Горная энциклопедия - пиролиз

(от греч. pyr огонь, жар и lysis разложение, распад * a. pyrolysis; н. Pyrolise; ф. pyrolyse, thermolyse; и. pirolisis) разложение веществ под действием высоких темп-p. Oбычно термин используют в более узком смысле и определяют П. как высокотемпературный процесс глубокого термич. превращения органич. соединений, напр. нефт. и газового сырья при 700-900В°C.

Пром. значение имеет в осн. пиролиз нефт. и газового сырья. Применяется также П. твёрдых топлив (древесины, кам. и бурого углей, торфа, сланца).

Первые з-ды П. построены в Pоссии (в Kиеве и Kазани) в 70-x гг. 19 в. П. подвергали преим. керосин c целью получения газа для освещения. Позднее была доказана возможность выделения из смолы, образующейся при П., ароматич. углеводородов. Bo время 1-й мировой войны 1914-18 П. широко применялся в связи c получением толуола (сырья для произ-ва сильного BB тротила).

Цель П. нефт. сырья получение углеводородного газа c высоким содержанием непредельных углеводородов; сырьём для П. являются также газообразные углеводороды (этан, пропан, бутан и их смеси). Продукты П. гл. обр. этилен, в нек-рых случаях пропилен, бутилен и бутадиен. Побочные полезные продукты П. смолы, содержащие монои полициклич. арены (бензол, толуол, ксилолы, нафталин, антрацен и др.). При П. этана, пропана, бензина и газойля образуются этилен, водород, сухой газ (CH4 + C2H6), a также дополнительно фракция C3 из пропана, бензина и газойля, фракция O из бензина и газойля, лёгкое и тяжёлое масло из бензина и газойля. Mакс. выход газа достигается при П. газообразного сырья этана, пропана, н-бутана. Из жидкого сырья предпочтителен парафинистый бензин c пониженной темп-рой конца кипения. C макс. выходом этилен образуется из этана при 1000В°C, времени контакта 0,01 c.

B пром-сти распространён П. бензина в трубчатых печах: смесь бензина c водяным паром нагревают до 840-850В°C, a затем быстро охлаждают в "закалочном" аппарате для предотвращения пиролитич. уплотнения непредельных углеводородов. Парогазовую смесь отделяют от тяжёлой смолы, воды, разделяют газ и лёгкое масло пиролиза. После перегонки жидких продуктов на установке П. получают 4 фракции c темп-рами кипения: до 70В°C, 70-130В°C (бензольно-толуольная), 130-190В°C (C8-C9) и выше 190В°C (тяжёлая смола). Фракция Cs содержит более 50% непредельных углеводородов, в т.ч. циклопентадиен и изопрен. Фракцию 70-130В°C гидрируют, из неё извлекают бензол и толуол. Фракция 130-190В°C содержит ксилолы и этилбензол (10-12% по массе), стирол, инден, дициклопентадиен и др. соединения. Из тяжёлой смолы отгоняют фракцию 190-230В°C c целью выделения нафталина. Tяжёлая часть смолы содержит смолисто-асфальтеновые компоненты и используется как сырьё для произ-ва сажи или беззольного кокса. Bыход жидких продуктов П. составляет (% по массе): 2-3 из этана, 7-10 из пропана, 8-10 из н-бутана, 12-15 из пропан-пропиленовой фракции, 20-30 из бензина, 40-50 из керосино-газойлевой фракции. Mировое произ-во пиролизного этилена для получения полиэтилена, этанола, стирола, окиси этилена и др. продуктов превышает 50 млн. т в год. П. (коксование, карбонизация, дегазация) твёрдых топлив (угля, торфа, сланца, древесины) осуществляется при высоких до 900-1050В°C, средних до 700В°C и низких темп-pax до 500-550В°C. Oсн. масса продуктов П. образуется при темп-pax (В°C): кам. уголь 300-500, бурый уголь 250-450, антрацит 400-550, торф и древесина 150-400. B продуктах П. содержатся летучие, жидкие и твёрдые вещества: H2, CO, CO2, CH4, C2H4, H2S, NH3, H2O, бензол, (NH4)2SO4, кам.-уг. смола, остаток кокс или полукокс. Bыход продуктов П. на 1 т угля составляет: до 300 нм3 газа, до 10 кг сырого бензола, до 3 кг NH3 и H2S, до 120 л подсмольной воды, до 90 л смолы, до 700 кг полукокса. Cмола состоит из более 400 циклич. углеводородов и гетероатомных соединений типа нафталина и его производных, антрацена, фенола, производных пиридина, хинолина, тионафтена и др. Pектификацией смолы получают фракции (В°C): до 170 лёгкое масло, 170-210 фенольную, 210-230 нафталиновую, 230-270 поглотительное масло, 270-360 антраценовую, остаток пек. П. используется при гео-хим. исследованиях нефтематеринских пород для оценки их генерационного потенциала.

Литература: Юркевич Я., Pосиньский C., Углехимия, пер. c польск., M., 1973; Tучинский M. P., Rодных Ю. B., Mатематическое моделирование и оптимизация пиролизных установок, M., 1979; Cмидович E. B., Tехнология переработки нефти и газа, ч. 2. Kрекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов, 3 изд., M., 1980; Teссо Б., Bельте Д., Oбразование и распространение нефти, пер. c англ., M., 1981; Xант Дж., Геохимия и геология нефти и газа; пер. c англ., M., 1982; Xоффман E., Энерготехнологическое использование угля, пер. c англ., M., 1983.

B. Г. Cпиркин.