Пиролиз древесины: Пиролиз древесины — технология, использование и применение

Содержание

Пиролиз древесины — технология, использование и применение

Пиролиз древесины еще называют сухой перегонкой. Этот процесс представляет собой разложение древесины в условиях высокой температуры в пределах 450 °C без доступа кислорода. Вследствие такого процесса получаются газообразные и жидкие (в том числе древесная смола) продукты, а также твердый материал — древесный уголь.

Технология пиролиза древесины

Пиролиз является одним из первых технологических химических процессов, которые известны человечеству. Еще в середине XII века этой технологией активно пользовались для получения сосновой смолы, которую применяли для пропитки канатов и просмолки деревянных кораблей. Этот процесс тогда называли смолокурением.

С началом развития металлургической отрасли, возник иной промысел, основанный на сухом пиролизе лесоматериалов, — углежжение. В этом процессе конечным материалом являлся древесный уголь. Началом распространения промышленного использования пиролиза дерева можно называть XIX век.

Основным продуктом пиролиза в те времена была уксусная кислота. Сырьем служили лишь лесоматериалы лиственных сортов.

Процесс пиролиза основывается на разных свободно-радикальных реакциях термодеструкции целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз. Эти реакции происходят в условиях температур от 200 до 400°C. Пиролиз древесины является экзотермическим процессом, в ходе которого получается большой объем тепла (примерно 1150кДж/кг).

Технологическая схема пиролиза лесоматериалов состоит из таких этапов:

измельчение древесины
высушивание измельченной древесины
пиролиз
охлаждение и стабилизация угля, чтобы предотвратить самовозгорания
процесс конденсации паров летучих продуктов.

Наиболее длительной и энергозатратной стадией можно назвать сушку древесины до уровня влажности 15%. Сушка осуществляется в условиях температуры 130-155°C при помощи подвода внешнего тепла. При этом из лесоматериалов удаляется вода, а также меняются некоторые компоненты древесины.

После этого древесина уже начинает разлагаться. Происходит это в пределах температуры от 155 до 280°С. На этой стадии распадаются наименее стойкие ее составные части. При этом выделяются углекислый газ, окись углерода, уксусная кислота.

Далее температура поднимается до отметки 280-455°С. В этих условиях начинается испарение и образование основного объема продуктов разложения лесоматериалов. При этом происходит активное высвобождение тепла (экзотермический процесс) с выделением большого количества CO2, СО, Ch5, эфиров, карбонильных соединений, углеводородов, уксусной кислоты, ее гомологов и метанола. В самом конце удаляется смола.

Затем начинается прокаливание древесного остатка. Температура поднимается более 500°С. Во время этого процесса выделяется и удаляется тяжелая смола, а также СО2, Н2, СО и углеводороды. Это и есть окончание пиролиза, а полученный остаток является древесным углем.

Объем полученных продуктов пиролиза древесины очень различается, все зависит от размера кусков лесоматериалов, температуры процесса, его длительности, а также уровня влажности сырья.

Устройства для осуществления пиролиза

Этот процесс протекает в ретортах. Реторта – это цельносварной металлический сосуд цилиндрической формы. Внутри он имеет диаметр от 2,5 до 2,9 м, а толщина стенок составляет 15 мм. Вверху аппарата есть загрузочное устройство для сырья, а снизу располагается конусная часть и выгрузочное устройство для угля. Реторта имеет высоту около 25 м. Реторта оборудована четырьмя патрубками. Через верхний патрубок выводится парогазовая смесь, через второй вводится теплоноситель, третий отводит нагретые газы из области охлаждения угля, а по четвертому, самому нижнему, вводятся холодные газы, которые охлаждают уголь.

Реторты бывают:

непрерывного действия
периодического действия
полунепрерывного действия.

Кроме этого по принципу обогрева бывают:

устройства с внутренним обогревом. В таких аппаратах тепло подается к лесоматериалам от теплоносителя в ходе прямого контакта. В качестве теплоносителя выступают горячие топочные газы, которые принудительно загружаются в устройство. В таком случае процесс пиролиза осуществляется более мягко, но объем продуктов разложения примерно в 7-10 раз меньше
устройства с наружным обогревом. В таких аппаратах тепло подводится посредством металлических стенок реторт, которые обогреваются горячими дымовыми газами.

Самыми распространенными являются устройства полунепрерывного действия. В них древесина загружается периодически, малыми количествами через равные отрезки времени. Парогазовая смесь отбирается непрерывно, а выгрузка угля происходит периодически, порционно.

В устройствах непрерывного действия все стадии процесса происходят одновременно: в верхней части происходит сушка, далее — лесоматериалы прогреваются до температуры разложения, в средней части древесина разлагается, а в нижней — прокаливается и охлаждается уголь.

Быстрый пиролиз древесины

Довольно распространенной разновидностью пиролиза можно назвать быстрый пиролиз, в ходе которого тепловая энергия подводится к исходной смеси на высокой скорости. Весь процесс протекает без доступа кислорода.

Процесс медленного пиролиза сравним доведением воды до точки кипения, а вот метод быстрого пиролиза можно сравнить с попаданием в раскаленное масло капли воды, которое иначе называется взрывное вскипание.

Главные особенности быстрого пиролиза лесоматериалов:

возможность формирования замкнутого непрерывно текущего технологического производственного процесса
значительная «чистота» конечных продуктов пиролиза, которая достигается вследствие отсутствия стадии осмоления
низкая энергоемкость подобного процесса, по сравнению с прочими видами пиролиза
в этой процессе выделяется большое количество тепловой энергии (экзотермические реакции при быстром пиролизе превосходят эндотермические).

Продукты пиролиза древесины

Сегодня для реализации процесса пиролиза лесоматериалов чаще всего используют лиственные сорта, однако иногда, в ходе комплексной переработки сырья, применяется и древесина хвойных сортов. Конечные продукты пиролиза и их количество зависит от вида древесины. К примеру, из березы можно получить:

24-25% древесного угля
50-55% жидких отходов (жижки)
22-23% газообразных продуктов.

Чем крупнее куски лесоматериалов, тем больше получается твердого остатка.

В ходе переработки жижки, осуществляется отстаивание древесной смолы, ее около 7-10%. В это же время происходят разнообразные превращения компонентов. Из смолы выделяют большое количество ценных продуктов. Чаще всего, это уксусная кислота. Ее получают методом экстракции, с дальнейшей ректификацией и тщательной химической очисткой. После этих действий получается пищевой продукт.

Среди газообразных продуктов пиролиза:

45-55% диоксида углерода CO2
28-32% оксида углерода CO
1-2% водорода h3
8-21% метана Ch5
1,5-3,0% прочих углеводородов.

Технологии пиролиза древесины довольно разнообразны.

Тем не менее, большая часть применяемых в мировой практике аппаратов полностью устарела и не отвечает всем современным требованиям. Помимо этого, необходимость в пиролизе лесоматериалов все время снижается, потому что уничтожать столь экологичное сырье довольно расточительно. В тоже время сегодня набирает популярность технология пиролиза опилок.

Выход продуктов термораспада

Сырье		Продукты термораспада, масс. % от массы а. с. д.
Сырье		уголь	смолы	легколетучие компоненты	газы	вода
Ель	древесина	37,9	15,3	6,3	18,2	22,3
кора	42,5	18,4	1,9	19,8	17,4
Сосна	древесина	38,0	16,7	6,2	17,7	21,4
кора	40,5	18,2	5,7	19,7	15,9
Береза	древесина	33,6	14,3	12,3	17,0	22,8
кора	37,9	24,0	4,7	18,6	14,8
Осина	древесина	33,0	16,0	7,3	20,4	23,3

Пиролиз древесины | Древесина как топливо | Отопительный модуль | Принципы конструирования бань

Воспламенение и горение древесины есть следствие её нагрева до высоких температур в воздухе. В холодном состоянии древесина воздухом не окисляется. При нагреве древесина термически разрушается с образованием легкогорючих веществ, которые могут воспламеняться и поддерживать дальнейшее горение древесины. Поэтому для правильного понимания процессов горения необходимо знать как термически разрушается древесина.

Первичное термическое разрушение древесины происходит внутри полена, а значит без доступа воздуха (ввиду слабой газопроницаемости древесины). Термическое разрушение древесины в инертной среде (без доступа кислорода воздуха или иных окислителей) называется термической деструкцией, термическим разложением или пиролизом. В дальнейшем мы будем для краткости пользоваться термином «пиролиз», хотя сразу оговоримся, что «pyr» по-гречески означает огонь, и поэтому точнее было бы понимать под термином «пиролиз» разрушение в огне (то есть при горении в кислороде), а не разрушение в инертном газе. Так, например, в лесоведении «пирологией» называют науку о лесных пожарах и и вызываемых ими изменениях в лесу.

При нагревании древесины без доступа воздуха (такой процесс называется «сухой перегонкой») сначала при температурах 100-150°С происходит полное испарение всей свободной и связанной (гигроскопической) воды, затем при 150-275°С происходит начальный пиролиз с потреблением теплоты. При температурах 275-450°С происходят главные реакции распада веществ древесины, причём с бурным выделением тепла (с саморазогревом древесины). Наконец, при 450-550°С происходит последняя стадия пиролиза, требующая подвода теплоты извне и заканчивающаяся образованием древесного угля, сохраняющего анатомическое строение древесины. Промышленный древесный уголь по ГОСТ 7657-84 имеет «кажущуюся» (в воде) плотность 370 кг/м³, насыпную плотность после размола 210 кг/м³, температуру воспламенения 340°С, НКПВ пыли 128 г/м³, ПДК пыли 6 мг/м³. Древесный уголь в форме реальных «углей» (в виде обугленного слоя на древесине) имеет плотность 190 кг/м³, насыпную плотность (104-180) кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,074 Вт/м•град.

В результате всего цикла пиролиза образуется древесный уголь, жижка и горючие газы. Жижка при отстаивании разделяется на два слоя — верхний водный и нижний смоляной. Из водного слоя впоследствии выделяют уксусную кислоту, метиловый спирт, ацетон и другие продукты. Из смоляной части выделяют дёготь, жидкие топлива, антисептик креозот, которым пропитывают железнодорожные шпалы. Выход углей, жижки и газов составляет по массе соответственно 33%, 52% и 15% для берёзы и 38%, 44% и 18% для сосны.

Рис. 92. Химическая структура древесины и некоторых продуктов пиролиза (исходные и конечные продукты пиролиза древесины). Состав гимицеллюлозы приведён для гексозной части (пентозная часть содержит в кольце 5 углеродных атомов).

Древесина состоит из трёх типов натуральных полимеров — длинноцепной целлюлозы, короткоцепных гемицеллюлоз (пентоз из пятичленных колец и гексоз из шестичленных колец) и лигнина, состоящего из бензольных колец (рис. 92). Пиролиз любых органических соединений идёт через разукрупнение (дробление, деление, разрыв, крекинг) молекул (и цепей молекул) с отделением кислородных соединений углерода, летучих углеводородов, молекул водорода и воды. Одновременно идёт агрегация углеводородных остатков в углерод через формирование бензольных колец C6H6 (рис. 92), которые объединяются в двойные бензольные кольца (нафталиновые), затем в тройные (антраценовые) и так далее вплоть до сеток колец (микрокристаллов графита, а также высших непредельных углеводородов CnHm). При пиролизе твёрдых углеводородов образуется кокс (в случае каменного угля) или древесный уголь (в случае древесины). При пиролизе углеводородных газов (метана, пропана и т. п.) и паров углеводородных жидкостей (бензина, керосина, бензола и т. п.) образуется газовзвесь мелких углеродных частиц (чёрный дым), при осаждении дающая сажу (копоть). В любом случае образуется углерод в так называемой аморфной форме — в виде микрокристаллического (рентгеноаморфного) графита, имеющего связи с С-Н, а потому легковоспламеняющегося. Наибольшее дымление даёт лигнин (которого очень много в коре берёзы), но лигнин даёт и в 1,5 раза больше тепла при сгорании, чем целлюлоза.

Считается, что пиролиз начинается с пентозной части гемицеллюлоз и лигнина. Наибольшую вероятность обугливания имеет лигнин, поскольку он уже содержит в своём составе бензольные кольца (рис. 92). В этом легко убедиться. Достаточно положить на разогревающуюся чугунную плиту дровяной печи (или комфорку кухонной электроплиты) оразец древесины (например, обычную осиновую спичку без головки) и образец материала из практически чистой целлюлозы — хлопка, льна, бумаги (непроклееных сортов, например, туалетной). Хлопок (в виде ваты или марли) начинает буреть при 220-240°С (именно поэтому максимальная стандартная температура утюгов устанавливается равной 220°С). Выделяющихся горячих газов глазами не видно, поскольку они абсолютно прозрачны и бесцветны (как воздух) вплоть до плазменных температур 5000-7000°С, а химических реакций горения, которые могли бы окрасить газ, пока нет (температуры самовоспламенения газов превышают 450°С). При температурах 320-340°С хлопок начинает чернеть и комкуется (сжимается), над хлопком появляется белый дымок — это пары выделяющихся труднокипящих жидкостей конденсируются в холодном воздухе, превращаясь в туман. Самовоспламенение в виде появления тления обугленного остатка наблюдается при температуре выше 440°С. Древесина (осиновая спичка) начинает буреть уже при температурах 180-190°С, начинает выделяться белый дымок (туман жидкостей) при 230-250°С, а при 300°С становится абсолютно чёрной с полным сохранением исходной формы спички. Это указывает, что сажа от разложения лигнина оседает на каркасе целлюлозы. Поскольку именно лигнин вызывает раннее выделение горючих газов и сажи, удаление лигнина гидролизом снижает пожароопасность и дымление древесины. Так. известно, что некоторые народы в древности для обогрева курных помещений использовали именно вымоченный в реке, а затем тщательно высушенный хворост.

Процессы пиролиза, как правило, завершаются при нагреве древесины до 500-600°С. Но если продукты пиролиза заключить в герметичную ёмкость (бомбу) и нагреть их до более высоких температур, то состав продуктов пиролиза изменится. Этот факт очень важен для анализа процессов горения, поэтому вкратце остановимся на основных особенностях вторичного пиролиза. Во-первых, жидкие и газообразные продукты первичного пиролиза разрушаются до простейших соединений (Н₂O,СO₂, СО, Н₂ и т. п.) и добавочного количества углерода как в форме древесного угля, так и в виде сажи (в том числе и в виде дыма). При этом даже метан образует сажу именно через бензольные кольца. Во-вторых, древесный уголь (углерод) начинает газифицироваться — реагировать с водяными парами С+Н₂О ↔ CO+H₂. Количество воды в продуктах пиролиза очень велико, что видно хотя бы из того, что балансовую химическую формулу целлюлозы и гемицеллюлозы (С6Н10О5) можно представить в виде (С6(Н20)5)n, то есть комбинации (смеси) углерода и воды (поэтому целлюлозу называют углеводом). Приведём расчётный состав продуктов реакции газификации углерода в синтез-газ С+Н₂О→СО+Н₂ в условиях атмосферного давления газовой фазы рₒ=р(Н₂О)+р(СО)+р(Н₂) =1 атм, где р(Н₂О), р(СО) и р(Н₂) — парциальные давления водяных паров, окиси углерода (угарного газа) и водорода соответственно:

Температура, °С	700	800	900	1000	1100
Температура, °K	973	1073	1173	1273	1373
р(Н₂О) в % об. (10⁻² атм)	90,66	65,94	29,38	8,1	2,08
р(СО) в % об. (10⁻² атм)	4,67	17,03	35,31	45,95	48,96
р(Н₂) в % об. (10⁻² атм)	4,67	17,03	35,31	45,95	48,96

Приведённые численные данные могут быть легко перечитаны на другие давления газовой среды рₒ, исходя из соотношений равновесия p(C) •p(H₂O) = K₁(T) •p(CO) •p(H₂0), где р(С) — давление паров углерода (зависит только от температуры), K₁(T) — коэффициент равновесия реакции (зависит только от температуры), р(СО) = р(H₂O). При этом можно показать, что p(H₂O)/p(CO) = A₁(f₁(T)pₒ)¹/², где f₁(T) = K₁(T)/p(C), A₁ — коэффициент пропорциональности. Таким образом, снижение давления ро (то есть уменьшение количества воды) приводит к сдвигу реакции вправо (то есть к более высокому преобразованию Н₂О в СО).

В-третьих, древесный уголь (углерод) начинает газифицироваться в ходе реакции С+СО₂ ↔ 2СО. Приведём расчётный состав продуктов реакции при давлении газовой среды рₒ = р(СО₂)+(СО)=1 атм:

Температура, °С	600	700	800	900	1000	1100	1200
Температура, °K	873	973	1073	1173	1273	1373	1473
р(CO₂) в % об. (10⁻² атм)	99,86	98,38	90,05	64,7	27,2	8	2
р(СО) в % об. (10⁻² атм)	0,14	1,62	9,95	35,3	72,8	92	98

Пересчёт на другие давления ведётся по соотношениям р(С)р(СО₂)=K₂(Т)р²(СО), f₂(T)=K₂(T)/p(C). При этом р(СО₂)/р(СО) =A₂(f₂(T)pₒ)¹/², то есть снижение давления рₒ сдвигает реакцию вправо. В целом, реакция углерода с СО₂ (углекислым газом) начинается примерно при температурах на 100°С выше, чем реакция с Н₂О (водой), а учитывая, что воды в продуктах пиролиза намного больше, чем углекислого газа, то реакция газификации водой является ведущей.

Продукты высокотемпературного «вторичного» пиролиза, состоящие преимущественно из СО и Н₂, называются синтез-газом или газогенераторными газами. Такие газы вырабатывались в первой половине XX века в огромных масштабах для лесохимических производств, отопления, а также для использования в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. До сих пор часто вспоминают довоенные советские грузовики-полуторки с бортовыми газогенераторами, вырабатывавшими для своего двигателя горючий синтез-газ из древесных чурок длиной сантиметров десять, которые по государственному план-заказу (разнарядке) заготавливались колхозами в огромных количествах.

Характер термического разрушения древесины при температурах ниже 300-350°С практически не зависит от того, в инертной среде или воздушной ведётся нагрев древесины. При более высоких температурах уже возможны процессы дополнительного окисления свободным кислородом CnHmOk +O₂ ® СО₂+Н₂О, в том числе аморфного углерода по реакции С+О₂ ® CO₂. Пиролиз называется окислительным в том случае, когда количество вводимого кислорода настолько мало, что теплота окисления остаётся намного меньшей, чем подвод тепла для пиролиза извне. Если же количество подводимого кислорода уже начинает обеспечивать большую величину теплового эффекта окисления, то окислительный пиролиз приобретает название горения.

В заключение напомним, что сухая безводная окись углерода СО (угарный газ) практически не реагирует с кислородом О₂ до температуры 700°С. Выше 700°С протекает медленная гетерогенная реакция, то есть реакция идёт не в объёме, а с первоначальной сорбцией СО на поверхности твёрдых материалов. Причём некоторые вещества способны существенно снизить температуру окисления СО (например, в составе катализаторов для очистки выхлопных газов автомобилей от угарного газа). На скорость окисления углерода сильно влияет присутствие даже небольших количеств водяного пара или водорода, при этом реакция может стать даже гомогенной (в объёме) вне поверхностей твёрдых материалов.

Источник: Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

Пиролиз древесины

Древесный уголь получают в процессе пиролиза – разложения древесины без доступа воздуха. Процесс разложения проходит под воздействием нагрева в газовой реторте. Реторта представляет собой газовый сосуд, через стенки которого производят нагревание.

Технический процесс заключается в следующем: древесину помещают в реторту, плотно закрывая загрузочное отверстие, затем аппарат нагревают до 500°С. С помощью пирометра, расположенного в рекреационном отверстии, регулируется температура.

3 стадии процесса пиролиза:

Сушка древесины. Из сырья выделяется влага при температуре до 150°С.
Сухая перегонка или собственно сам пиролиз. При температуре 150-350°С выделяется газ, и в дистилляте образуются органические продукты. На этом этапе протекает экзотермический период – при температуре около 280°С пиролиз протекает довольно быстро, выделяя реакционное тепло.
Прокалка. На этом этапе происходит отделение небольшого количества смол и множества неконденсируемых газов от получившегося угля. Температура на этом этапе должна быть 350°С – 550°С.

Пиролиз древесины состоит из целого комплекса органических соединений. Они имеют разный молекулярный вес, поэтому протекающие между ними химические реакции тоже различны. Опишем эти реакции в общих чертах.

При температуре 150°С – 250°С начинается распад ксилана, в результате образуются такие вещества, как газы, фурфулол и уксусная кислота. Уже при температуре 200°С происходит распад лигнина, что приводит к освобождению низкомолекулярных летучих соединений. А при 300°С – разлагается целлюлоза.

В процессе пиролиза протекают как параллельные так и последовательные химические реакции, сопровождающиеся появлением новых связей. В результате получившиеся новые вещества начинают взаимные реакции. Годы лабораторных исследований установили связь между протекающими процессами химических составляющих древесины и продуктами, которые получаются в результате ее распада. А также установить факторы, влияющие на эти процессы. Главные составляющие, которые определяют ход процесса пиролиза, это сырье и технические условия его обработки.

Пиролиз древесины при высокой температуре

28 Июн2017

Если высушенную древесину поместить в закрытом стальном сосуде в печь с температурой 700—800°, то начнется бурное разложение древесины с выделением большого количества газа, отличающегося высокой теплотворной способностью (около 4000—4500 ккал/куб.м). По калорийности такой газ удовлетворяет требованиям газа для бытовых целей. В XIX веке, когда не было электричества, такой газ из древесины и из каменного угля применяли для освещения. Отсюда до нашего времени сохранилось название газа — светильный.

В настоящее время этот газ чаще называется искусственным бытовым в отличие от естественного природного газа. В РФ не существует высокотемпературного пиролиза, но организация его при использовании пирогенетическим путем древесных отходов была бы целесообразна при наличии потребности в бытовом газе в местностях, богатых древесиной, но далеких от мест добычи ископаемых видов топлива, природного и жидкого газа. Такой газ ценится так же как силовой газ для двигателей внутреннего сгорания. Пиролиз при высокой температуре легко сочетать с производством активного угля, который должен найти широкое применение в сельском хозяйстве

Высокотемпературный пиролиз может дать смолы, которые отличаются большим выходом фенолов, содержащих значительное количество одноатомных фенолов, пригодных для изготовления связующих в производстве древесно-стружечных плит.

При пиролизе древесины при высоких температурах выход газа может достигать 30—35% от веса сухой древесины вместо 20—25% при обычной сухой перегонке при 400°. Соответственно выход древесного угля уменьшается до 20% вместо 25—30% по весу.

При высокой температуре уменьшается выход кислот и других ценных низкокипящих продуктов ввиду их термического распада при соприкосновении с раскаленными стенками и углем. Поэтому целесообразно для получения полного выхода кислот, спиртов и смол подвергнуть древесину пиролизу в две стадии. Сначала при низких температурах (до 275°) провести так называемый предпиролиз, а затем пиролиз полученной бурой древесины при высоких температурах.

Для высокотемпературного пиролиза требуется хорошо высушенная древесина. Предпиролиз явится более целесообразным процессом, заменяющим сушку и позволяющим получить более высокие выходы ценных продуктов (кислоты, спирты, смолы).

Пиролиз при высокой температуре еще очень мало исследован, но по аналогии с коксохимическим производством высокотемпературная смола должна быть ценным сырьем для выделения не только фенолов, но и ряда других ценных химикатов.

Газ, получающийся при высокотемпературном пиролизе, после охлаждения и промывки в конденсаторной системе еще нельзя применять в качестве бытового газа. Для последнего существуют нормы более высокой степени очистки, так как в нем примеси смолы, воды, нафталина и других веществ должны быть ничтожны. Поэтому после грубой очистки газ необходимо подвергнуть тонкой очистке. Проведенные опыты показывают, что газ нужно пропускать через раскаленный до 800° уголь. При этом все примеси крекируются, т. е. подвергаются термическому распаду. Состав газа при этом также значительно изменяется, но в целом его теплотворность сохраняется, а общее теплосодержание даже несколько увеличивается.

Высокотемпературный пиролиз можно провести при температуре от 600 до 800°. Максимальный выход смолы получается при 600°, максимальный выход газа при 800°. Нагревать древесину при этих температурах необходимо в шамотовых ретортах или применять твердый теплоноситель, так как обычная сталь при этих температурах недопустима, а жароупорная—дорога и дефицитна.

Есть вопрос или комментарий? Напишите нам!

Задать вопрос
Пиролиз древесины
Итак, друзья, сегодня хочется продолжить тему, которая была изложена в прошлой статье. Дело в том, что она заслуживает внимания. Пиролиз древесины имеет перспективу, и за рубежом ему уделен повышенный интерес. У нас же в стране, это довольно шаткое и медлительное внедрение, как в производство, так и в бизнес.
Знаю, что большинству лесорубов не понятен пиролиз и нет желания вникать в данную тему. Но, планы Бориса, по внедрению уникальных установок посредством утилизации порубочных остатков на лесосеках, заслуживают уважения, одобрения, внимания и целесообразности для лесного хозяйства и лесной промышленности. Представьте, например, сколько можно было бы сэкономить на очистке лесосек трудозатрат! Это самое не благодарное и нелюбимое занятие лесорубов! А лесное хозяйство? Проблема с лесными пожарами была бы значительно решена и с экологией, кстати, тоже.
Мне и самому было неинтересно и непонятно, да и технического образования у меня нет. Однако я понимаю, насколько внедрение пиролиза древесины в нашу лесную деятельность актуальна. В общем, читаем, анализируем и делимся своими доводами. Основную информацию взял из всемирной сети.
Пиролиз древесины
Процесс переработки древесины на всех стадиях сопровождается образованием огромной доли отходов. Во время сруба, очистки, подготовки к транспортировке образуются отходы в виде сучьев, корней, коры и щепы. Общий объем отходов в данном процессе составляет примерно 20% массы древесины. Переработка лесоматериала сопровождается более высоким уровнем потерь растительного сырья. В виде срезов, опилок, и других не используемых частей, древесина теряет еще 30-40% своей исходной массы. Основным видом утилизации отходов является сжигание или захоронение на свалке. В то время при применении различных химических и механических процессов из отходов можно извлечь ценное сырье для производства материалов, используемых в энергетической, металлургической, химической, строительной и других промышленностях.
Одним из эффективных методов утилизации древесных отходов является физико-химический процесс – пиролиз древесины. Технология заключается в воздействии на древесный материал высоких температур без доступа воздуха. Для осуществления пиролиза древесины не требуется сложное дорогостоящее оборудование и больших энергетических затрат. Что дает большой экономический потенциал коммертизации данного процесса.
Термин «Пиролиз древесины», устаревшее название — сухая перегонка древесины – это химико-технологический процесс переработки древесных материалов. Проходит при помощи воздействия высокой температуры на древесину без доступа кислорода, предупреждающего возникновение открытого огня. В связи с этой особенностью древесина не сгорает, теряя ценнейшие органические соединения, а претерпевает ряд структурных и молекулярных изменений с образованием твердого, жидкого и газообразного продуктов распада.
История развития технологического процесса
Сам процесс пиролиза известен уже много тысяч лет своей простотой исполнения. Наскальные рисунки медного века из пещеры «Шове», возрастом около 7000 лет говорят о производстве древесного угля, используемого для выплавки металла. Документальные доказательства показывают, что с началом Бронзового века 5500 тысяч лет назад в Южной Европе и на Ближнем Востоке началось широкое распространение пиролиза для получения древесного угля, температура горения которого позволяла сплавить олово и медь с образованием более твердого металла – бронзы.
Пиролиз древесины, также известен как сухая перегонка древесины – процесс разложения древесного материала путем нагревания до 450-550 градусов цельсия в бескислородной среде, с образованием летучих низкоуглеродных соединений, жижки (древесной смолы) и древесного угля. Существует утверждение, что первое применение пиролиза древесины в промышленных масштабах началось в 16 веке в Швеции. Получаемую в результате процесса древесную смолу использовали для пропитки корабельных досок. Более высокая температура горения древесного угля в сравнении с каменным углем, его структурные особенности подтолкнули развитие металлургии.
В дальнейшем технология пиролиза нашла применение в нефтеперерабатывающей промышленности. В частности, импульсом к развитию послужили исследования российского химика А.А. Летнего. Его работы по изучению воздействия высоких температур на углеводород содержащие вещества заслужили всемирную признательность, а сама технология стала использоваться во многих областях промышленности. В военно-промышленном комплексе с помощью пиролиза добывали высокомолекулярное соединение толуол, используемый для изготовления тротила.
Процессуальные стадии пиролиза
Процесс пиролиза древесины подразумевает собой комплекс следующих мероприятий:
Лесозаготовительный процесс. После вырубки древесина отправляется на лесопильный завод для дальнейшего измельчения и сбора.
Далее получившееся сырье нуждается в отделении излишней влаги. Процесс осушки может занимать значительное количество времени, в зависимости от метода сушки материала.
Третья стадия заключается, по сути, в самом пиролизе в печи.
Конденсация паров и газов. Сбор сопутствующих процессу собирают и конденсируют под давлением.
Процесс охлаждения угля и прочих тяжелых продуктов реакции.
Из всех процессов наиболее ресурсозатратным предприятием является сушка. Обычно этот процесс при условии естественного осушения сырья занимает около одного года.
Физико-химический процесс пиролиза древесины
В настоящее время пиролиз представляет собой постоянно развивающийся крупномасштабный процесс переработки различного углеводородного сырья, на котором основывается весь органический и нефтехимический синтез.
Сам процесс пиролиза органических веществ до сих пор до конца не изучен и подвергается различным спорам в научной среде.
По сути, пиролиз — реакции разложения гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина, являющихся основными компонентами состава древесины, с образованием отличных от первоначального состояния органических веществ. Углеродные связи под действием температур и отсутствии кислорода в начале процесса соединяются со свободными радикалами соседних молекул, освобождая атомы углерода, которые взаимодействуя с молекулами воды образуют окиси углерода и метан. Затем, с повышением температуры, вновь созданные связи разрываются, атомы углерода взаимодействуя друг с другом, образуют вторичные Бета-связи, соответственно структуре углеродной цепочке, присущей структуре угля, а также образуются тяжелые органические соединения, выпадающие в осадок в виде эмульсии – смолы (жижка). Составляющие состав древесины вещества имеют свой диапазон температурных влияний, соответственно:
Гемицеллюлоза – 200-250 ℃;
Целлюлоза – 220-300 ℃;
Лигнин – 250-450 ℃;
Данные кинетической энергии и ее компонентов при пиролизе древесины, найденные разными исследователями, так же претерпевают разногласия. Процесс пиролиза древесины можно разделить на три последовательные стадии:
Эндотермическая реакция. Сопровождается поглощением энергии. При температурах 150-250℃ из древесины выделяется вода. Образуются оксиды и диоксиды углерода, метан и другие низкомолекулярные летучие соединения.
Экзотермическая реакция. в отличие от первой стадии процесса, данная реакция сопровождается выделением большого количества тепла, образующегося за счет разрыва молекулярных связей в органических веществах. Выделяются малорастворимые углеводородсодержащие вещества.
Прокалка угля. Температура процесса порядка 400-600℃
Различные химические добавки позволяют снизить температуру активации пиролиза, тем самым уменьшают расход топлива для осуществления процесса. Так, при пропитке древесины двухпроцентным раствором серной кислоты с небольшим добавлением перекиси водорода температура начала реакции снижается с 250 до 150 ℃, а потребляемая энергия со 160 до 40 кДж/моль. С уменьшением энергоемкости процесса увеличивается рентабельность производства и качество древесного угля.
Промышленное оборудование для сухой перегонки древесины
Для осуществления процесса пиролиз древесины применяется специальное оборудование – реторта – цилиндрический сосуд, изготовленный из листового металла толщиной 1,5-2 см. В зависимости от масштабов производства различаются габариты реторты. Загрузка сырья происходит сверху через специальный загрузочный механизм. Снизу комплекса располагается устройство для вывода древесного угля. Термоподача и вывод газов осуществляется через 4 линии трубопровода. Через первый вводится теплоноситель, второй осуществляет вывод паров воды и углекислых соединений. Посредством третьего трубопровода отводятся нагретые газы. Последний применяют для охлаждения полученного древесного угля.
Реторты бывают трех типов действия: непрерывного, периодического и смешанного типов. Наиболее распространенный тип устройства – полунепрерывный. В таких агрегатах процесс отличается периодичностью загрузки сырья и выгрузки угля во времени, а газы выводятся непрерывно. В ретортах непрерывного действия все процессы пиролиза древесины проходят одновременно.
Существует также различие реторт по принципу подогрева. В одних тепло подается непосредственно вовнутрь камеры с сырьем, а в других используются специальные карманы корпуса реторты, куда подводится трубопровод с теплоносителем. В случае с первым принципом пиролиз проходит мягче, но выход продуктов реакции в 8-9 раз меньше.
Сырье в промышленном пиролизе древесины
В качестве сырья для пиролиза используется в основном специально заготовленная техническая древесина и образующиеся отходы. В зависимости от размеров сырья, вида растений, влажности и других особенностей различается выход готового продукта. Так, для производства высококачественного каменного угля используют крупные куски древесины.
По общепринятым в России стандартам вся древесина, предназначенная для промышленного производства древесного угля посредством пиролиза, разделяется на 2 группы:
I Дуб, ясень, бук, береза, ильм, граб, клен
II Ива, тополь, ольха, липа, осина
Данный ГОСТ действует и поныне. Но данные, по которым принимают данную классификацию в настоящее время стали устаревшими и не поддерживаются современными требованиями.
Нынешние условия экономики требуют акцентироваться не на подборе сырья под технологию производства продуктов пиролиза, а совершенствовать методы процесса и находить технологии, позволяющие совершенствовать производство. Иначе высокие производственные издержки приведут к неконкурентной себестоимости древесного угля по отношению к другим видам промышленных восстановителей или импорту. Примечательно, что Бразилия, являющаяся лидером по производству древесного угля, перерабатывает деревья эвкалипта, выращиваемые на специальных плантациях
Оптимальный уровень влажности древесины должен находиться в диапазоне 15-20%. С увеличением коэффициента влажности увеличивается расход топлива, снижается выход и прочность угля. Поэтому перед переработкой древесину подвергают принудительной сушке в специальных заготовительных помещениях, с регулируемыми атмосферными условиями.
Подготовка сырья
В промышленности для переработки древесины путем пиролиза используют специально заготовленную технологическую древесину.
На заводы сырье поступает посредством железнодорожного или автомобильного транспорта. В зависимости от требований технологии и оборудования древесина разделывается на куски определенного размера. Отрезки бывают до 3-х метров.
Сбор и хранение сырья организуют в хорошо освещенных и благоустроенных помещениях, оборудованных системой регуляции температуры и влажности. Необходимым атрибутом подобных площадей является соблюдение правил противопожарной безопасности и наличие соответствующего оборудования. Хранят древесину в кучах объемом до 50 000 кубометров.
В древесине постоянно содержится влага. По содержанию воды она разделяется на три группы:
Сырая древесина – среднее содержание влаги свыше 50%;
Полусухая – 25-59%;
Воздушно-сухая – до 25% влаги.
По опыту видно, что для древесины лиственных пород наиболее подходящий способ хранения в расколотом виде. Под кучи устраивают соответствующие приспособления и основания для проветривания. В случае отсутствия циркуляции воздуха древесина может подвергнуться гниению и разложению. Береза и осина с возрастом более подвержена гниению, и при не соответствующем хранении процесс гниения увеличивается. В результате древесина теряет массу в объеме и снижается коэффициент выхода готовой продукции. Более того древесный уголь в итоге получается мелким и не прочным.
Еще одним наиболее важным циклом в подготовке сырья является процесс распиловки и расколки бревен, с целью получения чурок определенного размера, соответствующего требованиям технологического оборудования. Для распиловки используют так называемые слешеры – многопильные станки, позволяющие производить распил нескольких бревен одновременно. Станки такого типа являются необходимым оборудованием для лесохимического предприятия. В целях максимизации производства слешеры оборудованы устройством сбора опилок и стружек, так же используемых в виде сырья на производстве.
Чурки диаметром более 14см и длиной 1м подлежат расколке с помощью гидравлического станка, состоящего из станины и дров колющего механизма.
Готовая продукция пиролиза древесины.
Основной задачей промышленного пиролиза древесины является добыча древесного угля. Помимо этого, в ходе процесса образуются не менее востребованные в различных отраслях мира вещества и химические соединения. В зависимости от природы древесины, физических свойств сырья и условий проведения пиролиза усредненные данные выглядят следующим образом:
Выход продуктов пиролиза древесины
Порода древесины Древесный уголь Смола Низкомолекулярные соединения Газы Вода
Ель 37,9% 15,3% 6,4% 18,2% 22,3%
Сосна 38% 16,7% 6,2% 17,7 21,4
Береза 33,6% 14,3% 12,3% 17% 22,8%
Осина 33% 16% 7,3% 20,4% 23,3%
Из приведенной таблицы видно, что наибольший процент выхода продукции занимает древесный уголь. В промышленности этот ценный ресурс применяется в качестве топлива, восстановительного реагента в металлургической отрасли, для производства кремния, сероуглеродов, применяемых в качестве катализатора в изготовлении каучука, в качестве сорбента в различных фильтрах для очистки газов, жидкостей, в фармацевтике для очистки лекарств и других областях экономики мира.
От вида древесины, используемой в производстве угля, зависят качественные и количественные свойства готового продукта. Так из древесины лиственных пород уголь получается более высокого качества, но в меньшем количестве, чем уголь, полученный от перегонки хвойных пород древесины. Образование уксусной кислоты так же зависит от разновидности пород древесины. У лиственных пород выход больше, чем у хвойных, и где-то посередине у мягколиственных. Кстати говоря, продукт пиролиза из коры деревьев обладает высокой зольностью, и было бы целесообразно добавлять ее к древесине. Однако в производственной практике окорку основного сырья не применяют.
Смола, также образующаяся как продукт пиролиза, представляет собой эмульсию из пироконденсатов полимерных органических соединений. По сути, это водный раствор малорастворимых высокомолекулярных углеводородов. Суммарно в жижке, как еще называют получившуюся смесь, содержатся следующие вещества:
Циклические соединения: крезол, ксиленол, пирокатехин, пирогаллол, метиловые эфиры;
Легколетучие: различные органические спирты, кислоты, эфиры, карбонильные соединения;
Труднолетучие: гидроксикислоты, лактоны, ангидриды сахара, фенол, фурановые соединения.
Полезные соединения отделяются от общей массы путем последующей переработки жижки., посредством фракционного отбора компонентов и прочих химико-технологических процессов Наибольший полезный эффект дают лиственные породы деревьев. Так, выход уксусной кислоты при пиролизе лиственной древесины составляет 4–7%, выход метанола 1–2% от массы сухого сырья. При пиролизе хвойной древесины выход этих соединений в два раза ниже.
Метан, выделяемый в процессе пиролиза, используется как возобновляемый источник энергии в производстве древесного угля.
Применение вторичных продуктов пиролиза
Помимо основного стратегического продукта пиролиза древесины – древесного угля, в процессе реакции получают ряд побочных веществ, нашедшие не меньшую потребность в промышленности. Из множества можно выделить следующие соединения:
Метанол – используется в химической промышленности как ценный растворитель. Второе название данного соединения «древесный спирт». Используется в качестве топлива в некоторых разновидностях двигателей внутреннего сгорания. Широко применяется в авиации. Коэффициент содержания в готовом продукте пиролиза составляет 5-7% от общей массы сырья.
Уксусная кислота — изначально уксусную кислоту добывали из продуктов брожения сахара. Со временем этот ценнейший компонент химической и пищевой промышленности стали получать из продуктов пиролиза древесины, что позволило немного сэкономить пищевое сырье. При пиролизе на выходе уксусная кислота составляет 6-10% от массы древесины.
Горючие газы – смесь попутных газов включает в себя широкий набор химических соединений. Основные компоненты — оксид углерода, метан, ацетилен, этилен, этан, водород, диоксид углерода, находят использование в виде биотоплива. Успешно используется на котельных производственных предприятий, в том числе и на лесохимических заводах в роли возобновляемого энергоресурса. На выходе составляет 1-3,5% массы используемой в пиролизе древесины.
Помимо описанных продуктов пиролиза древесины на выходе продуктов реакции присутствует масса других полезных органических и минеральных соединений, находящие широкое применение в непрерывно развивающихся отраслях промышленности.
Пиролиз древесины в домашних условиях
Многие «умные» домохозяйства используют технологию пиролиза для уменьшения затрат на энергетические ресурсы, одновременно решая проблемы утилизации мусора. В действительности же процессу пиролиза можно подвергать любые материалы и отходы различного происхождения. И получать полезные продукты в виде газа, смазочных материалов и конечно угля и углесодержащих компонентов. Те, кто дома отапливает посредством сжигания дров, могут сократить расход топлива, используя метод сухой перегонки древесины. За счет увеличения коэффициента полезного действия в виде вырабатываемых горючих газов и угля, сокращается расход заготовленного энергетического материала. В качестве сырья подойдут любые отходы, получаемые от деревообработки. Стружка, опилки, срезы древесины, все это является отличной основой для получения полезных продуктов. Далее мы разберем, как организовать процесс пиролиза древесных материалов у себя дома.
Умелые ручки при Пиролизе древесины
В домашних условиях в качестве оборудования для пиролиз древесины подойдут различные приспособления, имеющиеся под рукой. В качестве емкости подойдет обыкновенная железная бочка с крышкой или металлический шкаф. Главное условие, чтобы емкость была чистая от каких-либо химических соединений. Вокруг заранее вырытой ямы выкладываем кирпичи, образуя небольшой котел с поддувалом для огня. Сверху ставим емкость с прорезями для выхода сопутствующих газов. В случае необходимости сбора попутных газов придется соорудить специальный газоприемник с подключением к самодельной реторте, компрессору и емкости, выдерживающей высокие давления. Безопаснее всего, из-за взрывоопасности попутных газов распада при пиролизе, заказать подобное оборудование и специалистов, занимающихся профессиональной сборкой газоконденсирующего оборудования.
Далее в емкость загружаем сырье и поджигаем котел. После прекращения выделения газа оставляем емкость на 2-3 часа остывать. В итоге внутри емкости получаем древесный уголь или в случае перегонки опилок песок, которые можно использовать в хозяйственных нуждах. А также сажу, используемую в качестве углеродсодержащего удобрения в огороде.
В заключении о пиролизе древесины
Друзья, комментируйте, добавляйте свои замечания, предложения, соображения на тему пиролиза древесины.
Пиролиз. Справка — РИА Новости, 11.06.
2010
Виды пиролиза
Окислительный пиролиз – процесс термического разложения промышленных отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями землю, сильно пылящих отходов.
Кроме этого, окислительному пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и возгорают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в измельченном состоянии, автомобильный скрап и др.
Метод окислительного пиролиза является перспективным направлением ликвидации твердых промышленных отходов и сточных вод.
Сухой пиролиз. Этот метод термической обработки отходов обеспечивает их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов.
Сухой пиролиз – процесс термического разложения без доступа кислорода. В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий продукт и твердый углеродистый остаток. В зависимости от температуры, при которой протекает пиролиз, различается:
1. Низкотемпературный пиролиз или полукоксование (450–550 °С). Для данного вида пиролиза характерны максимальный выход жидких и твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания. Метод подходит для получения первичной смолы – ценного жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры, являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать в качестве энергетического и бытового топлива.
2. Среднетемпературный пиролиз или среднетемпературное коксование (до 800 °С) дает выход большего количества газа с меньшей теплотой сгорания и меньшего количества жидкого остатка и кокса.
3. Высокотемпературный пиролиз или коксование (900–1050° С). Здесь наблюдается минимальный выход жидких и твердых продуктов и максимальная выработка газа с минимальной теплотой сгорания – высококачественного горючего, годного для далеких транспортировок. В результате уменьшается количество смолы и содержание в ней ценных легких фракций.
Метод сухого пиролиза получает все большее распространение и является одним из самых перспективных способов утилизации твердых органических отходов и выделении ценных компонентов из них на современном этапе развития науки и техники.
Пиролиз углеводородов
Процесс пиролиза углеводородов (800 900°С) (газовых углеводородов, прямогонного бензина, атмосферного газойля) является основным источником получения этилена и одним из главных источников получения пропилена, дивинила, бензола и ряда других продуктов. Процесс пиролиза (крекинга) нефтегазового сырья был запатентован в 1877 году российским инженером химиком Александром Александровичем Летним.
Пиролиз древесины
При пиролизе древесины (450 500°С) образуется ряд веществ таких как: древесный уголь, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смола и др. Россия одна из самых богатых лесом стран. Поэтому в России сформировались и работали лучшие в мире школы по пиролизу древесины. Их вклад получил мировое признание.
Пиролиз мусора и отходов
Существуют проекты уничтожения бытового мусора с помощью пиролиза. Затруднения с организацией пиролиза шин, пластмасс и других органических отходов связаны не с технологией собственно пиролиза, которая не отличается от технологии термической переработки других твердых материалов.
Проблема состоит в том, что в большинстве отходов содержится фосфор, хлор и сера. Сера и фосфор в окисленной форме летучи и наносят вред окружающей среде. Хлор активно реагирует с органическими продуктами пиролиза с образованием стойких ядовитых соединений (например, диоксины).
Улавливание этих соединений из дыма – процесс не из дешевых и имеющий свои сложности. Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. А невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.
Шины и полимеры представляют собой ценное сырье, в результате их переработки методом низкотемпературного пиролиза (до 500 °С) получаются жидкие фракции углеводородов (синтетическая нефть), углеродистый остаток (технический углерод), металлокорд и горючий газ. В то же время, если сжечь 1 т шин, то в атмосферу выделится 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.
Преимущества пиролизных установок:
1. Достигаются практически полная утилизация материально-энергетических ресурсов ТБО и энергоавтономность всего технологического цикла.
2. Поскольку термическое разложение происходит без доступа воздуха, нет условий для образования таких токсичных соединений, как диоксин, фуран, бензапирен и др.
3. Замкнутость схемы, компактность оборудования и экологическая чистота определяют возможность размещения такого предприятия в черте любого города.
4. Учитывая, что минеральная составляющая ТБО – экологически чистый после термообработки шлак – может использоваться для дорожных работ, такую технологию можно отнести к категории полностью безотходных.
5. Эти установки позволяют получать прибыль за счет реализации произведенной продукции (пар, электроэнергия) в отличие от действующих сегодня производств, где эксплуатационные затраты значительно превосходят доход от реализации, а рентабельность предприятий основывается на платежах населения за переработку мусора.
Для пиролизных установок нет необходимости строить капитальные сооружения и высокие дымовые трубы. Установки могут монтироваться под навесом или в ангарах легкого типа на бетонном основании.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Оборудование для переработки древесины — ФОРТАН
Наша компания производит и предлагает установки для переработки отходов древесины – ФОРТАН и ФОРТАН-М — с разной производительностью. Процесс переработки отходов древесины заключается в методе переработки отходов — пиролизе. Древесный пиролиз – это основной процесс получения не только твердых углеродов, но и углеводородного сырья в целом.

Производительность ФОРТАН 5,2 м³/сутки (до 4 тонн) Производительность ФОРТАН-М 72 м³/сутки (до 50 тонн)

Более подробную информацию о процессе работы установок ФОРТАН и ФОРТАН-М можно узнать, просмотрев видео:

Краткое описание технологического процесса в установках для переработки отходов древесины ФОРТАН и ФОРТАН-М

В реторту загружают отходы древесины. Реторта представляет собой емкость из жаростойкого металла и размещается в модуле пиролиза. Модуль пиролиза футерован высокотемпературной теплоизоляцией на основе керамического волокна и огнеупорным бетоном — во время работы температура наружной стенки модуля безопасна для обслуживающего персонала. Сырье не подвергается прямому воздействию огня, теплопередача осуществляется через стенки реторты. Предельные рабочие температуры – 450-520 ͦС. Крышка реторты изготавливается с затвором специальной конструкции, который обеспечивает полную герметизацию пространства внутри реторты и исключает вероятность дымления. Парогазовая смесь выходит из реторты по трубопроводу, охлаждается в конденсаторе-холодильнике, пары конденсируются, и полученная жидкость отделяется от неконденсирующихся газов. Жидкость накапливается в сборнике жидкого продукта, газ используется для поддержания процесса пиролиза – направляется на горелку и сжигается в печи. Установки ФОРТАН и ФОРТАН-М предназначены для мобильного использования: имеют стандартные габариты для транспортировки любыми видами транспорта, фланцевые соединения во всей конструкции, благодаря чему процесс монтажа-демонтажа занимает минимум времени, и подставку для транспортировки.

Результаты переработки отходов древесины на установках ФОРТАН

Результат 1: бизнес по утилизации отходов древесины

Проблема рационального и полного использования древесных отходов лесопиления и деревообработки в качестве вторичного технологического сырья приобретает важнейшее народнохозяйственное значение. В связи с этим мы предлагаем Вам открыть собственный бизнес по переработке отходов древесины. Стоит задуматься над этим, ведь каждую неделю вырубают гектары деревьев, и никто при этом не имеет возможности и сил возродить такие массивы деревьев. Однако можно начать с маленького и начать переделывать и повторно использовать отходы древесины. Именно Вы можете предложить повторное использование уже переработанных отходов древесины. К тому же Вы сможете перерабатывать еще собственные скапливающиеся отходы. Звоните нашим специалистам для получения больше информации об открытии собственного бизнеса!

Результат 2: получение коммерческих продуктов

В таблице приведены примеры дополнительных продуктов, которые Вы сможете получить при переработке отходов древесины.

Древесный уголь — 25-30% Используется как твердое топливо.
Жидкое печное топливо (древесная смола) — 5-7% Подвергается дальнейшей переработке с получением ингибиторов (богатых фенолами), флотационного масла. Может использоваться как темное топливо.
Газ – 20-25% Используется для поддержания технологического процесса пиролиза внутри печи. Может использоваться для сторонних потребителей.
Подсмольная вода – 40-50% Используется для дальнейшей переработки с получением уксусной кислоты, метилового спирта и др.
Тепло Тепловая энергия аккумулируется в котлах-утилизаторах для подогрева воды и отопления.

Результат 3: благодарность от природы
Разработанные нашей компанией установки являются экологичными и безопасными для окружающей среды. После создания изделия или конструирования дома остается довольно много отходов древесины. Большинство выбрасывает их, забывая о переработке или повторное использование. От избытка отходов древесины засоряются участки леса, полей и даже озер и рек. Мы предлагаем решение этой проблемы с помощью универсальных установок ФОРТАН и ФОРТАН-М. Присоединяйтесь к защите окружающей среды и Вы!
Мы предлагаем Вам полный спектр услуг при покупке нашего оборудования:
Гарантия 2 года Шеф-монтаж
Пуско-наладка Обучение персонала
Гарантийное и постгарантийное обслуживание Вся необходимая техническая документация
Полное техническое сопровождение, консультации Организация доставки оборудования
Проведение таможенных процедур для экспорта Предоставление необходимых документов для импорта
Преимущества установок ФОРТАН и ФОРТАН-М
На установках ФОРТАН и ФОРТАН-М можно утилизировать разные виды отходов: отходы резинотехнических изделий и пластмасс, отходы деревообработки и лесохимии, промасленной стружки и окалины металлургических производств, нефтешламы, медицинские отходы и др. Полный список отходов включает более 900 наименований.
Установки ФОРТАН и ФОРТАН-М предназначены для компаний, желающих организовать бизнес по переработке отходов, и для предприятий, которым необходимо самостоятельно перерабатывать производственные отходы и получать из них продукты и дополнительные источники энергии.
Наше оборудование для переработки отходов древесины соответствует экологическим нормам и имеет необходимые сертификаты и разрешительные документы.
Пиролиз древесины — обзор
11.2 Некаталитический пиролиз
За последние 30 лет различные виды микроводорослей, такие как Chlorella (Babich et al., 2011; Borges et al., 2014; Campanella and Harold, 2012; Du et al., 2011), Chlorella vulgaris (Belotti et al., 2014; Gierson et al., 2009; Hu et al., 2012; Wang et al., 2013, 2015), Chlorella protothecoides (Demirbaş , 2006; Miao, Wu, 2004; Miao et al., 2004; Peng et al., 2000), Scenedesmus sp. (Harman-Ware et al., 2013; Kim et al., 2014; Vardon et al., 2012), Spirulina platensis (Jena, Das, 2011; Vardon et al., 2012), Chaetoceros muelleri (Gierson et al., 2009), Dunaliella tertiolecta (Gierson et al., 2009), Synechococcus (Grierson et al., 2009), Nannochloropsis sp. (Borges et al., 2014; Pan et al., 2010), Tetraselmis chui (Grierson et al., 2009, 2011), Chlorella sp. КР-1 (Na et al., 2012) и Microcystis aeruginosa (Miao et al., 2004) были исследованы с точки зрения выхода бионефти и состава, полученного в процессе пиролиза при различных условиях реакции и режимах работы (Таблица 11.1).
Микроводоросли в основном состоят из белков, липидов и углеводов с различным процентным содержанием 29–61, 5–50 и 13–36 мас.% Соответственно (Chen et al., 2015). По элементному составу содержание углерода (39–50 мас.%) И водорода (5–8 мас.%) Аналогично лигноцеллюлозе.С другой стороны, содержание кислорода (25–38 мас. %) И N (5–11 мас.%) Ниже и намного выше, соответственно, по сравнению с лигноцеллюлозной биомассой (Babich et al., 2011; Campanella, Harold, 2012; Chen et al., 2015; Kim et al., 2014; Vardon et al., 2012; Wang et al., 2013).
Согласно рис. 11.1, некаталитический пиролиз, который осуществляется без использования слоя катализатора (в конфигурациях реактора с неподвижным и псевдоожиженным слоем), может выполняться с учетом скорости нагрева (HR) в обоих режимах, медленном и быстрый пиролиз.Это будет подробно рассмотрено в следующих разделах.
11.2.1 Медленный пиролиз
Скорость реакции микроводорослей при медленном пиролизе невысока из-за низкой HR (0,1–1 ° C / с), что приводит к более высоким выходам как полукокса, так и неконденсируемых газов в ущерб фракция бионефти. Температура является важным фактором, влияющим на медленный пиролиз микроводорослей. Влияние этого параметра исследовалось в литературе в широком диапазоне (200–700 ° C) (Belotti et al., 2014; Демирбаш, 2006; Йена и Дас, 2011; Пан и др. , 2010; Peng et al., 2000). Максимальный массовый выход бионефти (24–55 мас.%) С высоким HHV (25–40 МДж / кг) был получен при температуре около 500 ° C для различных конфигураций реакторов и различных видов микроводорослей (Demirbaş, 2006; Jena and Das, 2011; Peng et al., 2000). Таким образом, Грирсон и др. (2009) исследовали шесть видов микроводорослей, которые подвергались одинаковым условиям медленного пиролиза: 10 ° C / мин и 500 ° C. Было установлено, что для всех видов энергия, необходимая для достижения термического преобразования, составляет приблизительно 1 МДж / кг.Тем не менее, массовое и энергетическое распределение продуктов значительно варьировалось от одного вида к другому, зеленые виды (такие как T. chuli и Chlorella ), поддерживающие более высокое производство биотоплива (газы и бионефть) с образованием менее 37 мас. . Таким образом, массовый выход бионефти и газа варьировался от 24–43 и 13–25 мас.% Соответственно. Демирбаш (2006) изучал медленный пиролиз C. protothecoides при различных температурах, наблюдая увеличение выхода бионефти с 5.От 7 до 55,3 мас.% При повышении температуры от 250 ° C до 500 ° C, снижаясь до 51,8 мас.% При 600 ° C. Напротив, выход газа непрерывно увеличивался во всем диапазоне температур почти до 40 мас.%. Автор пришел к выводу, что бионефть, полученная при пиролизе микроводорослей, имеет лучшее качество с точки зрения теплотворной способности, чем бионефть, полученная при пиролизе мхов и древесины. Jena и Das (2011) получили выход бионефти в диапазоне 23–29 мас.% При оценке медленного пиролиза S. platensis при 350–500 ° C.Авторы заметили, что чем выше температура, тем выше конверсия и лучше качество биомасла с точки зрения вязкости и теплотворной способности.
С другой стороны, остатки микроводорослей после экстракции липидов также были исследованы в качестве источника топлива посредством пиролиза. Таким образом, Pan et al. (2010) обнаружили максимальный выход бионефти 31 мас.% При 400 ° C во время пиролиза Nannochloropsis sp. остаток. Доля газа и полукокса следовала противоположным тенденциям с температурой пиролиза, что сопровождалось заметным увеличением всех компонентов газа, за исключением CO, который снизился.Vardon et al. (2012) сравнили процесс медленного пиролиза биомассы Scenedesmus в сырой и истощенной липидами форме, получив (безводные) выходы бионефти 31 и 24 мас.% Соответственно, тогда как выход газа следовал противоположной тенденции со значениями 12. и 21% масс. Основными видами газа в добываемом неконденсирующемся газе были CO ₂, CO, CH ₄, C ₂ H ₄, C ₂ H ₆ и H ₂.
Grierson et al.(2011) оценили свойства бионефти, полученного в результате медленного пиролиза T. chui (43 мас.% С HHV 27,9 МДж / кг), и обнаружили, что компоненты биомасла включают большую долю ценные молекулы в диапазоне C ₁₆ –C ₂₀, такие как жирные кислоты, алканы, алкены, амиды, альдегиды, терпены, пирролидинины, фитол и фенолы. Na et al. (2012) исследовали пиролиз Chlorella sp. KR-1 и провели дальнейшее деоксигенирование через стадию каталитического декарбоксилирования.Выход масла пиролиза составил 55 мас.%, Легкая фракция составляла 64,2% от общего количества и в основном состояла из свободных жирных кислот (C ₁₆, C ₁₈) и углеводородов (C ₁₅, C ₁₇). ) подходит для каталитического декарбоксилирования.
11.2.2 Быстрый пиролиз
Быстрый пиролиз включает использование высоких скоростей нагрева (10–200 ° C / с) биомассы и короткое время пребывания (0,5–10 с) паров пиролиза в реакторе, что позволяет максимальное производство бионефти.Соответственно, в последнее время быстрому пиролизу уделяется большое внимание при производстве жидкого биотоплива из различных типов биомассы, таких как микроводоросли (Chen et al., 2015).
Массовые выходы и HHV биомасла быстрого пиролиза микроводорослей, обнаруженные в недавней литературе, варьируются в широком диапазоне со значениями между 18–72 мас. % И 18–41 МДж / кг, соответственно, в зависимости от условий эксплуатации: температура (300 –600 ° C), скорость нагрева (600–1000 ° C / с) и время пребывания (1,5–3 с) (Babich et al., 2011; Belotti et al., 2014; Кампанелла и Гарольд, 2012; Harman-Ware et al., 2013; Ким и др., 2014; Мяо и Ву, 2004; Miao et al., 2004; Wang et al., 2013). Таким образом, Belotti et al. (2014) наблюдали более высокий выход бионефти при быстром пиролизе микроводорослей по сравнению с медленным пиролизом. В этом случае выход бионефти непрерывно снижался с увеличением температуры (400–700 ° C) с 72 до 59 мас.%, Улучшая газовую фракцию с 5 до 22 мас.%. В этой работе азотное голодание микроводорослей было предложено как стратегия увеличения производства биомасла (72 против 69 мас.% При 400 ° C) и улучшения его качества.Биомасла, полученные из истощенной биомассы, показали более высокое содержание жирных кислот и более низкое содержание азотистых веществ. Кроме того, более высокое количество липидов, присутствующих в микроводорослях, испытывающих нехватку азота, привело к более высокому содержанию углерода и, следовательно, к небольшому увеличению их HHV.
Большинство работ по быстрому пиролизу микроводорослей было выполнено в непрерывном режиме в реакторах с псевдоожиженным слоем или с фонтаном (Fermoso et al., 2016; Hernando et al., 2016; Nowakowski et al., 2007; Patwardhan et al., 2010; Vispute et al., 2010). Miao и Wu (2004) указали, что биомасла от быстрого пиролиза микроводорослей, метаболические пути которых были изменены посредством гетеротрофного роста, имели более высокую теплотворную способность и более низкое содержание кислорода, 41 МДж / кг и 11,2 мас.%. соответственно, чем полученные из автотрофных клеток (30 МДж / кг и 19,4 мас.% O соответственно) и древесины (31 МДж / кг и 37,3 мас.% O соответственно). Более высокая степень деоксигенации биомасел, полученных из микроводорослей, обеспечивает лучшую стабильность при хранении, чем биомасла, получаемые из древесины.Соответственно, гетеротрофно выращенные микроводоросли могут быть лучшим сырьем, чем автотрофно выращенные микроводоросли для быстрого пиролиза.
Scenedesmus sp. был подвергнут пиролизу в конфигурации реактора с псевдоожиженным слоем (Harman-Ware et al., 2013; Kim et al., 2014). Kim et al. сравнили быстрый пиролиз этой микроводоросли с пиролизом скорлупы семян ятрофы. Производство бионефти из микроводорослей и ятрофы составляло 52 и 46 мас.% Соответственно. Количество образовавшегося полукокса было почти одинаковым для обеих биомасс, тогда как ятрофа способствовала большему производству газа (в основном CO и CO ₂).Биомасло из микроводорослей содержало высокие концентрации алифатических соединений, сложных алкиловых эфиров жирных кислот, спиртов и нитрилов. Harman-Ware et al. (2013) исследовали эффективность быстрого пиролиза Scenedesmus sp. в лабораторном слое с фонтаном, работающем при 480 ° C, с достижением выхода биомасла 55 мас.% при среднем значении HHV 18,4 МДж / кг, что сравнимо с выходом биомасла, полученного в результате быстрого пиролиза древесины (Mohan et al. al., 2006), но ниже, чем значение, указанное Miao и Wu (2004) для бионефти, полученной в результате быстрого пиролиза при температуре ° C. protothecoides культивировали автотрофно.
Быстрый пиролиз микроводорослей также проводился в реакторах с неподвижным слоем с различными конфигурациями, таких как вертикальный реактор с падающими твердыми частицами (Campanella and Harold, 2012) и горизонтально движущийся реактор (Babich et al., 2011). Таким образом, Кампанелла и Гарольд (2012) исследовали различные виды микроводорослей в условиях быстрого пиролиза в реакторе с падающими твердыми частицами, получив более высокую продукцию бионефти, чем в системе с неподвижным слоем. Они наблюдали снижение добычи бионефти при температурах реакции (450–600 ° C) от 30.От 6 до 22,8 мас.% С максимальным выходом 33,1 мас.% При 500 ° C во время быстрого пиролиза зеленых водорослей. Они также протестировали различные виды водорослей (среди них зеленые, зелено-синие и Chlorella ) в тех же условиях, поддерживая выход биомасла от 25 до 47 мас.%. Продукт, как и ожидалось, содержал довольно большую долю O- и N-содержащих частиц, что хорошо соответствовало элементному составу сырья. С другой стороны, Бабич и др. (2011) обнаружили увеличение выхода бионефти с температурой (300–450 ° C) от 35 до 55 мас.%.Теплотворная способность (~ 26 МДж / кг) и содержание воды (38-40 мас.%) Этих биомаслей не менялись с температурой, что приводило к более высокой эффективности рекуперации энергии при более высоких температурах (от 26% до 42%).
Wang et al. (2013) исследовали потенциал восстановления энергии и питательных веществ из остатка C. vulgaris после экстракции липидов посредством быстрого пиролиза. Выход бионефти, полукокса и газа составил 53, 31 и 10 мас.% Соответственно. Содержание кислорода в биомасле было 33,7 мас.%, Что ниже, чем в биомасле из древесины (35–40 мас.%).Кроме того, было извлечено 52,3 и 60,3 мас.% Углерода и азота, соответственно, присутствующих в остатке C. vulgaris . Произведенное био-масло состояло, среди прочего, из ароматических углеводородов, амидов, аминов, карбоновых кислот, фенольных соединений и жирных кислот. Из-за высокой доли белков в сырье многие биомасла содержат азот, например нитрилы и пирролы. Кроме того, более 94% энергетической ценности сырья было извлечено в продуктах бионефти и биоугля.
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует куки для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Пиролиз древесины бука в расплаве полиэтилена как средство увеличения производства левоглюкозана и метоксифенола
1.
Carus, M. et al. . Композиты из древесно-пластика (WPC) и композиты из натурального волокна (NFC): европейские и мировые рынки 2012 г. и будущие тенденции в автомобилестроении и строительстве; Исследование рынка WPC / NFC 2014–10. Древесно-пластиковые композиты (WPC) и композиты из натурального волокна (NFC): европейские и мировые рынки, 2012 г. и будущие тенденции в автомобилестроении и строительстве; Исследование рынка WPC / NFC, 2014–10 (2014).
2.
Мун, Р. Дж., Мартини, А., Нэрн, Дж., Симонсен, Дж. И Янгблад, Дж. Обзор целлюлозных наноматериалов: структура, свойства и нанокомпозиты. Обзор химического общества 40 , 3941–3994 (2011).
CAS Статья Google ученый
3.
Jakab, E., Varhegyi, G. & Faix, O. Термическое разложение полипропилена в присутствии древесных материалов. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 56 , 273–285 (2000).
CAS Статья Google ученый
4.
Марин, Н. и др. . Копиролиз смесей древесной биомассы и синтетических полимеров. Часть II: характеристика жидких фаз. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 65 , 41–55 (2002).
CAS Статья Google ученый
5.
Шарыпов В.И. и др. .Копиролиз смесей древесной биомассы и синтетических полимеров. Часть I: влияние экспериментальных условий на эволюцию твердых тел, жидкостей и газов. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 64 , 15–28 (2002).
CAS Статья Google ученый
6.
Шарыпов В.И. и др. . Сопиролиз смесей древесной биомассы и синтетических полимеров. Часть III: Характеристика тяжелых продуктов. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 67 , 325–340 (2003).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 7.
Zhou, L., Wang, Y., Huang, Q. & Cai, J. Термогравиметрические характеристики и кинетика сопиролиза смесей пластмасс и биомассы. Технология переработки топлива 87 , 963–969 (2006).
CAS Статья Google ученый
8.
Рутковски П. и Кубацки А. Влияние добавления полистирола к целлюлозе на химическую структуру и свойства бионефти, полученного в процессе пиролиза. Преобразование энергии и управление 47 , 716–731 (2006).
CAS Статья Google ученый
9.
Донг, К., Янг, Ю., Джин, Б. и Хорио, М. Пиролиз опилок и полиэтилена в трубчатых реакторах TG и U-образной формы. Управление отходами 27 , 1557–1561 (2007).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 10.
Бребу М., Укар С., Василе К. и Яник Дж. Сопиролиз сосновой шишки с синтетическими полимерами. Топливо 89 , 1911–1918 (2010).
CAS Статья Google ученый
11.
Хан, Б. и др. . Поведение и кинетика сопиролиза смесей пластмассы и биомассы с помощью термогравиметрического анализа. Журнал термического анализа и калориметрии 115 , 227–235 (2013).
Артикул Google ученый
12.
Oyedun, A. O., Gebreegziabher, T., Ng, D. K. S. & Hui, C. W. Пиролиз смешанных отходов биомассы и пластмассовых отходов — подход к моделированию для снижения энергопотребления. Энергия 75 , 127–135 (2014).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 13.
Сайдак М. и Музыка Р. Использование пластиковых отходов в качестве топлива при совместном пиролизе биомассы. Часть I. Влияние добавления пластиковых отходов на процесс и продукцию. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 107 , 267–275 (2014).
CAS Статья Google ученый
14.
Сайдак М. и Словик К. Использование пластиковых отходов в качестве топлива при совместном пиролизе биомассы: Часть II. Дисперсионный анализ процесса сопиролиза. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 109 , 152–158 (2014).
CAS Статья Google ученый
15.
Önal, E., Uzun, B. & Pütün, A. E. Производство бионефти путем совместного пиролиза скорлупы миндаля в виде биомассы и полиэтилена высокой плотности. Преобразование энергии и управление 78 , 704–710 (2014).
Артикул Google ученый
16.
Суриаппарао, Д. В., Охха, Д. К., Рэй, Т. и Вину, Р. Кинетический анализ совместного пиролиза целлюлозы и полипропилена. Журнал термического анализа и калориметрии 117 , 1441–1451 (2014).
CAS Статья Google ученый
17.
Сюэ, Ю., Чжоу, С., Браун, Р. К., Келкар, А., Бай, X. Быстрый пиролиз биомассы и пластиковых отходов в реакторе с псевдоожиженным слоем. Топливо 156 , 40–46 (2015).
CAS Статья Google ученый
18.
Сайдак, М. , Музыка, Р., Грабак, Дж. И Словик, К. Использование пластиковых отходов в качестве топлива при совместном пиролизе биомассы. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 112 , 298–305 (2015).
CAS Статья Google ученый
19.
Кумагаи, С., Фудзита, К., Камеда, Т. и Йошиока, Т.Взаимодействие смесей древесины бука с полиэтиленом при совместном пиролизе. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 122 , 531–540 (2016).
CAS Статья Google ученый
20.
Гунаси, С. Д., Данон, Б., Горгенс, Дж. Ф. и Мохи, Р. Копиролиз ПЭНП и целлюлозы: синергизм при удалении летучих веществ и конденсации. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 126 , 307–314 (2017).
CAS Статья Google ученый
21.
Gunasee, S. D., Carrier, M., Gorgens, J. F. и Mohee, R. Пиролиз и сжигание твердых бытовых отходов: оценка синергетических эффектов с использованием TGA-MS. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 121 , 50–61 (2016).
CAS Статья Google ученый
22.
Чжан Х., Лей Х., Чен, С. и Ву, Дж. Каталитический сопиролиз лигноцеллюлозной биомассы с полимерами: критический обзор. Зеленая химия 18 , 4145–4169 (2016).
CAS Статья Google ученый
23.
Сюэ, Дж. и др. . Синергетический эффект совместного пиролиза целлюлозы и полипропилена на полностью кремнеземном мезопористом катализаторе MCM-41 с использованием термогравиметрии – инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье и пиролиза – газовой хроматографии – масс-спектрометрии. Энергия и топливо (2017).
24.
Дорадо, К., Маллен, К. А. и Боатенг, А. А. Катализированный сопиролиз биомассы и пластмасс H-ZSM5. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2 , 301–311 (2014).
CAS Статья Google ученый
25.
Li, X. et al. . Улучшение производства ароматических веществ при каталитическом быстром пиролизе целлюлозы путем совместной подачи полиэтилена низкой плотности. Applied Catalysis A: General 455 , 114–121 (2013).
CAS Статья Google ученый
26.
Ким, Б.-С. и др. . Каталитический копиролиз целлюлозы и термопластов на HZSM-5 и HY. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 4 , 1354–1363 (2016).
CAS Статья Google ученый
27.
Дуан, Д. и др. . Ex-situ Каталитический совместный пиролиз лигнина и полипропилена для улучшения качества биомасла с помощью микроволнового нагрева. Биоресурсная технология 241 , 207–213 (2017).
CAS Статья Google ученый
28.
Fan, L. et al. . Быстрый каталитический сопиролиз лигнина и полиэтилена низкой плотности с помощью микроволн с HZSM-5 и MgO для улучшения выхода и качества биомасла. Биоресурсная технология 225 , 199–205 (2017).
CAS Статья Google ученый
29.
Xue, Y., Kelkar, A. & Bai, X. Каталитический сопиролиз биомассы и полиэтилена в тандемном микропиролизере. Топливо 166 , 227–236 (2016).
CAS Статья Google ученый
30.
Ким, Ю.-М. и др. .Каталитический сопиролиз полипропилена и ламинарии японской над цеолитами. Международный журнал водородной энергетики 42 , 18434–18441 (2017).
CAS Статья Google ученый
31.
Кумагаи, С. и др. . Новый катализатор Ni – Mg – Al – Ca для увеличения производства водорода для пиролиза – газификации смеси биомассы и пластика. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 113 , 15–21 (2015).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 32.
Альварес, Дж. и др. . Производство водорода из биомассы и смесей пластмасс методом пиролиза-газификации. Международный журнал водородной энергетики 39 , 10883–10891 (2014).
CAS Статья Google ученый
33.
Liu, W.-W. и др. . Исследование влияния типов металлов в (Me) -Al-MCM-41 на мезопористую структуру и каталитическое поведение во время катализируемого паром сопиролиза pubescens и LDPE. Прикладной катализ B: Окружающая среда 129 , 202–213 (2013).
CAS Статья Google ученый
34.
Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М. и Низами А. С. Каталитический пиролиз пластиковых отходов: обзор. Технологическая безопасность и охрана окружающей среды 102 , 822–838 (2016).
CAS Статья Google ученый
35.
Лопес, Г., Артетче, М., Амутио, М., Бильбао, Дж. И Олазар, М. Термохимические способы повышения ценности отходов полиолефиновых пластиков для производства топлива и химикатов. Обзор. Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 73 , 346–368 (2017).
CAS Статья Google ученый
36.
Лю, К., Ван, Х., Карим, А. М., Сан, Дж. И Ван, Ю. Каталитический быстрый пиролиз лигноцеллюлозной биомассы. Обзор химического общества 43 , 7594–7623 (2014).
CAS Статья Google ученый
37.
Кумагаи С. и Йошиока Т. Переработка сырья через Пиролиз пластиковых отходов. Журнал Японского института нефти 59 , 243–253 (2016).
CAS Статья Google ученый
38.
Хосоя Т., Кавамото, Х. и Сака, С. Различные пиролитические пути левоглюкозана в паровой и жидкой / твердой фазах. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 83 , 64–70 (2008).
CAS Статья Google ученый
39.
Пейн, Дж. Б., Питавалла, Ю. Б. и Наворал, Дж. Д. Механизмы пиролиза углеводов на основе изотопного мечения. Часть 4. Пиролиз D-глюкозы: образование фуранов. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 83 , 37–63 (2008).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 40.
Пейн, Дж. Б., Питавала, Ю. Б. и Наворал, Дж. Д. Механизмы пиролиза углеводов на основе изотопного мечения. Часть 2. Пиролиз D-глюкозы: общий разобщающий анализ и образование карбонильных соединений C-1 и C-2 с помощью механизмов электроциклической фрагментации. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 82 , 10–41 (2008).
CAS Статья Google ученый
41.
Шен, Д. К., Гу, С. и Бриджуотер, А. В. Исследование пиролитического поведения гемицеллюлозы на основе ксилана с использованием TG-FTIR и Py-GC-FTIR. Журнал аналитического и прикладного пиролиза 87 , 199–206 (2010).
CAS Статья Google ученый
42.
Реткофски, Х. Л., Старк, Дж. М. и Фридель, Р. А. Электронный спиновой резонанс в американских углях. Аналитическая химия 40 , 1699–1704 (1968).
CAS Статья Google ученый
43.
O’Neill, P., Steenken, S. & Schulte-Frohlinde, D. Образование катион-радикалов метоксилированных бензолов реакцией с радикалами OH, Tl ²⁺, Ag ²⁺ и SO ₄ ∙ ^— в водном растворе. Оптический и кондуктометрический импульсный радиолиз и in situ радиолиз электронно-спинового резонанса. Журнал физической химии 79 , 2773–2779 (1975).
Артикул Google ученый
44.
Ван, С., Ру, Б., Лин, Х. и Луо, З. Механизм разложения моносахаридов и ксилана в условиях пиролиза с теоретическим моделированием энергетических профилей. Биоресур Технол 143 , 378–383 (2013).
CAS Статья Google ученый
45.
Хуанг, Дж., Лю, К., Тонг, Х., Ли, В. и Ву, Д.Теоретические исследования механизма пиролиза ксилопиранозы. Вычислительная и теоретическая химия 1001 , 44–50 (2012).
CAS Статья Google ученый
46.
Янг, Х., Ян, Р., Чен, Х., Ли, Д. Х. и Чжэн, К. Характеристики пиролиза гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. Топливо 86 , 1781–1788 (2007).
CAS Статья Google ученый
47.
Шен, Д. К. и Гу, С. Механизм термического разложения целлюлозы и ее основных продуктов. Технология биоресурсов 100 , 6496–6504 (2009).
CAS Статья Google ученый
48.
Тан, М. и Бэкон, Р. Карбонизация целлюлозных волокон — I. Низкотемпературный пиролиз. Углерод 2 , 211–220 (1964).
CAS Статья Google ученый
49.
Петракис, Л. и Гранди, Д. У. Спектрометрическое исследование свободных радикалов в углях с помощью электронного спинового резонанса. Аналитическая химия 50 , 303–308 (1978).
CAS Статья Google ученый
50.
Трубецкая, А. и др. . Характеристика свободных радикалов с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса в биохарах от пиролиза при высоких скоростях нагрева и при высоких температурах. Биомасса и биоэнергетика 94 , 117–129 (2016).
CAS Статья Google ученый
51.
Пасторова И., Ботто Р. Э., Арис П. В. и Бун Дж. Дж. Структура полукокса целлюлозы: комбинированное аналитическое исследование Py-GC-MS, FTIR и ЯМР. Исследование углеводов 262 , 27–47 (1994).
CAS Статья Google ученый
52.
Поутсма, М. Л. Повторное исследование пиролиза полиэтилена: потребности в данных, свободнорадикальные механистические соображения и термохимическое кинетическое моделирование путей образования исходного продукта. Макромолекулы 36 , 8931–8957 (2003).
ADS CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 53.
Кавашима, Т., Шимада, С., Кашивабара, Х. и Сохма, Дж. Исследования ЭПР молекулярных механизмов разрушения полимеров при низких температурах. Полимерный журнал 5 , 135 (1973).
CAS Статья Google ученый
54.
Кавамото, Х., Хосоя, Т., Уэно, Ю., Сёдзи, Т., Сака, С. Термическая стабилизация и разложение простых гликозидов в присутствии ароматических веществ в закрытых ампулах: роль водородных связей OH ⋯ π . Журнал аналитического и прикладного пиролиза 109 , 41–46 (2014).
CAS Статья Google ученый
55.
Асмади, М., Кавамото, Х. и Сака, С. Реакции пиролиза древесины японского кедра и японского бука в закрытом ампульном реакторе. Journal of Wood Science 56 , 319–330 (2010).
CAS Статья Google ученый
56.
Хосоя Т., Кавамото Х. и Сака С. Влияние неорганических веществ на пиролиз древесины при температуре газификации. Journal of Wood Science 53 , 351–357 (2007).
CAS Статья Google ученый
Пиролиз древесины эвкалипта в реакторе с псевдоожиженным слоем
1.
Ф. Абниса, W.M.A. Ван Дауд, W.N.W. Хусин, Дж. Саху, Возможности использования скорлупы пальм в качестве источника энергии биомассы в Малайзии путем производства бионефти в процессе пиролиза. Биомасса Биоэнергетика 35 , 1863–1872 (2011)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 2.
Д. Озчимен, Ф. Караосманоглу, Производство и характеристика биомасла и биоугля из рапсового жмыха. Обновить. Энергетика 29 , 779–787 (2004)
Статья Google ученый
3.
Дж. Л. Истерли, М. Бамхэм, Обзор биомассы и топливных отходов для производства энергии. Биомасса Биоэнергетика 10 , 79–92 (1996)
CAS Статья Google ученый
4.
L.E. Броссар Перес, L.A.B. Кортез, Возможности использования пиролитической смолы из жома в промышленности. Биомасса Биоэнергетика 12 , 363–366 (1997)
Статья Google ученый
5.
К. Ди Блази, Г. Синьорелли, К. Ди Руссо, Г. Реа, Распределение продуктов пиролиза древесины и сельскохозяйственных остатков. Ind. Eng. Chem. Res. 38 , 2216–2224 (1999)
Артикул Google ученый
6.
С. Черник, А.В. Бриджуотер, Обзор применений масла быстрого пиролиза биомассы. Энергетическое топливо 18 , 590–598 (2004)
CAS Статья Google ученый
7.
H.B. Goyal, D. Seal, R.C. Саксена, Биотопливо от термохимического преобразования возобновляемых ресурсов: обзор. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 12 , 5004–5017 (2008)
Артикул Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 8.
П. Маккендри, Производство энергии из биомассы (часть 2): технологии преобразования. Биоресурсы. Technol. 83 , 47–54 (2002)
CAS Статья Google ученый
9.
М.Б. Атта, Некоторые характеристики семян чернушки ( Nigella sativa L.), культивируемой в Египте, и их липидный профиль. Food Chem. 83 , 63–68 (2003)
Артикул Google ученый
10.
F.C. Караосманоглу, Э. Улчуоглу, Пиролиз рапсового жмыха. Energy Sour. 23 , 377–382 (2001)
CAS Статья Google ученый
11.
S. Ucar, A. R. Озкан, Характеристика продуктов пиролиза рапсового жмыха. Биоресурсы. Technol. 99 , 8771–8776 (2008)
CAS Статья Google ученый
12.
Герцель Х.Ф. Производство и оценка биомасел пиролиза подсолнечного жмыха. Биомасса Биоэнергетика 23 , 307–314 (2002)
CAS Статья Google ученый
13.
С. Йоргун, С. Сенсоз, О.М. Коккар, Мгновенный пиролиз подсолнечного жмыха для производства жидкого топлива. J. Anal. Прил. Пиролиз 60 , 1–12 (2001)
CAS Статья Google ученый
14.
Озбай Н., Путун А.Е., Путун Э. Производство биомасла путем быстрого пиролиза хлопкового жмыха: выходы продуктов и составы. Int. J. Energy Res. 30 , 501–510 (2006)
CAS Статья Google ученый
15.
Озбай Н., Путун А.Е., Узун Б.Б., Путун Э. Биокруда из биомассы: пиролиз хлопкового жмыха. Обновить. Энергетика 24 , 615–625 (2001)
CAS Статья Google ученый
16.
А.Е. Путун, Э. Апайдин, Э. Путун, Производство биомасла пиролизом и паровым пиролизом соевого жмыха: выходы продуктов и состав. Энергетика 27 (7), 703–713 (2002)
CAS Статья Google ученый
17.
С. Сенсоз, Д. Ангин, Пиролиз жмыха семян сафлора ( Charthamus tinctorius L. ) в реакторе с неподвижным слоем: часть 1. Влияние параметров пиролиза на выход продукта. Биоресурсы. Technol. 99 , 5492–5497 (2008)
Артикул Google ученый
18.
С. Сенсоз, Д. Ангин, Пиролиз жмыха семян сафлора ( Charthamus tinctorius L.) в реакторе с неподвижным слоем: часть 2. Структурная характеристика пиролизных биомасел.Биоресурсы. Technol. 99 , 5498–5504 (2008)
Артикул Google ученый
19.
Р. Разуан, К. Чен, Х. Чжан, В. Шарифи, Дж. Свитенбанк, Пиролиз и сжигание масличной пальмы и жмыха пальмовых косточек в реакторе с неподвижным слоем. Биоресурсы. Technol. 101 , 4622–4629 (2010)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 20.
С. Ли, С. Сюй, С.Лю, К. Ян, К. Лу, Быстрый пиролиз биомассы в реакторе свободного падения для газа, богатого водородом. Fuel Process Technol. 85 , 1201–1211 (2004)
CAS Статья Google ученый
21.
C. Acikgoz, O.M. Коккар, Мгновенный пиролиз льняного семени ( Linum usitatissimum L.) для производства жидкого топлива. J. Anal. Прил. Пиролиз 78 , 406–412 (2007)
CAS Статья Google ученый
22.
К. Ацикгоз, О.М. Коккар, Характеристика масла медленного пиролиза, полученного из семян льна ( Linum usitatissimum L.). J. Anal Appl. Пиролиз 85 , 151–154 (2009)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 23.
P.T. Уильямс, А. Reed, Предварительно сформированные маты из активированного угля, полученные в результате пиролиза текстильных отходов из биомассы. J Anal. Прил. Пиролиз 70 , 563–577 (2003)
CAS Статья Google ученый
24.
M. Ertas, M.H. Альма, Пиролиз экстракционных остатков лавра ( Laurus nobilis L.) в реакторе с неподвижным слоем: характеристика бионефти и биогара. J Anal Appl. Пиролиз 88 , 22–29 (2010)
CAS Статья Google ученый
25.
М. Асадулла, М.А. Рахман, М.М. Али, М. Рахман, М.А.Мотин, М. Султан, Производство бионефти путем пиролиза жмыха в неподвижном слое. Топливо 86 , 2514–2520 (2007)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 26.
M. Rofıqul Islam, H. Haniu, B.M. Рафикул Алам, Жидкое топливо и химические вещества от пиролиза отходов шин мотоциклов: выход продуктов, состав и связанные свойства. Топливо 87 , 3112–3122 (2008)
Артикул Google ученый
27.
F. Rick, U. Vix, Стандарты продуктов пиролиза для использования в качестве топлива в промышленных установках для сжигания топлива (Elsevier, Лондон, 1991), стр. 177–218
Google ученый
28.
R.G. Эндрюс, П. Патняк, Возможность использования топлива, полученного из биомассы, для применения в промышленных газовых турбинах, в Производство и использование бионефти , изд. А.В. Бриджуотер, Э. Hogon (CPL, Berkshire, 1997), стр. 236–245
Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 29.
R.K. Сингх, К. Шаданги, Жидкое топливо из семян клещевины пиролизом. Топливо 90 , 2538–2544 (2011)
CAS Статья Google ученый
30.
Демирал И., Э.А. Аян, Пиролиз виноградного жмыха: влияние условий пиролиза на выход продукта и характеристики жидкого продукта. Биоресурсы. Technol. 102 , 3946–3951 (2011)
CAS Статья Google ученый
31.
S. Sensoz, I. Demiral, H.F. Gercel, Пиролиз оливкового жома ( Olea europea L.). Биоресурсы. Technol. 97 , 429–436 (2006)
Артикул Google ученый
32.
М.Н. Ислам, M.R.A. Бег, топливные свойства пиролизной жидкости, полученной из твердых городских отходов в Бангладеш. Биоресурсы. Technol. 92 , 181–186 (2004)
CAS Статья Google ученый
33.
Э. Кулькуоглу, Э. Унай, Ф. Караосманоглу, Д. Ангин, С. Сенсоз, Характеристика биомасла рапсового жмыха. Energy Sour. 27 , 1217–1223 (2005)
CAS Статья Google ученый
34.
Б. Б. Узун, Э. Апайдин-Варол, Ф. Атес, Н. Озбай, А. Э. Путун, Производство синтетического топлива из чайных отходов: характеристика бионефти и био-угля. Топливо 89 , 176–184 (2010)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 35.
W.T. Tsai, M.K. Ли, Ю. Чанг, Быстрый пиролиз рисовой соломы, жома сахарного тростника и скорлупы кокосового ореха в реакторе индукционного нагрева. J. Anal. Прил. Пиролиз 76 , 230–237 (2006)
CAS Статья Google ученый
36.
W.T. Tsai, M.K. Ли, Ю. Чанг, Быстрый пиролиз рисовой шелухи: выходы продуктов и составы. Биоресурсы. Technol. 98 , 22–28 (2007)
CAS Статья Google ученый
37.
Атес Ф., Путун А.Э., Путун Э., Пиролиз в неподвижном слое Euphorbia rigida с различными катализаторами. Energy Convers. Manag. 46 , 421–432 (2005)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 38.
E.P. Онал, Б.Б. Узун, А.Е. Путун, Паровой пиролиз промышленных отходов для производства бионефти. Fuel Process Technol. 92 , 879–885 (2011)
Артикул Google ученый
39.
Демирал И., Сенсоз С. Структурный анализ продуктов пиролиза жома лесного ореха ( Corylus avellana L.). Energy Sour. Часть A 28 , 1159–1168 (2006)
CAS Статья Google ученый
40.
С. Йоргун, С. Сенсоз, О.М. Коккар, Характеристика пиролизного масла, полученного при медленном пиролизе жома подсолнечника. Биомасса Биоэнергетика 20 , 141–148 (2001)
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 41.
Х.Ф. Герцель, Производство и характеристика пиролизных жидкостей из жмыха подсолнечника. Биоресурсы. Technol. 85 , 113–117 (2002)
CAS Статья Google ученый
42.
S.H. Бейс, О. Онай, О. Коккар, Пиролиз семян сафлора в неподвижном слое: влияние параметров пиролиза на выход и состав продуктов. Обновить. Энергетика 26 , 21–32 (2002)
CAS Статья Google ученый
43.
О. Онай, О.М. Коккар, Пиролиз рапса в неподвижном слое ( Brassica napus L.). Биомасса Биоэнергетика 26 , 289–299 (2004)
CAS Статья Google ученый
44.
Апайдин-Варол Э., Путун Э., Путун А.Э. Медленный пиролиз скорлупы фисташек. Топливо 86 , 1892–1899 (2007)
CAS Статья Google ученый
45.
Герцель Х.Ф. Влияние скорости потока газа на быстрый пиролиз биомассы. Energy Sour. 24 , 633–642 (2002)
CAS Статья Google ученый
PYROLYSIS
Нагревание органических материалов в отсутствие воздуха / кислорода вызывает химические и физические изменения.Самый старый из инженеров-химиков, изготовитель древесного угля , сложил свои дерева в насыпи, покрытые грязью и нагретые («сожженные») в условиях относительного отсутствия воздуха. Вырубка лесов в северо-западной Европе и Британии, которая достигла своего апогея во время роста населения в XI-XII веках, как полагают, была произведена рукой самого угольщика. Серьезные последствия аналогичного обезлесения сегодня ощущаются в некоторых частях Африки и Азии.При пиролизе древесины выделяются легкие газы, такие как окись углерода и двуокись углерода, легких спиртов, альдегиды, кетоны и органические кислоты. Смолы представляют собой летучие продукты с большей молекулярной массой при пиролизе древесины, которые легко конденсируются при температуре окружающей среды. С гораздо более высоким содержанием углерода, чем в исходной древесине (40-50% углерода против 75-90% углерода), и почти ничтожным содержанием серы, твердый остаток («полукокс», «древесный уголь») традиционно был ценным топливом для аграрные сообщества. Раннее производство стали в Европе в 15-17 веках, включая в конечном итоге успешные попытки отливки стальных ружей под руководством Генриха VIII, основывалось на восстановлении оксидов железа углеродом в древесном угле; Производство стали с использованием древесного угля, в настоящее время основанное на выращивании древесного угля из эвкалипта в современной Бразилии, по-видимому, экономически выживает из-за низкой структуры оплаты труда.
Для сохранения хороших свойств воспламенения в качестве домашнего топлива древесный уголь должен сохранять некоторое (около 10%) исходное содержание летучих веществ; следовательно, температуры при этом типе пиролиза редко превышают 400-450 ° C. Как и во всех пиролитических процессах, первичные продукты термического разложения древесины являются реактивными: термический разрыв связей приводит к образованию широкого спектра свободных радикалов. Свободные радикалы меньшего размера обладают высокой реакционной способностью, с нано- или микросекундными периодами полураспада, в то время как свободные радикалы большего размера, такие как свободный радикал трифенилметил, химически стабильны в растворе.Таким образом, распределение конечных продуктов пиролитических процессов в значительной степени зависит от таких параметров реакции, как температура, давление, время пребывания летучих веществ в нагретой зоне и степень контакта паров смолы с нагретыми твердыми поверхностями. Не имея доступа к нашей терминологии, традиционный производитель древесного угля, тем не менее, сложил древесину высоко, чтобы продлить путь эволюционирующих смол, чтобы обеспечить максимальную повторную конденсацию смол и образование вторичного обугливания. Ожидаемое распределение продуктов при медленном пиролизе будет включать 15-30% полукокса и 35-45% смол и жидкостей (включая водную фазу), а остальная часть выделяется в виде газов.
Уже не считающаяся экономичной или экологически приемлемой, «деструктивная перегонка древесины» до последних 60 лет была основным источником химического сырья, такого как метанол (древесный спирт), ацетон , уксусная кислота и смолы. Последний исторически часто использовался в качестве изоляции от проникновения воды или влаги на такие разные конструкции, как крыши и внешние стены домов и деревянные корпуса кораблей и лодок. «Стокгольмский деготь» по-прежнему широко продается в Великобритании для аналогичных повседневных применений в домашних условиях и для использования в качестве антисептиков при уходе за лошадьми.Совсем недавно пиролиз сельскохозяйственных и лесных отходов и твердых бытовых отходов был изучен как вероятный технологический путь для удаления отходов и производства энергетического и химического сырья. Хотя некоторые из этих термохимических процессов активно исследуются, их применение в промышленном масштабе еще не появилось. Для недавнего обзора термохимической обработки биомассы см. Bridgewater (1994).
Самым широким в настоящее время прямым промышленным применением пиролиза является работа коксовой печи .Он заключается в нагревании угля в ячеистых печах, которые могут быть шириной 0,60–1 м, длиной до 15 м и высотой нескольких метров. Конструкция коксовой печи и условия реакции (например, температура) могут быть изменены для изменения распределения продуктов в соответствии со структурой спроса и цен. В Европе 1840-х годов угольная «карбонизация» использовалась для производства газа для отопления и освещения домов; Изначально только королевские дворцы и аналогичные дома могли воспользоваться этим новым продуктом «науки».Повышение спроса на ароматических химикатов (например, толуол для взрывчатых веществ, нафталин для шариков от моли) в первые десятилетия 20-го века превратило смолы в основной продукт. Внутреннее использование угольного газа в Великобритании прекратилось с повсеместным распределением природного газа из Северного моря в начале 1970-х годов. Во второй половине века кокс для металлургии, особенно для производства стали, вышел на первый план. Отсутствие рынков и действующее законодательство о загрязнении привело к использованию газа и побочных продуктов в качестве топлива для коксовых печей.
Когда бытовым газом был желаемый продукт, температура печи достигала бы максимум 850 ° C, и полученный кокс считался желательным домашним топливом; время реакции составляло 7-8,5 часов. От хорошего газового угля можно ожидать до 45% газа, горючие компоненты газа состоят из метана, , окиси углерода и водорода. В то время как во время нагревания из битуминозного угля среднего сорта может выделяться от 22 до 30% смолы, интенсивные вторичные реакции с добавлением частиц в коксовых печах обычно снижают выход смолы до 5-10% от веса исходного угля.Если требуется кокс металлургического сорта , температура печи может быть повышена до 1100-1200 ° C, а время реакции увеличивается до 10-14 часов. Твердость и сопротивление разрушению образующегося кокса являются критическими характеристиками при работе доменной печи. Более высокие выходы гудрона, близкие к количествам, первоначально выделенным из частиц угля, могут быть получены за счет снижения температуры и времени пребывания летучих веществ в зоне реакции. В 1930-х годах была предпринята попытка «низкотемпературной карбонизации» в качестве технологического маршрута для получения более высоких выходов жидких продуктов пиролиза угля: использовалось множество конфигураций реакторов, от аналогов коксовых печей до псевдоожиженных слоев.До начала Второй мировой войны эти попытки были экономически неудачными, в основном из-за более низкой цены на мазут, полученный из нефти. Нехватка нефти в годы войны дала новый импульс развитию ряда угольных отраслей промышленности, особенно в Германии и Японии, где технологии низкотемпературной карбонизации были сохранены и расширены за счет включения переработки гудрона и вторичной переработки. Имеется обширная литература по теме коксования / карбонизации и хорошие обзоры [Lowry (1963) и Elliott (1980)].
Термин пиролиз также охватывает термохимическую обработку жидких и газообразных веществ, обычно для образования более мелких молекул путем крекинга . Большие объемы этилена производятся из такого разнообразного сырья, как метан, этан, нефтяная нафта, легкий газ и жидкое топливо. Эти процессы обычно проводят при давлении от 1 до 30 бар и температуре от 700 до 1200 ° C в длинных (20-30 метров) тонких (1-2 дюйма) реакторных трубах, изготовленных из тугоплавких сплавов, с внешним обогревом.Первоначальные реакции в этих процессах включают разрыв ковалентной связи с высвобождением очень активных свободных радикалов. Схемы реакций, включающие первичные, вторичные и т. Д. Продукты, считаются очень сложными, и широкий спектр продуктов (от легкого газа до смолы и кокса) может образоваться в результате крекинга такого простого газа, как чистый этан. В промышленном масштабе распределение продуктов регулируется путем манипулирования параметрами процесса, включая время пребывания в нагретой зоне, и введением разбавителей с минимальной реакционной способностью, таких как пар, или инертных разбавителей, таких как азот.Желаемое время контакта может составлять всего несколько миллисекунд, а устройства быстрой закалки в промышленном масштабе часто имеют элегантную конструкцию. Многие промышленно важные реакции выполняются в таких реакторах пиролиза (с соотношением длина / диаметр, которое может составлять всего 10-12), что приводит к производству сыпучих химикатов, таких как VCM (мономер винилхлорида) и специальных химикатов, таких как тетрафторэтилен . [Albright et al. (1983)].
Пиролитические процессы, включающие выделение летучих (газов и смол) и образование нагара, составляют начальную (или промежуточную) стадию во многих общепромышленных применениях, например.г., сжигание пылевидного угля. При пиролизе угля ожидается, что температура, давление и скорость нагрева на стадии пиролиза будут влиять на
продукт (газ-гудрон-уголь) распределение,
структурные особенности продуктовых смол,
реакционная способность обугленных, образующихся при пиролизе.
Считается, что последняя реакционная способность имеет значение при попытке решить такие широкие проблемы, как подавление содержания углерода в летучей золе (в камерах сгорания ПТ) и оценка производительности газификаторов угля с псевдоожиженным слоем и камер сгорания нового поколения вместе взятых. системы циклической выработки электроэнергии.
Исследование пиролитического поведения твердых тел требует тщательного планирования экспериментов. Например, из-за реакционной природы продуктов мелкий и глубокий реакторы с неподвижным слоем не будут давать одинакового распределения продукта: сравнение выходов, полученных в лабораторных экспериментальных реакторах разной конфигурации, показало, что выходы смол можно повысить почти на 50. %, если смолы извлекаются при относительном отсутствии вторичных реакций вне частиц. Типы устройств, используемых для этих целей, варьируются от реакторов с неподвижным слоем и псевдоожиженным слоем, где летучие вещества могут находиться относительно долгое время в зоне нагрева, до реакторов с увлеченным потоком («капельная труба»), в которых летучие вещества продукта проходят по всей длине нагретой трубка реактора и реакторы с проволочной сеткой, где монослой образца удерживается между сложенными слоями сетки, натянутой между парой электродов, причем сетка также действует как резистивный нагреватель.При применении реактора с проволочной сеткой, если летучие вещества уносятся из области сетки в зону гашения, конфигурация реактора позволяет летучим компонентам относительно быстро очищать неглубокую нагретую реакционную секцию (менее 1 мм) [Gonenc et al. (1990)]. Образцы смолы, извлеченные в аппаратах этого типа, будут небольшими (1-2 мг), но можно ожидать, что они будут иметь структурные особенности, относительно мало измененные по сравнению с парами смолы, выделяемыми пиролизирующими частицами угля. При структурной оценке этих материалов использовались аналитические методы, требующие относительно небольших размеров образцов, включая FT-инфракрасную и УФ-флуоресцентную спектроскопию, эксклюзионную хроматографию и различные масс-спектроскопические методы [Li et al.(1994), Ли и др. (1995) и Herod et al. (1994)].
ССЫЛКИ
Бриджуотер, А. В. (ред.) (1994) Достижения в области термохимического преобразования биомассы (2 тома) , Блэки, Лондон.
Лоури, Х. Х. (ред.) (1963) Chemistiy of Coal Utilization , дополнительный том I, Wiley, New York.
Эллиотт М.А. (Ред.) (1980) Химия использования угля , Дополнительный том II, Вили, Нью-Йорк.
Олбрайт, Л. Ф., Крайнес, Б.Л. и Коркоран, В. Х. (1983) Pyrolysis , Academic Press, New York.
Gonenc, Z. S., Gibbins, J. R., Katheklakis, I. E. и Kandiyoti, R. (1990) Сравнение распределения продуктов пиролиза угля с помощью трех методов захвата проб, Fuel , 69, 383-390.
Li, CZ., Madrali, ES, Wu, F., Xu, B., Cai, HY., Güell, AJ, и Kandiyoti, R. (1994) Сравнение термического разложения при пиролизе и сжижении угля, Fuel , 73, 851-865. DOI: 10.1016 / 0016-2361 (90)
-X
Li, CZ., Wu, F., Xu, B. и Kandiyoti, R. (1995) Характеристика последовательных фракций сжиженного экстракта с разрешением по времени и температуре, выделяемых из угля в реакторе с проточным растворителем, Fuel , 74, 37-45. DOI: 10.1016 / 0016-2361 (94) P4328-Y
Ирод, А.А., Ли, Ч.З., Паркер, Дж. Э., Джон, П., Джонсон, Калифорния, Э, Смит, Г. П., Хамфри, П., Чепмен, Дж. Р., и Кандиоти, Р. (1994) Характеристика угля по матрице масс-спектрометрия с лазерной десорбционной ионизацией (MALDI) I: образцы аргоннского угля, Rapid Comm.Масса Спец. , 8, 808-814.
(PDF) Пиролиз древесины в предвакуумной камере
H. HOMMA ET AL.
JSBS открытого доступа
249
[2] Многолетний план программы БИОМАСС, Министерство энергетики США
, апрель 2012 г.
[3] Э. Грико и Г. Балди, «Анализ и моделирование
. Пиролиз древесины », Химическая инженерия, Vol. 66,
No.4, 2011, с. 650-660.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2010.11.018
[4] М. Баюс, «Пиролиз древесного материала», Petroleum &
Coal, Vol. 53, No. 3, 2010, pp. 207-214.
[5] П. Баджо, М. Баратьери, Л. Фиори, М. Григианте, Д. Ави
и П. Този, «Экспериментальный и модельный анализ реактора периодической газификации / пиролиза
», Energy Conver-
Сион и менеджмент, Том. 50, No. 6, 2009, pp. 1426-
1435.http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2009.03.004
[6] Г. Добеле, И. Урбанович, А. Вольперт, В. Кампарс и Э.
Самулис, «Быстрый пиролиз — Влияние сушки древесины на урожай
и свойства бионефти // Биоресурсы. 2,
№ 4, 2007, стр. 699-706.
[7] И. Хасегава, Х. Фудзисава, К. Сунагава и К. Мэй,
«Количественное прогнозирование урожайности и положения элементарного состава
во время пиролиза древесной биомассы», журнал
Японского института исследований Энергия, Vol.84, No. 1, 2005, pp.
45-62.
[8] А. Демирбас, «Биоперерабатывающие заводы: текущая деятельность и будущие разработки», «Преобразование энергии и управление ею —
, Vol. 50, No. 11, 2009, pp. 2782-2801.
http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2009.06.035
[9] Ф. Тернер и У. Манн, «Кинетические исследования древесины
пиролиз», Industrial & Engineering Chemistry Process
Дизайн и разработка, Vol. 20, No. 3, 1981, стр.482-
483. http://dx.doi.org/10.1021/i200014a015
[10] BM Wagenaar, W. Prins и WPM Swaaij, «Flash
Кинетика пиролиза сосновой древесины», Fuel Processing
Technology , Vol. 36, No. 1-3, 1993, pp. 291-298.
http://dx.doi.org/10.1016/0378-3820(93)-7
[11] WR Chan, M. Kelbon и BB Krieger, «Моделирование
и экспериментальная проверка физических и химических свойств
».
Процессы пиролиза крупной частицы биомассы »,
Топливо, Vol.64, No. 11, 1985, pp. 1505-1513.
http://dx.doi.org/10.1016/0016-2361(85)-3
[12] П. Уайлд. «Пиролиз биомассы для химических веществ», доктор The-
sis, Университет Гронингена, Гронинген, 2011.
[13] Л. Гаспарович, З. Коренова и Л. Елеменский, «Кинетическое исследование разложения древесной щепы,
, TGA. , ”Pro-
ceedings 36-й Международной конференции Словацкого общества химического машиностроения So-
, Татранске Матлиара, 25-29
мая 2009 г., стр.178-1-178-14.
[14] World Energy Outlook 2011, International Energy Agen-
cy, 2011.
http://www.worldenergyoutlook.org/resources/energydev
elopment / accesstoelectricity /
[15] М. Рингер, В. Путше и Дж. Скахилл, «Крупномасштабное производство лизирующего масла Pyro-
: оценка технологии и номический анализ Eco-
», Технический отчет NREL / TP-510-3779,
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, США Департамент
энергетики, ноябрь 2006 г.
[16] А.В. Бриджуотер, «Будущее пиролиза биомассы и
газификации: возможности и перспективы для Европы»,
2002.
http://ec.europa.eu/energy/renewables/studies/doc/ bioener
gy / 2002_report_p536.pdf
[17] М. Гарсия-Перес, П. Лаппас, П. Хьюз, Л. Делл, А. Ча-
ala, Д. Кречмер и К. Рой, «Испарение и Com-
bustion Характеристики масел для вакуумного пиролиза биомассы »,
IFRF Combustion Journal, 2006, идентификатор статьи: 200601.
[18] Л. Фагбеми, Л. Хезами и Р. Капарт, «Проходы пиролиза Pro-
из различных биомасс: применение для крекинга смолы Ther-
mal», Applied Energy, Vol. 69, No. 4,
2001, pp. 293-306.
http://dx.doi.org/10.1016/S0306-2619(01)00013-7
[19] Х. Хомма, А. Фуруки, Х. Хомма и С. Бустами, «Indi-
rect Газификация отходов резиновой древесины в закрытых сосудах
sel », препринт 19-го ежегодного собрания, Японский институт энергетики
, Vol.19, 2010, стр. 206-207.
[20] А. Фуруки, Х. Хомма, Х. Хомма и С. Бустами, «In-
, прямая газификация индонезийской резины по дереву, влияние
содержания воды на состав газа», Труды 7-й конференции
on Biomass Science, Morioka, January 2012,
pp. 128–159.
[21] Т. Б. Рид, Э. Ансельмо и К. Кирхер, «Тестирование и моделирование
турбокомпрессора древесины и газа», Конференция по преобразованию биомассы Thermochemical
, 17-20 сентября 2000 г.,
Тироль, стр.693-704.
[22] Сборник данных по энергии биомассы, Министерство энергетики США,
Приложение A, 2011 г. http://cta.ornl.gov/bedb/index.shtml
«Исследование летучих продуктов пиролиза древесины» Прабхавати Gade
Советник (и) — председатель комитета
Д-р Эрик Д. Конте (директор), д-р Раджалингам Дакшинамурти, д-р Бангбо Ян
Абстрактные
В этом исследовании мы отслеживаем термохимическое разложение древесины в отсутствие кислорода.Цели состоят в том, чтобы оценить влияние скорости нагрева на продукты пиролиза, полученные в результате пиролиза древесины, и оценить влияние предварительной обработки кислотой на продукты пиролиза. В зависимости от скорости нагрева древесины пиролиз можно разделить на мгновенный пиролиз, быстрый пиролиз и медленный пиролиз. Мы оценили летучие продукты, полученные при различных скоростях нагрева, и летучие продукты, полученные в результате предварительной обработки серной кислотой, с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС).Мы также выполнили термогравиметрический анализ (ТГА) образцов необработанной древесины и предварительно обработанных серной кислотой образцов древесины желтой сосны, чтобы определить изменения веса в зависимости от изменения температуры.
Наши результаты показали, что при использовании скоростей мгновенного, быстрого и медленного нагрева общие летучие продукты, полученные при пиролизе древесины (то есть общий список всех соединений, полученных в различных диапазонах температур при пиролизе древесины с использованием различных скоростей нагрева), были то же самое, но летучие продукты, полученные при различных диапазонах температур, таких как комнатная температура-300 ° C, 300 ° C — 400 ° C и 400 ° C-500 ° C при мгновенном, быстром и медленном пиролизе, были разными.Большинство летучих продуктов, полученных при пиролизе необработанной древесины, представляют собой фенолы. Наши результаты также показали, что предварительная обработка древесины серной кислотой изменяет свойства древесного угля и выделяет газообразные продукты, включая производные фурана, которые используются в качестве топлива или топливных добавок. Предварительная обработка древесины серной кислотой (10%) с последующим медленным пиролизом дала максимальный выход древесного угля, на что указывает наименьшее снижение масс.% — 58,234. Производство производных фурана увеличилось за счет использования предварительной обработки серной кислотой, что является хорошим улучшением для производства фурана, биотоплива на основе фурана.Биотопливо на основе фурана вызывает все больший исследовательский интерес из-за его значительных преимуществ перед биотопливом первого поколения. Результаты термогравиметрического анализа (ТГА) показали, что предварительная кислотная обработка изменила скорость разложения при пиролизе и снизила температуру начала разложения.
Использование термической деструкции растений для создания химикатов и топлива вызывает возобновление интереса во всем мире, поскольку считается углеродно-нейтральным и использует возобновляемое сырье.Информация, полученная в результате этой исследовательской работы, также будет оценена отраслями промышленности, такими как производители древесного угля и активированного угля, которые в настоящее время проводят пиролиз биомассы, позволяя им формировать подходы, которые оптимизируют использование энергии и минимизируют отходы.
No related posts.