Name: Biomasse-Umwandlung zu produzieren flüssigen Kohlenwasserstoff Kraftstoff über Hot-Dampf-Filtered Schnelle Pyrolyse und katalytische Hydrotreating (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-25T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 28 s
Description: Erfahren Sie die Umwandlung von Biomasse zu flüssigen Kohlenwasserstoffkraftstoffen durch schnelle Pyrolyse und katalytische Hydrotreating. Diese Methode optimiert Bioölqualität und Ausbeute für nachhaltige Energie.

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Diese Arbeit wurde durch das US Department of Energy (DOE) unter Vertrag DE-AC36-08-GO28308 bei NREL und Contract DE-AC05-76RL01830 bei PNNL unterstützt. Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung der Bioenergy Technologies Büro des DOE anerkennen.

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Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

In diesem Papier haben wir beschrieben, ein detailliertes Verfahren für Lignocellulose-Biomasse zu Kraftstoff-Bereich Kohlenwasserstoffe über schnelle Pyrolyse und katalytische Hydrotreating-Umwandlung. Das NREL Pyrolysereaktor System mit einem 5 cm Innendurchmesser Wirbelschichtreaktor und dem Wasserstoffbehandler PNNL System mit einem 1,3 cm Innendurchmesser Festbettkatalysereaktor und deren Betriebsverfahren sind im Detail beschrieben. Diese Reaktorsysteme könnten verwendet werden, Pyrolyse und Hydrotreating-Tests in einer effizienten und sicheren Weise durchzuführen. Wir haben Vertreter krautige Beschickungen flüssige Bio-Öle in der Pyrolyse - Reaktorsystem zu erzeugen, und dann werden die Bio-Öle wurden im Hydrotreating - System mit einem zweistufigen Katalysatorbett einschließlich sulfidierten Ru / C und CoMo / Al 2 O 3 verarbeitet Katalysatoren Kraftstoff-Bereich flüssige Kohlenwasserstoffe herzustellen. Das Verfahren ist auch für die Pyrolyse von einer Vielzahl von Biomasse-Rohstoffe wie Holz, Gras und Maisstroh und dann ein Upgrade der hergestellteBio-Öl zur Herstellung von Biokraftstoffen. 16 Die Wasserstoffbehandler und Hydrotreating - Verfahren auch zur Nachrüstung anderer Biomasse erzeugten Zwischenprodukte wie Verflüssigungsöl (bio-roh) aus Biomasse wie Holz und Algen verwendet werden könnten. Maximierung der Bio-Öl-Ausbeute bei der Pyrolyse erfordert die Biomasse rasch auf eine ausreichende Temperatur erhitzt maximale Verflüchtigung der Biomasse zu erreichen. Für die meisten Biomasse bedeutet dies, Temperaturen von 500 bis 600 ° C. Eine Wirbelschicht ermöglicht eine schnelle Wärmeübertragung vom Sand auf die Biomasse, eine hohe Aufheizrate bereitstellt. Die Verwendung von kleinen Teilchen bietet auch eine höhere Erwärmungsrate. Typischerweise wird ein paar Prozent mehr Bio-Ölausbeute mit Biomasse Boden auf &lt;0,5 mm erreicht, als mit Biomasse Boden auf &lt;2 mm. Maximierung der Ausbeute bedeutet auch, indem die Verweilzeit bei der Temperatur thermisches Cracken der Brüden Minimierung gering (1 bis 2 Sekunden). Pyrolysedämpfe enthalten Verbindungen mit einem weiten Bereich von Siedepunkten. Somit ist die hot Rohrleitungen neigt dazu, mit Flüssigkeit, repolymerisiert Dämpfe und Saibling gefoult zu werden. Um diesen Zustand zu vermeiden, halten die Schnecke Temperatur unter 100 ° C und alle Oberflächen zwischen dem Reaktor und Kondensation Bahn oberhalb von 400 ° C bis Verschmutzung zu vermeiden, aber unter 500 ° C thermische Cracken zu minimieren. Gründliche Abdeckung mit Heizband ist notwendig kalte Stellen zu verhindern und eine gleichförmige Temperatur bereitzustellen. Genäht Dämmkissen mit Verschlüssen auf sie im Allgemeinen bieten einheitlichere Berichterstattung, was zu einer gleichmäßigeren Temperatur. Es ist wichtig, dass die Temperatur schnell in dem ersten Kondensator sinkt die Möglichkeit Repolymerisation hoher Siedepunkt Materialien zu minimieren, die zur Verstopfung des Kondensatoreintritt führen könnte. Es ist auch notwendig Trockeneis in dem zweiten Kondensator zu verwenden Flüssigkeitsrückgewinnungs zu maximieren und eine Beschädigung Gasmessung und Analyseinstrumente verhindern. Einige erweiterte Funktionen wurden in der Grund schnellen Pyrolyse Verfahren nicht erwähnt. icht ist nützlich, um ein Druckmessgerät oder Sender in der Nähe des Reaktoreingang zu haben. Darüber hinaus ist es sinnvoll, Differenzdruck über den Reaktor und Zyklon zu messen und die endgültige Druck und Temperatur bei der Trockentest Meter zu messen (um genaue Volumenberechnungen ermöglichen). Es ist auch hilfreich zusätzliche Thermoelemente bei der Pyrolyse Bett zu haben, um zu überprüfen, dass das Bett gleichmäßig genug ist Verwirbelung gleichmäßige Temperaturen zu sorgen. Typischerweise wird, &lt;5 ° C Ausbreitung vertikal durch das Bett gesehen. Es ist auch nützlich nested-loop Temperaturregelung auf den Reaktor zu haben. Wenn eine größere Menge Öl benötigt wird, ist es hilfreich, ein Ventil am Boden des char Empfänger zu installieren und einen sekundären Empfänger char unterhalb montieren, das seinerseits ein Ventil mit einem Glas auf der Unterseite hat lose daran befestigt ist. Dies macht es möglich, die char Empfänger in den Sekundärempfänger zu leeren und schließlich nach unten in das Gefäß, so daß ein kontinuierlicher Betrieb für viele Stunden gehalten werden. Die Vibration ist Hilfevoll auf den Betrieb. Manuelles Stampfen der Rohre verwendet werden, aber ein automatischer Vibrator liefert zuverlässigere Bewegung. Diese können kontinuierlich auf dem Schleusentrichter und Schnecke-Port betrieben werden, um einen reibungslosen Förderstrom über den Einzug zu halten. Auch während char Ablassen eines automatischen Vibrator auf dem sekundären char Empfänger unter Verwendung macht, dass der Betrieb viel zuverlässiger. Hot-Dampffiltration verbessert das Knacken und reduziert Bio-Öl-Ausbeute wie oben gezeigt. Halten der Temperatur des Filters niedrig, aber noch oberhalb der Kondensationstemperatur (&gt; 400 ° C) minimiert Rissbildung. Eine inerte Oberfläche auf dem Filter kann auch reduzieren Rissbildung. Der Filterbereich sein muss großen Druckabfall zu reduzieren. Die Hauptbeschränkung des schnellen Pyrolyseverfahren besteht darin, dass das hergestellte Bioöl einige wichtige problematischen Eigenschaften wie hohe Viskosität, Korrosivität, schlechte Flüchtigkeit, niedrigen Heizwert und chemische Instabilität, die ihre direkte Nutzungsgrenzen und verursacht einige Probleme during ihre Modernisierung. 6,7,8,9 Eine Variante des schnellen Pyrolyse, katalytische schnelle Pyrolyse, bei der schnellen Pyrolyse mit einem Katalyseprozess integriert wird , um die Pyrolyse Dampf zu aktualisieren, und Hydropyrolyse, bei der schnellen Pyrolyse in Gegenwart von reaktiven Gasen wie H 2 durchgeführt wird , zu einer höheren Qualität Bio-Öl leiden aber höhere betriebliche Komplexität und niedrige Produktausbeute führen kann. 4,8 Zweistufige katalytische Hydrotreating zeigte eine gute Verarbeitungsergebnisse zur Umwandlung von Bioöl zu Brennstoff-Bereich Kohlenwasserstoffe. Bio-Öle sind bekannt chemisch instabil ist aufgrund des Vorhandenseins von aktiven Spezies, wie Carbonyl- und phenolische Verbindungen, die Repolymerisation und Kondensation bei einer niedrigen Temperatur unterzogen werden könnte, was zu einer hohen Neigung zur Bildung von kohlenstoffhaltigen Materialien und damit die Deaktivierung des Katalysators und sogar Verstopfung von Katalysatorbett. Daher wurde die erste Stufe Hydrierungsschritt für das Verfahren kritisch, und wurde verwendet, bi zu stabilisiereno-Öl durch Hydrierung von Carbonylen und Phenolen bei einer relativ niedrigen Temperatur durch einen geeigneten Hydrierungskatalysator verwendet wird. Die Leistungsfähigkeit des Hydrierkatalysators wurde der Schlüssel der Langzeitstabilität und die Funktionsfähigkeit des Prozesses. Sauerstoffentfernung durch Hydrodesoxygenierung trat bei der zweiten Stufe durch eine Sulfidbasis Hydrotreating-Katalysator. Die Ausbeute und die Eigenschaften des hergestellten endgültigen Ölprodukts hing von den Katalysatoren und in der zweiten Stufe verwendeten Bedingungen. Maximierung der Ausbeute an flüssigen Brennstoffen endgültigen könnte erzeugen kann CC-Bindungen, wie Alkylierung Funktion und optimierte Reaktionsparameter einschließlich der Reaktionstemperatur, Druck und Raumgeschwindigkeit durch Verwendung von Katalysatoren erreicht werden. Die Hauptbeschränkung des Hydrotreating - Verfahren ist , dass, weil einige problematische Eigenschaften in Bioöl wie chemische Instabilität und die Anwesenheit von Verunreinigungen 17 die Lebensdauer von Hydrotreating - Katalysatoren, insbesondere der erste Schritt Hydrierkatalysatoren werden begrenzen noched, die den gesamten Prozess teuer macht. Maximieren der Lebensdauer der Katalysatoren durch die Verwendung robuster Katalysatoren erreicht werden konnte; optimierte Reaktionsparameter einschließlich der Reaktionstemperatur, Druck und Raumgeschwindigkeit; oder Vorbehandlung der Inhalt der aktiven Spezies oder Kontaminanten in Bioöl Beschickungen zu senken. Die Hydrotreatingvorrichtung wurde bei hohen Drücken und Reaktortemperaturen mit brennbaren Gasen und Flüssigkeiten beteiligt betrieben. Daher sollten unbedingt eingehalten werden, um Regeln Sicherheit und Verfahren.

Unsere Gesellschaft hängt stark von fossilen Brennstoffen (zB Erdöl, Erdgas, Kohle, etc.). Diese Ressourcen sind nicht nachhaltige Energiequellen und werden auf einer schnell zunehmenden Rate aufgebraucht, was zu Bedenken führt hinsichtlich knapper werdenden fossilen Energieressourcen, Umweltauswirkungen der CO 2 -Emissionen und wirtschaftliche Probleme. 1,2,3,4 Es ist für alternative und nachhaltige Energiequellen steigende Nachfrage. Biomasse ist die einzige erneuerbare und klimaneutrale Ressource für die Produktion von flüssigen Brennstoffen (Biokraftstoffe) und Kohlenstoff-basierten Chemikalien fossilen Brennstoffen in der aktuellen Energieerzeugung und Umwandlungssystem zu ersetzen. 3,4 Lignocellulose - Biomasse (zB Wälder, Gras, Energiepflanzen, landwirtschaftliche Abfälle, etc.), die derzeit die am häufigsten und am wenigsten teure Biomasse - Quelle, hat die meiste Aufmerksamkeit als eine Möglichkeit angezogen Biokraftstoffe über verschiedene thermochemische und biologische Routen zu erzeugen. <sbis&gt; 3,4 Drei Hauptwege in den Mittelpunkt der jüngsten Forschung: 1) biochemische oder chemische Umwandlung in Zucker durch wässrige Phase katalytischen und biochemischen Verarbeitung auf Biokraftstoffe gefolgt; 2) Vergasung zu Synthesegas, gefolgt von der katalytischen Umwandlung von Biokraftstoffen oder Alkoholen; und 3) die Pyrolyse oder Verflüssigung flüssigen Bioölen durch katalytische Upgrade auf Biokraftstoffe gefolgt. 3,4 Der erste Weg kann nur die Cellulose und Hemicellulose Teil von Lignocellulose zu nutzen. Die Pyrolyse integriert mit Modernisierung wird als eine kurzfristige tragfähige Technologie zur direkten Herstellung von Biokraftstoffen zu sein. Pyrolyse ist die thermische Zersetzung von Lignocellulose bei Temperaturen zwischen 400 und 550 ° C in Abwesenheit von Sauerstoff. 4,5,6 Eine Reihe von Reaktionen, wie Depolymerisation, Dehydrierung und C-C - Bindungsspaltung, bei der Pyrolyse stattfinden und zur Bildung eines komplexen Gemisches o führenf mehr als 200 Verbindungen mit Sauerstoff angereichert. 4,5,6 Bioöle in hohen Ausbeuten (bis zu 75 Gew% Trockenfutter) könnte mit bis zu 70% der zurückgehaltenen in der Biomasse - Rohstoffe gespeicherte Energie erzeugt werden. 4,5 Die direkte Verwendung der erzeugten Pyrolyse Bioöl als Kraftstoffe in Standardausrüstung ist problematisch wegen der hohen Sauerstoff und Wassergehalt, der zu unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften wie hohe Viskosität, Korrosivität, schlechte Volatilität, niedrige führen Heizwert und eine schlechte Stabilität. 6,7,8,9 Daher wird umfangreiche Sauerstoffentfernung erforderlich Bioölen zu aktualisieren Kohlenwasserstoffe Kraftstoff-Bereich. Katalytisches Hydrotreating unter Verwendung fester Katalysatoren in Wasserstoff ist der häufigste Weg Bioöl durch Sauerstoffentfernung durch Hydrodesoxygenierung und Hydrierungsreaktionen zu aktualisieren. 6,7,8,9 Derzeit eine der wichtigsten Herausforderungen für die Pyrolyse von Hydrotreating gefolgt ist langfristigen stabilen Betrieb zu erreichen, vor allem für dieWasserstoffbehandlungsverfahren, bei denen die thermische Instabilität des Bioöl und anorganischen und Schwefelrückstände in Bioöl signifikante Katalysatordesaktivierung verursachen. 10,11 Die thermische Instabilität von Bioöl wurde durch Tieftemperatur - Hydrierung behandelt worden , um die aktive Spezies in Bioöl zu stabilisieren. 11,12 Cleanup von Bioöl von anorganischen Rückständen zu entfernen, die erneute Polymerisation von Bio-Ölfraktionen und deaktivieren Hydrotreating - Katalysatoren durch Ablagerung katalysieren konnte, kann wertvoll sein. Heißdampffiltration ist eine der Techniken, um effektiv die anorganische Gehalt in Bioöl reduzieren durch Entfernen char Partikel während der Pyrolyse. 13,14,15 Heißdampffiltration ist stromabwärts des Pyrolysereaktors verwendet char Feingut aus dem Pyrolysegas / Dampfstrom bei hoher Temperatur vor der Kondensation der Dämpfe zu trennen. 13,14,15 Wir berichten hier über das Protokoll auf der Energy National Renewable verwendet Laboratory (NREL) für Biomasse schnell pyrollyse sowohl mit als auch ohne Heißdampffiltration zur Herstellung von Bio-Öle mit einem Wirbelbettreaktor verwendet und am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) für Bioöl Hydrotreating Biokraftstoffe in einem kontinuierlichen Stromfestbettkatalysatorreaktor zu erzeugen. Die Konfigurationen der Reaktorsysteme, die Betriebsverfahren, sowie die Verarbeitung und Analyse von Einsatzstoffen, Bio-Öle und Biokraftstoffe werden im Detail beschrieben. Die Ergebnisse der Pyrolyse Verarbeitung eines repräsentativen Biomasse-Rohstoffe mit oder ohne Heißdampf-Filterung und Hydrotreating des hergestellten Bio-Öl sind auch mit einer Beurteilung der Auswirkungen der Heißdampffiltration präsentiert zusammen.

<table><tbody><tr><td>Pyrolysesystem</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Feedstock</td><td></td><td></td><td>Mill zum Passieren von 2 mm</td></tr><tr><td>Sieb Sand für Bettmaterial</td><td>Black Rock</td><td></td><td>Screen bis 300-500 Mikrometer</td></tr><tr><td>Ofen</td><td>Thermcraft</td><td>TSP-3.75-0-24-3C-J13667/1A</td><td>Split-Tube-Ofen 3.75 ID X 24 L</td></tr><tr><td>Pyrolysereaktor</td><td>Sonderanfertigung bei NREL</td><td></td><td>2" Durchmesser, Höhe 17", doppelt versetzter Plattenverteiler, 316SS, Schneckenanschluss befindet sich 2,5 cm über dem Verteiler und wird mit Luft oder Wasser gekühlt, unter dem Verteiler befindet sich ein gewickeltes 1/4" 304 SS-Rohr zum Vorwärmen des Gases</td></tr><tr><td>Zyklon</td><td>Sonderanfertigung bei NREL</td><td></td><td>1" Durchmesser</td></tr><tr><td>Zyklonabscheider</td><td>Sonderanfertigung bei NREL</td><td></td><td>1 L Kapazität</td></tr><tr><td>Zyklon-Sekundärabscheider</td><td>Sonderanfertigung bei NREL</td><td></td><td>1 L Fassungsvermögen</td></tr><tr><td>Heißdampffilter</td><td>Serv-A-Pure</td><td>SC2-0P10B34-X</td><td>316SS, 10 Zoll lang, 2,0 Mikron</td></tr><tr><td>2-Hals-Kolben</td><td></td><td></td> mit rundem Boden <td>500 ml</td></tr><tr><td>Elektrofilter</td><td>Allen Scientific Glassware, NREL-Elektroden</td><td>Sonderanfertigung</td><td>10" lange Erdungselektrode mit 2" Durchmesser, Glas geschlossen, Absperrhahn an der Unterseite</td></tr><tr><td>Hochspannungsnetzteil</td><td>Spellman High Voltage</td><td>Bertan 803C-300P</td><td>30 kV max, 0,5 mA</td></tr><tr><td>Kaltfingerkondensator</td><td>Aldrich</td><td>Z164038</td><td></td></tr><tr><td>Koaleszenzfilter</td><td>Finite</td><td>10C15-060</td><td></td></tr><tr><td>Trockenprüfgerät</td><td>American Meter</td><td>DTM-200A</td><td>mit IMAC-Zähler</td></tr><tr><td>Gaschromatograph</td><td>Varian</td><td>CP-4900</td><td>MS5A, PBQ, CP-Sil Säulen</td></tr><tr><td>Wasserstoffdetektor</td><td>Gerhard Wagner</td><td>TCM-4</td><td>Wärmeleitfähigkeitsdetektor</td></tr><tr><td>Nichtdispersives Infrarotspektrometer</td><td>California Analytical</td><td>Model 300</td><td>Kohlenmonoxid 0-5%, 0-25%, Kohlendioxid 0-5%, 0-20%, Methan 0-5.000 ppmv, 0-3</td></tr><tr><td>%Massendurchflussregler</td><td>Celerity (jetzt Tylan)</td><td>Einheit 7301</td><td>0-20 SLM Reaktorboden, 0-10 SLM Schnecke, 0-2 slm Spülungen, 0-5 slm Luft</td></tr><tr><td>Schnecke</td><td>Schnecke Herstellung Spezialisten für die Herstellung von Schnecken</td><td>110520</td><td>3/8" Durchmesser SS RH Schnecke 18"</td></tr> <tr><td>Motor für Schnecke</td><td>Leeson</td><td></td><td>Getriebemotor-Parallelwelle, 94 U/min, 1/15 PS, TEFC, 115 VAC</td></tr><tr><td>Zuführsystem: Motor für Trichter</td><td>Lenze</td><td>VDE0530</td><td>7KB4-7-100H Motor AC Stirnradgetriebe 3PH 0,25 kW 1,4/0,82 A</td></tr><tr><td>Zuführsystem: Trichter und Loss in Weight Feeder</td><td>K-TRON Soder</td><td>KCL24T20</td><td>mit K10S Steuerung</td></tr><tr><td>Zuführsystem: Ventile</td><td>Swagelok</td><td>SS-65TS16</td><td>151 bar bei 37 > C und 6,8 bar bei 232 &de; C</td></tr><tr><td>Steuerungssystem</td><td>Opto22</td><td>SNAP-PAC Ersatzteile</td><td></td></tr><tr><td>Heizkabel</td><td>McMaster-Carr</td><td>4550T152 und ähnliche</td><td>Extrem-Temperatur (1.400 &deg; F), schwere Isolierung für den Einsatz auf Metall</td></tr><tr><td>Kugelvibrator</td><td>Vibtec</td><td>K 8</td><td></td></tr><tr><td>U-Rohr</td><td>Sonderanfertigung bei NREL</td><td></td><td>1/4" PFA und Edelstahlrohre, 1,4 m hoch</td></tr><tr><td><stark>Hydrotreating-System</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ru auf Kohlenstoffkatalysator</td><td>Hergestellt bei PNNL</td><td></td><td>7,6 Gew.-% Ru auf Kohlenstoff</td></tr><tr><td>3 % Co und 9 % Mo auf Al2O3 Katalysator</td><td>Alfa-Aesar</td><td>45579</td><td>Kobaltoxid, typischerweise 3,4-4,5 %, Molybdänoxid, typischerweise 11,5-14,5 % auf Aluminiumoxid</td></tr><tr><td>Förderpumpen</td><td>ISCO</td><td>500D</td><td>Spritzenpumpe, 500 ml Zylinderkapazität</td></tr><tr><td>Massendurchflussregler</td><td>Brooks</td><td>SLA5850S1BAF4B1A1</td><td></td></tr><tr><td>Temperaturregler</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-89000-10</td><td>Digi-Sense Advanced Temperature Controller, 115 V</td></tr><tr><td>Thermoelemente</td><td>Omega</td><td></td><td>K-Typ</td></tr><tr><td>Thermoelemente Druckmessumformer</td><td>Omega</td><td>PX309-3KG5V</td><td></td></tr><tr><td>Heizbänder</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-03106-27</td><td>Heizband mit zwei Elementen, 1/2 Zoll x 12 ft, 936 Watt, 120 VAC mit 2-poligem Stecker</td></tr><tr><td>Digitales Manometer</td><td>Omega</td><td>DPG4000-3K</td><td>Hochpräzises digitales Manometer mit Datenprotokollierungsfunktion</td></tr><tr><td>Gegendruckregler</td><td>Mity-Mite</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gasdurchflussmesser</td><td>Mesa Labs</td><td>200-220L</td><td>Dry Cal, Definer 220 Low Flow&nbsp;</td></tr><tr><td>Hydrotreating-Reaktor, Kreuz, T-Stück, Armaturen</td><td>Parker, Autoklav</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sensor für brennbare Gase</td><td>SMC</td><td>5100-02-IT-S1-01-00-0-0</td><td>Sensor für die Detektion brennbarer Gase, 24 VDC Leistung, analoger 4-20 MADC Ausgang mit Modbus, keine Relais</td></tr><tr><td>H2S Sensor</td><td>SMC</td><td>5100-05-IT-S1-01-00-0</td><td>H2S Sensormodul für giftige Gase, 24 VDC Stromversorgung, analoger 4-20 MADC-Ausgang mit Modbus, ohne Relais</td></tr><tr><td>Lüftungssensor</td><td>TSI</td><td>FHM10</td><td>Abzugsmonitor FHM10</td></tr><tr><td>Mikrogaschromatograph</td><td>Inficon Inficon</td><td>3000</td><td>Vierkanal-Mikro-GC mit Molekularsieb, Plot U-, Aluminiumoxid- und Stabilwax-Säulen</td>Überwachungs</tr><tr><td>- und Steuerungssystem auf Laborsicht Kundenspezifisch</td><td>bei PNNL</td><td></td><td>unter Verwendung von Teilen und Labview-Software von National Instruments</td></tr></tbody></table>

biomasse-umwandlung zu produzieren flüssigen kohlenwasserstoff kraftstoff über hot-dampf-filtered schnelle pyrolyse und katalytische hydrotreating

Biomass Conversion to Produce Hydrocarbon Liquid Fuel Via Hot-vapor Filtered Fast Pyrolysis and Catalytic Hydrotreating

Die Umwandlung von lignozellulosehaltiger Biomasse zur Herstellung von Biokraftstoffen hat aufgrund der Suche nach einem Ersatz für fossile Brennstoffe erhebliche Aufmerksamkeit erhalten. Unter den verschiedenen thermochemischen und biochemischen Wegen gilt die schnelle Pyrolyse mit anschließender katalytischer Hydrobehandlung als vielversprechende kurzfristige Möglichkeit. Dieser Beitrag berichtet über experimentelle Methoden, die 1) am National Renewable Energy Laboratory (NREL) zur schnellen Pyrolyse von lignozellulosehaltiger Biomasse zur Herstellung von Bioölen in einem Wirbelschichtreaktor und 2) am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) zur katalytischen Hydrotreatment von Bioölen in einem zweistufigen Festbett-Durchlaufreaktor eingesetzt wurden. In diesem Beitrag werden die Konfigurationen der Reaktorsysteme, die Betriebsabläufe sowie die Verarbeitung und Analyse von Rohstoffen, Bioölen und Biokraftstoffen ausführlich beschrieben. Wir demonstrieren auch die Heißdampffiltration während der Schnellpyrolyse, um feine Verkohlungspartikel und anorganische Verunreinigungen aus Bioöl zu entfernen. Repräsentative Ergebnisse zeigten die erfolgreiche Umwandlung von Biomasse-Rohstoffen in Kohlenwasserstoff-Biokraftstoffe der Kraftstoffklasse und insbesondere die Wirkung der Heißdampffiltration auf die Bioölproduktion und -aufbereitung. Die in diesem Bericht bereitgestellten Protokolle könnten dazu beitragen, strenge und zuverlässige Daten für die Biomassepyrolyse und die Bioöl-Hydrotreating-Forschung zu generieren.

Die schnelle Pyrolyse eines repräsentativen krautige Biomasse, Rutenhirse, mit oder ohne Heißdampf Filtration und katalytischen Hydrotreating des Produkts Bioöl werden als Beispiel für den Prozess hier berichtet verwendet. Weitere Einzelheiten zu diesen Versuchen können im Detail in unserer letzten Veröffentlichung. 15 Heiß-Dampf-gefilterte Schnellpyrolyse Tabelle 1 zeigt , Bioöl, Saibling und Gasausbeuten hergestellt mit und ohne Heißdampffilter für eine typische krautige Beschickung. Für das Kontrollexperiment ohne Heißdampffiltration fassten die Dämpfe obwohl das Filtergehäuse, aber der Filter wurde nicht installiert. Dies hielt die Verweilzeit in beiden Versuchen die gleiche, so einen Unterschied ist nur an den Filter zurückzuführen. Die Bio-Ölerträge waren um 52% auf 56%, was auf erfolgreiche Umwandlung des Hauptteils der Biomasse zu Flüssigkeit interte Öle. Ein Foto eines repräsentativen Bioöl Probe wird in 4 gezeigt. Die Massenbilanz Schließungen waren 86% bis 90%. Leichte Dämpfe, die nicht richtig in der Kondensations Zug gesammelt wurden, waren eine Quelle der Masseverlust. Die Pyrolyse Öle enthalten mehrere niedrig siedende Verbindungen wie Hydroxyacetaldehyd (Siedepunkt 20,2 ° C), die schwierig zu kondensieren. eine zweite Trockeneisfalle Hinzufügen wird die Wiederherstellung der Licht kondensierbare Verbindungen zu verbessern. Durchführen von Experimenten mit höheren Biomasse Förderraten als die hier berichtet wird Erholung der Licht Dämpfe verbessern, indem die Dampfkonzentration vor der Kondensation zu erhöhen. Das Entweichen von Licht kondensierbaren Verbindungen durch Gaschromatographie-Massenspektroskopie-Analyse des Austrittsgases überprüft werden. Die Massenbilanzen waren relativ niedrig für die krautigen Beschickung, wahrscheinlich wegen entweichende Licht Zeichen, die aus dem Switchgrass in relativ großen Mengen produziert wurde. Krackreaktionen treten bei dem Filter so inschluss des Heißdampffilter reduziert die Ölerträge und erhöht die Gasausbeuten. Tabelle 2 und 5 und 6 zeigen die Analyseergebnisse von krautigen Rohstoffe und die Bio-Öle hergestellt. Heißdampf Filterung reduziert, um die Ascherückstand in der Bio-Öl von 1,45% bis unter die Nachweisgrenze. Verschiedene anorganische Stoffe, wie Aluminium, Calcium, Eisen, Kalium, Magnesium, Natrium, Phosphor und Silizium, wurden in den Bioölen beobachtet und sie im Wesentlichen aus der Biomasse-Ausgangsmaterial stammen. Heiß-Dampf-Filterung verringert signifikant die anorganischen Gehalte in der Bio-Öl, was darauf hinweist, dass Heißdampf-Filterung ein leistungsfähiges Protokoll für eine effektive Senkung der Spurenelementgehalt in den Bioölen war von Saibling und Ascheteilchen zu entfernen. Heißdampf Filterung verringert auch den Kohlenstoffgehalt und erhöht den Sauerstoffgehalt in den Bio-Ölen. Woody Einsatzmaterialien haben einen niedrigen Aschegehalt im Vergleich zukrautige Einsatzstoffe und geringere Reduktionen in der Bio-Ölasche und anorganischen Materialien sind beobachtet. 15 Die katalytische Hydrotreating von Bioöl Die Analysenergebnisse des hergestellten Bioöl waren konsistent mit der Tatsache, dass biologische Öle aus solchen Verfahren hergestellt werden, sind nicht von ausreichender Qualität zur direkten Verwendung in Verbrennungsmotoren. Daher Verbesserung der Bio-Öl ist nicht erforderlich. Die beiden Bioöl Proben wurden durch katalytische Hydrobehandlung in der Wasserstoffbehandler System unter den Bedingungen oben erörtert aktualisiert. Bio-Öle sind dafür bekannt, die Hydrotreating-Reaktoren als Zeichen oder Polymerisationsprodukte von aktiven Spezies in der Bio-Öle akkumulieren im Katalysatorbett zu stopfen. Daher ist der Druckabfall an den Katalysatorbetten während der Hydrotreating-Tests ein wichtiger Indikator für Zeichen oder Polymerisationsprodukte ansammelt. Der Heißdampf gefiltert bio-Öl durchgeführt fast fehlerlos 60 Stunden TOS im Hydrotreating-Test. Jedoch die ungefilterte Bioöl hatte ~ 5 wt% ungelöste Feststoffe, die in der Pumpe abgetrennt und wurden nicht behandelt. Auch bei diesen unbehandelten Feststoffe, war es immer noch ein Druckabfall Aufbau nach 50 Stunden TOS, wahrscheinlich wegen der restlichen Feststoffe in der ungefilterten Bioöl die gepackte Katalysatorbett zu verstopfen. Tabellen 3 und 4 und 5 und 7 Liste der Ausbeute der Produkte für Bioöl Hydrotreating bei verschiedenen Töss. Phasengetrennten flüssigen Produkte, einschließlich einem verbesserten Ölphase und einer wässrigen Phase und gasförmige Produkte, einschließlich CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8, C 4 H 10, CO und CO 2 wurden hergestellt. Abbildung 4 zeigt ein Foto eines reparative aktualisiert Ölprobe. Tabelle 5zeigt die Analyseergebnisse von aufbereitetem Öl und 5 vergleicht die Elementaranalyse Ergebnisse der Bio-Öl und dem aktualisierten Öl. Hydrotreating war zur Verringerung der Sauerstoff, Schwefel sehr effektiv, und Stickstoff und Zugabe von Wasserstoff erheblich von der Bio-Öl-Feed. Der Sauerstoffgehalt in der aktualisierten Öl war ~ 2,0 wt%, was deutlich niedriger als 35 bis 40 Gew% an Sauerstoff in dem Bioöl Beschickung war. Der Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis des aktualisierten Öl war ~ 1,7, im Vergleich zu ~ 1,3 für die Bio-Öl-Feed. Der Trend der Dichte des aufgerüstet Öl, das 0,81 bis 0,83 erhöht g / ml über die Dauer des Tests, schlägt eine milde Katalysatordesaktivierung während der 60 Stunden TOS. Wie in 7 gezeigt ist , Vergleiche mit Wasserstoff behandelte Produkte zwischen dem Heißdampf filtriert und ungefilterten Bioöl zeigte , dass Heißdampf filtriert Bioöl zu einem etwas höheren Wasser-zu-Öl - Verhältnis aufgerüstet geführt, die consi istStents mit dem höheren Sauerstoffgehalt in dem Heißdampf filterten Bioöl Futter. Die Eigenschaften des aufgerüstet Öl für die beiden Bioölen waren sehr ähnlich. Der Hauptunterschied zwischen dem Hydrotreating von heißen dampf filtriert und ungefilterten Bioöl war, daß die verwendeten Katalysatorbetten von Heißdampf filterten Bioöl zeigte viel weniger Ablagerung von anorganischen Stoffen im Vergleich zu den Katalysatorbetten verwendet mit ungefiltertem Bio-Öle. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig1.jpg"> Abbildung 1 Schematische für den 5-cm Fließbett Pyrolysereaktor System. Es gibt eine Heißdampffilter, ein Kondensationssystem und ein Gasmesssystem. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig2.jpg"> r /&gt; Abbildung 2. Schematische Darstellung des Minireaktor Hydrotreatingvorrichtung System. (MFC: Massendurchflussregler; RD: Berstscheibe; PT: Druckwandler; PI: Druckanzeige (Manometer); BPR: Gegendruckregler; PR: Druckregler) <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig3.jpg"> Abbildung 3. Schematische Darstellung des Katalysators in der Mini-Hydrotreatingvorrichtung Reaktorbett. Das Temperaturprofil des Katalysatorbetts ist in der linken und die Position der Katalysatoren jeder Stufe ist in der rechten gezeigt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> s / ftp_upload / 54088 / 54088fig4.jpg "/&gt; Abbildung 4. Fotos von einer repräsentativen Bio-Ölproben (links) und einem Vertreter aufgerüstet Ölprobe (rechts). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig5.jpg"> Abbildung 5. Vergleich der Elementaranalyse Ergebnisse der krautigen Beschickungsmaterial (Switchgrass ), die Bio-Öl hergestellt mit Heißdampf Filtration und dem aktualisierten Öl. Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoffgehalt nicht viel geändert hat, nachdem der schnellen Pyrolyse von Biomasse, verringert jedoch Sauerstoffgehalt signifikant und Wasserstoffgehalt erhöhte sich nach Bioöl Hydrotreating. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> &lt;p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"&gt; <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig6.jpg"> Abbildung 6. Vergleich der Ölausbeute, Kohlenstoffeffizienz, und einige Eigenschaften von Bio-Öl aus Heißdampf gefiltert und nicht gefilterten Pyrolyse. Dies zeigt die Auswirkungen der Heißgasfiltration von Pyrolysedämpfen vor der Kondensation. Heißgasfiltration eliminiert anorganische Rückstände, aber es wirkt sich auch auf Pyrolyseöl Ausbeute [3-LM] und Öleigenschaften wie Öl Sauerstoffgehalt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig6large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="7" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig7.jpg"> Abbildung 7. Vergleich von Hydrotreating - Ergebnisse von Bioölen aus Heißdampf gefiltert und nicht gefilterten Pyrolyse. Hot-Dampf gefiltert Bio-Öl führt zu einem etwas höheren Wasser-to- Kraftstoff-Verhältnisses und die Eigenschaften der aufgerüstet Kraftstoff für die beiden bio-Öle sind sehr ähnlich. Der Hauptunterschied zwischen Hydrotreating der beiden Pyrolyseölen ist, dass der Katalysator aus Heißdampf filterten Bioöl Bett zeigte viel weniger Ablagerung von Mineralien. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54088/54088fig7large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Tabelle 1" src="/files/ftp_upload/54088/54088table1.jpg"> Tabelle 1. Ausbeuten der wichtigsten Pyrolyseprodukte (Bio-Öl, Saibling und Gas) und Massenbilanz Verschlüsse für Pyrolyse einer krautigen Beschickung (Switchgrass ) mit und ohne Heißdampffiltration. <img alt="Tabelle 2" src="/files/ftp_upload/54088/54088table2.jpg"> Tabelle 2. Analyse der repräsentativen krautige Beschickungsmaterial (Switchgrass ) und Bio-Öl hergestellt mit und ohne Heißdampffiltration. 088table3.jpg "/&gt; Tabelle 3. Rendite wichtiger Hydrotreating Produkte an den verschiedenen Töss für Heißdampf gefiltert und nicht gefilterten repräsentativen Bioöl. <img alt="Tabelle 4" src="/files/ftp_upload/54088/54088table4.jpg"> Tabelle 4. Produziert Gaszusammensetzung während des Hydrotreating von repräsentativen Bioölen. <img alt="Tabelle 5" src="/files/ftp_upload/54088/54088table5.jpg"> Tabelle 5. Analyse der aktualisierten Ölprodukte aus der Hydrotreating von repräsentativen Bioölen.

Experimentelle Methoden für die schnelle Pyrolyse von Lignocellulose Bioölen zu produzieren und für die katalytische Hydrotreating von Bioölen Kraftstoff Bereich Kohlenwasserstoffe herzustellen vorgestellt. Heiß-Dampf Filtration während der schnellen Pyrolyse zu entfernen feine Kohleteilchen und anorganischen Verunreinigungen aus Bio-Öl wurde ebenfalls bewertet.

Biomasse-Umwandlung zu produzieren flüssigen Kohlenwasserstoff Kraftstoff über Hot-Dampf-Filtered Schnelle Pyrolyse und katalytische Hydrotreating

Lignocellulosic biomass conversion to produce biofuels has received significant attention because of the quest for a replacement for fossil fuels. Among ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Herstellung von Kohlenwasserstoffkraftstoffen aus lignocellulosehaltiger Biomasse in einem zweistufigen Prozess zu demonstrieren, der aus Schnellpyrolyse und Hydrierung besteht. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Biokraftstoffe zu beantworten, beispielsweise den Einfluss von Ausgangsmaterialien und Betriebsbedingungen auf die Qualität und Ausbeute von pyrolytischem Bioöl sowie des Kohlenwasserstoffprodukts. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie die Herstellung von Öl in industriell relevanten Reaktoren und in ausreichenden Mengen ermöglicht, um den vollständig integrierten Prozess bewerten zu können.Die allgemeinen Probleme bei Pyrolyseverfahren sind: die zuverlässige Zufuhr von Biomasse, das Verhindern, dass kondensierte Dämpfe die beheizten Leitungen am Kondensatoreingang verstopfen, sowie die Erzielung einer vollständigen Kondensation. Die Verstopfung des Katalysators während der Hydrierung aufgrund der Instabilität der Produkte wird durch Öl verursacht und lässt sich einfach durch ein zweistufiges Verfahren mit einer Stabilisierungsstufe vermeiden. Das Pyrolyseverfahren wird Kellene Orton vom National Renewable Energy Laboratory demonstrieren.Der verwendete Pyrolyse-Reaktor ist ein im Labor gefertigter Blasensäulen-Wirbelschicht-Reaktor mit einem inneren Durchmesser von 5,0 Zentimetern, der mit einem Glas-Kondensationssystem ausgestattet ist. Bauen Sie den Pyrolyse-Reaktor, den Zyklon mit Teer-Auffangbehälter und den Heißfilter gemäß der schriftlichen Anleitung zusammen. Verwenden Sie für den ersten Kondensator eine Graphitdichtung in einer Pressverschraubung, um die Edelstahlrohrleitung mit einem Stück Borosilikatglasrohr zu verbinden, das an ein Standardkegelfuß-Gelenk gefügt ist.Vermeiden Sie übermäßiges Anziehen. Tragen Sie Silikonfett oder eine Teflonhülse am kegelförmigen Schliff auf. Verbinden Sie den ersten Kühler mit einem Zweihalskolben, der in einem Behälter platziert ist, der als Eisbad dient.Stellen Sie Verbindungen zwischen den Gefäßen stromabwärts dieses Punkts mit klarem Vinylschlauch mit einem Durchmesser von 9–12 Millimetern her. Sichern Sie den Schlauch mit Schlauchschellen an den Schliffverbindungen, Kugelverbindungen und Schlaufnäben der Glasgeräte. Verbinden Sie den Auslass des ersten Kühlerkolbens mit dem Einlass des elektrostatischen Abscheiders (ESP).Verbinden Sie den Auslass des ESP mit der oberen Anschlussstelle des Kühlfinger-Kondensators. Anschließend schließen Sie einen U-Rohr-Druckausgleich an die Leitung zwischen ESP und Kühlfinger-Kondensator an. Füllen Sie das U-Rohr zur Hälfte mit Wasser.Als Nächstes verbinden Sie den Empfänger mit einem 500-Milliliter-Zweihalskolben, der in einem Behälter platziert ist, der als Trockeneisbad dient. Befestigen Sie einen Ausblaspunkt am Kolben. Verbinden Sie den Auslass des Ausblaspunkts mit dem Einlass des Gehäuses des Koaleszenzfilters.Stellen Sie einen Behälter für Trockeneis um die Unterseite des Filtergehäuses herum. Geben Sie 200 Milliliter Sand in den Reaktor. Anschließend geben Sie zwei Kilogramm gemahlene Biomasse in den Zuführtrichter.Führen Sie die Dichtheitsprüfung durch, erhitzen Sie den Reaktor und bereiten Sie dessen Betrieb wie in der Textanleitung beschrieben vor. Fügen Sie abschließend Eis und Trockeneis in die Kondensatorstrecke hinzu. Um das Pyrolyseexperiment zu starten, schalten Sie die langen Kupferventile und die Schnecke ein.Schalten Sie die Vibrationseinrichtungen des Zufuhrsystems ein. Schalten Sie die ESP ein. Stellen Sie die Spannung nach Bedarf auf 5–10 Kilovolt ein, um mindestens alle zwei Sekunden einen Lichtbogen zu beobachten.Schalten Sie den Zuführer mit einer niedrigen Rate ein. Stellen Sie sicher, dass die Biomasse zugeführt wird. Beobachten Sie die Betttemperatur und erhöhen Sie den Sollwert nach Bedarf, um eine erhöhte Wärmelast auszugleichen.Wenn die Temperatur innerhalb von zwei Grad Celsius des Sollwerts erreicht hat, erhöhen Sie die Zulaufgeschwindigkeit um 100 Gramm pro Stunde. Wiederholen Sie den Vorgang, bis die gewünschte Zulaufgeschwindigkeit erreicht ist. Notieren Sie alle 15 Minuten die Betttemperatur, die Zulaufgeschwindigkeit, die Trockentestmessgeschwindigkeit sowie die Systemdrücke.Überprüfen Sie, ob der ESP weiterhin korrekt zündet. Reagieren Sie nach Bedarf auf Veränderungen, füllen Sie das Eis und Trockeneis nach, leiten Sie den ESP bei Bedarf in ein Produkt-Sammelgefäß ab. Stellen Sie die Zufuhr ein, nachdem genügend Biomasse zugeführt wurde, um eine gute Massenbilanzabschluss zu erreichen.Vermeiden Sie ein Überfüllen des Teerempfängers oder der Kondensorempfänger. Wiegen Sie alle Teile des Kondensatorsystems, um die Gesamtflüssigkeitsausbeute zu ermitteln. Gießen Sie die Flüssigkeiten aus den Kondensorempfängern in ein gemeinsames Gefäß oder eine Flasche. Nachdem das System auf unter 50 Grad Celsius abgekühlt wurde, sammeln Sie das Teer aus dem Empfänger und dem Heißfilter. Entfernen und wiegen Sie das Bettmaterial mithilfe eines HEPA-Vakuums mit Auffangbehälter. Oxidieren Sie das System und berechnen Sie die Ausbeuten, wie im Textprotokoll beschrieben.Analysieren Sie das Pyrolyseöl wie im Textprotokoll beschrieben. Das verwendete Hydrierentsauerungssystem ist ein im Labor gefertigter Festbett-Durchflussreaktor mit einem Innendurchmesser von 1,3 cm, ausgestattet mit einer Komponente zur Zufuhr von Gas und Flüssigkeit sowie einer Komponente zur Trennung der gasförmigen und flüssigen Produkte. Zerkleinern Sie beide Katalysatoren, verwenden Sie Ruthenium auf Kohlenstoff als Katalysator der ersten Stufe zur Stabilisierung des Pyrolyseöls und Kobaltmolybdän auf Aluminiumoxid als Katalysator der zweiten Stufe zur hydrokatalytischen Entfernung von Sauerstoff aus dem Pyrolyseöl.Ab sieben, um Körner mit einer Größe von 0,25 bis 0,60 Millimeter zurückzuhalten. Verwenden Sie Edelstahlrohre und -siebe als Trägermaterial für die Katalysatorbetten. Geben Sie langsam und nacheinander die Katalysatorkörner der Stufe zwei, die Katalysatorkörner der Stufe eins und die ursprünglichen Extrudate des Katalysators der Stufe eins in den Reaktor, während Sie von außen leicht auf den Reaktor klopfen, um dichte Katalysatorbetten zu bilden.Geben Sie jeweils 32 Milliliter der einzelnen Katalysatoren ein, um ein zweistufiges Katalysatorbett zu bilden, wobei jeweils 24 Milliliter der einzelnen Katalysatoren in der isothermen Zone angeordnet sind. Setzen Sie den Reaktor in das Hydrierreaktionssystem ein, indem Sie zunächst die beiden Heizelemente installieren. Anschließend verbinden Sie den Reaktor mit der Gas- und Flüssigkeitszufuhr sowie mit der Komponente zur Trennung der gasförmigen und flüssigen Produkte.Nach der Katalysator-Vorbehandlung durch Sulfidierung gemäß dem im Text beschriebenen Protokoll den Wasserstoffstrom auf 153 Milliliter pro Minute einstellen und den Systemdruck bei 10,3 Megapascal halten. Die Temperatur der Katalysatorbettstufe eins auf 220 Grad Celsius und die Temperatur der Katalysatorbettstufe zwei auf 400 Grad Celsius einstellen. Die Baseline-Werte für die Betttemperatur und den Wasserstoffstrom aufzeichnen, sobald Temperatur, Druck und Wasserstoffstrom stabil sind.Fügen Sie Di-tert-butyl-disulfid dem Pyrolyseöl-Zulauf in einer Menge hinzu, die einem Schwefelgehalt von 150 ppm im Pyrolyseöl entspricht. Füllen Sie eine der Zuführpumpen mit dem Pyrolyseöl-Zulauf und spülen Sie die Zuführleitung, bis ein Flüssigkeitsstrom ohne Luftblasen erreicht ist. Drücken Sie die Pumpe auf 10,3 Megapascal auf und verbinden Sie sie anschließend mit dem Reaktor, indem Sie die Verbindungsventile öffnen.Beginnen Sie mit der Zufuhr des Pyrolyseöls mit einer Durchflussrate von 4,8 Millilitern pro Stunde. Diese Maßnahme startet den Hydrierentschwefelungstest für Pyrolyseöl. Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand des Reaktors und notieren Sie die Parameter wie Temperatur, Druck, Durchflussrate und Volumen.Stellen Sie sicher, dass die Temperaturen des Katalysatorbetts innerhalb von plus/minus zwei Grad der gewünschten Temperatur liegen, dass die Gas- und Flüssigkeitsdurchflussraten exakt den gewünschten Einstellungen entsprechen und dass der Reaktordruck innerhalb von plus/minus 0,15 Megapascal des gewünschten Drucks liegt. Achten Sie außerdem darauf, dass der Druckabfall über dem Katalysatorbett unter 0,35 Megapascal liegt. Sammeln Sie die Flüssigkeitsproben alle sechs Stunden, indem Sie zunächst die Probenahmekammer auf die Bypasskammer umschalten und den Druck der Probenahmekammer verringern.Anschließend leiten Sie die flüssige Probe in Sammelgefäße ab. Spülen Sie die Probenfalle und drücken Sie die Probenfalle mit Stickstoff auf. Leiten Sie schließlich den Produktstrom zur Probenfalle um.Analysieren Sie die Gasproben alle zwei Stunden mittels Mikrogaschromatographie. Führen Sie den Test 60 Stunden im Durchflussbetrieb durch, wobei die Reaktortemperatur auf 100 Grad Celsius und die Wasserstoffflussrate auf 100 Milliliter pro Minute eingestellt wird. Beenden Sie den Test, indem Sie die Zufuhr des Pyrolyseöls stoppen.Verarbeiten und analysieren Sie die flüssigen Produkte gemäß der schriftlichen Anleitung. Diese Abbildung vergleicht die Elementaranalyse des Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffgehalts des Einsatzstoffs, des Pyrolyseöls und des aufgewerteten Kraftstoffs. Sie zeigt den erfolgreichen Umsatz von Biomasse-Rohstoffen in flüssige Kohlenwasserstoffkraftstoffe mittels des zweistufigen Verfahrens.Hier wird die Wirkung der Heißgasfiltration von Pyrolysedämpfen vor der Kondensation gezeigt. Die Heißgasfiltration entfernt anorganische Rückstände, beeinflusst aber auch die Pyrolyseölausbeute und die Eigenschaften des Öls, wie beispielsweise den Sauerstoffgehalt des Öls. Detaillierte Ergebnisse zeigen die Ausbeuten und Eigenschaften aufgewerteter Brennstoffe nach der Hydrierbehandlung.Das durch heißen Dampf gefilterte Bioöl führt zu einem leicht höheren Wasser-zu-Kraftstoff-Verhältnis, und die Eigenschaften des aufgewerteten Kraftstoffs für die beiden Bioöle sind sehr ähnlich. Der wesentliche Unterschied bei der Hydrierbehandlung der beiden Pyrolyseöle besteht darin, dass die Katalysatorschüttung des durch heißen Dampf gefilterten Bioöls eine deutlich geringere Ablagerung von Mineralstoffen aufwies. Diese Technik zeigt die Umwandlung lignozellulosehaltiger Biomasse in Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe über schnelle Pyrolyse und Hydrierbehandlung auf, wobei die erforderlichen Bedingungen genutzt werden, um einen hochwertigen Biokraftstoff in guter Ausbeute herzustellen.Nach dieser Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher, Biomasse-Rohstoffe, Richtlinien und Parameter sowie Hydrierkatalysatoren und -parameter mit dem größten Einfluss auf die gesamte Kohlenstoffeffizienz für die Biokraftstoffproduktion zu untersuchen. Vergessen Sie nicht, dass das Arbeiten mit Pyrolyseöl und an heißen Reaktorsystemen äußerst gefährlich sein kann. Es sollten stets Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, wenn diese Technik durchgeführt wird.Außerdem sollten Sicherheitsregeln und -verfahren strikt befolgt werden.

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