O que é pirólise? Qual é a sua importância para a indústria química moderna? Vamos analisar essa questão juntos.
Sobre a pirólise de hidrocarbonetos
Então, o que é pirólise? A definição deste processo envolve a decomposição térmica de um composto orgânico sem a presença de oxigênio. Produtos petrolíferos, carvão, madeira estão expostos a essa desintegração. Após a conclusão do processo, é formado o gás de síntese, assim como outros produtos finais.
Recursos do Processo
A reação de pirólise é realizada a uma temperatura de 800 a 900 graus. É este processo que é considerado a principal opção para a formação do etileno. Este hidrocarboneto insaturado é uma importante matéria-prima para a produção de vários compostos orgânicos: benzeno, divinil, propileno.
Pirólise da Madeira
Discutindo sobre o que é a pirólise, notamos que pela primeira vez esta tecnologia química para o processamento de matérias-primas de petróleo e gás foi patenteada por A. A. Letny em 1877. O que é a pirólise da madeira? Esta reação é realizada a uma temperatura de cerca de 500 graus. Está associado à formação de componentes tão importantes da produção química como ácido acético, carvão, resina,acetona. Considerando que nosso país é uma "despensa" de florestas, grandes usinas operam na Rússia para o processo de pirólise da madeira.
Pirólise do lixo
Pirólise de resíduos é um projeto especial relacionado à destruição de lixo doméstico. A complexidade da pirólise de plásticos, pneus, vários resíduos orgânicos deve-se ao fato de se assumir uma tecnologia diferente, que é significativamente diferente do processo de processamento de outros materiais sólidos.
Muitos resíduos contêm enxofre, cloro, fósforo, que, após a oxidação (formação de óxidos), adquirem propriedades de volatilidade. Os produtos de pirólise representam uma ameaça ao meio ambiente.
Quando o cloro interage com substâncias orgânicas formadas após a conclusão do processo de decomposição, são liberados compostos tóxicos fortes como as dioxinas. Para capturar esses produtos da fumaça emitida, é necessária uma unidade especial de pirólise. Tal procedimento envolve custos materiais significativos.
Para os países europeus, o problema da reciclagem de pneus velhos de carros, peças de borracha com vida útil esgotada, é de grande importância ambiental. Devido ao fato de que as matérias-primas do petróleo natural são um tipo insubstituível de minerais, é necessário usar recursos secundários ao máximo.
Do lixo doméstico e da construção, você pode obter uma enorme quantidade de várias substâncias de composição orgânica e inorgânica, por isso é tão importante desenvolveresta indústria.
Polímeros e pneus de carro são excelentes matérias-primas valiosas. Após seu processamento por pirólise a baixa temperatura, é possível obter frações líquidas de hidrocarbonetos saturados (óleo sintético), gás combustível, resíduo de carbono e cordão metálico. A queima de uma tonelada de pneus de borracha libera cerca de 270 kg de fuligem na atmosfera, além de cerca de 450 kg de substâncias gasosas tóxicas.
Syngas
Esta é uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono (2). Em volumes industriais, é obtido durante a reforma a vapor do metano, gaseificação do carvão, oxidação do metano e processamento de resíduos orgânicos. Dependendo da tecnologia usada para produzir o gás de síntese, a proporção de monóxido de carbono e hidrogênio nele pode variar de 1:1 a 1:3.
Entre as principais áreas de aplicação desta matéria-prima, um lugar especial é ocupado pela produção de metanol, bem como pela síntese de Fischer-Tropsch. É entendido como uma reação química que ocorre na presença de um catalisador. Consiste na conversão de monóxido de carbono e hidrogênio em uma variedade de hidrocarbonetos líquidos. Basicamente, cob alto e ferro são escolhidos como catalisadores (aceleradores) para essa interação.
A especificidade deste processo é a possibilidade de produção de materiais sintéticos para uso na forma de óleo lubrificante sintético ou combustível.
Especificações de recebimento
Como é a química de uma reação? Vamos tentar descobrir o que é. A definição de pirólise foi discutida acima, agora vamos nos debruçar sobre as características do processo químico. O método de Fischer-Tropsch envolve a interação do metano com o oxigênio. Os produtos da reação são monóxido de carbono e hidrogênio. Como resultado da reação, obtemos hidrocarbonetos de vários alcanos e vapor de água. São os produtos de hidrocarbonetos resultantes após a purificação que são usados para criar óleo sintético.
Significado da pirólise
Monóxido de carbono e gás hidrogênio são produzidos pela oxidação parcial do combustível de madeira e carvão. A importância de tal processo está na formação de hidrogênio ou hidrocarbonetos líquidos a partir de matérias-primas sólidas (resíduos de hidrocarbonetos ou carvão).
Na pirólise não oxidativa de resíduos sólidos, o gás de síntese é atualmente produzido na indústria química. Parte também é utilizada na forma de combustível automotivo, sem processamento adicional pela reação de Fischer-Tropsch. Caso seja necessário utilizar combustíveis líquidos semelhantes a parafinas e lubrificantes, utiliza-se uma tecnologia química simplificada.
Se for necessário aumentar a quantidade de hidrogênio produzida, alterando o volume de vapor de água, o equilíbrio químico é deslocado nesta equação. Neste caso, após a conclusão da interação, o hidrogênio e o dióxido de carbono são formados.
Melhoria da tecnologia
Após a descoberta feita em 1920 pelos pesquisadores alemães Hans Tropsch e Franz Fischer, a tecnologia foi repetidamente modernizada e aprimorada. Gradualmente quantidadeO combustível sintético criado por pirólise atingiu 124.000 barris por dia na Alemanha. Tal indicador existia em 1944.
Modernidade
Hoje, existem duas grandes empresas que utilizam o processo Fischer-Tropsch em sua tecnologia. A maior parte do combustível diesel na África do Sul é produzida por pirólise, seguida pela oxidação dos produtos de formação.
Essa tecnologia química ganhou atenção especial depois que os cientistas começaram a procurar maneiras de produzir substâncias diesel com baixo teor de enxofre que pudessem causar danos ambientais mínimos. Por exemplo, as empresas americanas estão atualmente escolhendo coque ou carvão como matéria-prima, produzindo hidrocarbonetos líquidos de alta qualidade.
Apesar de o processo de pirólise ser uma tecnologia madura que pode ser utilizada em larga escala, está associado a custos de material bastante elevados para a reparação e operação da planta. Para muitos produtores, isso é um impedimento, porque há uma tendência de queda nos preços mundiais do petróleo.
Conclusão
As reservas mundiais de carvão são bastante grandes. Eles podem ser usados como fonte de combustível devido ao esgotamento significativo de óleo. Analistas envolvidos na indústria de petróleo e gás estão convencidos de que é por meio da pirólise que os hidrocarbonetos de alta qualidade podem ser produzidos. Eles observam que o combustível resultante não só tem um desempenho ambiental superior em comparação ao combustível de petróleo, mas também é bastante aceitável para os consumidores.por faixa de preço. No caso de uma combinação de síntese de Fischer-Tropsch e gaseificação de biomassa, podemos falar de uma forma promissora de produzir uma versão renovável do combustível automotivo.
Matéria-prima sintética, obtida por pirólise do carvão, só é competitiva se o custo do petróleo for superior a US$ 40 por barril. A produção dessa mistura de hidrocarbonetos exige investimentos que variam de sete a nove bilhões de dólares para oitenta mil barris de combustível sintético. As tecnologias associadas ao processo de pirólise são reconhecidas pelos ambientalistas como uma das mais seguras para o meio ambiente. É por isso que nos últimos anos muitos países desenvolvidos têm dado grande atenção ao desenvolvimento de novos métodos para a produção de combustíveis de hidrocarbonetos, o que lhes permitiria afastar-se da tradicional matéria-prima petrolífera. Graças às inovações e aprimoramento da cadeia tecnológica, o processo de pirólise tornou-se muito mais barato e acessível para a obtenção de hidrocarbonetos líquidos de alta qualidade. Produtos instruídos são usados não apenas como combustível, mas também para criar uma variedade de substâncias orgânicas.
