy. Poté, po opuštění pece, je výsledný plyn zchlazen vstřikováním vody.

Poté se plyn ochladí. Jak vidíme, dodržuje se zde klasický princip fungování běžné pece: připravit suroviny, přijmout produkt, zchladit. Produkt získaný pyrolýzou ropných surovin však ještě není připraven, protože produkty pyrolýzy musí projít čištěním a následnou separací. Proto je pro takový proces, jako je pyrolýza ropných surovin, potřeba nejen pec, ale také destilační kolony.

Za zmínku stojí skutečnost, že surovinová základna pro procesy pyrolýzy ropných surovin v různých zemích světa je odlišná. V USA se tedy pro tyto účely obvykle používají plynné uhlovodíky, zatímco v Evropě se používá benzínová frakce při destilaci ropy. To vše bylo důsledkem odlišných historických tradic používání ropy. Vzhledem k tomu, že Spojené státy americké mají starší petrochemické tradice než evropské země, je zcela přirozené, že zde jako první začal aktivní rozvoj silniční dopravy.

Takové tempo růstu počtu automobilů ve Spojených státech bylo způsobeno intenzivní spotřebou ropných produktů, jako je benzin, aby byl průmysl dodáván nenasycenými uhlovodíky, byly používány plynné uhlovodíky (C2 – C5). Byly to tedy plynné uhlovodíky jako přebytečné produkty primárního zpracování, které se ve Spojených státech staly základem petrochemie.

Petrochemie a rafinace ropy se v Evropě a zemích SNS vyvíjely zcela odlišně. Zde se po dlouhou dobu destilace ropy prováděla podle schématu topný olej, což znamená, že hlavními produkty rafinace ropy byly petrolej a oleje. Protože podle tohoto schématu byl přebytečným produktem benzín, vznikl petrochemický průmysl na jeho základě.

Pyrolýza ropných produktů

Pyrolýzou ropných surovin vznikají různé ropné produkty, které jsou směsí různých uhlovodíků.

Všechny ropné produkty lze rozdělit do následujících skupin:

1. Palivo
2. Ropné oleje
3. Ropné bitumeny
4. Ropná rozpouštědla
5. Pevné uhlovodíky
6. Ostatní ropné produkty

Do první skupiny ropných produktů patří kapalná a plynná paliva. Tyto produkty tvoří přibližně 63 % celkových ropných produktů. Paliva zahrnují uhlovodíkové plyny, benzín, naftu a kotlová paliva. Všechna ropná paliva jsou důkladně vyčištěna, kromě kotlového paliva, které se používá jako topný olej.

Do druhé skupiny patří ropné oleje. Jedná se o různé mazací oleje, které lze použít pro různé účely.

Třetí skupinu tvoří technické ropné bitumeny, které jsou široce využívány v průmyslu, zejména ve stavebnictví.

Do čtvrté skupiny patří ropná rozpouštědla používaná ve výrobě i v domácnosti jako rozpouštědla pro ředění barev, odstraňování nečistot a mytí dílů.

Do páté skupiny patří pevné uhlovodíky: vazelína, vazelína, ceresin, parafíny, ozokerity a další. Rozsah použití takových produktů pyrolýzy oleje je velmi široký – medicína, potravinářství, papír, guma, elektrotechnika, výroba tuků a mnoho dalšího.

Do šesté skupiny patří látky používané jako petrochemické suroviny – benzen, toluen, naftalen, xylen, zelený olej atd. Tyto látky pomáhají vyrábět syntetický líh, kaučuk a mnoho dalších surovin.

Ačkoli existuje poměrně mnoho metod pro rafinaci ropy, pyrolýza je jednou z nejslibnějších metod, protože umožňuje získat maximální možné množství ropných produktů ze šesté skupiny. V souladu s tím umožňuje poskytnout petrochemickému průmyslu suroviny nezbytné pro jeho práci. Je však třeba poznamenat, že dnes existuje jiný způsob získávání různých ropných produktů, který nevyžaduje samotný olej. A tímto způsobem je recyklace pevného odpadu. Už se naučili vyrábět syntetické palivo z obyčejného odpadu, což umožňuje šetřit tak neobnovitelný přírodní zdroj, jakým je ropa.

1 1 1 1 1 Hodnocení 3.40 [5 hlas(y)]

• Komentáře k článku
• VKontakte