Процес дистилација сирове нафте koristi činjenicu da različiti ugljovodonici ključaju na različitim temperaturama kako bi se razdvojili primenom tzv. frakcione destilacije. Lagani materijali poput naftina obično prelaze u paru na temperaturama između 35 i oko 200 stepeni Celzijusa, dok teži materijal ostaje tečan čak i kada temperatura pređe 550 stepeni. Danas, mnoge rafinerije pokreću jedinice za vakuumsku destilaciju pod pritiskom nižim od 50 milibara. Smanjenje pritiska efektivno smanjuje tačku ključanja za oko 300 stepeni, što pomaže u sprečavanju oštećenja usled prekomerne toplote. Ono što čini ovu metodu toliko efikasnom jeste činjenica da može proizvesti početne destilate sa nivoom čistoće koji dostiže i 95 procenata, a da pritom ne menja stvarni molekulski sastav komponenti koje se razdvajaju.
Процес пиролизе у основи ради нагревањем материјала између око 400 и 800 степени Целзијуса, што разбија везе угљен-угљен и угљен-водоник кроз ове радикалне ланчане реакције. То претвара теже супстанце у лакше угљоводородне производе. Оно што пиролизу чини другачијом од дестилације је да она заправо мења саме молекуле на начин који се не може поправити. Када се температура повећа на око 750 степени Целзијуса, видимо врхунац производње етилена и метана захваљујући ономе што се зове бета расцеп. Али ако температура пређе 1.000 степени, нешто друго се дешава - материјал се уместо тога почиње претварати у графит, што значи да на крају излази мање течног производа. Добивање тачне температуре је веома важно за производњу најкориснијих излаза из овог процеса.
У чланку из 2021. објављеном у часопису Journal of Petroleum Exploration and Production, истраживачи су погледали како традиционалне атмосферске дестилационе јединице које обрађују око 250.000 барела сирове нафте дневно стопе се против новијих модуларних система пиролизе који се баве само 500 тона пластичног отпада Метода дестилације је успела да постигне импресивну енергетску ефикасност од 82% при производњи бензина. У међувремену, пиролизни приступ је постигао ефикасност од само 58%, иако је имао предност да ради искључиво са пост-конзуматорским пластичним материјалима. Оно што је ово занимљиво је да након неке хидротретације, ова пиролизна уља заправо раде довољно добро да се помешу у ФЦЦ јединице са стопом између 15 и 20%. То значи да би биљке могле смањити потребу за свежем нафтом за око 12.000 кубних метара сваке године, што представља значајну уштеду трошкова за рафинере које желе да у своје операције укључе рециклиране материјале.
Proces destilacije funkcioniše najefikasnije kada se radi sa sirovim materijalom sirove nafte koji ima konstantne tačke ključanja i minimalni ugaljni ostatak. To olakšava razdvajanje mešavine u vredne proizvode poput naftina, dizel goriva i različitih rezidualnih frakcija. S druge strane, tehnologija pirolize posebno uspeva kod materijala koji se lako mogu pucati, što u velikoj meri zavisi od stepena razgranatosti molekula i njihovog odnosa vodonika i ugljenika. Uzmite za primer plastike na bazi poli-olefina – tij materijali obično konvertuju oko 75 do 85 procenata u korisne hemikalije poput etilena i propilena tokom pirolize, prema istraživanju NREL-a iz 2022. godine. To je zapravo bolje nego ono što vidimo kod linearnih alkana koji su uobičajeni u tradicionalnim izvorima sirove nafte.
Pirolitička ulja iz otpadnih plastika ili biomase sadrže 0,5–3,2% kiseonika i 0,1–1,8% sumpora po težini, što zahteva skupu hidroobradu pre rafiniranja. Hlorirani aditivi u plastikama proizvode korozivni HCl, što zahteva specijalne materijale za reaktore i sisteme za prečišćavanje gasova. Naprotiv, sumpor u sirovom naftnom destilaciji koncentriše se u težim frakcijama, što pojednostavljuje upravljanje u nizvodnim jedinicama.
Традиционални нафтни сировине имају веома стални састав који одлично функционише у дестилационим процесима. С друге стране, пиролизни уља нуде нешто другачији приступ, јер могу да претворе разне врсте мешовитог отпада у корисне угљоводонике. Недавна истраживања из 2024. године су показала да када рафинерије помешају око 10% пиролизног уља са вакуумским гасним уљем, то заправо смањује формирање кокса за приближно 18%, што је прилично изузетно узимајући у обзир да приноси остају прилично непромењени. Ипак, и даље постоји проблем са разном врстом загађивача који се налазе у тим пиролизним уљима. Рафинерије су изграђене да обрађују стабилне сировине, али ови непољудни каталитички остатци који остају након деполимеризационих процеса чине широку примењивост ових уља изузетно тешком за већину постојећих објеката.
Када парни кркери раде са нафтом, обично производе око 25 до 30 посто лаких олефина јер материјал има стабилан састав и ради под добро контролисаним условима. Али ствари постају потешке са пиролизом уља. Чак и након што прођу кроз процес хидротретинга, ови материјали обично дају само око 15 до 20 посто лаких олефина. Зашто? -Не знам. Углавном зато што се њихове молекуларне структуре прилично разликују и често садрже нечистоће као што су хлориди. Недавни извештај конзорцијума за иновације у петрохемији за 2023. године показао је нешто занимљиво. Да би добили исту количину етиленске производње као и нафта, пиролизно уље треба да се крекује на температури која је отприлике 10 до 15 посто већа. Ова разлика температуре има реалан утицај на оперативне трошкове и ефикасност многих постројења.
У пиролизима се користи 13% сумпора и оксигената, што је знатно више од < 0,5% у дестилираној нафти (NREL, 2022). Ове нечистоће убрзавају коксирање и корозију, скраћујући трајање реактора за 40-60% у пилотним тестовима. Понашање модерних шчитирача сумпора и двостепеног гашења побољшава толеранцију, али модернизација у пуном обиму прелази 18 милиона долара капиталних трошкова.
Трошкови сировина за пиролизу крећу се од 20 до 40 долара по тони када је у питању рециклирање пластика, што је значајно јефтиније у односу на цене дестиловане нафте које износе између 600 и 800 долара по тони. Ипак, постоји једна важна запрепашћујућа чињеница. Сам процес захтијева 30 до 50% више енергије по тони произведене енергије, па је финансијски исплатив само ако су трошкови сировина испод 55 долара по тони. Према неким студијама Института за транзицију енергије, мешање био-уља у флуидне катализајуће крекове (FCC) смањује укупне трошкове енергије за око 22%. То побољшава финансијску исплативост, али и даље одржава ниво приноса довољно стабилним за већину индустријских процеса.
Proces pirolize zaista doprinosi našem kretanju ka principima cirkularne ekonomije jer pretvara te uporne neupotrebljive plastike i staru gumenu masu u nešto korisno — u osnovi hidrokarbone koje redovne destilacione metode jednostavno ne mogu da obrade. Otprilike 85% svih tih plastičnih otpadaka se oporavi putem ove metode, što znači znatno manje otpadaka na deponijama. Osim toga, ulja koja se proizvedu imaju prilično dobar energetski sadržaj od 38 do 45 MJ po kilogramu, slično onome što se vidi kod standardnih naftnih proizvoda. Neka nova dostignuća u oblasti katalizatora čine stvari još boljima. Materijali poput crvene muljeve ili Co/SBA-15 jedinjenja pomažu da se nivo sumpora smanji ispod 0,5 masenih procenta, pa ona puno bolje funkcionišu kada se mešaju sa drugim procesima hemijskog recikliranja. Imali smo testova gde se medicinski plastifični otpad uspešno konvertovao, što pokazuje da piroliza može da zameni otprilike 20 do 30% tradicionalnih fosilnih goriva u FCC jedinicama. Međutim, većina rafinerija i dalje ima problema sa ovom tehnologijom. Manje od pola njih uspeva da obradi pirolitička ulja ili bio-ulja zajedno sa redovnim procesima bez prethodnih skupih nadogradnji opreme.
Visok sadržaj limonena i BTX-a u piroliznom ulju čini ga pogodnim za proizvodnju polimera visoke čistoće. Prerada jedne tone otpadnih guma daje 450–600 kg ulja, što je dovoljno da zameni 30% sirovina iz nafte u proizvodnji stirena.
Katalizatori na bazi zeolita postižu 80% konverziju poliolenina u lagane olefine na 500°C, sa četiri puta većom tolerancijom na kontaminante u poređenju sa termalnom pirolizom. Ovo smanjuje troškove prethodne obrade za 40–60 dolara po toni, poboljšavajući skalabilnost.
Mešanje 10% piroliznog ulja sa vakuumskim gasnim uljem povećava prinos propilena za 12%. Međutim, nivoi hlora iznad 50 ppm predstavljaju rizik od korozije, što zahteva investiciju od 2–4 miliona dolara u nadogradnju reaktora radi bezbedne integracije.
Raspodela proizvoda tokom pirolize zavisi od tri glavna faktora: temperature koja se obično kreće od oko 450 do 800 stepeni Celzijusovih, pritiska koji može varirati od normalnog atmosferskog do umerenog vakuuma, i vremena koliko materijali provedu u reaktoru, obično između pola sekunde i trideset sekundi. Kada se poveća temperatura, proizvodi se više gasova, pri čemu se dobija oko 15 do 20 procenata etilena i propilena. Ako se teži maksimalnoj proizvodnji tečnog ulja, najbolje rezultate daju temperature između 500 i 650 stepeni. Brzo kretanje materijala kroz proces sprečava razlaganje težih jedinjenja poput voskova, pa oni ostaju sačuvani. Međutim, ako se materijal predugo zadržava u reaktoru, složene molekule se nastavljaju cepati u manje, manje stabilne komponente koje imaju ograničenu komercijalnu vrednost.
Katalizatori poput ZSM-5 zeolita ili aluminijum-silikata poboljšavaju selektivnost za 15–40%, usmeravajući razgradnju ka željenim proizvodima. Kiseli katalizatori povećavaju prinos svetlih olefina (selektivnost etilena 65–80%) i smanjuju sadržaj oksigenata u biomasi. Ko-pirozalazeća destilacija plastike sa biomasom smanjuje viskoznost voska za 30%, poboljšavajući kompatibilnost sa postojećom infrastrukturom rafinerija.
Хидропречишћавање уклања око 90 до 95 посто кисеоника и сумпора у пиролизном уљу, што помаже да се стабилизује приближно као што се види у дестилираним сировиним фракцијама. Али постоји улов овде. Чак и након обраде, ова уља и даље имају око два или чак три пута више ароматских једињења у поређењу са обичном девичанским нафтом, тако да се не могу одмах користити за ствари као што је производња полиолефина, осим ако не прођу кроз додатну обраду. Дестилирана сирова нафта добро функционише са постојећом инфраструктуром, али када погледамо надограђене пиролизне уље, они заправо доносе нешто другачије. Њихови молекули су разноврснији, што отвара могућности за неке нишке апликације као што је стварање прекурсора за угљенска влакна. Такава разноврсност чини их занимљивим упркос изазовима који се односе на рад с њима.
Дестилација је физички процес раздвајања који користи разлике у точку кључања за раздвајање угљоводорода, остављајући молекуларну структуру непромењену. Пиролиза, с друге стране, подразумева топлотну декомпозицију, која трајно мења молекуларне структуре кроз радикалне ланчане реакције.
Пиролиза доприноси одрживости претварањем пластике која се не може рециклирати и отпада у употребљиве угљоводонике, чиме се смањује број отпада на депонијама и подржавају принципи кружне економије.
Пиролизна уља садрже променљиве загађиваче и нечистоће, као што су високи нивои сумпора и хлорида, што их чини мање стабилним и захтева скупо модернизацију постојећих система дестилације како би се ефикасно носили са овим нечистоћама.
Топла вест2024-09-25
2024-09-18
2024-09-12
2024-09-05
2024-08-30
2024-08-23
Ауторско право © 2026 од стране Шангцхиу АОТЕВЕИ опрема за заштиту животне средине Цо., ЛТД Политике приватности
