Пиролиз торфа

Существующие в природе огромнейшие запасы торфа, еще буквально пол века назад, широко использовались в России вместо более привычного всем нам природного газа, бензина и дизельного топлива. В стране выпускались сотни тысяч газогенераторов различного размера, которые применялись для производства генераторного газа (в его состав входили СО+Н₂+СН4+инертные газы).

После очистки от примесей полученный в таком генераторе газ использовался в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания и для нужд крупных промышленных производств.

Однако с открытием больших нефтяных и газовых запасов в нашей стране постепенно начали забывать о том, что торф можно использовать в качестве возобновляемого источника моторного топлива. В настоящее время наиболее распространённым способом получения энергии из торфа является сжигание торфяных топлив в специальных печах и котлах с целью получения тепловой энергии. Однако, куда более перспективно обратить внимание на более полезную с экономической точки зрения технологию – пиролиз торфа (газификацию).

В чем заключается процесс пиролиза торфа.

Процесс пиролиза торфа называется также газификацией или газогенерацией. Данный процесс происходит при температуре от 800 до 1300 град С.

Суть данного процесса заключена в производстве горючего газа при помощи нагрева сырья до определенной температуры при ограниченном доступе кислорода. В результате данного процесса, происходящего в топочных устройствах, ограничивающих приток воздуха извне можно получить такие вещества как:

• Монооксид углерода
• Метиловый газ
• Водород
• Метан
• Газообразные углеводороды
• И иные компоненты в самых различных пропорциях.

Давайте рассмотрим, чем отличается данный процесс от обыкновенного горения торфа.

Если при сжигании торфа в обычной печи обеспечить приток необходимого количества кислорода, то в результате такого сжигания образуется двуокись углерода, вода, зола (количество которой соответствует содержанию неорганических веществ в исходном торфе) и тепло.

Но если после начала процесса горения поступление воздуха будет ограничено, то горение будет продолжаться, но продукты горения будут немного другими. В результате получается вода, газообразный водород и монооксид углерода. При этом будет выделяться тепло, способствующее продолжению процесса горения. Под воздействием тепла в молекулах сложных углеводородов, которые содержатся в торфе, разрываются химические связи. Одновременно с этим в процессе объединения атомов водорода с углеродом и кислородом выделяется тепло и образуется газообразный энергоноситель – генераторный газ.

Полученный путем пиролиза торфа газ состоит из водорода, метана, моноксида и диоксида углерода, небольшого количества углеводородных соединений высокого порядка, например такого как этан, и различные примесей, например таких как смолы и частицы золы.

В отличие от гораздо большого объёма исходного торфа, полученный из него путем пиролиза газ более удобен для хранения и транспортировки. Генераторный газ может быть использован для получения тепловой и электрической энергии и в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания после его очистки. Кроме этого, после дополнительной очистки от H₂S, CS₂ и CO₂ —генераторный газ может быть использован в производстве аммиака как источник водорода. Также возможно и дальнейшая переработка генераторного газа с целью получения из него жидких видов топлива.

Побочные продукты пиролиза торфа.

Стоит упомянуть, что в процессе пиролиза торфа помимо газа образуются и другие продукты: кокс, торфяная смола и подсмольная вода. Подсмольная вода представляет интерес как источник фенолов, аммониевых солей и аммиака. Концентрация в подсмольной воде полезных компонентов приблизительно такова:

• фенолы 4-7 (кг/м3)
• летучий аммиак 7 – 14 (кг/м3)
• аммониевые соли 5 – 7 (кг/м3)

Полученный в результате пиролиза торфа кокс может быть использован в металлургии.

Торфяная смола представляет собой сложную смесь химических соединений, в числе которых:

• фенолы и эфиры фенолов
• воска и парафины
• жирные кислоты
• спирты
• масла

Благодаря этому полученную в результате пиролиза торфа смолу используют в качестве источника сырья для химической промышленности.

Таким образом, пиролиз торфа позволяет решить множество проблем, которые можно подразделить на:

Экологические — пиролиз торфа практически безотходная процедура, которая не сопровождается загрязнением окружающей среды. Таким образом, использование торфяного газа в целях отопления позволит сократить выброс в земную атмосферу более вредных веществ, образующихся в результате горения иных видов топлива. Кроме того, вместе с торфом можно подвергать переработке и отходы деревообрабатывающей промышленности, что является крупномасштабным экологическим мероприятием, способствующим выполнению Киотского соглашения.

Ресурсосбережение. Информация, имеющаяся у ученых сегодня, подтверждает, что количество мировых запасов нефти, газа и угля неумолимо уменьшается. И пополнить эти не восполняемые природные ресурсы просто невозможно. А торф является восполняемым природным ресурсом, поэтому его использование позволит сберечь нефтяные и угольные запасы.

Социальные. Развитие данной технологии пиролиза торфа позволит создавать энергетические установки различной мощности в любом из уголков нашей необъятной страны. А для их обслуживания будут необходимы люди для постоянной работы. Таким образом, развитие данного направления может дать толчок к развитию малых производств в любых отдалённых районах.

Сегодня многие районы Сибири и Дальнего Востока достаточно плохо электрифицированы и газифицированы, однако они обладают неисчерпаемыми торфяными запасами. И создание полностью автономной дешёвой энергетики в подобных районах – это проблема, требующая вмешательства на государственном уровне.