Apa itu pirolisis? Apa signifikansinya bagi industri kimia modern? Mari kita lihat masalah ini bersama.
Tentang pirolisis hidrokarbon
Jadi, apa itu pirolisis? Definisi proses ini melibatkan dekomposisi termal senyawa organik tanpa kehadiran oksigen. Produk minyak, batu bara, kayu terkena disintegrasi tersebut. Setelah proses selesai, terbentuk gas sintesis, serta produk akhir lainnya.
Fitur Proses
Reaksi pirolisis dilakukan pada suhu 800 hingga 900 derajat. Proses inilah yang dianggap sebagai opsi utama untuk pembentukan etilen. Hidrokarbon tak jenuh ini merupakan bahan baku penting untuk produksi berbagai senyawa organik: benzena, divinil, propilena.
Pirolisis kayu
Berdebat tentang apa itu pirolisis, kami mencatat bahwa untuk pertama kalinya teknologi kimia untuk pengolahan bahan baku minyak dan gas ini dipatenkan oleh A. A. Letny pada tahun 1877. Apa itu pirolisis kayu? Reaksi ini dilakukan pada suhu sekitar 500 derajat. Ini terkait dengan pembentukan komponen penting dari produksi kimia seperti asam asetat, arang, resin,aseton. Mengingat negara kita adalah "pantry" hutan, pabrik besar beroperasi di Rusia untuk proses pirolisis kayu.
Pirolisis sampah
Pirolisis sampah adalah proyek khusus yang berkaitan dengan pemusnahan sampah rumah tangga. Kompleksitas pirolisis plastik, ban, berbagai limbah organik disebabkan oleh fakta bahwa teknologi yang berbeda diasumsikan, yang secara signifikan berbeda dari proses pengolahan bahan padat lainnya.
Banyak limbah mengandung belerang, klorin, fosfor, yang setelah oksidasi (pembentukan oksida), memperoleh sifat volatilitas. Produk pirolisis menimbulkan ancaman bagi lingkungan.
Ketika klorin berinteraksi dengan zat organik yang terbentuk setelah proses dekomposisi selesai, senyawa beracun yang kuat seperti dioksin dilepaskan. Untuk menangkap produk tersebut dari asap yang dikeluarkan, diperlukan unit pirolisis khusus. Prosedur seperti itu melibatkan biaya material yang signifikan.
Untuk negara-negara Eropa, masalah daur ulang ban mobil bekas, suku cadang karet yang telah habis masa pakainya, merupakan masalah lingkungan yang sangat penting. Karena bahan baku minyak bumi merupakan jenis mineral yang tidak tergantikan, maka sumber daya sekunder perlu dimanfaatkan semaksimal mungkin.
Dari limbah rumah tangga dan konstruksi, Anda bisa mendapatkan berbagai macam zat komposisi organik dan anorganik dalam jumlah besar, sehingga sangat penting untuk dikembangkanindustri ini.
Polimer dan ban mobil adalah bahan mentah yang sangat berharga. Setelah diproses dengan pirolisis suhu rendah, dimungkinkan untuk memperoleh fraksi cair dari hidrokarbon jenuh (minyak sintetis), gas yang mudah terbakar, residu karbon, dan kabel logam. Membakar satu ton ban karet melepaskan sekitar 270 kg jelaga ke atmosfer, serta sekitar 450 kg zat gas beracun.
Syngas
Ini adalah campuran hidrogen dan karbon monoksida (2). Dalam volume industri, itu diperoleh selama reformasi uap metana, gasifikasi batubara, oksidasi metana, dan pemrosesan limbah organik. Tergantung pada teknologi yang digunakan untuk menghasilkan gas sintesis, rasio karbon monoksida dan hidrogen di dalamnya dapat bervariasi dari 1:1 hingga 1:3.
Di antara area utama penerapan bahan baku ini, tempat khusus ditempati oleh produksi metanol, serta sintesis Fischer-Tropsch. Ini dipahami sebagai reaksi kimia yang terjadi dengan adanya katalis. Ini terdiri dari konversi karbon monoksida dan hidrogen menjadi berbagai hidrokarbon cair. Pada dasarnya kob alt dan besi dipilih sebagai katalis (akselerator) untuk interaksi ini.
Kekhususan dari proses ini adalah kemungkinan menghasilkan bahan sintetis untuk digunakan dalam bentuk minyak pelumas sintetis atau bahan bakar.
Penerimaan spesifik
Seperti apa reaksi kimia itu? Mari kita coba mencari tahu apa itu. Definisi pirolisis telah dibahas di atas, sekarang mari kita membahas fitur-fitur proses kimia. Metode Fischer-Tropsch melibatkan interaksi metana dengan oksigen. Produk reaksinya adalah karbon monoksida dan hidrogen. Sebagai hasil dari reaksi, kami mendapatkan hidrokarbon dari sejumlah alkana dan uap air. Ini adalah produk hidrokarbon yang dihasilkan setelah pemurnian yang digunakan untuk membuat minyak sintetis.
Arti pirolisis
Karbon monoksida dan gas hidrogen dihasilkan oleh oksidasi parsial bahan bakar kayu dan batu bara. Arti penting dari proses tersebut terletak pada pembentukan hidrogen atau hidrokarbon cair dari bahan baku padat (limbah hidrokarbon atau batubara).
Dalam pirolisis limbah padat non-oksidatif, gas sintesis saat ini diproduksi di industri kimia. Sebagian juga digunakan dalam bentuk bahan bakar otomotif, tanpa diproses lebih lanjut oleh reaksi Fischer-Tropsch. Jika perlu menggunakan bahan bakar cair seperti parafin dan pelumas, digunakan teknologi kimia yang disederhanakan.
Jika perlu untuk meningkatkan jumlah hidrogen yang dihasilkan, dengan mengubah volume uap air, kesetimbangan kimia digeser dalam persamaan ini. Dalam hal ini, setelah interaksi selesai, hidrogen dan karbon dioksida terbentuk.
Meningkatkan teknologi
Setelah penemuan yang dibuat pada tahun 1920 oleh peneliti Jerman Hans Tropsch dan Franz Fischer, teknologi ini telah berulang kali dimodernisasi dan ditingkatkan. Secara bertahap kuantitasBahan bakar sintetis yang dibuat dengan pirolisis mencapai 124.000 barel per hari di Jerman. Indikator seperti itu ada pada tahun 1944.
Modernitas
Saat ini, ada dua perusahaan besar yang menggunakan proses Fischer-Tropsch dalam teknologi mereka. Sebagian besar bahan bakar diesel di Afrika Selatan diproduksi dengan pirolisis, diikuti oleh oksidasi produk pembentuknya.
Teknologi kimia ini mendapat perhatian khusus setelah para ilmuwan mulai mencari cara untuk memproduksi bahan diesel rendah sulfur yang dapat menyebabkan kerusakan lingkungan minimal. Misalnya, perusahaan Amerika saat ini memilih kokas atau batu bara sebagai bahan baku, menghasilkan hidrokarbon cair berkualitas tinggi.
Meskipun proses pirolisis adalah teknologi matang yang dapat digunakan dalam skala besar, hal ini terkait dengan biaya material yang cukup tinggi untuk perbaikan dan pengoperasian pabrik. Bagi banyak produsen, ini menjadi penghalang, karena ada tren penurunan harga minyak dunia.
Kesimpulan
Cadangan batubara dunia cukup besar. Mereka dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar karena 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 dibandingkan dengan bahan bakar minyak bumi, tetapi juga cukup dapat diterima oleh konsumen.berdasarkan kisaran harga. Dalam kasus kombinasi sintesis Fischer-Tropsch dan gasifikasi biomassa, kita dapat berbicara tentang cara yang menjanjikan untuk menghasilkan versi terbarukan bahan bakar otomotif.
Bahan baku sintetis, yang diperoleh dengan pirolisis batubara, hanya kompetitif jika harga minyak lebih dari $40 per barel. Produksi campuran hidrokarbon semacam itu membutuhkan investasi mulai dari tujuh hingga sembilan miliar dolar untuk delapan puluh ribu barel bahan bakar sintetis. Teknologi yang terkait dengan proses pirolisis diakui oleh para pencinta lingkungan sebagai salah satu yang paling aman bagi lingkungan. Itulah sebabnya dalam beberapa tahun terakhir banyak negara maju telah memberikan perhatian besar pada pengembangan metode baru untuk memproduksi bahan bakar hidrokarbon, yang akan memungkinkan mereka untuk menjauh dari bahan baku minyak tradisional. Berkat inovasi dan peningkatan rantai teknologi, proses pirolisis menjadi jauh lebih murah dan lebih mudah diakses untuk mendapatkan hidrokarbon cair berkualitas tinggi. Produk edukatif tidak hanya digunakan sebagai bahan bakar, tetapi juga untuk membuat berbagai zat organik.
