Очищение планеты от мусора — основная задача. Пиролиз отходов — один из способов, применяемых для обработки и утилизации мусора. Процедура безопасна для окружающей среды. Это прибыльная отрасль для начинающих бизнесменов. Сырье – мусор, производимый человеком ежедневно.
Что такое пиролиз?
Пиролиз — процесс утилизации, обезвреживания и сжигания отходов. Для выполнения процедуры требуется соблюдение двух условий: наличие высокой температуры и закрытая камера без доступа кислорода. В процессе сжигания при таких условиях отходы распадаются на элементы с низкой молекулярной массой.
Плюсы и минусы пиролиза ТБО
Список отрицательных сторон пиролиза гораздо короче.
К минусам метода относят:
- сложность системы;
- цена на установки;
- необходимость большого числа рабочих, которые будут следить за сжиганием мусора.
Технология пиролиза
Стандартно процедура производится в 3 этапа:
- Сырье помещается в сушильную камеру на продолжительное время.
Этап считается самым долгим со значимыми энергозатратами. - Пиролиз.
Сначала разрушаются нестабильные компоненты (при 300 градусах). Вырабатывается уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ. При росте температуры сгорают оставшиеся ТБО. - В завершающем этапе получают продукты сгорания.
Материал, который получается на выходе, зависит в основном от компонентов, помещенных в камеру.
Этот материал бывает в 3 состояниях:
- пиролизный газ;
- жидкое состояние представлено 2 вариантами: водой и маслом;
- пикарбон.
Виды пиролиза
Рассматривая пиролиз, как процедуру обработки различных видов отходов, выделяют 3 классификации.
Сухой метод и окислительный пиролиз
Окислительный метод применяют для обработки жидких и газообразных отходов. Он эффективен при нейтрализации нефтесодержащих элементов, пластика, покрышек и иных веществ.
Сухой пиролиз эффективен при обработке твердых веществ. Его главное достоинство по сравнению со вторым методом пиролиза — грамотное применение природного ресурса.
Низко и высокотемпературный пиролиз ТБО
Низкотемпературный пиролиз предполагает обработку при поддержании температуры от 450 до 900 градусов. В процессе вырабатывается меньший объем газов, но остаток твердых веществ больше.
Второй характеризуется горением в камере с жаром свыше 900 градусов. При этом вырабатывается довольно большой объем газов с минимальным содержанием смол.
Быстрый и медленный пиролиз
Следующее разделение производится на основе продолжительности. Процедура быстрого пиролиза подобна воде в кипящем масле. Она закипает моментально. Технологии быстрого пиролиза отличаются способами передачи тепловой энергии от носителя к исходному веществу.
Процедура медленного пиролиза сравнима с нагреванием и закипанием.
Преимущества и недостатки разных видов пиролиза
Каждый вариант имеет плюсы и минусы.
Если сравнивать переработку при высоких и низких температурах, то второй вариант допускает проведение процедуры без предварительной сортировки. При этом выработка вредных окисей серы и азота будет минимальной.
Способ обладает минусами:
- высокая стоимость оборудования;
- сложность установки в сочетании с большими размерами;
- для введения оборудования для переработки в действие потребуется много работников и финансовых вложений;
- высокомолекулярные элементы не расщепляются.
Плюсы обработки сырья при высокой температуре:
- Основной плюс высокотемпературного метода — остаток твердых отходов по мере завершения процедуры равен нулю;
- вырабатываемый пиролизный газ подобен натуральному. Он применяется для вырабатывания тепло- и электроэнергии;
- легкость при очистке;
- исключена вероятность образования нежелательных диоксидов (процесс исключает поступление кислорода в камеру сгорания);
- образованная жидкость перенаправляется для производства нефтепродуктов.
- при быстром продукты для утилизации не осмоляются, а по мере завершения они чище, нежели при медленном. Небольшой расход энергии;
- минус медленного — длительность, которая иногда вынуждает прерывать.
Какие отходы можно перерабатывать при помощи пиролиза?
К твердым отходам относят органические и неорганические компоненты. Процедуре подлежат органические массы.
Они разделяются на:
- компостируемые (пищевой мусор, опилки, древесная кора и ветки, печатные издания, картон);
- некомпостируемые (пластмассы, резина, кожа, провода, вязкие пасто- и кремообразные вещества (автомобильное масло), земля с каплями горюче-смазочных компонентов).
Пиролизное оборудование для переработки отходов
Установки последнего поколения дают возможность обрабатывать различный органический мусор. При этом в процессе используется собственная вырабатываемая энергия.
Основа установки — реактор. В нем сгораю отходы. В верхнем отсеке мусор просушивается. Для этого устанавливается температура в рамках от 100 до 200 градусов. В средней камере температура достигает от 1000 до 1200 градусов. Здесь органические элементы разлагаются и проходят процедуру коксования.
Выделяемый при горении углерод выделяет тепло, тем самым поддерживая требуемую температуру. Нижний отсек предназначен для охлаждения. Температура не превышает 100 градусов. В этой части реактора остатки догорают и преобразуются в золу. Заключительный этап предполагает выведение компонентов из реактора для складирования или дальнейшей обработки.
Варианты пиролизного оборудования:
- для переработки шин;
- для отходов деревообработки, навоза и помета;
- универсальная. Она предназначается для переработки медицинских и пищевых отходов, продуктов дерево- и нефтепереработки, другого мусора.
Эти пиролизные установки большие. Если создать уменьшенную и упрощенную копию, то аппарат можно использовать в личных целях. Они позволят вырабатывать тепловую энергию и получать химические продукты.
Пиролизный завод
Рассмотреть пиролизный завод можно на примере завода ШАХ «ПОТРАМ — ТБО».
На этом предприятии применяются следующие основные зоны:
- сортировка отходов, с последующим измельчением и компостированием. Размеры ее достигают 50 метров в длину, 30 метров в ширину, а высота — 12 метров;
- полученный компост просушивается;
- образования синтетического пиролизного масла;
- получения дистиллятов из пиролизного масла;
- очистки дистиллятов до уровня чистоты Евро-4.
Такое зонирование позволяет перерабатывать практически все виды твердых бытовых отходов.
Сначала отходы в обязательном порядке проходят радиационный контроль. Крупные куски измельчаются. Допустимый размер — 250 мм в диаметре.
Следующий этап — компостирование. Среднее содержание влаги в нем — 60-65%. Для ее удаления компост помещается в отсек для низкотемпературного пиролиза. Далее отходы перемещаются в зону для быстрого пиролиза.
В отсеке просушенный компост смешивается с золой твердых бытовых отходов. Температура золы достигает 850 градусов. Полученная смесь перемещается в медленно вращающийся реактор. В нем, без участия кислорода, смесь прогревается до 500 градусов. Под воздействием температур тяжелые органические молекулы разлагаются, образуя легкий углеводород.
Образованные пары и газы перемещаются в следующую зону. В нем пару углеводорода подвергаются конденсации. При этом получается жидкая пиролизная составляющая. В рассматриваемом процессе неорганические компоненты испаряются или направляются на другие химические заводы для последующей обработки. Необработанный газ поступает обратно в реактор, где он сгорает, поддерживая тепло.
Жидкая часть направляется в складское помещение для реализации в качестве исходного сырья в нефтеперерабатывающем заводе. Из него добывают топливо для машин и поездов, он заменяет мазут и топливо для печек и котельных.
Остатки твердых отходов перенаправляются в аэрофонтанную топку, в которой он догорает. Вырабатываемое тепло используют для прогревания золы. Она помещается в реактор, помогая процессу разложения органических веществ
Продукты пиролиза мусора
По мере завершения процесса пиролиза образуются следующие компоненты:
- Из пластика вырабатывается мазут, газ и зола.
Мазут направляется для дальнейшей переработки в синтетическое топливо, которое добывается при использовании более сложных установок. Полученное топливо применяется для функционирования двигателей внутреннего сгорания. Полученная при переработке зола используется в качестве топлива. Зола упаковывается в брикеты и не нуждается в дополнительной обработке. - Процесс переработки автомобильных шин характеризуется выработкой газов, технического углерода и синтетической нефти.
Последняя, после прохождения дополнительной очистки, становится аналогом природного продукта. Углерод — вспомогательный элемент при производстве лакокрасочной продукции. Он отвечает за пигментацию. Углерод используют на заводах при производстве резины и отдельных строительных материалов. - Дизельное топливо.
- Тепло и электроэнергия.
Сложность получения того или иного вида материала состоит в том, что для выработки может потребоваться сортировка продуктов. Эта процедура дорогостоящая. Получить высококачественный материал из несортированных твердых отходов практически невозможно.
Применение пиролиза в России
Впервые о пиролитических предприятиях стало известно еще в 19 веке. Основная цель — добыча газа для освещения. Сырь – керосин. Способ запатентован ученым из Санкт-Петербурга.
Вторым знаменательным периодом в пиролизе стала первая мировая война. Целью стал толуол — вещество, используемое для подрыва тротила. Пиролизные заводы строятся и функционируют во многих странах. Лидер — США. Россия, хоть и отстает, продумывает стратегии развития.
Низкая распространенность объясняется стоимостью оборудования и сложностями при эксплуатации.
Распространение метода способствует очищению планеты от твердых отходов. Помимо спасения экологии следует дополнительно отметить выработку вторсырья и безвредность состава отходов для окружающей среды.
Что такое пиролиз и продукты, получаемые на выходе из пиролизных установок
Методы переработки твердых бытовых отходов В России
Утилизация отработанного моторного и других видов масел
Преимущества и недостатки газификации отходов
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Вред и польза мусоросжигательных заводов
Крематоры – печи для утилизации биологических отходов
Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития
Системы утилизации тепла дымовых и отходящих газов
Термическая утилизация отходов: сжигание, инсинерация, пиролиз
Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки
Переработка отходов методом пиролиза: характеристика, преимущество, виды и сырье
Пиролиз мусора – это технология, которая должна вытеснить захоронение отходов. Она позволяет не только разгрузить полигоны ТБО, но и позволяет получать нефтепродукты, что снижает нагрузку на промышленность, в которой они добываются. Кроме того, прибыльность такого предприятия велика: низкие затраты на сырье, наличие его в большом количестве, высокая стоимость конечного продукта.
Что такое пиролиз мусора?
Пиролиз отходов заключается в том, что под воздействием высоких температур в условиях вакуума разлагаются тяжелые органические вещества, на выходе получают более легкие. В результате такого воздействия из отходов получают вещества с более низкой молекулярной массой.
Основные продукты, который дает пиролиз ТБО:
- Горючие и негорючие смеси газов или пирогаз;
- Масло, которое используют как топливо или сырье для переработки, а также воду;
- Уголь или пикарбон.
При пиролизе исходное сырье проходит четыре процесса, а именно:
- Сушку в специально предназначенной для этого камере;
- Непосредственно пиролиз или сухая перегонка отходов;
- Сжигание твердых остатков;
- Получение конечного продукта: газа, масла или угля.
В некоторых процессах пиролиза температура повышается за счет тепла, который получают в ходе всей процедуры.
Пиролиз ТБО и выход продуктов зависит от того, какой температурный режим применяется. Он может регулироваться. Чтобы уменьшить количество вырабатываемого газа, устанавливаются низкие температуры. В результате получают больше масла и угля. И наоборот, высокотемпературный пиролиз ТБО дает больше газа.
Пиролиз ТБО: плюсы и минусы
В отличие от обычной утилизации, в том числе и через сжигание, пиролиз имеет следующие преимущества:
- Не загрязняет окружающую среду;
- Для получения полезных веществ используются отходы;
- В отходах после процесса нет агрессивных и опасных веществ, их объем существенно меньше, чем при обычном сжигании, можно закапывать в землю;
- Препятствует восстановлению тяжелых металлов, они преобразуются в золу;
- Добываемые таким способом конечные продукты просты в обращении: хранении, транспортировке;
- Наладить технологический процесс несложно, оборудование не требует много места, цены на него доступны.
Некоторые недостатки имеются при применении технологии с низким температурным режимом, а именно:
- В производстве используются крупногабаритные печи, которые имеют сложную конструкцию и обходятся дорого в обслуживании;
- Не обойтись без численного персонала;
- Нельзя добиться полного распада диоксинов, которые содержат ТБО;
- В шлаке, выпадающем в осадок, остаются тяжелые металлы, которые не поддаются плавлению.
Все эти недостатки условны, если сравнивать с обычным сжиганием или захоронением отходов. Преимущества неоспоримы как для экологической безопасности и здоровья населения, так и для бизнес-деятельности.
Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз отходов
Из вышесказанного следует, что есть высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз отходов. Различие в том, что в первом температура достигает выше, а во втором – ниже 900 о С.
В первом случае процесс следующий:
- Отходы сортируются, из них удаляются большие и металлические предметы;
- Полученная масса измельчается и просушивается;
- Под воздействием высоких температур в вакуумном пространстве сырье разлагается, в результате образуется газ, масло шлаки и другие вещества, такие как дихлор, фтор и азот;
- Устраняются загрязнители, понижается температура выработанного газа.
Полученный газ в основном применяется в следующих процессах пиролиза, но его могут задействовать для выработки тепловой или электрической энергии. После того, как на складах образуется достаточное количество пиролитического масла, его направляют на предприятия по производству горюче-смазочных материалов.
Технология при во втором случае заключается в том, что сырье помещается в шахту, в котором отсутствует кислород и азот, нагревается до 400-450 о С. В данном случае происходит пиролиз отходов без сортировки. ТБО в вакуумном пространстве не будут гореть, нагреваются, плавятся и испаряются, в результате чего углеродистые соединения разлагаются.
Оборудование и сырье для пиролиза
Несмотря на то, что пиролиз является одним из способов утилизации отходов, как указано выше, металл при высокотемпературном процессе нужно отсортировывать. Но при низких температурах этого делать не нужно, этап сортировки отсутствует.
В качестве сырья в пиролизе применяется отходы как органического, так и неорганического происхождения. Несмотря на введение в действие мусорной реформы, ТБО в России не сортируются, в производство поступает смесь из разных составляющих.
Для обработки всех этих отходов используется оборудование, основой которого является реактор. Промышленные образцы оборудования, которое применяется для пиролиза, представлены следующими установками:
- Для утилизации покрышек;
- Для переработки отходов лесной и сельскохозяйственной промышленности;
- Для утилизации пищевых, медицинских и других отходов.
Переработка мусора пиролизом при наличии компактных установок может использоваться гражданами в частных домохозяйствах. Это позволяет получать дешевую энергию, экономить на коммунальных услугах: вывоз мусора, отопление. В промышленных объемах страна может получать дешевые и необходимые химические вещества.