Пиролизное масло

редактировать
Заменитель нефти

Пиролизное масло, иногда также известное как био-сырой или бионефть, синтетическое топливо, которое исследуется как заменитель нефти. Его получают нагреванием высушенной биомассы без кислорода в реакторе при температуре около 500 ° C с последующим охлаждением. Пиролизное масло представляет собой разновидность смолы и обычно содержит слишком высокий уровень кислорода, чтобы считаться чистым углеводородом. Такое высокое содержание кислорода приводит к нелетучести, коррозии, несмешиваемости с ископаемым топливом, термической нестабильности и склонности к полимеризации под воздействием воздуха. По сути, он сильно отличается от нефтепродуктов. Удаление кислорода из бионефти или азота из бионефти водорослей называется улучшением.

Содержание

  • 1 Стандарты
  • 2 Разложение сырья
    • 2.1 Пиролиз древесины
    • 2.2 Пиролиз водорослей
    • 2.3 Водоросли Гидротермальное сжижение
  • 3 Неочищенное биотопливо
  • 4 Биотопливо
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Стандарты

Есть несколько стандартов для пиролизного масла из-за ограниченные усилия по его производству. Один из немногих стандартов взят из ASTM.

Разложение сырья

Пиролиз - это хорошо зарекомендовавший себя метод разложения органического материала при повышенных температурах в отсутствие кислорода в масле и других компонентах. В применениях биотоплива второго поколения в качестве сырья могут использоваться лесные и сельскохозяйственные отходы, древесные отходы, дворовые отходы и энергетические культуры.

Пиролиз древесины

Получение креозота древесной смолы из смолистой древесины

Получение креозота древесной смолы. svg

Когда древесина нагревается выше 270 ° C, начинается процесс разложения, называемый карбонизацией. В отсутствие кислорода конечным продуктом является древесный уголь. Если присутствует достаточное количество кислорода, древесина будет гореть, когда она достигнет температуры около 400-500 ° C, а продукт воспламенения и топлива - древесная зола. Если древесину нагревают вдали от воздуха, сначала удаляется влага, и до тех пор, пока это не произойдет, температура древесины останется на уровне примерно 100-110 ° C. Когда древесина высыхает, ее температура повышается, и примерно при 270 ° C она начинает самопроизвольно разлагаться и выделять тепло. Это хорошо известная экзотермическая реакция, происходящая при горении древесного угля. На этом этапе начинается эволюция побочных продуктов карбонизации. Эти вещества выделяются постепенно по мере повышения температуры, и примерно при 450 ° C выделение завершается.

Твердый остаток, древесный уголь, в основном состоит из углерода (около 70%), а остальная часть представляет собой смолистые вещества, которые можно удалить или полностью разложить только при повышении температуры выше примерно 600 ° C для получения Biochar, высокоуглеродистый мелкозернистый остаток, который сегодня получают с помощью современных процессов пиролиза, которые представляют собой прямое термическое разложение биомассы в отсутствие кислород, который предотвращает горение, чтобы получить массив твердого вещества (биоголь), жидкости - пиролизное масло (бионефть / пиролизное масло) и газа (синтетический газ ) продукты. Конкретный выход при пиролизе зависит от условий процесса. например, температура, и может быть оптимизирована для производства энергии или биоугля. При температурах 400–500 ° C (752–932 ° F) образуется больше полукокса, в то время как температуры выше 700 ° C (1292 ° F) способствуют выходу компонентов жидкого и газообразного топлива. Пиролиз происходит быстрее при более высоких температурах, обычно требуя секунд, а не часов. Высокотемпературный пиролиз, также известный как газификация, дает в основном синтез-газ. Типичные выходы составляют 60% биомасла, 20% биоугля и 20% синтез-газа. Для сравнения, медленный пиролиз может производить значительно больше полукокса (~ 50%). Для типичных вводов энергия, необходимая для работы «быстрого» пиролизера, составляет примерно 15% от энергии, которую он выводит. Современные пиролизные установки могут использовать синтез-газ, полученный в процессе пиролиза, и вырабатывать в 3–9 раз больше энергии, чем требуется для работы.

Пиролиз водорослей

Водоросли могут подвергаться воздействию высоких температур (~ 500 ° C) и нормального атмосферного давления. Получаемые в результате продукты включают масло и питательные вещества, такие как азот, фосфор и калий.

Существует множество работ по пиролизу лигноцеллюлозной биомассы. Однако имеется очень мало отчетов по производству бионефти из водорослей путем пиролиза. Miao et al. (2004b) выполнили быстрый пиролиз Chllorella protothecoides и Microcystis areuginosa при 500 ° C, при этом выход биомасла составил 18% и 24% соответственно. Биомасло показало более высокое содержание углерода и азота, более низкое содержание кислорода, чем древесное биомасло. Когда Chllorella protothecoides культивировали гетеротрофно, выход биомасла увеличивался до 57,9% с теплотворной способностью 41 МДж / кг (Miao et al., 2004a). В последнее время, когда микроводоросли стали горячей темой исследований в качестве биотоплива третьего поколения, пиролиз привлек больше внимания как потенциальный метод преобразования для производства биотоплива из водорослей. Pan et al. (2010) исследовали медленный пиролиз Nannochloropsis sp. остаток с присутствием катализатора HZSM-5 и без него и полученное бионефть, богатое ароматическими углеводородами, в результате каталитического пиролиза. Пиролитические жидкости водорослей разделяются на две фазы, причем верхняя фаза называется бионефть (Campanella et al., 2012; Jena et al., 2011a). Более высокая теплотворная способность (HHV) биомасла водорослей находится в диапазоне 31-36 МДж / кг, как правило, выше, чем у лигноцеллюлозного сырья. Пиролитическое бионефть состоит из соединений с более низкой средней молекулярной массой и содержит больше соединений с низкой температурой кипения, чем бионефть, полученная гидротермальным сжижением. Эти свойства аналогичны свойствам сланцевой нефти Иллинойса (Jena et al., 2011a; Vardon et al., 2012), что может указывать на то, что пиролитическое бионефть подходит для замены нефти. Кроме того, высокое содержание белка в микроводорослях привело к высокому содержанию N в биомасле, что привело к нежелательным выбросам NOx во время сгорания и дезактивации кислотных катализаторов при совместной переработке на существующих 10 нефтеперерабатывающих заводах. Биологическое масло из водорослей во многих отношениях имело лучшие качества, чем масло, полученное из лигноцеллюлозной биомассы. Например, бионефть водорослей имеет более высокую теплотворную способность, более низкое содержание кислорода и значение pH более 7. Тем не менее, модернизация в направлении удаления азота и кислорода из бионефти по-прежнему необходима, прежде чем ее можно будет использовать в качестве дополнительного топлива.

Гидротермальное сжижение водорослей

Гидротермальное сжижение (HTL) - процесс термической деполимеризации, используемый для преобразования влажной биомассы в масло - иногда называемое бионефть или бионефть - при умеренной температуре и высоком давлении 350 ° C (662 ° F) и 3000 фунтов на квадратный дюйм (21000 кПа). Неочищенная нефть (или бионефть) имеет высокую плотность энергии с более низкой теплотой сгорания, составляющей 33,8-36,9 МДж / кг, и 5-20 мас.% Кислорода и возобновляемых химикатов.

Процесс HTL отличается от пиролиза, поскольку он может обрабатывать влажную биомассу и производить бионефть, которая содержит примерно вдвое большую энергетическую плотность, чем пиролизное масло. Пиролиз - это процесс, связанный с HTL, но биомасса должна быть обработана и высушена для увеличения выхода. Присутствие воды при пиролизе резко увеличивает теплоту испарения органического материала, увеличивая энергию, необходимую для разложения биомассы. Типичные процессы пиролиза требуют содержания воды менее 40% для подходящего преобразования биомассы в бионефть. Это требует значительной предварительной обработки влажной биомассы, такой как тропические травы, которые содержат до 80-85% воды, и даже дальнейшей обработки водных видов, которые могут содержать более 90% воды. Согласно Algal HTL, свойства получаемого биомасла зависят от температуры, времени реакции, вида водорослей, концентрации водорослей, реакционной атмосферы и катализаторов в субкритических условиях реакции с водой.

Бионефть

Бионефть обычно требует значительной дополнительной обработки, чтобы сделать ее пригодной в качестве сырья для нефтепереработки для замены сырой нефти, полученной из нефти, угля- нефть или каменноугольная смола.

гудрон представляет собой черную смесь углеводородов и свободного углерода, полученную из широкого разнообразия органических материалы от до деструктивной перегонки. Деготь может быть получен из угля, древесины, нефти или торфа.

Древесный деготь креозот представляет собой маслянистую жидкость от бесцветной до желтоватой с запахом дыма, при горении образует сажистое пламя и имеет привкус горелого. Он не плавучий в воде, его удельный вес от 1,037 до 1,087, сохраняет текучесть при очень низкой температуре и кипит при 205-225 ° C. Когда он прозрачен, он находится в чистом виде. Для растворения в воде требуется в 200 раз больше воды, чем для основного креозота. Креозот представляет собой комбинацию природных фенолов : в первую очередь гваякол и креозол (4-метилгуайаколь), которые обычно составляют 50% масла; вторые по распространенности - крезол и ксиленол ; остальное представляет собой комбинацию монофенолов и полифенолов.

Смола - это название любого из ряда вязкоупругих полимеров. Пек может быть натуральным или искусственным, полученным из нефти, каменноугольной смолы или растений.

Черный щелок и Талловое масло - это вязкий жидкий побочный продукт производства древесной массы.

Каучуковое масло является продуктом пиролиза для переработки использованных шин.

Биотопливо

Биотопливо синтезируется из промежуточных продуктов, таких как синтез-газ, с использованием методов, которые идентичны процессам, включающим обычное сырье, биотопливо первого и второго поколения. Отличительной чертой является технология, используемая для производства промежуточного продукта, а не конечного продукта.

A Биоперерабатывающий завод - это предприятие, объединяющее процессы и оборудование преобразования биомассы для производства топлива, электроэнергии, тепла и химических веществ с добавленной стоимостью из биомассы. Концепция биоперерабатывающего завода аналогична сегодняшнему нефтеперерабатывающему заводу, который производит несколько видов топлива и продуктов из нефти.

  • Биодизель представляет собой дизельное топливо, полученное из животных или растительных липидов (масел и жиров). В качестве биодизельного исходного сырья.
  • древесного дизельного топлива можно использовать различные масла. Новое биотопливо было разработано Университетом Джорджии из щепы. Масло экстрагируется, а затем добавляется в немодифицированные дизельные двигатели. Либо используют новые растения, либо высаживают вместо старых. Побочный продукт древесного угля возвращается в почву в качестве удобрения. Это биотопливо может быть не только углеродным, но и отрицательным. Отрицательный углерод уменьшает содержание углекислого газа в воздухе, обращая вспять парниковый эффект, а не только уменьшая его.
  • Водорослевое топливо, может быть произведено из различных типов водорослей и зависит от технологии и детали Из используемых клеток некоторые виды водорослей могут производить 50% или более своей сухой массы в виде масла. липид или масляная часть биомассы водорослей может быть извлечена и преобразована в биодизельное топливо с помощью процесса, аналогичного тому, который используется для любого другого растительного масла, или преобразован на нефтеперерабатывающем заводе. на замену топлива на нефтяной основе. Альгакультура может использовать отходы, такие как сточные воды, без замещения земель, используемых в настоящее время для производства продуктов питания.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 11:44:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте