Пиролизе: ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ • Большая российская энциклопедия

ХиМиК.ru — ПИРОЛИЗ — Химическая энциклопедия

ПИРОЛИЗ (от греч. руr-огонь и lysis-разложение, распад) (термич. разложение, пирогенетич. превращение, сухая перегонка), разложение или др. превращения хим. соединений при нагревании.

Наиб. распространение термин «пиролиз» получил в орг. химии для обозначения высокотемпературных деструктивных превращ. орг. соединений, сопровождающихся расщеплением соед. с образованием продуктов меньшей мол. массы (в т. ч. простых в-в), изомеризацией, полимеризацией или поликонденсацией исходных соед. и продуктов их превращения. С помощью пиролиза в пром-сти получают топлива и масла (при термическом крекинге, висбрекинге, коксовании, полукоксовании)или сырье для нефтехим. синтеза (при пиролизе нефтяного сырья, пиролизе древесины, деструкции орг. отходов).

О пиролизе алифатич. углеводородов, входящих в состав нефти, и механизме р-ций см. Пиролиз нефтяного сырья. Ароматич. углеводороды термически более стабильны, чем алифатические (кроме CH

4). Бензол при 700-750 ⁰C образует фенильные радикалы и далее ди-фенил. Пиролиз др. ароматич. углеводородов при 800-850 ⁰C приводит к смеси, состоящей из бензола, нафталина, антрацена, фенантрена и др. полициклич. ароматич. углеводородов.

Алифатич. спирты при 500-700 ⁰C подвергаются пиролизу с выделением H₂O и образованием олефинов (при более низких т-рах) или выделением H₂ и образованием альдегидов (при более высоких). Третичные спирты подвергаются пиролизу легче, чем вторичные и первичные. Фенолы стабильны до 800 ⁰C. Напр., фенол лишь при 850-900 ⁰C превращ. в смесь бензола, n-гидроксидифенила и дифенилового эфира (дифенилоксида). Продукты пиролиза простых и сложных эфиров-преим. олефины. Этил-, пропил- и трет-бутил-ацетаты при 500, 450 и 350

0C соотв. превращ. в уксусную к-ту и соответствующий олефин по нерадикальному механизму. Пиролиз метилацетата с образованием CH₄, H₂, СО протекает по радикальному механизму при т-рах выше 600 ⁰C. Продукты пиролиза алифатич. альдегидов и кетонов-предельные и непредельные углеводороды, СО и H₂. Пиролиз ацетона при т-рах выше 550 ⁰C-пром. способ получения кетена. Карбоновые к-т ы при пиролизе при достаточно низких т-рах подвергаются преим. декарбоксилированию. Так, пиролиз ацетоуксусной к-ты при 100 ⁰C приводит к ацетону, пиролиз малоновой к-ты при 140 °С-к уксусной к-те. Строение продуктов пиролиза в случае дикарбоновых к-т зависит от взаимного расположения карбоксильных групп; напр., янтарная к-та и ее гомологи образуют циклич. пятичленные ангидриды, глутаровая к-та и ее гомологи — шестичленные. Пиролиз солей орг. к-т обычно происходит при 300-500 ⁰C; используется для получения ряда орг. соединений. Напр., из формиата Na при пиролизе (400 ⁰C) в пром-сти получают оксалат Na, из ацетатов Ca и Ba — ацетон. Пиролиз солей дикарбоновых к-т при 350-400 ⁰C-способ получения циклич. кетонов (р-ция Ружички). Осн. продукты пиролиза алифатич. аминов-этиленовые углеводороды и нитрилы. При т-рах выше 700 ⁰C пиролиз идет глубже с образованием предельных углеводородов, HCN и N₂. Пиролиз галогенсодер-жащих соед. сопровождается выделением галогеноводо-родов и расщеплением связей С—С и изомеризацией. Алкилгалогениды с несколькими атомами галогена превращ. в непредельные галогенсодержащие соед.; из три- и тетрахлорметанов образуются соотв. гекса-хлорбутадиен и тетрахлорэтилен. Ароматич. соед., содержащие атом галогена в цикле, устойчивы до 700 ⁰C. Галогенопроизводные бензола при пиролизе образуют производные дифенила; напр., хлорбензол превращ. в 4,4-ди-хлордифенил.

Пром. применение находит также пиролиз карбонилов металлов с образованием металлич. порошков, пиролиз CaCO₃ с образованием CaO, пирогидролиз нек-рых неорг. солей в оксиды и др.

Лит.: Жоров Ю. M., Кинетика промышленных органических реакций, M., 1989; Brown R. F., Pyrolytic methods in organic chemistry, N. Y., 1980, p. 440; Mc Craw-Hill encyclopedia of chemistry, N. Y., 1983, p. 14-15. См. также лит. при ст. Пиролиз нефтяного сырья. Ю. M. Жоров.

ПИРОЛИЗ • Большая российская энциклопедия

ПИРО́ЛИЗ (от греч. πῦρ – огонь и …лиз) (ус­тар. – тер­мич. раз­ло­же­ние, пи­ро­ге­не­тич. пре­вра­ще­ние, су­хая пе­ре­гон­ка), раз­ло­же­ние ор­га­нич. со­еди­не­ний при вы­со­кой темп-ре (от не­сколь­ких со­тен °C) без дос­ту­па воз­ду­ха и хи­мич. реа­ген­тов. Обыч­но тер­мин ис­поль­зу­ют в бо­лее уз­ком смыс­ле и оп­ре­де­ля­ют П. как вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ный про­цесс глу­бо­ко­го тер­мич. пре­вра­ще­ния при­род­ных ис­точ­ни­ков ор­га­нич. сы­рья – неф­ти, га­за, уг­ля, слан­цев, дре­ве­си­ны и т. д., за­клю­чаю­щий­ся в де­ст­рук­ции мо­ле­кул ис­ход­ных ве­ществ с об­ра­зо­ва­ни­ем про­дук­тов мень­шей мо­ле­ку­ляр­ной мас­сы (в т. ч. про­стых ве­ществ), а так­же изо­ме­ри­за­ции, де­гид­ро­ге­ни­за­ции, по­ли­ме­ри­за­ции или по­ли­кон­ден­са­ции ис­ход­ных со­еди­не­ний и про­дук­тов их пре­вра­ще­ния.

В пром. ус­ло­ви­ях П. ча­ще все­го осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в про­точ­ных сис­те­мах, ре­же в ап­па­ра­тах пе­рио­дич. дей­ст­вия. Вы­со­кие темп-ры (до 1200 °C), ко­рот­кое вре­мя (до­ли се­кун­ды) пре­бы­ва­ния реа­ген­тов в зо­не ре­ак­ции с по­сле­дую­щим бы­ст­рым ох­ла­ж­де­ни­ем про­дук­тов П., раз­бав­ле­ние сы­рья во­дя­ным па­ром спо­соб­ст­ву­ют преим. рас­ще­п­ле­нию уг­ле­во­до­ро­дов и их про­из­вод­ных с об­ра­зо­ва­ни­ем зна­чит. ко­ли­че­ст­ва га­за, бо­га­то­го не­на­сы­щен­ны­ми уг­ле­во­до­ро­да­ми. На­ря­ду с га­зом, об­ра­зу­ет­ся по­боч­ный жид­кий про­дукт П. – смо­ла, для ко­то­рой ха­рак­тер­на вы­со­кая кон­цен­тра­ция аро­ма­тич. уг­ле­во­до­ро­дов. П. наи­бо­лее тя­жё­лых ви­дов сы­рья со­про­во­ж­да­ет­ся зна­чит. от­ло­же­ния­ми кок­са. Раз­ра­бо­та­ны разл. мо­ди­фи­ка­ции про­цес­са: П. с ис­поль­зо­ва­ни­ем га­зо­об­раз­ных (во­дя­ной пар, во­до­род и пр.) те­п­ло­но­си­те­лей, П. с при­ме­не­ни­ем ка­та­ли­за­то­ров или ини­ции­рую­щих до­ба­вок, П. в при­сут­ст­вии во­до­ро­да (гид­ро­пи­ро­лиз), П. в рас­пла­ве ме­тал­лов и со­лей.

С ис­поль­зо­ва­ни­ем П. при кре­кин­ге (тер­ми­че­ском), кок­со­ва­нии, по­лу­кок­со­ва­нии, пи­ро­ли­зе дре­ве­си­ны, пи­ро­ли­зе неф­тя­но­го сы­рья, тер­мич. де­ст­рук­ции ор­га­нич. от­хо­дов по­лу­ча­ют то­п­ли­ва и мас­ла, а так­же сы­рьё для хи­мич. син­те­за, в пер­вую оче­редь не­на­сы­щен­ные и аро­ма­тич. уг­ле­во­до­ро­ды (эти­лен, про­пи­лен, бу­та­ди­ен, аце­ти­лен, бен­зол, то­лу­ол и др.) для пром. ор­га­нич. син­те­за. П. ис­поль­зу­ет­ся так­же для ана­ли­тич. це­лей.

что это, его виды и практическое применение, получаемые продукты, перспективы развития метода

Что такое пиролиз – химическая реакция термического разложения исходного вещества. При этом полученная энергия температурного воздействия разрывает внутримолекулярные связи и эта же энергия позволяет получать новые соединения. Реакция идёт без второго реагента и поэтому её можно назвать реакцией термического разложения.

Виды и практическое применение пиролиза

В зависимости от процесса разложения пиролиз может идти при различных температурах. При этом полученные в конце процесса вещества будут отличаться по своему химическому составу. Различается:

• термическое разложение при низкой температуре;
• высокотемпературный пиролиз.

Пиролиз с температурой до 900 градусов считается низкотемпературным и при его проведении получают преимущественно вещества в твёрдом состоянии с небольшой массовой долей газов. При возгонке на высоких температурах, конечным продуктом в основном станут газы. С точки зрения протекания процесса, чем больше получено энергии, тем большей свободой связи обладают молекулы. А чем больше свободы, тем вещество легче, так как расстояния между молекулами увеличиваются.

Перерабатываемые продукты

Использование пиролиза широко. Так, получение продуктов нефтехимии возможно только с применением данного метода. Используемый в металлургии кокс является продуктом пиролиза. Разработаны полигоны бытовых отходов, где их уничтожение происходит с помощью термического разложения. Метод хорош тем, что является безотходным, это в условиях загрязнённой атмосферы Земли актуально.

Получение продуктов нефтехимии

Когда органические сложные соединения разлагаются под воздействием температуры, то происходит получение простых углеводородов. При таком процессе получают этилен и пропилен, а из них разнообразные производные. На их основе получают впоследствии различные ВМС методом полимеризации и синтеза. Крекинг в нефтехимии идёт при 800–900 градусах.

Древесный крекинг

Издавна известна профессия углежогов, которые сжигали древесину без доступа воздуха под землёй и получали древесный уголь. При температуре в 500⁰ происходит сухая возгонка, при которой получаются ценные продукты – ацетон, смола, уксусная кислота и метанол. При этом углерод остаётся в твёрдом состоянии и называется древесным углём. Такой продукт в дальнейшем используется как высококалорийное топливо или активатор химических процессов.

Начинается пиролиз при температуре в 200 градусов с выделения оксидов углерода. Необходимо отметить и то, что если продукты разложения в дальнейшем сжигать в атмосфере воздуха, то суммарная калорийность их сгорания будет гораздо выше, чем энергия, потраченная на пиролиз.

Химия древесины – наука, которая развивалась первоначально только в России и первые опыты крекинга принадлежат русским учёным.

Уничтожение бытового мусора

Использование пиролиза для уничтожения бытовых отходов и получения за счёт этого энергии перспективно. Главным препятствием является содержание в отходах ядовитых летучих составляющих – хлора, фосфора и серы. Это активные элементы, которые могут связываться с другими продуктами пиролиза и создавать опасные соединения. Переработка шин и полимерных материалов позволяет получить вторичные продукты и экономически оправдана.

Во время пиролиза в аппарате продукт переработки проходит следующие стадии:

• процесс сушки;
• крекинг;
• дожёг остатка в атмосфере;
• очистка газа в поглотителях.

При этом мусоросжигательный завод имеет разные режимы и установки, рассчитанные на тот или иной процесс.

Для полной переработки отходов газовые продукты направляются в специальные поглотительные установки, где происходит их очистка от токсинов. Полученный в результате пиролиза

шлам представляет собой ценный продукт, так как содержит редкие элементы, которые используются для дальнейшей переработки.

При этом на мусороперерабатывающем предприятии можно получить:

• тепловую энергию;
• электрическую энергию;
• продукты переработки шин и полимеров.

Экономичным станет производство по утилизации при сортировке мусора. Пока же на полигоны вывозится всё, попадают даже ртутные отходы.

Перспективы в развитии пиролиза

При использовании катализаторов процесс крекинга резко увеличивается и выход продуктов повышается. При этом затруднение вызывает возникающий процесс коксования самих катализаторов. Научные разработки в этом направлении ведутся.

Использование активаторов процесса или ингибиторов, тормозящих вторичные реакции тоже находится в стадии экспериментальных установок. Но и этот способ оптимизации процесса затрудняется в связи с загрязнением выходящего продукта. В настоящее время разрабатываются методы физического ускорения пиролиза применением электромагнитных полей.

В быту распространение получают обогревательные печи на основе крекинга, состоящие из двух камер, в первой из которых происходит возгонка крекингом, а во второй собственно горение.

Что такое пиролиз древесины и угля, процесс пиролиза

Описание процесса

Потребность в экологичном оборудовании для переработки химических отходов у нашего общества появилась уже давно. Первые пиролизные котлы стали запускать еще в конце позапрошлого века. А создание современных пиролизных агрегатов решило сразу несколько вопросов:

• экологическая составляющая;
• возможность накапливать результаты сжигания;
• экономическая выгода.

Впрочем, экономический аспект использования пиролиза рассчитан на перспективу. Пиролиз достаточно недешевое удовольствие. Он требует соответствующего оборудования и специально обученный кадровый состав.

Зато в работе пиролизные установки практически автономны. Агрегатам требуется электроэнергия только для запуска, дальнейшая работа котла осуществляется за счет производимых в процессе сжигания ресурсов. При этом избытки вырабатываемой энергии и пара можно использовать для бытовых целей, перенаправляя их коммунальные сети.

В России пиролиз только начинает набирать популярность, тогда как в Европе без установок для пиролиза не обходится ни одно крупное предприятие. Причин такой востребованности пиролиза довольно много:

• безотходный способ переработки мусора и всевозможных загрязнений промышленного характера;
• уровень КПД от пиролиза составляет 90 %;
• возможность получения новых соединений, вторсырья;
• создание невосполнимых ресурсов, таких как синтетическая нефть;
• получение углеводородов, органических кислот и других химических элементов;
• источник теплоснабжения предприятий.

Исходя из выбора сырья для переработки, пиролизная реакция может протекать при разных температурных режимах. Конечный результат при этом, также будет различаться по составу химических элементов.

В зависимости от температуры нагрева печи и дополнительным составляющим пиролиза, перегонку принято разделять на две разновидности: сухая и окислительная.

Использование в быту

На бытовом уровне технологии пиролиза применяются для получения тепла и древесного угля, эффективной очистки духовок от трудно удаляемого нагара.

Пиролизные котлы для отопления

Благодаря особой конструкции у пиролизных котлов с естественной подачей кислорода высокий КПД. Сырьем служат древесина и древесный газ. При их сжигании образуется мало вредных для окружающей среды веществ. Количество производимого тепла зависит от качества топлива. Некоторые котлы рассчитаны на щепу, топливные гранулы, уголь, кокс.

Главная часть устройства — две камеры сгорания, у каждой из которых своя функция. В верхней сырье высушивается, превращается в древесный газ. Там же сгорают некоторые составляющие газа.

Трудно сжигаемые попадают в нижнюю камеру, где преобразуются в тепло при температуре выше 1000 °C.

Очистка духового шкафа

Большинство новых моделей духовок способны самоочищаться. Происходит это за счет высокой температуры. Грязь внутри духового шкафа карбонизируется, отпадает сама или легко удаляется. Этот процесс, занимающий около трех часов, относительно энергоемкий: расход электроэнергии в среднем составляет 3-4 кВт⋅ч. Пепел устраняется влажной губкой после охлаждения устройства. Перед пиролитическим самоочищением убирают решетки, кастрюли, противни.

Для получения древесного угля

При переработке древесины лиственных или хвойных пород образуются древесные:

• уголь,
• уксус,
• газы,
• смола.

В зависимости от температуры выделяют несколько фаз процесса. Когда она поднимается выше 280 °C, начинается сильная экзотермическая реакция, высвобождается много энергии. В последней фазе (t>500 °C) из дымовых газов при их прохождении через обугленные слои выделяются горючий монооксид углерода и водород. Твердый остаток — красный, черный или белый уголь.

Окислительный пиролиз

Этот вид пиролиза можно назвать самым экологичным и продуктивным. Он применяется для обработки вторсырья. Реакция проходит при высоких температурах. Например, при пиролизе метана, он смешивается с кислородом, частичное сгорание вещества выделяет энергию, которая нагревает оставшееся сырье до температуры 16000 ºС.

Окислительный пиролиз используют для того, чтобы обезвредить промышленные отходы с повышенным содержанием нефти. А также для переработки пластика, резины и других материалов, не поддающихся естественному разложению в природной среде.

«Окислительный пиролиз позволяет перерабатывать сырье различных консистенций. В том числе материалов в жидком и газообразном состоянии».

Внедрение метода на бытовом уровне

Жить в пригороде становится все более популярно. Однако далеко не все горожане готовы к заготовке дров, а газификация поселков и дачных участков решается довольно туго.

Альтернативой традиционным способам утепления жилых помещений выступают бытовые пиролизные котлы. Сегодня они не просто становятся источником энергии практически из мусора, но оснащены современной электроникой и принудительной вентиляцией. Бытовые котлы «Пиролиз 43» – одна из популярных моделей, представленная рынке подобных товаров. Оборудование имеет два котла сжигания, что гарантирует дожег образующих паров, газов, прочего. Это делает их использование преимущественным во всех отношениях: экономично, безопасно, эффективно.

Причем для использования данной модели котла также подходят дрова, но специалисты подчеркивают: топливо в котлах скорее тлеет, чем горит, плюс дополнительный дожег, – обеспечивают существенную экономию ресурсов.

Зола почти не образуется, а значит владельцам не придется долго думать над очисткой оборудования в процессе эксплуатации. Последнее, что важно для бытовых пользователей – это возможность выбирать котел подходящего дизайна (в том числе и его цвет).

Виды сухого пиролиза

Сухой пиролиз один из самых востребованных в промышленности. С его помощью получают топливо, различные химические соединения и обезвреживают вторсырье. Используя разные температурные режимы пиролиза получают газ, жидкие и твердые продукты сгорания.

Разогрев котла до максимальной температуры в 5500 ºС, считается низкотемпературным режимом. При таких температурах образования газов практически не происходит. Работа направлена на производство полукоксов (в промышленности их активно используют в качестве топлива) и смол, из которых в дальнейшем производят искусственный каучук.

Протекание пиролиза при температурах от 550 до 9000 ºС считается низкотемпературным, но фактически, учитывая технические возможности, принадлежит к среднему температурному режиму. Его использование целесообразно при необходимости производства пиролизного газа и твердых осадков. При этом исходное сырье может включать фракции неорганического происхождения.

Течение пиролиза при температуре выше 9000 ºС считают высокотемпературной реакцией. Работа котла при максимальной температуре в 9000 ºC позволяет получать твердые материалы (кокс, древесный уголь и другие) с низкой долей выделяемого газа.

Выгонка с использованием более высоких температурных режимов нужна для получения преимущественно газообразных веществ. Практическая польза от высокотемпературного режима заключается в том, что полученные газы можно использовать в качестве топлива.

«Высокотемпературный пиролиз не требователен к содержанию перерабатываемого сырья. При использовании низкотемпературного режима необходимо соблюдать все этапы подготовки, включая сушку и сортировку».

Пиролиз

ПИРОЛИЗ (от греч. pyr — огонь, жар и lysis — разложение, распад * а. pyrolysis; н. Pyrolise; ф. pyrolyse, thermolyse; и. pirylisis) — разложение веществ под действием высоких температур. Обычно термин используют в более узком смысле и определяют пиролиз как высокотемпературный процесс глубокого термического превращения органических соединений, например нефтяного и газового сырья при 700-900°С.

Промышленное значение имеет в основном пиролиз нефтяного и газового сырья. Применяется также пиролиз твёрдых топлив (древесины, каменных и бурых углей, торфа, сланца).

Первые заводы пиролиза построены в России (в Киеве и Казани) в 70-х гг. 19 века пиролизу подвергали преимущественно керосин с целью получения газа для освещения. Позднее была доказана возможность выделения из смолы, образующейся при пиролизе, ароматических углеводородов. Во время 1-й мировой войны 1914-18 пиролиз широко применялся в связи с получением толуола (сырья для производства сильного взрывчатого вещества — тротила).

Цель пиролиза нефтяного сырья — получение углеводородного газа с высоким содержанием непредельных углеводородов; сырьём для пиролиза являются также газообразные углеводороды (этан, пропан, бутан и их смеси). Продукты пиролиза — главным образом этилен, в некоторых случаях пропилен, бутилен и бутадиен. Побочные полезные продукты пиролиза — смолы, содержащие моно- и полициклические арены (бензол, толуол, ксилолы, нафталин, антрацен и др.). При пиролизе этана, пропана, бензина и газойля образуются этилен, водород, сухой газ (Ch5+ С2Н6), а также дополнительно фракция С3 из пропана, бензина и газойля, фракция О из бензина и газойля, лёгкое и тяжёлое масло из бензина и газойля. Максимальный выход газа достигается при пиролизе газообразного сырья — этана, пропана, н-бутана. Из жидкого сырья предпочтителен парафинистый бензин с пониженной температурой конца кипения. С максимальным выходом этилен образуется из этана при 1000°С, времени контакта 0,01 с.

В промышленности распространён пиролиз бензина в трубчатых печах: смесь бензина с водяным паром нагревают до 840-850°С, а затем быстро охлаждают в «закалочном» аппарате для предотвращения пиролитического уплотнения непредельных углеводородов. Парогазовую смесь отделяют от тяжёлой смолы, воды, разделяют газ и лёгкое масло пиролиза. После перегонки жидких продуктов на установке пиролиза получают 4 фракции с температурами кипения: до 70°С, 70-130°С (бензольно-толуольная), 130-190°С (С8-С9) и выше 190°С (тяжёлая смола). Фракция Cs содержит более 50% непредельных углеводородов, в т.ч. циклопентадиен и изопрен. Фракцию 70-130°С гидрируют, из неё извлекают бензол и толуол. Фракция 130-190°С содержит ксилолы и этилбензол (10-12% по массе), стирол, инден, дициклопентадиен и другие соединения. Из тяжёлой смолы отгоняют фракцию 190-230°С с целью выделения нафталина. Тяжёлая часть смолы содержит смолисто-асфальтеновые компоненты и используется как сырьё для производства сажи или беззольного кокса. Выход жидких продуктов пиролиза составляет (% по массе): 2-3 из этана, 7-10 из пропана, 8-10 из н-бутана, 12-15 из пропан-пропиленовой фракции, 20-30 из бензина, 40-50 из керосино-газойлевой фракции. Мировое производство пиролизного этилена для получения полиэтилена, этанола, стирола, окиси этилена и других продуктов превышает 50 млн. т в год.

Пиролиз (коксование, карбонизация, дегазация) твёрдых топлив (угля, торфа, сланца, древесины) осуществляется при высоких до 900-1050°С, средних до 700°С и низких температурах до 500-550°С. Основная масса продуктов пиролиза образуется при температурах (°С): каменный уголь 300-500, бурый уголь 250-450, антрацит 400-550, торф и древесина 150-400. В продуктах пиролиза содержатся летучие, жидкие и твёрдые вещества: Н2, CO, CO2, Ch5, С2Н4, Н2S, Nh4, Н2О, бензол, (Nh5)2SO4, каменноугольная смола, остаток — кокс или полукокс. Выход продуктов пиролиза на 1 т угля составляет: до 300 нм3 газа, до 10 кг сырого бензола, до 3 кг Nh4 и Н2S, до 120 л подсмольной воды, до 90 л смолы, до 700 кг полукокса. Смола состоит из более 400 циклических углеводородов и гетероатомных соединений типа нафталина и его производных, антрацена, фенола, производных пиридина, хинолина, тионафтена и др. Ректификацией смолы получают фракции (°С): до 170 лёгкое масло, 170-210 фенольную, 210-230 нафталиновую, 230-270 поглотительное масло, 270-360 антраценовую, остаток — пек. Пиролиз используется при геохимических исследованиях нефтематеринских пород для оценки их генерационного потенциала.

Пиролиз ТБО

Экологически чистая переработка мусора – одно из ключевых направлений использования пиролиза. Данные агрегаты позволяют в разы сократить негативное воздействие антропогенного фактора на окружающую среду.

В процессе пиролиза распадаются биоактивные вещества, не выплавляются тяжелые металлы. После термического распада в пиролизных котлах практически не остается невостребованных отходов, что позволяет значительно сократить площади, для их дальнейшего хранения.

Так, например, сжигая 1 тонну покрышек мы загрязняем атмосферу 300-ми кг сажи. Кроме того, в воздух поступает около 500 кг токсичных веществ. Переработка того же материала в пиролизных установках позволяет использовать резину в энергетических целях, получать вторсырье для дальнейшего производства и значительно сокращает вредные выбросы.

Снизить вредное воздействие на окружающую среду удается благодаря многоступенчатой системе переработки. В процессе пиролиза отходы проходят четыре этапа утилизации:

• первоначальную сушку;
• крекинг;
• дожигание остатков переработки в атмосфере;
• очистку полученных газообразных веществ в специальных поглотителях.

Пиролизные установки позволяют перерабатывать отходы:

• деревоперерабатывающих предприятий;
• фармацевтической отрасли;
• автопрома;
• электротехники.

Метод пиролиза успешно справляется с полимерами, отходами канализации и бытовым мусором. Нивелирует воздействие на природу нефтепродуктов. Отлично подходит для утилизации органических отходов.

Единственный минус пиролизных агрегатов обнаруживается при переработке сырья, содержащего хлор, серу, фосфор и другие ядовитые химикаты. Продукты полураспада этих элементов под действием температуры могут соединяться с другими веществами и образовывать токсичные сплавы.

Необходимость в пиролизных установках

Главная проблема утилизации мусора и других отходов ТБО обсуждаемым методом, это найти эффективный и недорогостоящий способ для улавливания испарений, возникающих во время сжигания. При горении выделяются хлор, фосфор, сера. Более того, некоторые отдельно взятые случаи сжигания отличаются присутствием реакции взаимодействия хлора с другими продуктами сжигания, в результате чего могут образовываться просто ядовитые соединения.

Современные установки решают ряд описанных трудностей. Например, ограниченность доступа кислорода сокращает вероятность образования токсинов: фуран, бензапирен, прочих.

Возможность создания циклических комплексов переработки отходов ведет к почти безотходному производству. Достигается максимальная экономия энергетических ресурсов. Кроме того, образующийся в результате шлак идет на ремонт дорог, что дополнительно повышает экономическую значимость переработки.

Расширяется круг вероятных мест размещения заводов (даже на территории городов). Поскольку в идеале не должно быть выбросов в окружающую среду: отсутствие газообразных ядовитых испарений, исключение образования производственных стоков (все собирается и циклически перерабатывается).

Последнее преимущество, все перечисленные возможности выполняются на довольно компактном оборудовании, без огромных труб, высоких устрашающих зданий. Организовать производство вторичных отходов вполне реально в небольшом ангаре.

Видео – пиролизные установки для утилизации отходов:

Пиролиз древесины

Эту процедуру еще называют древесным крекингом, а зародилась она именно в России. Прообраз современного агрегата еще в незапамятных временах изобрели наши углежоги. Для получения древесного угля без доступа воздуха, они воспламеняли древесину под слоем земли.

Сегодня этот процесс гораздо совершеннее и проходит в несколько этапов. Начинается крекинг при разогреве до 2000 ºС. На этом этапе выделяется большое количество оксида углерода. Если продолжить его сжигание в атмосфере, то удастся получить огромное количество энергии.

Затем котел разогревается до 5000 ºС. В этом температурном режиме получают метанол, смолы, ацетон и уксусную кислоту. Кроме этого вырабатывается твердый углерод, больше известный, как древесный уголь.

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.
		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

Что такое пиролиз — описание процесса пиролиза — Портал о ломе, отходах и экологии

Процессы термического разложения органических и неорганических соединений называют пиролизом. Особенностью сжигания при этом методе считается ограничение доступа кислорода. Данный способ утилизации считается безотходным/малоотходным и позволяет создавать циклический механизм переработки не только ТБО, но также нефтепродуктов, загрязненной почвы, прочего.

На выходе такого деструктивного разрушения становятся продукты, характер и природа которых зависит от применяемого конкретно метода, а также состава вторичного сырья.

Выделяют два основных результирующих направления: обезвреживание отходов и сбор сырьевой базы. Последний вариант на сегодня наиболее актуальный. Прежде всего из-за возможности воссоздавать нефтехимические продукты, природный ресурс которых, как известно, невосполним.

Кроме того, в результате переработки органических отходов получают сразу два вида продуктов – кокс и жидкие компоненты: смолы, пиролизный газ. При осаждении или фильтрации последнего получают углеводороды. Дополнительно к этому вызывает интерес получение ароматических соединений.

Оборудование для пиролиза резины

Виды пиролиза, причины их появления

Для реализации метода требуется дорогостоящее оборудование, необходима подготовка кадров. Несмотря на это заинтересованность в создании предприятий, занимающихся утилизацией ТБО по методу пиролиза есть.

• Во-первых, это эффективный метод использования вторичного сырья (фактически безотходный).
• Во-вторых, наблюдается заметный вклад в защиту экологической среды.
• В-третьих, не страдают жители территорий, прилегающих к заводам с таким методом переработки.

Появившись еще в 19 веке, пиролиз интенсивно развивался. Заинтересованные лица искали еще более приемлемые варианты для разложения отходов. Преследовались такие цели:

• сохранение безопасности для окружающей среды;
• сокращение расходов на переработку;
• создание условий для накопления результатов сжигания;
• получение экономической выгоды.

В итоге появились несколько видов метода, сосредоточимся на них. Формально их два: сухой и окислительный. Однако первый имеет собственные разновидности и характеристики.

к содержанию ↑

Сухой пиролиз и его разновидности

Утилизация кислых гудронов пиролизом

Метод преследует такие основные цели: обезвреживание вторичного сырья, получение топлива, различных химических соединений, используемых в промышленности. Главный сохраняемый принцип, которому следует сухой пиролиз, – рациональное использование невосполнимых природных ресурсов.

Способ позволяет получать пиролизный газ, жидкий продукт, твердые углеродистые компоненты. Сухой пиролиз может протекать при трех режимах температур:

1. Низких.
2. Средних.
3. Высоких.

Пиролиз при Т 450-550 градусов по Цельсию относится к низкотемпературному. Методу характерно получение полукоксов в больших количествах, максимальная температура выхода пиролизного газа при образовании его в минимальных объемах. Также наблюдается получение смол, которые в дальнейшем используются для производства каучука. Образующиеся полукоксы применяют в качестве топлива для промышленных и бытовых нужд.

Среднетемпературный пиролиз происходит при 800 градусах по Цельсию. В ходе сжигания выделяется большое количество газа и гораздо меньше, жидких смол и непосредственно кокса, чем в предыдущем случае.

Высокотемпературный пиролиз протекает при Т выше 900 градусов по Цельсию. Этот метод дает минимальное количество твердых и жидких отходов. Образующиеся газы впоследствии используют, как топливо для транспортировки.

к содержанию ↑

Окислительный пиролиз

Это процесс частичного или полного сжигания промышленного вторичного сырья при его контакте с продуктами сгорания топлива. Используется для обезвреживания жидких нефтесодержащих отходов, а также пластмасс, резины, прочего.

Этот метод используют для сжигания сырья, находящегося в пастообразном, жидком или даже газообразном состоянии. Под обработку окислительным способом подходят измельченный пластик, резина, а также промышленные стоки.

к содержанию ↑

Виды пиролиза по типу сжигаемого материала

Самодельная установка для пиролиза старых покрышек

Россия страна богатая древесиной. В ней сложилась одна из наиболее фундаментальных школ пиролиза этого вида сырья. Происходит процесс при низкотемпературном режиме. На выходе получают такие вещества: жидкие – метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смола и др, твердые – древесный уголь.

Пиролиз метана производится при высоких температурах и получаемый в результате ацетилен, тут же отправляют на производство искусственного каучука. Такие сложности связаны с тем, что переработка метана для добычи конечного продукта ацетилена экономически невыгодна.

Между тем пиролиз метана имеет ряд уравнений для решения проблемы утилизации этого продукта. Для протекания реакций, кроме специфической температуры периодически требуются дополнительные вещества.

Например, тримеризация ацетилена протекает в низкотемпературном режиме, но обязательно с присутствием активированного угля. Более того, специфика данного процесса в его скорости: данный вид пиролиза относится к низкоскоростному, что подразумевает медленную подачу источника возгорания.

Предварительный этап получения ацетилена протекает наоборот при высоких температурах и в скоростном режиме. Формула реакции такова: 2СН4 = С2Н2 + 3Н2. Однако попутно протекает еще целый ряд побочных реакций.

Пиролиз и крекинг предельных углеводородов – это среднетемпературный процесс, в результате него получают: этилен, пропилен, бензол и ряд подобных продуктов. Нефтегазовое сырье перерабатывают по методу крекинга еще с 1877 года, автор идеи также россиянин, химик Александр Александрович Летним.

Пиролиз мусора и ТБО подразумевает в том числе переработку шин, пластмасс, прочего, о чем речь уже шла ранее. Поэтому стоит выделить лишь основные моменты или трудности, с которыми сталкиваются в ходе осуществления данного процесса.

Видео – Пиролиз или нефтехимия в деталях:

к содержанию ↑

Необходимость в пиролизных установках

Главная проблема утилизации мусора и других отходов ТБО обсуждаемым методом, это найти эффективный и недорогостоящий способ для улавливания испарений, возникающих во время сжигания. При горении выделяются хлор, фосфор, сера. Более того, некоторые отдельно взятые случаи сжигания отличаются присутствием реакции взаимодействия хлора с другими продуктами сжигания, в результате чего могут образовываться просто ядовитые соединения.

Современные установки решают ряд описанных трудностей. Например, ограниченность доступа кислорода сокращает вероятность образования токсинов: фуран, бензапирен, прочих.

Возможность создания циклических комплексов переработки отходов ведет к почти безотходному производству. Достигается максимальная экономия энергетических ресурсов. Кроме того, образующийся в результате шлак идет на ремонт дорог, что дополнительно повышает экономическую значимость переработки.

Расширяется круг вероятных мест размещения заводов (даже на территории городов). Поскольку в идеале не должно быть выбросов в окружающую среду: отсутствие газообразных ядовитых испарений, исключение образования производственных стоков (все собирается и циклически перерабатывается).

Последнее преимущество, все перечисленные возможности выполняются на довольно компактном оборудовании, без огромных труб, высоких устрашающих зданий. Организовать производство вторичных отходов вполне реально в небольшом ангаре.

Видео – пиролизные установки для утилизации отходов:

к содержанию ↑

Внедрение метода на бытовом уровне

Жить в пригороде становится все более популярно. Однако далеко не все горожане готовы к заготовке дров, а газификация поселков и дачных участков решается довольно туго.

Альтернативой традиционным способам утепления жилых помещений выступают бытовые пиролизные котлы. Сегодня они не просто становятся источником энергии практически из мусора, но оснащены современной электроникой и принудительной вентиляцией. Бытовые котлы «Пиролиз 43» – одна из популярных моделей, представленная рынке подобных товаров. Оборудование имеет два котла сжигания, что гарантирует дожег образующих паров, газов, прочего. Это делает их использование преимущественным во всех отношениях: экономично, безопасно, эффективно.

Причем для использования данной модели котла также подходят дрова, но специалисты подчеркивают: топливо в котлах скорее тлеет, чем горит, плюс дополнительный дожег, – обеспечивают существенную экономию ресурсов.

Зола почти не образуется, а значит владельцам не придется долго думать над очисткой оборудования в процессе эксплуатации. Последнее, что важно для бытовых пользователей – это возможность выбирать котел подходящего дизайна (в том числе и его цвет).

к содержанию ↑

Духовой шкаф с пиролитической очисткой

Подобные возможности современного бытового оборудования лишний раз заставляют задуматься о целесообразности приобретения газовой или электрической плиты.

Реализация пиролитической очистки возможна только для последнего варианта. Эта технология значительно эффективней, чем гидролиз или электролиз, также находящие место для бытового применения.

Духовой шкаф с пиролитической очисткой

Система с пиролитической очисткой не требует смены никаких фильтров и сохраняет работоспособность на весь гарантийный срок духового шкафа. Если предельно просто описать процессы, происходящие при подобной очистке, все выглядит примерно так:

• загрязненный духовой шкаф разогревается до максимально возможных температур;
• далее происходит сжигание жиров, накипи, прочих наслоений на стенках оборудования;
• газ уходит по каналам вентилирования;
• на дне поддона образуется зола, которую можно просто выбросить.

Сегодня достаточно много форумов собирает аудиторию, заинтересованную данным вопросом. Поскольку такие блюда, как курочка-гриль или шашлычок в духовке, не приготовишь в кулинарном рукаве. С другой стороны, выпечка после такого использования печки получается просто ужасная. Вот и выходит, что многим действительно необходимы действенные, одновременно экономичные методы очистки, каковым и является пиролиз.

Состав «связанных» соединений в маслах биодеградированных нефтей по результатам их «on-line» флэш-пиролиза

Том 326 № 6 (2015)

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения и обобщения информации о составе и строении масляных и смолисто-асфальтеновых компонентов нетрадиционных источников углеводородного сырья — тяжелых высоковязких нефтей и природных битумов, большинство из которых являются биодеградированными, для выявления путей их генезиса, решения проблем добычи, транспортировки, переработки, а также рационального использования полученных продуктов. Трудности получения информации даже о составе масел перечисленных объектов, в частности, методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектором (ГХ-МС) обусловлены тем, что в хроматограммах, наряду с пиками идентифицируемых соединений, присутствует так называемый «горб», в котором сосредоточено до 90…95 % компонентов масел. Состав компонентов «горба» не поддается идентификации традиционным вариантом ГХ-МС. Кроме того, опубликованные литературные данные указывают на наличие в маслах сложных высокомолекулярных компонентов, в которых некоторые типы соединений находятся в виде химически связанных между собой структурных фрагментов. А также свидетельствуют о перспективности использования деструктивных методов для получения сведений о строении «связанных» фрагментов компонентов масел. Цель работы: получение информации о составе и строении структурных фрагментов, находящихся в сложных высокомолекулярных компонентах масел биодеградированных нефтей и природных битумов в «связанном» виде. Методы исследования: методы ЯМР 1 Н и хроматомасс-спектрометрии (ГХ-МС), аналитический пиролиз масел в вариантах Rock-Eval и сочетания двухступенчатого флэш-пиролиза при 300 и 600 °С с ГХ-МС анализом летучих продуктов термической деструкции в режиме «on-line». Результаты. Термический крекинг компонентов масел биодеградированных нефтей и природных битумов в условиях двухступенчатого «on-line» флэш-пиролиза позволяет получить дополнительную информацию о составе нефтяных масел, которая недоступна при их прямом ГХ-МС-анализе. Полученные результаты свидетельствуют о наличии «связанных» форм алканов, алкилциклогексанов, гомогопанов и алкилбензотиофенов в составе высокомолекулярных компонентов изученных масел.

Ключевые слова:

биодеградированные нефти, природный битум, масла, аналитический пиролиз, связанные соединения, состав

Авторы:

Владимир Родионович Антипенко

Ольга Сергеевна Баканова

Василий Николаевич Меленевский

Елена Александровна Ельчанинова

Скачать bulletin_tpu-2015-326-6-05.pdf

Пиролиз — обзор | ScienceDirect Topics

Пиролиз

Пиролиз обычно определяется как термохимическое разложение сырья биомассы при средних (300–800 ° C) и высоких температурах (800–1300 ° C) в инертной атмосфере [15]. Некоторые аналогичные определения приведены в других публикациях [5,8,9,14,16–18].

Общая реакция сырья биомассы составляет

(14.3) Биотопливо + тепло → жидкость + синтез-газ + твердое вещество

Жидкие, синтетические и твердые продукты являются действительно ценными видами топлива и определяются как бионефть, биосингаз и биоуголь. соответственно.

Химические реакции в процессе пиролиза включают [19]

(14,4) C + 2h3O → 2h3 + CO2ΔH = + 75 кДж / моль

(14,5) C + h3O → h3 + COΔH = + 131 кДж / моль

( 14.6) Ch5 + 2h3O → 4h3 + CO2 ΔH = + 165 кДж / моль

(14,7) Ch5 + h3O → CO + 3h3 ΔH = + 206 кДж / моль

По сравнению с другими термохимическими технологиями, включая сжижение и сжигание, пиролиз обычно имеет следующее Преимущества: (1) основным продуктом является бионефть, и выход может достигать 75%; (2) бионефть может иметь высокое содержание углерода; (3) бионефть может иметь низкое содержание азота и серы; (4) ВТС бионефти может быть очень высокой, например.г. 42 МДж / кг, что сопоставимо с таковыми для ископаемого топлива; (5) время пребывания обычно короткое, что снижает эксплуатационные расходы; (6) желаемый продукт (бионефть, биосингаз или биоуголь) может быть произведен путем корректировки рабочих параметров; (7) бионефть легко хранить или транспортировать; и (8) сырье биомассы может не нуждаться в переработке [20].

В соответствии с рабочими параметрами, такими как скорость нагрева, температура пиролиза и время пребывания, обычный электрический пиролиз обычно можно разделить на три группы: (1) медленный пиролиз, (2) быстрый пиролиз и (3) мгновенный пиролиз.В некоторые публикации также включены каталитический пиролиз, микроволновый пиролиз, вакуумный пиролиз и гидропиролиз [2,8,20]. Для медленного пиролиза скорость нагрева, температура пиролиза и время пребывания составляют <1 ° C / с, 300–700 ° C и> 450 с, соответственно. Для быстрого пиролиза они составляют 10–300 ° C / с, 550–1250 ° C и 0,5–20 с соответственно. Для мгновенного пиролиза они составляют> 1000 ° C / с, 800–1300 ° C и <0,5 с соответственно [15,21]. Эти разные условия обычно приводят к разным результатам пиролиза.В таблице 14.2 показаны результаты пиролиза, полученные с использованием различных технологий пиролиза. Замечено, что мгновенный пиролиз обычно способствует получению бионефти с последующим быстрым пиролизом и медленным пиролизом.

Таблица 14.2. Результаты пиролиза, полученные с использованием различных технологий пиролиза [58].

Пиролиз	Условия эксплуатации	Результаты
Медленный пиролиз	Температура: 300–700 ° C Время пребывания пара: 10–100 мин Скорость нагрева: 0.1–1 ° C / с Размер сырья: 5–50 мм	Бионефть: ∼30 мас.% Биочар: ∼35 мас.% Газы: ∼35 мас.%
Быстрый пиролиз	Температура: 400–800 ° C Время пребывания пара: 0,5–5 с Скорость нагрева: 10–200 ° C / с Размер сырья: <3 мм	Бионефть: ∼50 мас.% Биочар: ∼20 мас.% Газы: ∼30 мас.%
мгновенный пиролиз	Температура: 800–1000 ° C Время пребывания пара: & lt; 0,5 с Скорость нагрева: & gt; 1000 ° C / с Размер исходного материала: & lt; 0.2 мм	Бионефть: ∼75 мас.% Биочар: ∼12 мас.% Газы: ∼13 мас.%

Разработана и широко используется новая технология пиролиза, пиролиз с помощью микроволнового излучения [22–24] , и он привлек серьезное внимание из-за своих преимуществ по сравнению с обычным электрическим пиролизом, которые показаны в Таблице 14.3. Эти преимущества обусловлены различными механизмами тепломассообмена. При обычном электрическом пиролизе тепло передается от высокотемпературного газа к поверхности топливных частиц через механизм конвекции, а затем оно дополнительно передается от внешней поверхности к внутренней активной зоне через механизм теплопроводности.Образуется температурный градиент снаружи внутрь частицы исходного материала, и высвобождаемые летучие вещества диффундируют из внутреннего ядра к внешней поверхности через область более высоких температур. Для пиролиза с помощью микроволн микроволны проникают в частицу исходного материала, и микроволновая энергия преобразуется в тепловую энергию, которая постоянно накапливается внутри частицы биомассы и затем передается наружу. Образуется температурный градиент от внутренней части к внешней части частицы, и выпущенные летучие вещества диффундируют из внутреннего ядра к внешней поверхности через более низкую температурную область [15].

Таблица 14.3. Сравнение пиролиза с использованием микроволн и обычного электрического пиролиза [15,59,60].

Пиролиз с помощью СВЧ	Обычный электрический пиролиз
Преобразование энергии	Передача энергии
Бесконтактный нагрев	Контактный нагрев
Горячая точка	Нет горячей точки
Селективный	Неселективный
Более низкая тепловая инерция и более быстрый отклик	Более высокая тепловая инерция и более медленный отклик
Более низкое потребление энергии	Более высокое потребление энергии
Быстрый нагрев	Медленный нагрев
Более короткое время реакции	Более длительное время реакции
Объемный нагрев	Поверхностный нагрев
Более высокий уровень контроля	Более низкий уровень контроля
Повышенный выход продукта	л выход продукции

Кинетическое моделирование пиролиза больших объемов пластиковых отходов (ПЭТ) и мониторинг выбросов на месте | Науки об окружающей среде Европа

Результаты кинетического моделирования

Пакет термокинетики AKTS был использован в этом исследовании для облегчения кинетического анализа образцов пластиковых бутылок из ПЭТ с использованием обычных термоаналитических данных, которые, в случае данного исследования, были в форме ТГА. .Это может позволить изучить термическое поведение образцов ПЭТ в отдельных областях контроля качества и исследований и разработок (НИОКР). Анализ начинается с импорта файлов ASCII из прибора TGA. Затем применяется деривационный фильтр, чтобы обеспечить показание DTG образца. Затем сигнал DTG имеет базовую линию, построенную для интегрирования кривой и обеспечения оценки кинетических параметров, таких как скорость реакции, энергия активации и предэкспоненциальная константа (также известная в литературе как кинетический триплет).Здесь были построены базовые линии для интегрирования результатов DTG по отношению к профилю пиролиза пластика ПЭТ. Используемая здесь базовая линия была горизонтальной. AKTS имеет множество возможностей для расширенного построения базовых линий, таких как сплайн, сигмоид, касательная первая точка, касательная последняя точка и т. Д., Поскольку построение базовой линии является наиболее важным шагом в обработке кинетических данных, и эти построенные базовые линии можно оптимизировать численно. Кроме того, параметры уравнения Аррениуса могут быть определены для многоступенчатых сложных реакций, которые нельзя увидеть визуально, если термоаналитические кривые потенциально перекрываются.На основе полученных кинетических параметров строятся кривые моделирования для скорости реакции и хода реакции, которые сравниваются с экспериментальными данными для проверки точности моделирования. По мере протекания реакции пиролиза ПЭТ изменяется удельная теплоемкость смеси реагент-продукт, что приводит к изменению теплоты реакции и, следовательно, кинетических параметров. В частности, с помощью пакета AKTS можно спрогнозировать ход / степень реакции ( α ) и скорость реакции для широкого спектра температурных профилей (неизотермических, изотермических, модулированных или периодических изменений температуры или ступенчатого основного нагрева). .

Программное обеспечение в конечном итоге обеспечивает надежный и точный результат благодаря строгим термокинетическим критериям среднего коэффициента корреляции R, который должен быть больше 0,95, и построению данных с высоким разрешением по 10 000 конкретных точек данных для параметров и значений альфа. Дополнительный файл 1: На рисунке S2 показаны практические результаты, их интеграция и последующие результаты моделирования результатов кинетического моделирования ТГА при различных скоростях нагрева от 0,5 до 8 ° C мин. ^-1 .Аналогичные результаты ТГА были опубликованы в литературе [22, 27, 33, 34]. Высокая потеря массы при пиролизе ПЭТ связана с высоким содержанием летучих веществ, как сообщили Ли и др., Которые сообщили о значении 86,1 мас.% [22], Oh et al. составила 88,1% [25], а Park et al. заявлено 91,6% [34] при пиролизе ПЭТ. В то время как результаты ДСК для двух скоростей нагрева (0,5 и 1 ° C мин. ^-1 ) показали два эндотермических пика вместе с небольшим плечом экзотермического пика, как показано в Дополнительном файле 1: Рисунок S3. Первые два эндотермических пика при 252 и 460 ° C связаны с плавлением и пиролизом ПЭТ, а третий пик при примерно 800 ° C характерен для графитизации остаточного углеродного материала.Это согласуется с работой Камали и др., В которой три пика появились при 254, 466 и 791 ° C соответственно [5]. Очевидно, что существует хорошее соответствие между практическим и теоретическим моделированием, как показано в Дополнительном файле 1: Рисунок S2 от минимальной до максимальной скорости нагрева с R ² = 0,99659.

Наблюдается явный сдвиг в сторону более высокой температуры разложения за счет увеличения скорости нагрева в 16 раз (от 0,5 до 8 ° C мин. ^-1 ), как показано в Таблице 1 с R ² = 0.99659. Например, температурный диапазон реакции пиролиза при 0,5 ° C мин. ^-1 составлял 261–442 ° C, а при 8 ° C мин. ^-1 он увеличивался до 328–535 ° C. Кроме того, начальная температура увеличилась с 351 до 413 ° C соответственно. При увеличении скоростей нагрева в 16 раз температура смещения увеличилась на 56 ° C, как показано в таблице 1. Таким образом, неудивительно, что максимум пика смещался в сторону более высокой температуры реакции с увеличением скорости нагрева, как 0.5, 1, 2, 4 и 8 ° C мин. ^-1 показал максимум пика при 374, 389, 402, 417 и 433 ° C соответственно. С другой стороны, время, необходимое для завершения реакции пиролиза, резко сократилось в 13 раз при увеличении скорости нагрева в 16 раз. Таблица 1 показывает, что необходимое время для завершения при 0,5 ° C мин. ^-1 составляло 49 447 с, а при 8 ° C мин. ^-1 было 3789 с. На основе интегрированных кривых DTG для пяти скоростей нагрева, показанных в Дополнительном файле 1: Рисунок S2, средняя потеря массы пластика ПЭТ до 600 ° C составила 82.898 ± 1,2 мас.% От исходной массы.

Таблица 1 Данные термогравиметрического разложения пиролиза ПЭТ-пластика при различных скоростях нагрева от 0,5 до 8 ° C мин. ^-1

Для получения кинетических параметров сначала строили график зависимости хода реакции ( α ) от реакции температуры, как показано на рис. 1, где практические и теоретические результаты показаны цветными и пунктирно-серыми линиями соответственно. Опять же, очевидно, что практические и теоретические результаты хорошо совпадают.

Рис. 1

Ход реакции ( α ) в зависимости от температуры пиролиза ПЭТ, где цветные и серо-пунктирные кривые показывают практические и теоретические расчеты, соответственно

На рис. 2 показана практическая и теоретическая скорость реакции в зависимости от реакции температура, где цветные и серо-пунктирные кривые показывают практические и теоретические расчеты, соответственно, с хорошим согласованием для всех пяти скоростей нагрева. Максимальная скорость реакции пиролиза ПЭТ при скоростях нагрева 0.5, 1, 2, 4 и 8 ° C мин. ^-1 оказалось равным 0,000089, 0,000449, 0,00092, 0,00188 и 0,00386 с ^-1 соответственно. Таким образом, скорость реакции увеличивалась примерно в 43 раза при увеличении скорости нагрева в 16 раз, то есть с 0,5 до 8 ° C min ^-1 .

Рис.2

Зависимость скорости реакции от температуры для пиролиза ПЭТ, где цветные и серо-пунктирные кривые показывают практические и теоретические расчеты, соответственно

Один из методов кинетического моделирования, ASTM-E698 (уравнение.3), был использован для расчета E _a и показал 165,6 кДж моль ^-1 с R ² = 0,9989, как показано на рис. 3a. Это согласуется со значением E _{, значением} , сообщенным Saha и Ghoshal, которое составило 162,15 кДж моль ^-1 с использованием метода ASTM-E698 [35].

Рис. 3

Кинетические параметры, рассчитанные разными методами: a E _a с использованием метода ASTM-E698 и b E _a с использованием метода Флинна-Уолла и Озавы (FWO) для пиролиза ПЭТ

В то время как метод Флинна-Уолла и Одзавы (FWO) (уравнение.4) показал изменение E _a во время протекания реакции в диапазоне 166–180 кДж моль ^–1 , как показано на рис. 3b. Приведенные здесь результаты ниже, чем у Yao et al. [36], которые сообщили 184–269 кДж / моль ⁻¹ . Возможно, это связано с тем, что они не указали пластиковые отходы, которые они использовали, а также использовали высокие скорости нагрева (15, 25 и 35 ° C мин. ^-1 ).

Дифференциальный метод изоконверсии также использовался для расчета кинетических параметров [ E _a вместе с предэкспоненциальным множителем ( k _o )] с использованием программного обеспечения AKTS путем построения натурального логарифма скорость реакции в ( с ^-1 ) по отношению к обратной температуре ( T ^-1 ), как показано на рис.4а. На рис. 4b показано, что значение E _и находится в диапазоне 165–195 кДж моль ^–1 . Интересно, что приведенные здесь результаты согласуются с работой, выполненной Jenekhe и Sun, где они сообщили E _и значения 173,6–205,8 кДж моль ^–1 с использованием метода дифференциальной изоконверсии [37]. В начале реакции пиролиза ПЭТ, где α = 0, энергия активации составляла 165 кДж моль ^-1 . Это согласуется с работой, проделанной Куни и Уайлсом [38], где значение E _a начальной стадии пиролиза с использованием метода Киссинджера составляло 163 кДж моль ^-1 .Это значение энергии активации оставалось относительно постоянным, в то время как ход реакции увеличивался до α = 0,3, то есть 30% хода реакции, в то время как предэкспоненциальный множитель; ln ( A ( α ) f ( α ) составляет ~ 22 с ^-1 . Это высокое значение E в начале реакции пиролиза может быть связано с деполимеризацией полимер полиэтилентерефталата, который требует большой энергии для разрыва связи внутри полимерной структуры для инициирования и развития реакции пиролиза ПЭТ.При протекании реакции пиролиза> α = 0,3 значение энергии активации немного увеличилось и достигло 195 кДж моль ^-1 при α = 0,9, в то время как предэкспоненциальный множитель; ln ( A ( α ) f ( α ) составляет ~ 26 с ⁻¹ . Это снова соответствует работе Куни и Уайлса [38], где E _{значение} увеличилось до 202 кДж моль ⁻¹ .

Рис.4

Кинетические параметры, рассчитанные с помощью дифференциальной изоконверсии: натуральный логарифм скорости реакции в (с ⁻¹ ) по сравнению с обратным температура, b E _a и ln k ₀

Прогноз пиролиза ПЭТ

Пошаговый прогноз пиролиза ПЭТ

Прогноз пиролиза ПЭТ с использованием ступенчатого режима нагрева показаны на рис.5a – d. Для всех четырех прогнозов конечная температура пиролиза была установлена ​​на уровне 500 ° C, так как это соответствовало общему разложению по результатам ТГА. Кроме того, все режимы нагрева начинались с 20 ° C, что указывает на нагрев от комнатной температуры. На рис. 5а ПЭТ нагревали от 20–420 ° C при 50 ° C мин. ^–1 , а затем от 420–500 ° C при 25 ° C мин. ^–1 . Из кривой скорости реакции видно, что реакция завершилась через 11 мин. Интересно, что максимальная наблюдаемая скорость реакции равнялась 0.014 с ⁻¹ примерно при 9,77 мин. На рис. 5б использовался режим нагрева 20–400 ° C при 100 ° C мин. ^–1 и 400–500 ° C при 50 ° C мин. ^–1 . Для этого условия образца максимальная скорость реакции составила 0,029 с ^-1 примерно через 5,42 мин. Из кривой скорости реакции можно видеть, что кривая не достигает своей базовой линии 0 и является неполной, следовательно, подразумевая неполную реакцию. Вероятно, это связано с используемыми скоростями нагрева 100 и 50 ° C мин ^-1 соответственно.Если бы реакция протекала дольше при 50 ° C мин. ^-1 или оставалась бы при конечной температуре реакции 500 ° C, она бы завершилась. Рисунок 5c, с другой стороны, подвергается режиму нагрева 100 ° C мин. ⁻¹ от 20–320 ° C и затем 20 ° C мин. ⁻¹ от 320–500 ° C, соответственно. Однако в этом случае более низкая скорость нагрева позволила наблюдаемой реакции завершиться. В этом случае наблюдаемая максимальная скорость реакции была равна 0.010 с ⁻¹ через 9,86 мин. Наконец, рис. 5d нагревают от 20 до 450 ° C при скорости нагрева 100 ° C мин. ^-1 , а затем от 450–500 при скорости нагрева 5 ° C мин. ^-1 . Максимальная наблюдаемая скорость реакции составила 0,011 с ^-1 через 5,42 мин. Интересно, что кривая в этом образце имела плечо, и это, вероятно, связано с быстрым изменением скорости нагрева от 100 до 5 ° C мин ^-1 соответственно.

Рис. 5

Прогнозирование пиролиза ПЭТ при различных скоростях нагрева ( a — d ) с использованием ступенчатого режима нагрева

Изотермический прогноз пиролиза ПЭТ

Изотермический прогноз пиролиза ПЭТ, показывающий 14 различных изотерм при каждом изменении температуры на 10 ° C в диапазоне 420–550 ° C, как показано на рис.6а, б. На рис. 6а показан ход реакции в течение первой минуты, а на рис. 6б показан профиль реакции в течение первых 5 минут. Как видно из рис. 6а, при температурах реакции 490 ° C и выше реакция завершилась ( α = 1) за короткий промежуток времени в 1 мин. Это быстрое разложение указывает на то, что эти температуры были бы идеальными для быстрого превращения. Однако при температуре ниже 490 ° C, например 480, 470 и 460 ° C, реакция достигла только значений α, равных 0.93, 0,81 и 0,55 соответственно после первой минуты. Поскольку на рис. 6b показано разложение в более широком временном диапазоне, стоит отметить, что такие температуры, как 450–480 ° C, которые не достигаются ( α = 1) на рис. 6a, достигли завершения реакции при увеличении временных рамок. до 5 мин работы. Ниже 450 ° C реакция протекает гораздо медленнее, и в этом случае реакция не достигла своего завершения. Это также указывает на то, что для успешного пиролиза необходимо использовать температуры ПЭТ, превышающие 450 ° C.

Рис. 6

Изотермический прогноз пиролиза ПЭТ, показывающий 14 изотерм и изменение хода реакции в зависимости от времени в диапазоне температур 420–550 ° C и временном диапазоне 1 и 5 минут, соответственно

Неизотермический прогноз пиролиза ПЭТ

На рисунке 7 показан неизотермический прогноз пиролиза ПЭТ в диапазоне температур 350–500 ° C. Неудивительно, что температура разложения немного сместилась в сторону более высоких температур реакции.Например, при увеличении скорости нагрева с 10 до 30 ° C мин. ^-1 наблюдаемые пиковые скорости реакции составили 0,0051, 0,0077, 0,0104 и 0,0159 с ^-1 соответственно. При всех четырех используемых скоростях нагрева (10, 15, 20 и 30 ° C мин. ^-1 ) для прогноза профиль реакции и кривые скорости реакции оказались согласованными.

Рис. 7

Неизотермический прогноз пиролиза ПЭТ в неизотермическом режиме нагрева при более высоких скоростях нагрева 10, 15, 20 и 30 ° C мин. ⁻¹ с использованием программного обеспечения термокинетики AKTS

-ситуационный газовый мониторинг пиролиза ПЭТ

В процессе пиролиза происходят две основные реакции: крекинг, который разрушает углеродную цепь, и реакция обугливания, которая способствует повторному образованию продуктов с более высокой молекулярной массой [39].Например, полиолефины (ПП и ПЭВП) состоят из насыщенной углеводородной цепи, где термическое разложение происходит случайным образом по механизму разрыва радикалов [40, 41]. Однако из-за ароматической природы ПС он разлагается на мономеры стирола (70,6 мас.%), Олигомеры и другие вторичные ароматические продукты. С другой стороны, ПЭТ состоит из мономеров терефталевой кислоты и этиленгликоля, и, таким образом, при пиролизе образуются различные оксигенаты и ароматические продукты. Остаток пиролиза в случае полиолефинов был незначительным, в отличие от ПЭТ, который показал значение 7 мас.% остатка [40]. Barbarias et al. сообщили, что основная фракция пиролиза ПЭТ представляла собой газовый поток (CO и CO ₂ ) с выходом продукта 42,8 мас.%, вместе с 37,4 мас.% для твердого остатка (бензойной и бензоилмуравьиной кислоты) и 12,8 мас.% .% для масляной фракции. ПЭТ-пластик состоит из цепочечных скелетов синтетических полимеров, состоящих из мономера бис-гидроксиэтилтерефталата, и при термическом крекинге или пиролизе он выделяет различные газообразные выбросы. Пиролиз ПЭТ представляет собой сложный процесс, при котором выделяются различные типы продуктов, такие как ароматические соединения, такие как бензол и толуол, и алифатические углеводороды C ₁ –C ₄ , такие как метан и этан, наряду с типичными пиролитическими выбросами (CO ₂ , CO, H ₂ и H ₂ O) [20, 42,43,44].Кроме того, могут выделяться другие виды, такие как альдегиды, карбоновые кислоты (бензойная кислота, ацетилбензойная кислота, метилбензойная кислота и этилбензойная кислота), сложные эфиры (винилбензоат и его производные), кетоны (бензофенон и ацетофенон) и терефталевая кислота. и винилтерефталат [20, 45, 46, 47]. Сложность такой реакции обусловлена ​​возможностью нескольких побочных взаимодействий между свободными радикалами во время разрыва полимерной углеводородной цепи, таких как внутримолекулярный или межмолекулярный обмен и реакции шестичленного переходного состояния [27].На рисунке 8 показан мониторинг выделяющихся газовых выбросов на месте с использованием масс-спектрометра, который предлагает быстрый анализ и не ограничивается формой, цветом, примесями или предельными размерами, как в других методах, таких как инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR). и рамановская спектроскопия [1]. Здесь температура регистрировалась с помощью термопары, которая была установлена ​​в середине реактора с неподвижным слоем, как показано синей пунктирной линией на фиг. 8. Пиролиз ПЭТ здесь происходил в одну стадию, что соответствует результатам ТГА. с аналогичной скоростью нагрева, в то время как результаты ДСК в Дополнительном файле 1: Рисунок S3 показал, что пиролиз происходил в две стадии.На рис. 8 показано, что реакция пиролиза протекала в диапазоне температур 390–530 ° C, в то время как результат ТГА находился в диапазоне 382–490 ° C (скорость нагрева 4 ° C мин. ^–1 ). Данные МС на месте показали, что основными выбросами являются углеводороды C ₁ при m / z = 15 и H – OC = O (CHO ₂ ) при m / z = 45. Профиль MS также показал относительно низкие выбросы, как показано на вставке (рис.8), которая показывает эволюцию различных форм углеводородов, таких как углеводороды C ₂ при m / z = 27, углеводороды C ₅ при m / z = 42 и C ₆ углеводородов при m / z = 78.Кроме того, другие связанные выбросы были показаны как ацетальдегид или диоксид углерода при m / z = 44, фрагмент O – CH = CH ₂ при m / z = 43, газообразный водород при m / z = 2, вода при m / z = 18 и, наконец, m / z = 29, что подтверждает существование ацетальдегида, следуя той же тенденции, что и при m / z = 44. Это согласуется с работа, выполненная Garozzo et al. поскольку они сообщили о присутствии фрагмента O – CH = CH ₂ и m / z из 17 для -ОН-частиц, что подтвердило метастабильные переходы фрагментов, подразумевая существование структуры с открытой цепью с C (= O) O и -CH = CH ₂ групп [48].Ацетальдегид был первым газообразным продуктом, который выделился и закончился, как показано на рис. 8, и это было подтверждено значениями m / z = 44 и 29 с той же тенденцией развития. Это согласуется с результатами работы Dhahak et al. [20], поскольку они сообщили, что ацетальдегид был первым обнаруженным газом, за которым следуют следующие газы; бензойная кислота, терефталевая кислота и бензол. Следы бензола были обнаружены здесь в двух пиках, как показано в Дополнительном файле 1: Рисунок S4, с большим пиком и маленьким плечом.Это также согласуется с литературными данными, поскольку было объяснено, что эти два пика связаны с декарбоксилированием бензойной кислоты (первый пик) и терефталевой кислоты (второй пик) [33]. Dhahak et al. сообщили, что основными тремя газообразными соединениями, обнаруженными во время пиролиза ПЭТ, были ацетальдегид, бензойная кислота и винилтерефталат [20]. Во время пиролиза ПЭТ реакция деполимеризации начинает происходить в точках слабого связывания внутри сложноэфирной полимерной структуры, таких как связь C – O и полимерная цепь вблизи связи C = O [27].Стоит отметить, что выделившиеся выбросы образовавшихся короткоцепочечных углеводородов (C ₁ -C ₄ углеводородов) можно сжигать, чтобы обеспечить часть необходимого тепла реакции во время процесса пиролиза [27].

Рис. 8

Профиль масс-спектра выделяющихся газообразных выбросов при пиролизе ПЭТ в атмосфере N ₂ для температуры до 530 ° C со скоростью нагрева 5 ° C мин. ^-1 . Синяя пунктирная линия представляет температуру, зарегистрированную с помощью термопары

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

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 системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie 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 файле cookie 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.

4-24 Пиролиз

	Описание: Рисунок 4-24: Типичный процесс пиролиза Пиролиз формально определяется как химическое разложение, вызванное органическими веществами. материалы нагреванием в отсутствие кислорода.На практике добиться полностью бескислородная атмосфера; реальные пиролитические системы работают с менее чем стехиометрические количества кислорода. Поскольку некоторое количество кислорода будет присутствовать в любом пиролитическом системы, произойдет номинальное окисление. Если летучие или полулетучие вещества присутствуют в отходы, термическая десорбция также будет происходить. Пиролиз преобразует опасные органические вещества материалы на газообразные компоненты, небольшие количества жидкости и твердый остаток (кокс) содержащий связанный углерод и золу.При пиролизе органических материалов образуются горючие вещества. газы, включая окись углерода, водород и метан, и другие углеводороды. Если отходящие газы охлаждаются, жидкости конденсируются с образованием остатков нефти / гудрона и загрязняются. воды. Пиролиз обычно происходит под давлением и при рабочих температурах выше 430 ° С. С (800 F). Пиролизные газы требуют дальнейшей обработки. Отходящие газы можно обрабатывать. во вторичной камере сгорания, сгорает и частично конденсируется.Удаление твердых частиц также требуется такое оборудование, как тканевые фильтры или мокрые скрубберы. Обычные методы термической обработки, такие как вращающаяся печь, печь с вращающимся подом или печи с псевдоожиженным слоем, используются для пиролиза отходов. Печи или печи, используемые для пиролиза будет физически похожим на оборудование, описанное в Разделе 4,23 «Сжигание», но будет работать при более низкой температуре и с меньшим притоком воздуха, чем требуется для горения.Процесс расплавленной соли также может использоваться для пиролиза отходов. Эти процессы описаны в следующих разделах: Вращающаяся печь Вращающаяся печь представляет собой слегка наклоненный вращающийся цилиндр с огнеупорной футеровкой, который служит как нагревательная камера. Печь с псевдоожиженным слоем Циркуляционный псевдоожиженный слой использует высокоскоростной воздух для циркуляции и суспендирования отходов. частиц в нагревательном контуре и работает при температурах до 430 C (800 F). Уничтожение расплавленной соли Деструкция солевого расплава — еще один вид пиролиза. При деструкции расплавленной соли В установке для сжигания расплавленной соли используется расплавленный турбулентный слой соли, такой как карбонат натрия, в качестве Средство теплопередачи и реакции / очистки для разрушения опасных материалов. Измельченный твердые отходы нагнетаются воздухом под поверхность расплавленной соли. Горячие газы состоят в основном из углекислого газа, потока и непрореагировавших компонентов воздуха поднимаются через расплавленный соляная ванна, проходит через зону вторичной реакции и через систему очистки отходящих газов перед сбросом в атмосферу.Другие побочные продукты пиролиза реагируют с щелочью. расплав соли с образованием неорганических продуктов, которые остаются в расплаве. Отработанная расплавленная соль зола, содержащаяся, выводится из реактора, охлаждается и помещается на свалку. Пиролиз — новая технология. Хотя в основных понятиях процесса есть были проверены, данные о производительности для новой технологии не были оценены в соответствии с методами, одобренными EPA, и придерживаясь контроля качества / контроля качества EPA стандарты.Данные о производительности в настоящее время доступны только для поставщиков. Кроме того, существующие данные ограничены по объему и количеству / качеству и часто носят частный характер.
	Синонимы: Обработка расплавленных твердых веществ; Плазменный пиролиз.
	Применимость: Целевыми группами загрязняющих веществ для пиролиза являются SVOC и пестициды.В процесс применим для отделения органических веществ от отходов нефтепереработки, каменноугольной смолы отходы, отходы обработки древесины, почвы, загрязненные креозотом, почвы, загрязненные углеводородами, смешанные (радиоактивные и опасные) отходы, отходы переработки синтетического каучука и краски трата. Системы пиролиза могут применяться к ряду органических материалов, которые «трескаются» или подвергаются химическому разложению в присутствии тепла. Пиролиз показала себя многообещающим в борьбе с органическими загрязнителями в почвах и нефтесодержащих илах.Химическая загрязнители, для которых существуют данные о лечении, включают ПХД, диоксины, ПАУ и многие другие органика. Пиролиз неэффективен ни для разрушения, ни для физического разделения неорганические вещества из загрязненной среды. Летучие металлы могут быть удалены в результате более высокие температуры, связанные с процессом, но также не разрушаются.
	Ограничения: Факторы, которые могут ограничить применимость и эффективность процесса включают: Существуют определенные требования к размеру загружаемого материала и обращению с материалами, которые влияют на применимость или стоимость на конкретных сайтах. Технология требует просушки почвы для достижения низкой влажности почвы (< 1%). Подача с высокой абразивностью может потенциально повредить процессор. Высокое содержание влаги увеличивает затраты на обработку. Обработанная среда, содержащая тяжелые металлы, может потребовать стабилизации.
	Потребности в данных: Подробное обсуждение этих элементов данных представлено в подразделе 2.2.1 (Требования к данным для почвы, отложения, и шлам). Помимо определения загрязнителей почвы и их концентраций, информация, необходимая для инженерных тепловых систем для конкретных приложений, включает содержание влаги в почве и ее классификация (ситовый анализ не требуется), а также почва температура плавления.
	Рабочие характеристики: Доступны ограниченные данные о производительности для пиролитических систем очистки опасные отходы, содержащие ПХД, диоксины и другие органические вещества.Качество этого информация не определена. Эти данные включены в качестве общего указания производительность пиролизного оборудования и не может быть напрямую передана конкретному Сайт суперфонда. Характеристики участка и исследования излечимости имеют важное значение для дальнейшего доработка и проверка технологии пиролиза.
	Стоимость: Общие затраты на восстановление примерно 18 200 метрических тонн (20 000 тонн) загрязненных сред, как ожидается, составит около 330 долларов за метрическую тонну (300 долларов за метрическую тонну). тонна).
	Каталожные номера: Инновационная реабилитация Технологии: демонстрационный проект в полевом масштабе в Северной Америке, 2-е издание Тезисы of Remediation Case Studies, том 4, июнь 2000 г., EPA 542-R-00-006 Руководство по документированию и управлению информацией о затратах и ​​производительности для Проекты реабилитации — пересмотренная версия, октябрь 1998 г., EPA 542-B-98-007 Калифорнийский комитет по окружающей среде закрытия баз (CBCEC), 1994. Лечение Матрица приложений технологий для деятельности по закрытию базы, редакция 1 , Группа действий по процессу согласования технологий, ноябрь 1994 г. Исследования в области энергетики и окружающей среды Центр, 1994. Термическая переработка пластмасс . Энергия и Центр исследований окружающей среды, Университет Северной Дакоты, Гранд-Форкс, Северная Дакота. EPA, 1992. AOSTRA-SoilTech Анаэробный термический процессор: Wide Beach Сайт разработки , Демонстрационный бюллетень, EPA, ORD, Вашингтон, округ Колумбия, EPA / 540 / MR-92/008. EPA, 1992. Пиролизная обработка , Engineering Bulletin, EPA, OERR, Вашингтон, округ Колумбия, EPA / 540 / S-92/010. EPA, 1992. SoilTech Anaerobic Thermal Processor: Outboard Marine Сайт корпорации , Демонстрационный бюллетень, EPA, ORD, Вашингтон, округ Колумбия, EPA / 540 / MR-92/078. Shah, J.K., T.J. Шульц, В. Дайга, 1989. «Процессы пиролиза». Раздел 8.7 в Стандартном справочнике по обращению с опасными отходами и их удалению , изд.H.M. Фримен. Книжная компания Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
	Информация о сайте: Контактные лица: Контакты агентства General FRTR Веб-сайты для конкретных технологий: государственных веб-сайтов Неправительственные веб-сайты Информация о продавце: Список продавцов, предлагающих Термическая обработка почвы En situ доступна в EPA. REACH IT, который объединяет информацию из трех установленных баз данных EPA, Информационная система для поставщиков инновационных лечебных технологий (VISITT), Система технологий анализа и характеристики полей Vendor (Vendor FACTS) и инновационных лечебных технологий (ITT), чтобы предоставить пользователям доступ к исчерпывающая информация о технологиях лечения и характеризации и их приложения. Правительственный отказ от ответственности Здоровье и безопасность: Добавляются

ПИРОЛИЗ БИОМАССЫ | AltEnergyMag

---

Введение
Пиролиз — это термическое разложение биомассы, происходящее в отсутствие кислорода. Это фундаментальная химическая реакция, которая является предвестником процессов горения и газификации и протекает естественным путем в первые две секунды.Продукты пиролиза биомассы включают биоуголь, бионефть и газы, включая метан, водород, монооксид углерода и диоксид углерода. В зависимости от тепловой среды и конечной температуры, пиролиз будет давать в основном биоуголь при низких температурах, менее 450 ° C, когда скорость нагрева довольно низкая, и в основном газы при высоких температурах, превышающих 800 ° C, с высокой скоростью нагрева. При промежуточной температуре и относительно высоких скоростях нагрева основным продуктом является бионефть.

Пиролиз можно проводить в относительно небольших масштабах и в удаленных местах, что увеличивает удельную энергию ресурса биомассы и снижает затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы. Теплопередача является критической областью пиролиза, поскольку процесс пиролиза является эндотермическим, и для удовлетворения технологических потребностей в тепле необходимо обеспечить достаточную поверхность теплопередачи. Пиролиз предлагает гибкий и привлекательный способ превращения твердой биомассы в легко хранимую и транспортируемую жидкость, которую можно успешно использовать для производства тепла, энергии и химикатов.

Рисунок 1 Условия процесса пиролиза биомассы

Сырье для пиролиза
В процессах пиролиза можно использовать широкий спектр сырья биомассы. Процесс пиролиза очень зависит от содержания влаги в сырье, которое должно составлять около 10%. При более высоком содержании влаги образуется большое количество воды, а при более низком уровне существует риск того, что в результате процесса будет образовываться только пыль, а не масло.Потоки отходов с высоким содержанием влаги, такие как шлам и отходы мясопереработки, требуют сушки перед пиролизом.

Эффективность и характер процесса пиролиза зависят от размера частиц исходного сырья. Большинство технологий пиролиза позволяют обрабатывать только мелкие частицы размером максимум 2 мм с учетом необходимости быстрой передачи тепла через частицы. Требование малого размера частиц означает, что сырье должно быть уменьшено в размере перед использованием для пиролиза.

Рис. 2 Взгляд на доступность сырья и энергетические продукты пиролиза биомассы

Виды пиролиза

Пиролиз Процессы можно разделить на медленный пиролиз или быстрый пиролиз. Быстрый пиролиз в настоящее время является наиболее широко используемой системой пиролиза. Медленный пиролиз занимает несколько часов и приводит к получению биоугля в качестве основного продукта.С другой стороны, быстрый пиролиз дает 60% биомасла и требует секунд для полного пиролиза. Кроме того, он дает 20% биоугля и 20% синтез-газа. Процессы быстрого пиролиза включают пиролиз с неподвижным слоем с открытым сердечником, быстрый абляционный пиролиз, циклонный быстрый пиролиз и системы быстрого пиролиза с вращающимся сердечником. Существенными характеристиками процесса быстрого пиролиза являются:

• Очень высокая скорость нагрева и теплопередачи, требующая тонко измельченного сырья.
• Тщательно контролируемая температура реакции около 500 ° C в паровой фазе
• Время пребывания паров пиролиза в реакторе менее 1 с
• Гашение (быстрое охлаждение) паров пиролиза с получением продукта бионефти.

Использование био-масла
Био-масло — это жидкость темно-коричневого цвета, имеющая состав, аналогичный составу биомассы. Он имеет гораздо более высокую плотность, чем древесные материалы, что снижает затраты на хранение и транспортировку. Биомасло не подходит для прямого использования в стандартных двигателях внутреннего сгорания. В качестве альтернативы масло можно улучшить либо до специального моторного топлива, либо с помощью процессов газификации до синтез-газа, а затем биодизеля. Бионефть особенно привлекательна для совместного сжигания, поскольку с ней легче обращаться и сжигать, чем твердое топливо, и ее дешевле транспортировать и хранить.Совместное сжигание биомасла было продемонстрировано на газовой электростанции мощностью 350 МВт в Голландии, когда был успешно заменен 1% мощности котла. Именно в таких приложениях биомасло может предложить основные преимущества перед твердой биомассой и газификацией благодаря простоте обращения, хранения и сжигания на существующей электростанции, когда нет необходимости в специальных процедурах запуска. Кроме того, биомасло также является жизненно важным источником широкого спектра органических соединений и специальных химикатов.

Важность Biochar
Растущие опасения по поводу изменения климата привлекли внимание к биочару.Сжигание и разложение древесной биомассы и сельскохозяйственных остатков приводит к выбросу большого количества диоксида углерода. Biochar может накапливать этот CO2 в почве, что приводит к сокращению выбросов парниковых газов и повышению плодородия почвы. Помимо способности связывать углерод, biochar имеет ряд других преимуществ.

• Biochar может увеличить количество доступных питательных веществ для роста растений, удержания воды и уменьшить количество удобрений, предотвращая вымывание питательных веществ из почвы.
• Biochar снижает выбросы метана и закиси азота из почвы, тем самым еще больше сокращая выбросы парниковых газов.
• Biochar может использоваться во многих приложениях в качестве замены других энергетических систем на биомассе.
• Biochar можно использовать в качестве удобрения почвы для увеличения урожайности растений.

Выводы
Пиролиз биомассы привлекает большое внимание из-за его высокой эффективности и хороших экологических характеристик.Это также дает возможность перерабатывать сельскохозяйственные остатки, древесные отходы и твердые бытовые отходы в экологически чистую энергию. Кроме того, связывание биоугля может иметь большое значение для выбросов ископаемого топлива во всем мире и выступать в качестве основного игрока на мировом углеродном рынке с его надежной, чистой и простой технологией производства.

7. Исследование процессов пиролиза биомассы

7. Исследование процессов пиролиза биомассы.

---

---

7.1. Общее введение
7.2. Система пиролиза биомассы
7.3. Продукты и их характеристики
7.4. Предварительная обработка и определение характеристик исходного сырья
7.5. Установлен пилотный реактор с вращающимся конусом в САУ

---

7.1.1 Что такое пиролиз?

Пиролиз — это термическая деградация либо при полном отсутствии окислителя, либо с такой ограниченной подачей, что газификация не происходит в значительной степени или может быть описана как частичная газификация.Применяются относительно низкие температуры от 500 до 800 ° C по сравнению с 800 до 1000 ° C при газификации. Обычно производятся три продукта: газ, пиролизное масло и древесный уголь, относительные пропорции которых очень сильно зависят от метода пиролиза, характеристик биомассы и параметров реакции. Быстрый или мгновенный пиролиз используется для максимального увеличения количества газообразных или жидких продуктов в зависимости от используемой температуры.

7.1.2 История пиролиза биомассы

Чем интересен пиролиз?

Есть несколько способов использовать энергию, содержащуюся в биомассе, от прямого сжигания до газификации и пиролиза.Выбор наиболее прибыльного метода рекуперации энергии из биомассы определенного типа является и наиболее важным шагом на пути к прибыльным инвестициям.

Прямое сжигание — это старый способ использования биомассы. Биомасса полностью превращается в тепло, но эффективность составляет всего около 10 процентов. Газификация доводит до максимального уровня крекинг биомассы, полностью превращая ее в горючий газ перед сжиганием. Производство древесного угля, медленный пиролиз древесины при температуре 500 ° C — это процесс, который производители древесного угля использовали на протяжении тысячелетий.Древесный уголь — бездымное топливо, которое до сих пор используется для отопления. Его первое технологическое использование можно отнести к железному веку, когда древесный уголь использовался при плавке руды для производства железа. Производство древесного пара обычно связано с копчением, которое является одним из старейших методов консервирования пищевых продуктов, вероятно, применяемым с момента развития кулинарии на огне. Эти пары, содержащие природные консерванты, такие как формальдегид и спирт, использовались в качестве исходного сырья. Главное преимущество — небольшие и очень простые установки, которые можно сделать с очень низкими инвестиционными затратами.Недостаток — довольно низкая выработка энергии и загрязнение воздуха.

Пиролиз биомассы привлекателен тем, что управлять твердой биомассой и отходами очень сложно и дорого. легко превращается в жидкие продукты. Эти жидкости, такие как сырая бионефть или суспензия древесного угля из воды или масла, имеют преимущества при транспортировке, хранении, сжигании, модернизации и гибкости в производстве и сбыте. Плотность энергии сведена в Таблицу 7.1.

Неочищенное пиролизное масло — это холостой флюид, который часто называют бионефть, пиролизное масло или просто нефть.Другой основной продукт — это суспензия, которую можно приготовить из отходов и древесного угля с добавлением химикатов для стабилизации суспензии. Сообщалось о стабильной и подвижной концентрации до 60 мас.%. Суспензии также можно приготовить из масла и древесного угля.

На пилотной установке газ обычно сжигается на факеле, но в промышленном процессе он будет использоваться для управления процессом или для сушки топлива или выработки электроэнергии.

При транспортировке важна насыпная плотность, некоторые расчетные значения приведены в таблице 7.1 Смеси нефти и навозной жижи имеют явное преимущество перед древесной щепой и соломой по объемной плотности при транспортировке и заметны по удельной энергии.

Для сбора биомассы на большие расстояния эта разница может быть решающим фактором.

Хранение и транспортировка могут быть важны из-за сезонных колебаний производства, и всегда будет требоваться некоторое хранение. Помимо насыпной плотности и учета энергии, важно, чтобы сырая биомасса ухудшалась во время хранения из-за процесса биологического разложения.Однако уголь очень стабилен и биологически не разлагается. Еще одним важным фактором является обращение с жидкостью, при котором жидкости имеют значительные преимущества перед твердыми веществами.

Обычно жидкие продукты легче контролировать в процессе сгорания, и это важно при модернизации существующего оборудования. Существующие горелки, работающие на жидком топливе, не могут полностью работать на твердой биомассе без какой-либо модификации устройства, что может не быть заинтересовано в неопределенных рынках топлива. Тем не менее, бионефти, суспензии полукокса и воды, вероятно, потребуются лишь относительно небольшая переделка оборудования или даже не потребуется в некоторых случаях.Горелки на угле с электроприводом относительно легко могут принять древесный уголь в качестве частичной замены топлива, если содержание нарушений совместимо с конструкцией горелки.

На электростанциях газовые турбины могут легко работать на биомасле и суспензионном топливе, хотя требуется щелочная зола в полукоксовом составе пульпы. Некоторые модифицированные двигатели могут использоваться для использования модернизированного масла. В некоторых странах. существует рынок кусков древесного угля и брикетов для отдыха и промышленного использования.

Табл.7.1 Энергетические и плотностные характеристики

Корм ​​	Насыпная плотность кг / м 3 )	Теплотворная способность в сухом виде (ГДж / т)	Плотность энергии (ГДж / м 3 )
солома	100	20	2
щепа	400	20	8
пиро-масло	1200	25	30
уголь	300	30	9
суспензия угольной воды (50/50)	1000	15	15
суспензия угольного масла (20/80)	1150	23	26

7.1.3 Общее введение в процесс пиролиза биомассы

На сегодняшний день существует множество видов процессов пиролиза биомассы, таких как обычные, мгновенные или быстрые, которые зависят от параметров реакции. Однако типичный процесс пиролиза можно описать следующим образом:

Биомассу предварительно измельчают и сушат, чтобы полностью контролировать процесс. Таким образом, биомасса подается в реактор с воздухом, достаточным для сжигания той части биомассы или теплоносителя (песка или другого), обеспечивающего тепло, необходимое для процесса.Система циклонов и конденсаторов позволяет восстанавливать продукты. Вообще говоря, система пиролиза биомассы имеет дело со многими аспектами: посадка биомассы, предварительная обработка, процесс пиролиза, использование и улучшение продуктов, стоимость и экономическая оценка. Ниже будут рассмотрены новейшие технологии пиролиза биомассы в странах Европы и США.

.

7.2.1 Классификация пиролиза

Пиролиз применялся на протяжении веков для производства древесного угля.Это требует относительно медленной реакции при очень низких температурах для максимального увеличения выхода твердого вещества. Совсем недавно исследования механизмов пиролиза предложили способы существенного изменения пропорций газа, жидких и твердых продуктов путем изменения скорости нагрева, температуры и времени пребывания.

Высокие скорости нагрева, до заявленных 1000 ° C / с или даже 10000 ° C / с, при температуре ниже примерно 650 ° C и с быстрым охлаждением, вызывают конденсацию жидких промежуточных продуктов пиролиза до того, как дальнейшая реакция развалится. частицы с более высокой молекулярной массой в газообразные продукты.Высокие скорости реакции также сводят к минимуму образование полукокса, и при некоторых условиях, по-видимому, не образуется никакого полукокса. При высокой максимальной температуре основным продуктом является газ. Пиролиз при таких высоких скоростях нагрева известен как быстрый или мгновенный пиролиз в зависимости от скорости нагрева и времени пребывания, хотя различия нечеткие. В другой работе была предпринята попытка использовать сложные механизмы разложения путем пиролиза в необычной среде. Основные варианты пиролиза перечислены в таблице 7.2, а характеристики основных моделей пиролиза обобщены в таблице 7.3.

Таблица 7.2 Вариант технологии пиролиза

Тех.	Время пребывания	Скорость нагрева	Температура ° C	Продукты
карбонизация	дней	очень низкий	400	уголь
Обычный	5-30 мин	низкий	600	нефть, газ, уголь
Быстро	0.5-5с	очень высокий	650	биомасло
Вспышка	<1 с	высокая	<650	биомасло
Вспышка газа	<1 с	высокая	<650	химикаты, газ
Ультра	<0.5	очень высокий	1000	химикаты, газ
Вакуум	2-30с	средний	400	биомасло
Hydro-pyro.	<10 с	высокая	<500	биомасло
Метано-пиро.	<10 с	высокая	> 700	химикатов

Таблица 7.3 Характеристики пиролизных технологий

		Низкая вспышка T	Высокая температура вспышки	Медленный	Карбонизация
Сырье
	Размер канала	малый	малый	умеренный	большой
	Влажность	v.низкий	v. Низкий	низкий	низкий
	Параметры
	Температура ° C	450-600	650-900	500-600	450-600
	Давление, бар	1	0.1-1	1	1
	Макс. расход, т / ч	0,05	0,02	5	10
	Товар
	Газ,% мас. Сухой	<30	<70	<40	<40
	МДж / Нм3	10-20	10-20	5-10	2-4
	Жидкость%	<80	<20	<30	<20
	МДж / кг	23	23	23	10-20
	Цельный%	<15	<20	<30	<35
	МДж / кг	30	30	30	30

7.2.2 Текущее состояние технологий

В Европе демонстрационная установка производительностью 500 кг / ч в настоящее время работает в Италии для производства жидкости. Планируется, что на основе этой технологии появятся небольшие коммерческие предприятия в Италии, Испании и Греции в качестве проектов LEBEN. Пилотная установка производительностью 250 кг / ч, основанная на процессах Ватерлоо, была построена в Испании. Несколько заводов работают на демонстрационном уровне для отстоя сточных вод и бытовых отходов в Западной Германии с производительностью до 2 т / ч на основе медленного пиролиза.

В других странах в Северной Америке работает ряд демонстрационных установок для мгновенного пиролиза с производительностью до 25 кг / ч с планами нескольких коммерческих разработок с производительностью до 40 кг / ч, включая коммерческую установку, запланированную в Калифорнии на основе абляционный пиролиз и пиролиз осадка сточных вод SERI в Канаде и Австралии. Примеры текущих исследований и разработок перечислены в Таблице 7.4. Некоторые свойства, о которых было сообщено, суммированы и сравниваются в Таблице 7.5.

A. Реактор с неподвижным слоем

Древесный уголь можно производить с помощью реактора с неподвижным слоем, в котором сырье биомассы частично газифицируется воздухом. Компания Bio-Alternative SA использовала газогенератор с нисходящим потоком с неподвижным слоем газа диаметром 1 м и высотой 3 м (Bridgwater and Bridgw, 1991). с производительностью по биомассе 2000 кг / ч. Продуктами этого процесса являются газ, вязкие смолы и древесный уголь, выход которых максимален. Для древесины ели и бука был достигнут выход древесного угля 300% по весу в пересчете на загружаемую древесину.Все продукты используются как энергоносители.

Таблица 7.5. Характеристики различных технологий пиролиза бионефти

Технологии		ГИТ	Энсин	лавал	SERI	Твенте
Температура [° C]		500	550	480	510	600
Давление [бар абс.]		1.0	1.0	0,01	1.0	1.0
Расход [кг / ч]		50	50	30	30	12
dp [мм]		0,5	0.2	10	5	0,5
т газа [с]		1.0	0,4	3	1	0,5
т твердых [с]		1.0	0,4	100		0.5
Выход газа [мас.%]		30	25	14	35	20
Выход гудрона [мас.%]		60	65	65	55	70
Выход полукокса [мас.%]		10	10	21	10	10
Характеристики гудрона (на мокрой основе)
Плотность		1.23	1,21	1,23	1,20	1,20
Вязкость [cp]		10 (60c)	90 (25c)	5 (40c)	90 (30c)	80 (20c)
C мас.%		39.5	45,5	49,9	54,4	43,2
H вес.%		7,5	7,0	7,0	5,7	8,2
0 мас.%		52,6	45.4	43,0	39,8	48,6
HHV [МДж / кг]		24	19,3	21	15	25
Вода в гудроне [мас.%]		29	16	18	15	25
Выход продукта
	% по массе жидкости	21		59	66	70
	вода	26		26	10	10
	знак	21		15	14	10
	газ	32		–	10	10

Таблица 7.4 Сравнение технологий процесса пиролиза: ранжирование по желаемым продуктам

Технологии	Организация	Производительность (кг / ч)	Требуемый газ / смола / уголь		T (° C)
			товар	(Вес%)
Фиксированная кровать	Био-альтернатива	2000	Char	55/15/30	500-800
псевдоожиженный слой	ОНИ	500	Газ	80/10/10	650–1000
Радиационная печь	Univ.Сарагоса	100	Газ	90/8/2	1000–2000
Обычный	Альтен (КТИ + Itaenergy)	500	Смола
Циркуляционный псевдоожиженный слой	Энсин Инжиниринг	30	Смола	25/65/10	450-800
Быстро увлеченный поток	Технологический исследовательский институт Джорджии.	50	Смола	30/60/10	400–550
Вакуум	Университет Лаваля	30	Смола	15/65/20	250-450
Вихревой реактор	Исследования солнечной энергии Ins.	30	Смола	35/55/10	475-725
низкая температура	Тюбингенский университет	10
Flash с псевдоожиженным слоем	Университет Ватерлоо	3	Смола	20/70/10	425-625
Реактор с вращающимся конусом	Univ.Твенте	10	Смола	20/70/10	500-700

Б. Реактор с псевдоожиженным слоем

Хорошо известная технология реакторов с псевдоожиженным слоем была применена Kosstrin (1980), Gourtay et al (1987) и Scott et al (1988). Выходы смолы, производимые реактором с псевдоожиженным слоем среднего масштаба (100 кг / ч), довольно низкие из-за крекинга паров в больших объемах слоя и надводного борта.Технология реакторов с псевдоожиженным слоем предлагает хорошие возможности для газификации сырья биомассы с минимальным образованием смол. В этом случае материал слоя следует выбирать на основе оптимальных характеристик каталитического крекинга гудрона. Однако, если продуктом является смола, следует применить некаталитический неглубокий псевдоожиженный слой с последующим немедленным гашением газообразных продуктов.

C. Специфические технологии производства бионефти.

Производство бионефти максимально при средних температурах процесса (450-650) и коротком времени пребывания паров в реакторе.Полезными критериями для выбора технологий пиролиза для производства бионефти являются: i) выход биомасла на единицу массы древесины, который должен быть как можно более высоким, ii) мощность реактора процесса должна быть достаточно большой, чтобы ограничить количество шагов по увеличению мощности до полной мощности завода. Технологии пиролиза, включенные в следующий обзор, выбираются на основе этих критериев. Соответственно, было решено рассматривать только процессы с выходом биомасла более 50 мас.% В пересчете на сухую древесину и производительностью более 10 кг / ч.Схематическое расположение четырех известных технологий представлено на рис. 7.1; их особенности приведены в таблице 5 вместе с характеристиками «процесса вращения конуса Твенте».

а. Реактор с увлеченным потоком

Пиролиз биомассы в проточном реакторе с увлеченным потоком был изучен Гортоном и др. (1990) в Технологическом институте Джорджии, Атланта, Джорджия, США. Технологическая схема их процесса представлена ​​на рис. 7.1a. Вертикальная трубка реактора имеет длину 6,4 м и внутренний диаметр 0 мкм.15м. Воздух и пропан вводятся стехиометрически и сгорают в нижней части их реактора. Полученный горячий дымовой газ течет вверх по трубе, проходя через точку сбора биомассы. Таким образом, тепловая энергия горючего газа используется для нагрева частиц биомассы и, при необходимости, для обеспечения тепла реакции пиролиза. Типичные рабочие условия — отношение массового расхода газа-носителя к массовому потоку пиролиза около 4, температура на входе в реактор 900 ° C, атмосферное давление в реакторе и пропускная способность реактора 500 кг.час Недостатком является то, что для этого требуется большое количество газа-носителя (азота).

г. Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

Реактор с восходящим потоком циркулирующей жидкости эксплуатируется компанией Ensyn в Оттаве, Канада (Graham, 1988). Рис. 7.1b показывает, что частицы биомассы и предварительно нагретый песок подаются вместе в нижнюю часть реактора с циркулирующей жидкостью. К сожалению, в литературе нет сведений о размерах и расходах предварительно нагретого газа-носителя и песка для этого процесса.Обычно этот реактор работает при температуре 600 ° C и производительности по биомассе 100 кг / ч. Утверждается, что 60% биомасла можно получить из древесины тополя в качестве исходного сырья. Использование песка в качестве теплоносителя дает преимущество компактной конструкции из-за высокой скорости передачи тепла от песка к частицам биомассы. Еще одно преимущество — короткое время пребывания газа, за счет которого подавляется вторичный крекинг гудрона. Когда этот реактор становится масштабным, особое внимание следует уделять быстрому смешиванию частиц биомассы с твердым теплоносителем.И снова потребность в газе-носителе является недостатком.

г. Вакуумная печь-реактор

Вакуумный пиролиз полярной осины в многоподовом реакторе изучался Роем и др. (1992, 1993) в Университете Лаваля, Квебек, Канада. Шесть нагретых подов диаметром 0,7 м установлены наверху общей высотой 2 м как часть реактора, показанного на рис. 7.1c. Древесина подается в верхний отсек реактора и транспортируется вниз под действием силы тяжести и скребков, которые в настоящее время находятся в каждом отсеке.Если биомедицина полностью преобразована, нижнее отделение будет содержать только древесный уголь, который можно легко удалить из реактора. Температура верхнего пода составляет около 200 ° C и увеличивается по направлению к нижней части реактора, где она достигает 400, ° C, , для получения максимального количества бионефти. Вакуумный насос используется для поддержания давления в реакторе на уровне 1 кПа. Трудность масштабирования реактора связана с установкой вакуумного насоса большой мощности, который чувствителен к загрязнению, а также является очень дорогостоящим.

г. Вихревой реактор

Вихревой реактор был построен Diebold and Power (1988) в Исследовательском институте солнечной энергии, Голден, Ко. США. Диаметр трубы этого реактора составляет 0,13 м, а длина 0,7 м. Для правильной работы реактора частицы биомассы должны быть увлекаются потоком азота со скоростью 400 м / с и входят в трубку реактора по касательной (см. рис. 7.1d). В таких условиях частицы биомассы испытывают высокие центробежные силы, которые вызывают высокие скорости абляции частиц на нагретой стенке реактора (625 ° C).Удаляемые частицы оставляют на стенке жидкую пленку биомасла, которая быстро испаряется. Если древесные частицы не преобразуются полностью, они могут быть переработаны с помощью специального контура рециркуляции твердых частиц. В своей статье Диблод и Пауэр (1988) оценивают количество циклов, необходимых для достижения полного преобразования частиц биомассы, примерно в 15, что считается слишком высоким. Однако до сих пор было получено 80 мас.% Биомасла на основе сухой древесины.

В зависимости от используемого процесса первичные продукты могут быть газовыми, жидкими и твердыми.Большинство проектов заинтересованы в жидких продуктах из-за их высокой энергоемкости и потенциала замещения нефти.

Жидкость при образовании приближается к биомассе по элементному составу с немного более высокой теплотворной способностью 20-25 МДж / кг и состоит из очень сложной смеси кислородсодержащих углеводородов. Сложность возникает из-за разложения лигнина и широкого спектра фенольных соединений. Жидкость часто называют маслом, но она больше похожа на деготь. Это также может быть разложено до жидкого углеводородного топлива.Неочищенная жидкость пиролиза представляет собой густую смолистую жидкость с содержанием воды до 20% и вязкостью как тяжелая нефть.

Твердым продуктом процесса пиролиза является уголь, который имеет ограниченное применение в развитых странах для металлургии и отдыха. Альтернативный подход к жидким продуктам заключается в измельчении автомобиля и замачивании его водой со стабилизатором. Сообщалось о стабильной и подвижной концентрации до 60 мас.%. Суспензию также можно приготовить из биомасла и полукокса, но максимальная концентрация твердого вещества составляет 30%.

Газовый продукт пиролиза обычно представляет собой топливный газ MHV около 15-22 МДж / нм ³ . или низковольтный топливный газ с концентрацией около 4-8 МДж / Нм ³ от частичной газификации в зависимости от параметров подачи и обработки.

Рис. 7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий. A. Реактор с увлеченным потоком (GIT)

Рис. 7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий. B. Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ENSYN)

Фиг.7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий. C. Многоподовый реактор (Университет Лаваля)

Рис. 7.1 Схематическое расположение четырех известных технологий. D. Вихревой реактор (SERI)

Сырье, обычно рассматриваемое для термохимической переработки, — это древесина и древесные отходы, энергетические культуры, такие как лесное хозяйство с коротким оборотом и сладкое сорго, сельскохозяйственные отходы и мусор. Основными техническими критериями пригодности для термохимической обработки являются влажность, зольность и характеристики.Основными экономическими критериями являются стоимость, которая включает производство, сбор и транспортировку, и количество, которая включает доступность. Существует также вопрос о конкурирующих применениях, таких как производство целлюлозы и картона, сжигание, рециркуляция или рекуперация материалов, а не рекуперация энергии.

7.4.1 Сушка исходного сырья

Обычно для пиролиза требуется сырье с влажностью менее 15%, но существует оптимизация между содержанием влаги и эффективностью процесса конверсии.Фактическое содержание влаги, необходимое для процесса конверсии, очень мало между конверсионными установками. Полученная биомасса обычно имеет влажность в диапазоне 50-60% (в сыром виде).

Пассивная сушка во время летнего хранения может снизить это количество примерно до 30 %. Активная сушка силоса позволяет снизить влажность до 12%. Сушка может быть выполнена либо очень простыми средствами, такими как сушка вблизи окружающей среды, солнечная сушка или потоки отходящего тепла, либо с помощью специально разработанных сушилок, работающих на месте.Коммерческие сушилки доступны во многих формах и на разных площадках, но наиболее распространенными являются вращающиеся печи и сушилки с неглубоким псевдоожиженным слоем.

7.4.2 Характеристики исходного сырья

Основные физические характеристики биомассы приведены в Таблице 7.6. Отличительные особенности: довольно высокое содержание влаги, низкая насыпная плотность и широкий диапазон размеров частиц.

Таблица 7.6 Типичные свойства исходного сырья

Сырье	Лесные отходы	дерево процессов	целиком	MSW	Солома
влажность (% )	30-60	20-60	40-60	15-40	10-20
плотность (кг / м3)	300	350	300	350	200

7.4.3 Производство пиролиза, связанное с составом биомассы

Пиролиз древесины приводит к образованию газа, смолы и полукокса (твердого вещества). Конечно, выход этих продуктов напрямую зависит от состава биомассы.

Биомасса состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Целлюлоза представляет собой прямую и жесткую молекулу со степенью полимеризации приблизительно 10.000 единиц глюкозы (сахар C6). Гемицеллюлоза представляет собой полимеры, построенные из сахаров C5, C6 со степенью полимеризации около 200 единиц сахара.И целлюлоза, и гемицеллюлоза могут испаряться с незначительным образованием полукокса при температурах выше 500 ° C. Лигнин представляет собой трехмерный разветвленный полимер, состоящий из фенольных единиц. Из-за ароматического содержания лигнина он медленно разлагается при нагревании и составляет большую часть Образование угля. Помимо основного состава клеточной стенки, такого как целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, биомасса часто содержит различные количества видов, называемых «экстрактивными веществами». Эти экстрактивные вещества, которые растворимы в полярных или неполярных растворителях, состоят из терпенов, жирных кислот, ароматические соединения и эфирное масло.Состав различных материалов биомассы представлен в таблице 7.7.

Таблица 7.7 ​​Состав различных типов биомассы

Тип	Класс	HCL	LIG	Экстра.	ЯСЕНЬ
Мягкая древесина	41	24	28	2	0.4
Твердая древесина	39	35	20	3	0,3
Кора сосновая	34	16	34	14	2
Солома (пшеница)	40	28	17	11	7
Рисовая шелуха	30	25	12	18	16
Торф	10	32	44	11	6

Примечание: CL — Целлюлоза; HCL-гемицеллюлоза; LIG-лигнин

Фиг.7.2 показывает процессы, которые управляют пиролизом частиц биомассы. Сначала тепло переносится к поверхности частицы за счет теплопроводности. Нагретый объемный элемент внутри частицы биомассы впоследствии разложился на обугленные и паровые фрагменты, которые состоят из значительных газов (бионефти) и незначительных газов. Из-за объемного образования пара внутри пористой частицы создается давление, которое достигает максимума в центре частицы и уменьшается по направлению к поверхности частицы. Пары, образующиеся внутри пор биомассы, подвергаются дальнейшему растрескиванию, что приводит к образованию полукокса, газов и термически стабильных смол.Длительное время пребывания паров внутри крупных частиц s при низких температурах пиролиза объясняет образование древесного угля в корпусе. Однако этот механизм отсутствует, если размер частиц 1 меньше 1 мм. Когда газообразные продукты покидают частицу биомассы, они попадают в окружающую газовую фазу, где могут разлагаться дальше. Каждый из этих элементарных процессов анализируется ниже с точки зрения свойств частиц, условий процесса и конструкции реактора.

Рис. 7.2. Эскиз разлагающейся древесной частицы, в том числе задействованные пути реакции

Пилотный реактор пиролиза биомассы с вращающимся конусом спроектирован и поставлен Университетом Твенте, Нидерланды.Его производительность 50 кг / час. Вращающийся конус — это реактор нового типа для мгновенного пиролиза биомассы для максимального увеличения производства бионефти. Частицы древесины, подаваемые на дно вращающегося конуса вместе с избытком частиц инертного теплоносителя, преобразуются, перемещаясь по спирали вверх вдоль горячей стенки конуса. Геометрия конуса, используемого в работе, определяется верхним углом 90 градусов радиан и максимальным диаметром 650 мм. Наиболее важными преимуществами технологии атмосферного вращающегося конуса являются ее высокая селективность по отношению к бионефти и отсутствие разбавляющего газа.Выход бионефти сопоставим с выходом других технологий производства бионефти.

Отличительными особенностями этого реактора являются: быстрый нагрев (5000 К / с) твердых веществ, короткое время пребывания твердых частиц (0,5 с) и небольшое время пребывания в газовой фазе (0,3 с). Продукты, полученные в результате мгновенного пиролиза древесной пыли во вращающемся конусном реакторе, представляют собой неконденсируемые газы, бионефть (гудрон) и полукокс. Поскольку не требуется газа-носителя (снижение затрат), продукты пиролиза будут образовываться в высоких концентрациях.Если необходимо. уменьшение объема газовой фазы внутри вращающегося конуса возможно за счет перекрытия части объема внутри вращающегося конуса; он сокращает время пребывания газовой фазы в реакторе, за счет чего подавляется крекинг смолы в газовой фазе. На рис. 7.3 показано поперечное сечение реактора, в котором виден вращающийся конус.

Рис. 7.3 Поперечное сечение реактора с вращающимся конусом

Выводы и проблемы

Пиролиз является наиболее универсальной системой преобразования биомассы, предлагает высокие выходы жидких продуктов, которые можно использовать напрямую или модернизировать, эта технология открывает большие перспективы для топлива и химикатов, постоянные исследования и разработки необходимы для реализации потенциала.

Для продуктов с более высокой жидкостью используются более продвинутые процессы в Университете Твенте, Альтене, Ватерлоо, Тюбингенском университете и Исследовательском институте солнечной энергии.

Для интегрированной системы. еще предстоит выполнить следующие работы:

— Сбор данных о процессах производства, сбора, переработки и улучшения биомассы;
— Сбор данных о затратах на транспортировку и обработку биомассы и производных продуктов.
— Продолжение технико-экономических оценочных исследований для оптимизации системы.
— Спроектируйте установку в направлении более низкой стоимости и простоты эксплуатации.

---

Автотермический пиролиз | Институт биоэкономики

Иллюстрация Кимберли Мосс. © Кимберли Мосс, 2017 г.

Автотермический пиролиз — это последняя разработка Института биоэкономики в области термического разложения биомассы на биотопливо и биохимические продукты. BEI разрабатывает базовую технологию и работает над ее демонстрацией в коммерческих масштабах.

При автотермическом пиролизе в качестве псевдоожижающего газа используется только воздух.В результате энергия для пиролиза обеспечивается за счет частичного окисления продуктов пиролиза внутри реактора. Устраняя узкое место при теплопередаче при обычном пиролизе, достигается многократная интенсификация процесса.

Автотермический пиролиз имеет три преимущества:

1. Упрощенная конструкция реактора. Работа с продувкой воздухом устраняет необходимость во внешней тепловой энергии и рециркуляции газа, что позволяет легко масштабировать конструкцию.
2. Интенсификация процессов, цель которой — увеличить выход желаемой продукции с меньшим количеством вводимых химикатов, воды, энергии, рабочей силы и / или капитала и меньшим объемом отходов и загрязняющих веществ.При автотермическом пиролизе скорость подачи биомассы может быть в несколько раз выше, чем при обычном пиролизе. Интенсификация процесса пиролиза делает возможным создание небольших модульных систем, подходящих для распределенной обработки дисперсного сырья биомассы.
3. Согласно технико-экономическому анализу, снижение капитальных затрат более чем на 25 процентов.

[ВИДЕО]

Мы модифицировали нашу хорошо известную пилотную систему для исследования автотермического пиролиза.В этой системе бионефть регенерируется фракциями по запатентованной технологии BEI. Продукция включает сахара для целлюлозного этанола и фенольные масла для производства био-асфальта и дизельного моторного топлива. Автотермический пиролиз также дает отличный биоуголь, который может служить улучшением почвы и помогает сделать процесс отрицательным.

BEI работает с частными и государственными партнерами над демонстрационными проектами технологии. Эти усилия были ускорены финансируемым Министерством энергетики Институтом RAPID, десятой инициативой США по производству в США.Проект включает в себя пилотные испытания и проектирование компонентов демонстрационной установки. Мы также анализируем затраты на жизненный цикл и воздействие на окружающую среду.

Демонстрация автотермического пиролиза в масштабе 50 тонн в день

Проект в штате Айова (Редфилд, ИА)

• Частно финансируется Stine Seed Farms
• Инжиниринг, материально-техническое обеспечение и строительство предоставлены Frontline Bioenergy
• Преобразование кукурузной соломы в сахар, фенольное масло и биоуголь

Проект в Калифорнии (Эльдорадо-Хиллз, Калифорния)

• Финансируется Комиссией по энергетике Калифорнии
• Партнерство с Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса и Frontline Bioenergy
• Возможность переработки древесных отходов в биотопливо для непрерывного производства

Узнать больше

См. Нашу листовку по автотермическому пиролизу

Вот некоторые публикации BEI по автотермической обработке:

Полин, Дж.П., Карр, HD, Уитмер, Л. Е., Смит, Р. Г., Браун, Р. К. (2019) Традиционный и автотермический пиролиз кукурузной соломы: преодоление проблем обработки высокозольных сельскохозяйственных остатков, Журнал аналитического и прикладного пиролиза 143 , 104679.

Высокая зольность сельскохозяйственных остатков и других видов травянистой биомассы делает его сложным сырьем для быстрого пиролиза до биомассы. Используя кукурузную солому в качестве репрезентативного сырья, в этом исследовании исследуется быстрый пиролиз травяной биомассы с высоким содержанием золы в пилотном реакторе с псевдоожиженным слоем с использованием как традиционных, продуваемых азотом, так и автотермических операций с продувкой воздухом.Первоначальные попытки пиролиза кукурузной соломы были затруднены засорением слоя, которое препятствовало стабильной работе реактора. Замена более грубого материала слоя позволила работать при более высоких приведенных скоростях, что способствовало истиранию и вымыванию устойчивых частиц биоугля из реактора. Это привело к значительному улучшению стабильной работы реактора как для обычного, так и для автотермического пиролиза с одними из самых высоких выходов бионефти для пиролиза кукурузной соломы. Отношение эквивалента кислорода к биомассе, необходимое для автотермической работы, составляло 6.8%. Автотермический режим также привел к значительной интенсификации процесса, увеличив пропускную способность кукурузной соломы с 7,8 кг / ч до 21,9 кг / ч для этого реактора диаметром 8,9 см. Автотермический режим с продувкой воздухом не привел к значительному снижению выхода бионефти, несмотря на наличие реакций частичного окисления. Балансы углерода показывают, что выход углерода из биоугля и водных легких фракций бионефти снизился на 18,5% и 4,7%, соответственно, во время автотермического пиролиза по сравнению с обычным пиролизом, в то время как более ценные, богатые органическими веществами тяжелые фракции бионефти были по существу сохранены. .

Полин, Дж. П., Петерсон, К. А., Уитмер, Л. Е., Смит, Р. Г., Браун, Р. С. (2019) Интенсификация процесса быстрого пиролиза биомассы посредством автотермической работы реактора с псевдоожиженным слоем, Applied Energy 249, 276-285.

Теплообмен — это узкое место на пути быстрого пиролиза биомассы. Хотя энтальпия пиролиза биомассы относительно мала, операция при температурах около 500 ° C ограничивает выбор теплоносителя инертными газами и гранулированными средами, которые могут выдерживать только умеренные тепловые потоки в практических системах пиролиза.При теплопередаче, контролирующей скорость пиролиза, мощность реактора масштабируется только как квадрат диаметра реактора и не получает выгоды от эффекта масштаба при строительстве более крупных реакторов. Мы устранили это узкое место теплопередачи, заменив его частичным окислением продуктов пиролиза для обеспечения энтальпии пиролиза в реакторе с псевдоожиженным слоем, процесс, который можно описать как автотермический пиролиз. Отношение эквивалента кислорода к биомассе зависит от типа биомассы, подвергаемой пиролизу, и уровня паразитных тепловых потерь из реактора, но в условиях, имитирующих адиабатический режим, отношения эквивалентности составляют около 0.10, по сравнению с 0,20 или выше для автотермических газификаторов. При таком низком соотношении эквивалентности не было значительной потери выхода бионефти при автотермической работе реактора (64,8 мас.%) По сравнению с обычным пиролизом (64,4 мас.%). Баланс углерода показывает, что менее ценные продукты пиролиза (уголь и легкие фракции бионефти) расходуются в ходе частичных окислительных реакций для обеспечения энтальпии пиролиза. В то время как выход углерода из полукокса и легких фракций бионефти снизился на 25,0% и 21%.3%, соответственно, наиболее ценный продукт пиролиза (тяжелые фракции бионефти) снизился только на 8,0%.

Ким, К. Х., Браун, Р., Бай, X. (2014) Частичный окислительный пиролиз пропитанного кислотой красного дуба с использованием реактора с псевдоожиженным слоем для производства биомасла с высоким содержанием сахара, Топливо 130 , 135-141.

Было показано, что кислотная инфузия лигноцеллюлозной биомассы в качестве предварительной обработки перед быстрым пиролизом значительно увеличивает выход сахара в продуктах. Однако в этих условиях увеличивается обугливание с образованием крупных агломератов, которые забивают реактор и в конечном итоге прерывают работу системы.