Yarım Qurğuşun Distillyasiyası vs Piroliz: Qidalandırma Üçün Uyğun Prosessin Seçilməsi

Əsas prinsiplər: Təmizlənmədə fiziki ayrılma və pirolizdə termal parçalanma

Qaynama nöqtələrinin fərqi neftin təmizlənmə effektivliyini necə təmin edir

Prosesi neftin distilyasiyası fraksiyalı təmizləmə adlanan prosesdən istifadə edərək müxtəlif hidrokarbonların müxtəlif temperaturlarda qaynamasından yararlanılır. Nafta kimi yüngül maddələr təxminən 35-dən 200 dərəcəyə qədər olan temperaturlarda buxar halına keçir, daha ağır fraksiyalar isə temperatur təxminən 550 dərəcəni keçdikdə maye halında qalır. Bu günə kimi çoxsaylı neft emalı zavodları vakuum təmizləmə qurğularında 50 millibardan aşağı təzyiq altında işləyirlər. Bu təzyiqin düşməsi qaynama nöqtələrini təxminən 300 dərəcə aşağı salır, bu da artıq istiliyin törətdiyi zərəri qarşısını alır. Bu metodun effektivliyinin səbəbi ayrılma prosesində komponentlərin molekulyar tərkibini dəyişdirmədən təxminən 95 faiz təmizlik səviyyəsinə çatmaqdır.

Hidrokarbon Pirolizində Radikal Reaksiyalar və Rabitə Parçalanma Mexanizmləri

Piroliz prosesi əsasən karbon-karbon və karbon-hidrogen rabitələrini radikal zəncir reaksiyaları vasitəsilə parçalayaraq təxminən 400-dən 800 dərəcəyə qədər olan temperaturlarda materialları qızdırmaqla işləyir. Bu, daha ağır maddələri yüngül hidrokarbon məhsullarına çevirir. Pirolizi distilyasiyadan fərqləndirən cəhət ondadır ki, o, molekulları qaytarılmaz şəkildə dəyişdirir. Təxminən 750 dərəcəyə çatdıqda etilen və metanın ən yüksək istehsalı beta skissiya nəticəsində baş verir. Lakin temperatur 1000 dərəcəni keçərsə, baş verən başqa bir şey materialın qrafitə çevrilməsidir və bu da nəticədə daha az maye məhsulunun alınmasına səbəb olur. Bu prosesdən mümkün qədər faydalı çıxış məhsulları əldə etmək üçün temperaturun düzgün tənzimlənməsi çox vacibdir.

Tədqiqat Nümunəsi: Rafinərlik Miqyasında Distilyasiya və Tullantılardan Kimyəvi Maddələrə Piroliz Əməliyyatları

2021-ci ildə Neft Qurğularının Axtarışı və İstehsalı jurnalında dərc olunan məqalədə tədqiqatçılar gündə 250 min barel neft emal edən ənənəvi atmosferik distilyasiya qurğularını gündə yalnız 500 ton plastik tullantı ilə işləyən yeni modulyar piroliz sistemləri ilə müqayisə etdilər. Benzini istehsal edərkən distilyasiya üsulu 82% enerji səmərəliliyinə çatdı. Digər tərəfdən, piroliz üsulu yalnız 58% səmərəliliyə çatdı, lakin bu üsulun post-konsument plastik materialları ilə işləmək kimi üstünlüyü vardı. Bu maraqlı olaraq, bəzi hidrotexniki emal proseslərindən sonra bu piroliz yağları 15-20% nisbətində FCC qurğularında qarışdırmaq üçün kifayət qədər yaxşı işlədi. Bu da o deməkdir ki, zavodlar təzə nafta ehtiyacını illik təxminən 12 min kub metr azalda bilər ki, bu da təkrar emal olunan materialları əməliyyatlara daxil etməyə çalışan neft emalçıları üçün əhəmiyyətli xərclərin qənaətinə səbəb olur.

Xammalın Uyğunluğu: Komponentlərin Neftin Təbii Qaynaqla Ayrımlanması və ya Piroliz ilə Uyğunlaşdırılması

Termal Emalda Çatlamaya Təsir Edən Əsas Xassələr

Təbii qaynaqla ayrılan proses, qaynama nöqtələri eyni və karbon qalığı minimal olan neft xammalı ilə işlədikdə daha effektiv şəkildə işləyir. Bu, qarışıqı nafta, dizel yanacağı və müxtəlif qalıq fraksiyaları kimi qiymətli məhsullara ayırmağı asanlaşdırır. Digər tərəfdən, piroliz texnologiyası, çatlamaya uyğun materiallarla daha yaxşı işləyir və bu, əsasən molekulların budaqlanma dərəcəsi və hidrogen-karbon nisbətlərindən asılıdır. Məsələn, poliolefin əsaslı plastiklərə baxaq — tədqiqatlar göstərir ki, bu materiallar 2022-ci ildə NREL tərəfindən aparılan tədqiqatlarda piroliz zamanı etilen və propilen kimi faydalı kimyəvi maddələrə çevrilən oranda 75-dən 85 faqə qədər transformasiya göstərir. Bu, əslində, ənənəvi neft mənbələrində rast gəlinən düz zəncirli alkanlardan daha yaxşı nəticədir.

Yanacaq yağlarında çirkləndiricilərlə bağlı problemlər: Kükürd, oksigen və qalıqlar

Tullantı plastiklərdən və ya bitki kütləsindən alınan piroliz yağları kütləsinin 0,5–3,2% oksigen və 0,1–1,8% kükürd ehtiva edir və onların işlənməsindən əvvəl qiymətli hidrotəmizləmə tələb olunur. Plastiklərdəki xlorlaşdırılmış aditivlər korroziya yaradan HCl istehsal edir, bu da xüsusi reaktor materiallarının və qaz yuyucu sistemlərin istifadəsini tələb edir. Digər tərəfdən, kükürd neft distilləsində daha ağır fraksiyalarda toplanır və aşağı axın qurğularında idarə edilməsini asanlaşdırır.

Müqayisəli təhlil: Neft yağları və tullantılardan alınan piroliz yağları

Ənənəvi neft qidası distilyasiya prosesləri üçün əla uyğun gələn çox sabit tərkibə malikdir. Digər tərəfdən, piroliz yağları müxtəlif tullantı materiallarını istifadə edilə bilən hidrokarbonlara çevirə bildiyi üçün cəlbedici alternativdir. 2024-cü ildə aparılan son araşdırmalar Maye Katalitik Krekinq sistemlərinə baxmış və rafineriyaların piroliz yağını vakuum qaz yağı ilə təxminən 10% qarışdırmasının koksin yaranmasını təxminən 18% azalttığını, eyni zamanda çıxımın sabit qaldığını aşkar etmişdir. Bununla belə, bu piroliz yağlarının müxtəlif dəyişkən çirkləndiricilər ehtiva etməsi ilə bağlı hələ də problem var. Rafineriyalar sabit neft girişi ilə işləmək üçün tikilib, lakin depolimerizasiya proseslərindən qalan qeyri-sabit qalıq katalizatorlar mövcud təzyiq altında olan infrastruktur üçün geniş istifadəni çətinləşdirir.

Proses Performansı: Çıxım, Səmərəlilik və İnfrastuktur Uyğunluğu

Yüngül Olefin Çıxımları: Nafta və Piroliz Yağı Buxarla Krekinq Prosesində

Buxarla parçalanan qurğular nafta xammalı ilə işlədikdə, ümumiyyətlə yüngül olefinlərin 25-dən 30 faizinə qədərini verir, çünki material sabit tərkibə malikdir və yaxşı nəzarət olunan şəraitdə işləyir. Lakin piroliz yağları ilə işləmək daha çətin olur. Hidrotəmizləmə prosesindən keçsələr də bu materiallar adətən yüngül olefinlərin 15-dən 20 faizinə qədərini verir. Niyə? Əsasən ona görə ki, onların molekulyar strukturları olduqca müxtəlifdir və tez-tez xloridlər kimi qeyri-saf maddələr ehtiva edirlər. 2023-cü ildə Neft-Kimya İnkişafı Konsorsiumunun son hesabatı da maraqlı bir şey göstərdi. Nafatadan etilen istehsalı ilə eyni miqdarda etilen istehsalı üçün piroliz yağları təxminən 10-dan 15 faizə qədər daha yüksək parçalanma temperaturuna ehtiyac duyur. Bu temperatur fərqi bir çox zavodlar üçün əməliyyat xərcləri və səmərəliliyə həqiqi təsir göstərir.

Mövcud parçalama qurğularında qeyri-saf maddələrə dözümlülük: Texniki və Operativ həddlər

Piroloz neftləri 1–3% kükürd və oksigenatlar ehtiva edir ki, bu da distillə olunmuş naftada olan <0,5%-dən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir (NREL, 2022). Bu qeyri-saf maddələr kokslaşmanı və korroziyanı sürətləndirir və pilot testlərdə reaktorun ömrünü 40–60% qısaltır. İrəli atılmış kükürd tutucuları və iki mərhələli soyutma sistemi ilə yenidən təchiz edilməsi dözümlülüyü artırır, lakin tam miqyaslı yeniləmələr 18 milyon ABŞ dollarından çox kapital xərc tələb edir.

Pirooliz Əməliyyatlarında Enerji Girişinin İlkin Xammal Xərclərinə Nisbəti

Pirolozun qida məbləği tullantı plastiklərlə işləyərkən ton başına 20-40 ABŞ dolları səviyyəsindədir ki, bu da distillə olunmuş naftanın tonuna 600-800 ABŞ dolları olan qiymətindən xeyli ucuzdur. Lakin burada qeyd edilməli bir çətinlik var. Səmərəli istehsal prosesi ton istehsal olunan məhsul üçün 30-50 faiz daha çox enerji istehlak edir, buna görə də yalnız qida maddələrinin qiyməti ton başına təxminən 55 ABŞ dollarından aşağı qaldıqda maliyyə baxımından məqsədəuyğundur. Enerji Keçidi İnstitutunun bəzi modelləşdirmə işlərinə görə, FCC qurğularına biyoyanacaqların qarışdırılması ümumi enerji tələbatını təxminən 22 faiz azaldır. Bu, əməliyyatlar üçün qəbul edilə bilən səviyyədə məhsuldarlığı saxlayarkən ümumi xərclərin effektivliyini artırmağa kömək edir.

Sürətlənmə və Tədavül İqtisadiyyatı: Müasir Neft Kimyasında Pirolozun Rolü

Piroloz prosesi bizə əsasən dövri iqtisadiyyat prinsiplərinə doğru irəliləməyə kömək edir, çünki o, geri qaytarılmayan plastikləri və köhnə rezin məmulatları yenidən istifadə edilə bilən şeylərə - əsasən hidrokarbonlara çevirir ki, bunları ənənəvi distilyasiya üsulları ilə əldə etmək mümkün deyil. Bütün bu plastik tullantıların təxminən 85%-i bu üsulla bərpa edilir, yəni yaxudlara gedən miqdar əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Bundan əlavə, alınan neft məhsullarının enerji tutumu kiloqram başına təxminən 38-45 MJ arasında dəyişir ki, bu da standart nafta məhsullarında gördüyümüz səviyyəyə bənzəyir. Bəzi yeni katalizatorların inkişafı işləri daha da yaxşılaşdırıb. Məsələn, qırmızı paltoq və ya Co/SBA-15 kimi birləşmələr kükürd səviyyəsini 0.5 çəki faizi altında endirərək digər kimyəvi geri qaytarma prosesləri ilə qarışdırıldıqda daha yaxşı işləyir. Tibbi təyinatlı plastik tullantıların uğurla çevrildiyi bəzi testlər müşahidə edilib və bu da FCC qurğularında ənənəvi fosil yanacaqların təxminən 20-30%-ni əvəz edə biləcəyini göstərir. Bununla belə, əksər neft emalı zavodları bu texnologiya ilə mübarizədə çətinlik çəkir. Onların yarısından azı piroloz neftlərini və ya bio-neftləri əsas fəaliyyətləri ilə eyni zamanda emal edərkən əvvəlcə bahalı avadanlıqların yenilənməsi lazım gəlir.

Kimyəvi Recycling üçün Davamlı Xammal Kimi Piroliz Yaşı

Piroliz yaşında yüksək limonen və BTX ehtiva edilməsi onu ilk sinif polimerlərin istehsalı üçün əlverişli edir. Bir ton tullantı şinənin emalı 450–600 kq yağ verir ki, bu da stirol istehsalında xammalın 30%-ni əvəz etmək üçün kifayətdir.

Poliolefinlərin Katalitik Pirolizi: Plastik Tullantıların Dəyərləndirilməsini İrəlilətmək

Zeolit əsaslı katalizatorlar 500°C-də poliolefinlərin 80%-ni yüngül olefinlərə çevirir ki, bu da termal pirolizə nisbətən dörd dəfə çox kontaminant tolerantlığı göstərir. Bu isə əvvəlcədən emal xərclərini hər tonda 40–60 ABŞ dolları qədər azaldaraq miqyaslaşdırmanı yaxşılaşdırır.

FCC Qurğularında Bio-Yağların və Piroliz Yağlarının Birlikdə Emalı: Mümkünlüyü və Məhdudiyyətlər

Piroliz yağını vakuum qaz yağı ilə 10% nisbətdə qarışdırmaqla propilen çıxımını 12% artırır. Bununla belə, 50 ppm-dən yuxarı xloridlər korroziya riski yaradır və təhlükəsiz inteqrasiya üçün reaktorların yenilənməsinə 2–4 milyon ABŞ dolları xərc tələb olunur.

Son Məhsul Keyfiyyətinə Təsir: Emal Üsullarının Nəticəvi Məhsulun Keyfiyyətinə Təsiri

Temperaturanın, təzyiqin və yaş qalma müddətinin piroliz nəticəsinə təsiri

Piroliz zamanı məhsulların yayılması əsasən üç əsas amildən asılıdır: adətən 450-dən 800 dərəcə Selsi temperatur aralığından, normal atmosfer təzyiqindən orta vakuum səviyyəsinə qədər dəyişən təzyiq şərtlərindən və materialların reaktorda qaldığı əsasən yarım saniyədən otuz saniyəyə qədər olan müddətdən. İstiliyi artırmaqla xüsusilə etilen və propilenin çıxımında 15-20 faiz artım müşahidə olunur. Maye neft hasilatını artırmaq istəyənlər üçün 500-dən 650 dərəcəyə qədər olan temperaturlar ən optimal nəticəni verir. Prosesin sürətli getməsi daha ağır birləşmələrin, məsələn mumların parçalanmasının qarşısını alaraq onların saxlanmasına kömək edir. Lakin maddələri çox uzun müddət saxlamaq kompleks molekulların daha kiçik və kommersiya baxımından daha az faydalı komponentlərə parçalanmasına səbəb olur.

Optimal Yaqıt və Mum İstehsalı üçün Katalitik Kopeyroliz

ZSM-5 zeolitləri və ya alüminium-silikatlar kimi katalizatorlar seçiciliyi 15–40% artıraraq parçalanmanı istənilən məhsullar istiqamətində yönəldir. Turşu katalizatorları biokütlənin tərkibindən alınan oksigenli birləşmələri azaldaraq yüngül olefinlərin çıxımını artırır (etilen seçiciliyi 65–80%). Plastikləri biokütlə ilə kopeyroliz etmək mumun özlülüyünü 30% azaldır və mövcud neft emalı infrastrukturuna uyğunluğunu yaxşılayır.

Hidrotreating Edilmiş Peyroliz Yaşı vs Destillə Edilmiş Neft: Sabitlik, Təmizlik və Uyğunluq

Hidrotreatment prosesi piroliz neftində olan oksigen və kükürdün təxminən 90-95 faizini çıxarır, bu da onun neçə qədər sabitləşdiyini göstərir, ancaq burada bir çətinlik var. Hətta müalicədən sonra belə, bu neftlər hələ də adi neftbenzinə nisbətən iki və ya üç dəfə çox aromatik birləşmələrə malikdir, buna görə də poliolefin istehsalı kimi məqsədlər üçün birbaşa istifadə edilə bilməz, əlavə emal olmadan. Distillə edilmiş neft mövcud infrastrukturla yaxşı işləyir, lakin piroliz neftlərinin qiyməti artırıldıqda, onlar əslində cədvələ başqa şey gətirir. Onların molekulları daha müxtəlifdir və bu da karbon lifləri üçün öncüllər yaratmaq kimi niş tətbiqlər üçün imkanlar açır. Belə çeviklik onları işləməklə əlaqədar çətinliklərə baxmayaraq maraqlı edir.

SSS

Distillyasiya ilə piroliz arasında əsas fərq nədir?

Distillyasiya, hidrokarbonları qaynama nöqtələri fərqlərindən istifadə edərək ayırmaqda olan və molekulyar strukturunu dəyişmədən fiziki ayırma prosesidir. Digər tərəfdən, piroliz termal parçalanma prosesini nəzərdə tutur və radikal zəncir reaksiyaları vasitəsilə molekulyar strukturları daimi olaraq dəyişdirir.

Niye piroliz daha çox dayanıqlı hesab edilir?

Piroliz tullantı plastikləri və tullantı materiallarını istifadə edilə bilən hidrokarbonlara çevirərək tullantı yataqlarını azaldır və dairəvi iqtisadiyyat prinsiplərini dəstəkləyərək dayanıqlılığa töhfə verir.

Distillyasiya sistemlərində piroliz neftlərinin istifadəsindəki çətinliklər nələrdir?

Piroliz neftləri dəyişkən çirkləndiricilər və qarışıqlar, məsələn yüksək kükürd və xloridlər ehtiva edir, bu da onları daha az sabit edir və mövcud distillyasiya sistemlərinin bu qarışıqları effektiv şəkildə emal etməsi üçün bahalı yenidən qurulma tələb edir.