Тема: Пиролиз отходов полимеров, разновидности процесса, продукты пиролиза. Эффективность метода
Студент группы ХЕМО 11-16: Тихонов Д.В.
Преподаватель: Ушакова О.Б.
МОСКВА 2017
Технология пиролиза, являясь одним из самых перспективных методов обращения с отходами пластика, постоянно совершенствуется и находит эффективное внедрение в отечественной и зарубежной практике. Термическая деструкция соответствует всем современным санитарно-гигиеническим и экологическим нормам.
Пиролиз (от греч. pyr – огонь, жар и lysis – разложение, распад) – термическое разложение органических соединений (древесины, нефтепродуктов, угля и прочего), без доступа воздуха. В результате данного процесса сырьевой материал деполимеризуется (разлагается на мономеры). Для обеспечения протекания реакции не требуется предварительная очистка и сортировка отходов.
Основное оборудование для переработки пластиковых отходов методом пиролиза – это установка термической деструкции или реактор, а сам технологический процесс переработки состоит из следующих стадий:
· подготовка и загрузка сырья в установку реактора;
· плавный нагрев до рабочей температуры (500 оС и выше) и повышение давления в реакторе;
· непосредственно пиролиз или разложение сырья на мономеры;
· выделяемый в результате реакции газ используется в качетсве дополнительного топлива и поступает в горелку пиролизной установки;
· контроль рабочих температур осуществляется системами радиаторов в автоматическом режиме.
Преимущества:
1. Достигаются практически полная утилизация материально-энергетических ресурсов твердых бытовых отходов 99,9% и энергоавтономность всего технологического цикла.
2. Поскольку термическое разложение происходит без доступа воздуха, нет условий для образования таких токсичных соединений, как диоксин, фуран, бензапирен и др.
3. Замкнутость схемы, компактность оборудования и экологическая чистота определяют возможность размещения такого предприятия в черте любого города.
4. Учитывая, что минеральная составляющая ТБО – экологически чистый после термообработки шлак – может использоваться для дорожных работ, такую технологию можно отнести к категории полностью безотходных.
5. Эти установки позволяют получать прибыль за счет реализации произведенной продукции (пар, электроэнергия) в отличие от действующих сегодня производств, где эксплуатационные затраты значительно превосходят доход от реализации, а рентабельность предприятий основывается на платежах населения за переработку мусора.
6. Для пиролизных установок нет необходимости строить капитальные сооружения и высокие дымовые трубы. Установки могут монтироваться под навесом или в ангарах легкого типа на бетонном основании.
Однако данный метод не лишен и недостатков, главным из которых является то, что в процессе пиролиза образуется множество вредных химических соединений. Для того чтобы они не попадали в атмосферу необходимо использование достаточно сложных систем фильтрации и очистки. Это достаточно дорогостоящее оборудование, что не самым лучшим образом сказывается на рентабельности данного метода утилизации пластмассы. К тому же, поскольку количество потребления пластмасс растет с каждым днем, рынок испытывает дефицит полимерного сырья.
Существует несколько разновидностей процесса:
1. Низкотемпературный пиролиз (450 – 500 оС): характеризуется минимальным выходом газа, максимальным количеством смол, масел и твердых остатков;
2. Среднетемпературный пиролиз (до 800 оС): увеличенный выход газа, уменьшенное количество смол и масел;
3. Высокотемпературный пиролиз (свыше 800 оС): максимальный выход газов и минимальное количество смолообразных продуктов.
Низкотемпературный пиролиз
Для данного вида пиролиза характерны максимальный выход жидких и твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания. Метод подходит для получения первичной смолы – ценного жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры, являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать в качестве энергетического и бытового топлива. В результате низкотемпературного пиролиза размельченный мусор при помощи термического воздействия подвергается разложению. После низкотемпературного пиролиза в мусоре не остается никаких биологически активных веществ, поэтому складировать пиролизные отходы можно без риска нанесения вреда природной среде. Образующийся при данном процессе пепел имеет высокую плотность, что существенно уменьшает объем мусора, подвергающийся дальнейшему складированию.
Таким образом, к преимуществам низкотемпературного пиролиза ТБО можно отнести:
*легкость хранения и транспортировки отходов пиролиза;
*существенное уменьшение объемов отходов;
*получение энергии, которую можно использовать для отопления и получения электричества.
Высокотемпературный пиролиз
Способ утилизации ТБО посредством высокотемпературного пиролиза представляет собой газификацию мусора. Технология и процесс пиролиза этого типа предполагает получение из органической составляющей отходов вторичного синтез-газа, который можно использовать для получения пара, электроэнергии и горячей воды. Высокотемпературный пиролиз происходит при температуре выше 800 градусов. Поскольку поступающий на мусороперерабатывающий завод мусор предварительно не сортируется, побочным продуктом высокотемпературного пиролиза являются твердые нипиролизируемые остатки. Эти остатки абсолютно безопасны, и могут использоваться для получения различных строительных материалов.
Именно поэтому высокотемпературный пиролиз сегодня является одним из наиболее перспективных направлений переработки ТБО, как с точки зрения экологической безопасности, так и со стороны получения вторичных полезных продуктов. Высокотемпературная газификация дает уникальную возможность экономически выгодно и экологически чисто перерабатывать любые твердые бытовые отходы без необходимости их предварительной подготовки (сортировки, сушки).
Продукты пиролиза
Количество и химический состав продуктов пиролиза напрямую зависит от состава твердых бытовых отходов и температуры разложения. Однако, из обычного мусора, переработанного при помощи пиролиза,мусороперерабатывающие заводы могут получить:
· электрическую энергию;
· тепловую энергию;
· печное топливо (аналог мазута);
· синтез-газ;
· жидкие топливные продукты (бензин, дизельное топливо).
Однако, на практике получение большого количества полезных веществ, таких, например, как жидкое топливо, весьма затруднительно, поскольку возникает строгая необходимость в тщательной сортировке отходов на родовые виды. При использовании для пиролиза несортированного мусора, получить из него значительное количество жидкого топлива либо иных полезных веществ не представляется возможным.
Однако перерабатывая подобный мусор с целью утилизации, можно не только добиться снижения объемов захоронения мусора в нашей стране, но и получить весьма ощутимый экономический эффект, благодаря тому, что в процессе пиролиза все равно будет выделяться значительное количество тепловой энергии
Список Литературы
1) Пиролиз пластика и пластмассы. URL: https://ztbo.ru/o-tbo/stati/piroliz/piroliz-plastika-i-plastmassi (дата обращения: 04.05.2017)
2) Технология переработки пластиковых отходов. URL: https://polimerinfo.com/kompozitnye-materialy/pererabotka-plastika.html (дата обращения: 04.05.2017)
3) Пиролиз: понятие, технология, процесс, схема, продукты. URL: https://ztbo.ru/o-tbo/stati/piroliz/piroliz-ponyatie-texnologiya-process-sxeama-produkti (дата обращения: 04.05.2017)
4) Пиролиз. Справка. URL: https://ria.ru/eco/20100611/245050638.html (дата обращения: 04.05.2017)
5) Пиролиз. URL: https://pirolizeco.ru/piroliz/ (дата обращения: 04.05.2017)
6) Низкотемпературный пиролиз. URL: https://greenevolution.ru/enc/wiki/nizkotemperaturnyj-piroliz/ (дата обращения: 04.05.2017)
7) Пиролиз. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Пиролиз (дата обращения: 04.05.2017)
8) Что такое пиролиз: описание процесса. URL: https://pechi.guru/pechi/proekty/chto-takoe-piroliz-opisanie-processa.html (дата обращения: 04.05.2017)
9) Температура пиролиза: низкотемпературный и высокотемпературный. URL: https://ztbo.ru/o-tbo/stati/piroliz/temperatura-piroliza-nizkotemperaturnij-i-visokotemperaturnij (дата обращения: 04.05.2017)