Δευτέρα, 05 Μαρτίου 2012 01:53

πυρόλυση

Written by
Rate this item
(0 votes)
πυρόλυση (Χημ.-Τεχνολ.). Η διάσπαση μιας χημικής ένωσης σε απλούστερες, η οποία προκαλείται με την επίδραση της θερμότητας, υπό πίεση ή παρουσία καταλυτών. Η π. χρησιμοποιείται ευρύτατα στη βιομηχανία και κυρίως στη θερμική κατεργασία των ορυκτών πετρελαίων, όπου παρουσιάζει μεγάλο οικονομικό και τεχνικό ενδιαφέρον (βλ. λ. πετροχημεία). Με την π. επιτυγχάνεται η παρασκευή ως επί το πλείστον ελαφρών προϊόντων (βενζίνης, φωτιστικού πετρελαίου), τα οποία έχουν χαμηλό σημείο βρασμού, από βαρύτερα προϊόντα, ανάλογα με τις ανάγκες της κατανάλωσης. Εκτός από εμπορικό, η μέθοδος της π. παρουσιάζει ιδιαίτερο χημικό ενδιαφέρον, λόγω του πλήθους των χημικών αντιδράσεων πολυμερισμού, ισομερισμού και διάσπασης που παρατηρούνται στη μέθοδο αυτή. Οι παράγοντες που επιδρούν κυρίως στις χημικές αντιδράσεις της π. και συντελούν στην εμφάνιση φαινομένων πολυμερισμού, ισομερισμού και διάσπασης είναι η θερμότητα, η πίεση, η επίδραση του χρόνου και η παρουσία καταλυτών. 
Υπάρχουν διάφοροι τύποι π., οι σημαντικότεροι από τους οποίους είναι η θερμική και η καταλυτική π. Κατά τη θερμική π. το ορυκτό πετρέλαιο θερμαίνεται ισχυρά σε κενό αέρα. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στο ότι τα μόρια των υδρογονανθράκων με μεγάλη μοριακή μάζα, όταν βρεθούν σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 400°C, γίνονται ασταθή. Συγκεκριμένα, σε αυτές τις θερμοκρασίες συμβαίνουν αντιδράσεις αφυδρογόνωσης και θερμικής διάσπασης των μορίων με αποτέλεσμα ένα μεγάλο μόριο να διασπάται σε περισσότερα μικρά μόρια, τα οποία περιέχουν διπλούς δεσμούς –CH=CH–, με ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου (Η2). Με τη μέθοδο αυτή, επομένως, σχηματίζονται ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με μικρότερο αριθμό ατόμων άνθρακα. Αν η αφυδρογόνωση είναι πολύ έντονη, παράγονται αρωματικοί υδρογονάνθρακες (π.χ. βενζόλιο). Με ρύθμιση της πίεσης και της θερμοκρασίας οι παραγόμενοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες μπορούν να σχηματίσουν υδρογόνο και να γίνουν κορεσμένοι· στο τέλος διαχωρίζεται το κοκ πετρελαίου.
Η θερμική π., που πραγματοποιείται μέχρι τους 500°C, ονομάζεται υγρής φάσης, ενώ εκείνη που γίνεται μέχρι τους 800°C, αέριας φάσης. Με την πρώτη μέθοδο παράγονται τα παραφινικά προϊόντα, ενώ με τη δεύτερη τα αρωματικά και τα ολεφινικά.
Τα σύγχρονα συστήματα υδρογόνωσης των ορυκτελαίων μπορούν να θεωρηθούν επίσης ως μέθοδοι θερμικής διάσπασης των μορίων.
Σχηματικά, ένα συγκρότημα θερμικής π. υγρής φάσης παρουσιάζεται ως εξής: το ορυκτό πετρέλαιο θερμαίνεται στους 400°C και ακολούθως στους 500°C, με τη βοήθεια εναλλακτήρων θερμότητας και σε πίεση 15-20 ατμόσφαιρες· στη συνέχεια, το πετρέλαιο περνά σε έναν θάλαμο εκτόνωσης (flashing) και από εκεί οι υδρογονάνθρακες σε φάση ατμού περνούν στη στήλη απόσταξης με πλάκες. Στο άνω μέρος της στήλης διαχωρίζονται οι βενζίνες, ενώ τα πιο βαριά προϊόντα συσσωρεύονται στη βάση, απ’ όπου, μετά από συμπυκνώσεις στον θάλαμο εκτόνωσης, διοχετεύονται στους εναλλακτήρες θερμότητας. Στους αυλούς των εναλλακτήρων και στον θάλαμο εκτόνωσης συσσωρεύεται το κοκ του πετρελαίου, το οποίο εξαφανίζεται ορισμένες ημέρες μετά τη λειτουργία του συγκροτήματος. Πρακτικά, τα συγκροτήματα της θερμικής π., με σκοπό να παράγουν ελαφρά προϊόντα και ελάχιστη ποσότητα κοκ, εργάζονται σε δύο ή περισσότερα στάδια, δηλαδή επανέρχονται στον κύκλο εργασίας όλα τα βαρέα προϊόντα μαζί με τα υπόλοιπα έλαια και το εισερχόμενο ορυκτό πετρέλαιο. Για τον σκοπό αυτόν υπάρχουν αντλίες κυκλοφορίας, περισσότερες στήλες απόσταξης και πολλοί κλίβανοι με αυλούς και εναλλακτήρες θερμότητας. Οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες αυξάνονται κατά τα διαδοχικά στάδια της επεξεργασίας.
Για τη θερμική π. υγρής φάσης υπάρχουν πολλές μέθοδοι: Νταμπς, Κρος, Γουίνκλερ-Κοκ κ.ά. Η μέθοδος Νταμπς περιλαμβάνει τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο, σε θερμοκρασία περίπου 470°C και σε πίεση 15 ατμόσφαιρες, εξάγονται μικρές ποσότητες αερίων και κοκ. Τα ενδιάμεσα προϊόντα των υδρογονανθράκων διαχωρίζονται στις στήλες απόσταξης και υφίστανται νέα π. στους 515°C και σε πίεση 35 ατμόσφαιρες· κατ’ αυτό τον τρόπο, στο άνω μέρος παράγονται βενζίνες, ενώ τα προϊόντα που εξάγονται από τη βάση υφίστανται το τρίτο στάδιο στους 540°C και σε πίεση 50 ατμόσφαιρες για να δώσουν πάλι βενζίνη και διάφορα κατάλοιπα. Όλα τα παραγόμενα αέρια συλλέγονται και εμφιαλώνονται, καθώς είναι δυνατόν να συμπυκνωθούν και να δώσουν, με καταλυτικό πολυμερισμό, βενζίνη ή να χρησιμοποιηθούν για άλλους σκοπούς.
Για τη θερμική π. σε αέρια φάση εφαρμόζονται υψηλότερες θερμοκρασίες από αυτές στην υγρή φάση, αλλά οι πιέσεις και οι χρόνοι αντίδρασης είναι μικρότεροι. Γενικά, η θερμική π. αέριας φάσης εφαρμόζεται στα μεσαία ορυκτέλαια και στον πετρελαϊκό αιθέρα, οπότε παράγονται βενζίνες με υψηλό βαθμό οκτανίων, οι οποίες όμως δεν είναι σταθερές.
Η θερμική π. εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το 1913 και μέχρι το 1931 είχαν διπλασιαστεί οι ποσότητες βενζίνης που παράγονταν από το πετρέλαιο. Η μεγαλύτερη ανάπτυξη σημειώθηκε το 1919, όταν ανακαλύφθηκε ότι οι βενζίνες που παράγονται από την π. έχουν υψηλό βαθμό οκτανίων. Κατά το 1930 εφαρμόστηκε η θερμική αναμόρφωση για την παραγωγή βενζίνης με αυξημένο αριθμό οκτανίων. Ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα της θερμικής π. είναι το κοκ του πετρελαίου, το οποίο χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές.
Η θερμική π. αντικαταστάθηκε από την καταλυτική π., που εφαρμόζεται από το 1930. Χάρη στην παρουσία ενός καταλύτη, η π. πραγματοποιείται στον θάλαμο της αντίδρασης σε πολύ χαμηλότερη πίεση. Ως καταλύτες χρησιμοποιήθηκαν διάφορες ουσίες με τη μορφή σκόνης ή σφαιριδίων. Σήμερα χρησιμοποιούνται ως καταλύτες ο μόλυβδος και το αργίλιο ή ο λευκόχρυσος. Το κοκ που σχηματίζεται στη διάρκεια των αντιδράσεων επικάθεται στους κόκκους του καταλύτη και απομακρύνεται με τη βοήθεια καύσης στη συσκευή αναγέννησης. 
Σπουδαία εφαρμογή έχει η καταλυτική π. με τη μέθοδο των συνδετικών πολυμερισμών, κατά την οποία, για παράδειγμα, το βουτυλένιο των αερίων της π. μετατρέπεται σε οκτυλένιο, με τη χρησιμοποίηση ως καταλύτη του θειικού οξέος· στη συνέχεια, με υδρογόνωση παράγεται το οκτάνιο. Με καταλυτική αναμόρφωση παράγονται επίσης το βενζόλιο, η τουλουόλη, η ξυλόλη και άλλες βιομηχανικές πρώτες ύλες. Με τις μεθόδους αυτές παράγεται ως δευτερεύον προϊόν το υδρογόνο, το οποίο χρησιμοποιείται στην καταλυτική υδρογόνωση. 
Τέλος, σύμφωνα με μια άλλη μέθοδο, η π. των προϊόντων του πετρελαίου γίνεται παρουσία υδρατμών, οπότε παράγονται ολεφίνες που χρησιμοποιούνται στην πετροχημεία.
Read 682 times

Leave a comment

Make sure you enter all the required information, indicated by an asterisk (*). HTML code is not allowed.