Apa itu pirolisa? Definisi, konsep prosesnya

Apa itu pirolisa? Apa artinya industri kimia modern? Kami akan bersama-sama memahami masalah ini.

Tentang pirolisa hidrokarbon

Jadi apa itu pirolisa? Definisi proses ini melibatkan dekomposisi termal senyawa organik tanpa adanya oksigen. Dekomposisi produk minyak, batu bara, kayu tersebut. Setelah proses selesai, gas sintesis terbentuk, begitu juga produk akhir lainnya.

Fitur Proses

Reaksi pirolisa dilakukan pada suhu 800 sampai 900 derajat. Proses inilah yang dianggap sebagai pilihan utama pembentukan etilen. Hidrokarbon tak jenuh ini merupakan bahan awal yang penting untuk pembuatan berbagai senyawa organik: benzena, divinil, propilena.

Pirolisis kayu

Dengan berdebat mengenai pirolisa itu, kami mencatat bahwa untuk pertama kalinya teknologi kimia pengolahan minyak dan gas ini dipatenkan oleh A. A. Letnim pada tahun 1877. Apa itu pirolisis kayu? Reaksi ini dilakukan pada suhu sekitar 500 derajat. Hal ini terkait dengan pembentukan komponen penting seperti produksi kimiawi seperti asam asetat, arang, resin, aseton. Mengingat bahwa negara kita adalah "pantry" hutan, di Rusia ada pabrik besar untuk melakukan proses pirolisis kayu.

Pirolisis sampah

Pirolisis limbah adalah proyek khusus yang terkait dengan penghancuran sampah rumah tangga. Kompleksitas pirolisa plastik, ban, berbagai limbah organik disebabkan oleh fakta bahwa teknologi yang berbeda diharapkan, yang secara substansial berbeda dari pengolahan bahan padat lainnya.

Dalam komposisi banyak limbah ada belerang, klorin, fosfor, yang setelah oksidasi (pembentukan oksida) diperoleh sifat volatilitas. Produk pirolisis menimbulkan ancaman bagi lingkungan.

Dalam interaksi klorin dengan zat organik terbentuk setelah selesainya proses dekomposisi, pelepasan senyawa beracun yang kuat, seperti dioksin. Untuk menangkap produk ini dari asap yang dipancarkan, dibutuhkan unit pirolisa khusus. Prosedur semacam itu melibatkan biaya material yang substansial.

Bagi negara-negara Eropa, masalah daur ulang ban mobil tua, bagian karet, yang telah memenuhi masa operasionalnya, sangat penting secara ekologis. Karena fakta bahwa minyak alami adalah jenis mineral yang tak tergantikan, perlu untuk menggunakan sumber daya sekunder semaksimal mungkin.

Dari rumah tangga dan sampah konstruksi dimungkinkan untuk menerima sejumlah besar berbagai zat dari komposisi organik dan anorganik, oleh karena itu sangat penting untuk mengembangkan arah industri ini.

Polimer dan ban mobil merupakan bahan baku yang sangat berharga. Setelah diolah dengan pirolisis suhu rendah, fraksi cair dari hidrokarbon jenuh (minyak sintetis), gas mudah terbakar, residu karbon, dan juga kabel logam dapat diperoleh. Saat membakar satu ton ban karet, sekitar 270 kg jelaga dilepaskan ke atmosfer, dan juga sekitar 450 kg zat gas beracun.

Sintesis gas

Ini adalah campuran hidrogen dan karbon monoksida (2). Dalam volume industri, diproduksi dengan konversi metana uap, gasifikasi batubara, oksidasi metana, pengolahan sampah organik. Bergantung pada teknologi yang digunakan untuk menghasilkan gas sintesis, rasio karbon monoksida dan hidrogen di dalamnya dapat bervariasi dari 1: 1 sampai 1: 3.

Di antara bidang utama penerapan bahan baku ini, produksi metanol, serta sintesis Fischer-Tropsch, mengambil tempat khusus. Hal ini dipahami sebagai reaksi kimia yang terjadi saat katalis hadir. Ini terdiri dari konversi karbon monoksida dan hidrogen menjadi berbagai hidrokarbon cair. Secara umum, kobalt dan besi dipilih sebagai katalisator (akselerator) untuk interaksi ini.

Spesifisitas proses ini dalam kemungkinan memproduksi bahan sintetis untuk aplikasi berupa minyak sintetis pelumas atau bahan bakar.

Spesifisitas penerimaan

Seperti apa reaksi kimia itu? Mari kita cari tahu apa itu. Definisi pirolisa dibahas di atas, sekarang mari kita memikirkan fitur proses kimia. Metode Fischer-Tropsch menyiratkan interaksi metana dengan oksigen. Produk interaksi adalah karbon monoksida dan hidrogen. Reaksi tersebut menghasilkan hidrokarbon sejumlah alkana dan uap air. Ini adalah produk hidrokarbon yang dihasilkan, setelah pemurnian, digunakan untuk membuat minyak sintetis.

Pentingnya

Karbon monoksida dan gas hidrogen terbentuk selama oksidasi parsial bahan bakar kayu dan batubara. Pentingnya proses ini adalah pembentukan hidrogen atau hidrokarbon cair dari bahan baku padat (limbah hidrokarbon atau batubara).

Dalam pirolisis non-oksidatif limbah padat, gas sintesis saat ini diproduksi di industri kimia. Beberapa jumlahnya juga digunakan dalam bentuk bahan bakar mobil, tidak terkena pemrosesan selanjutnya oleh reaksi Fischer-Tropsch. Jika perlu menggunakan bahan bakar cair yang mirip dengan parafin dan pelumasan, teknologi kimia sederhana digunakan.

Jika perlu untuk meningkatkan jumlah hidrogen yang dihasilkan, dengan mengubah volume uap air, kesetimbangan kimia dalam persamaan ini bergeser. Dalam kasus ini, setelah selesai interaksi, hidrogen dan karbon dioksida terbentuk.

Perbaikan teknologi

Setelah penemuan tersebut, dibuat pada tahun 1920 oleh periset Jerman Hans Tropsch dan Franz Fischer, teknologinya berulang kali dimodernisasi dan ditingkatkan. Secara bertahap jumlah bahan bakar sintetis yang dibuat dengan pirolisa mencapai 124 ribu barel per hari di Jerman. Indikator ini ada pada tahun 1944.

Modernitas

Saat ini, ada dua perusahaan besar yang menggunakan proses Fischer-Tropsch dalam teknologi mereka. Sebagian besar bahan bakar diesel Afrika Selatan diproduksi dengan pirolisa, diikuti oleh oksidasi produk pembentuknya.

Perhatian khusus diberikan pada teknologi kimia ini setelah para ilmuwan mulai mencari cara untuk mendapatkan zat rendah sulfur diesel, yang mampu menyebabkan kerusakan lingkungan yang minimal. Misalnya, perusahaan Amerika saat ini menggunakan kokas atau batubara sebagai bahan baku untuk menghasilkan hidrokarbon cair berkualitas tinggi.

Terlepas dari kenyataan bahwa proses pirolisa adalah teknologi yang telah terbukti yang dapat digunakan dalam skala besar, terlepas dari tingginya biaya bahan baku untuk perbaikan dan pengoperasian pabrik. Bagi banyak produsen, ini adalah pencegah, karena ada kecenderungan untuk mengurangi harga minyak dunia.

Kesimpulan

Cadangan batubara dunia cukup besar. Mereka dapat digunakan dalam bentuk sumber bahan bakar sehubungan dengan penipisan minyak yang signifikan. Analis yang terlibat dalam industri minyak dan gas yakin bahwa melalui pirolisis hidrokarbon berkualitas tinggi dapat diproduksi. Mereka mencatat bahwa bahan bakar yang dihasilkan tidak hanya memiliki kinerja lingkungan yang lebih tinggi daripada bahan bakar minyak, namun juga dapat diterima konsumen pada kisaran harga. Dalam kasus kombinasi sintesis Fischer-Tropsch dan gasifikasi biomassa, adalah mungkin untuk membicarakan cara menjanjikan pembuatan versi terbarukan bahan bakar mobil.

Bahan baku sintetis, yang diperoleh dengan pirolisa batubara, hanya kompetitif dengan harga minyak di atas $ 40 per barel. Untuk menghasilkan campuran hidrokarbon semacam itu, investasi dalam kisaran tujuh sampai sembilan miliar dolar dibutuhkan untuk delapan puluh ribu barel bahan bakar sintetis. Teknologi yang terkait dengan proses pirolisa diakui di antara ekologi sebagai salah satu lingkungan teraman untuk lingkungan. Itulah sebabnya baru-baru ini banyak negara maju menaruh banyak perhatian pada pengembangan cara baru untuk mendapatkan bahan bakar hidrokarbon, yang memungkinkan mereka menjauh dari bahan baku minyak tradisional. Berkat inovasi dan peningkatan rantai teknologi, proses pirolisa telah menjadi jauh lebih murah dan lebih terjangkau untuk mendapatkan hidrokarbon cair berkualitas tinggi. Produk terdidik digunakan tidak hanya sebagai bahan bakar, tapi juga untuk pembuatan berbagai zat organik.