Pyrolyse rapide de la biomasse Résidus dans un réacteur double vis de mélange

Une procédure de conversion thermochimique des résidus de biomasse est présentée qui vise à maximiser le rendement des produits liquides (pyrolyse rapide). Il est basé sur une technologie éprouvée à l’échelle industrielle et particulièrement adaptée au traitement d’une biomasse de type paille.

L’objectif global de ce procédé est d’apporter une solution technique pour produire des biocarburants ou des intermédiaires de biocarburants à partir de résidus de biomasse, tels que la paille, dans des conditions de procédé de pyrolyse rapides. La méthode appliquée dans notre procédé de pyrolyse rapide contribue à une utilisation plus efficace des résidus de biomasse par un réacteur compact et un concept de récupération du produit personnalisé. Le principal avantage de cette technologie est que la taille de l’équipement est réduite par rapport à la technologie de pointe à lit fluidisé, car aucun gaz fluidisant n’est nécessaire.

Un autre élément clé pour expliquer la difficulté de traiter des matériaux riches en cendres, comme la paille de blé, est une séparation fractionnée du produit afin d’obtenir des produits définis et stables. Daniel Richter, l’ingénieur responsable du banc d’essai, fera la démonstration de la procédure. Pour commencer cette procédure, activez le système de pyrolyse et de condensation en démarrant l’alimentation auxiliaire en azote et le ventilateur de gaz de pyrolyse.

Ensuite, régulez le ventilateur en ouvrant le menu des ventilateurs dans le contrôle du processus et en ajustant son débit volumétrique nominal de sorte que la pression dans le réacteur soit de trois à huit millibars au-dessus de la pression ambiante. Ensuite, remplissez le cycle de bio-huile avec une quantité appropriée d’éthylène glycol comme fluide de départ pour le système de trempe afin de permettre un fonctionnement sûr de la pompe et de l’homogénéisateur. Enregistrez le poids de ce milieu de départ.

Ensuite, remplissez le cycle de condensat aqueux avec une quantité appropriée d’eau comme matériau de départ pour permettre un fonctionnement sûr de la pompe. Enregistrez le poids de ce matériau de départ. Chauffez le système, y compris le réchauffeur de chaleur, et tous les réchauffeurs auxiliaires en ouvrant leurs menus dans la commande de processus et en saisissant les valeurs souhaitées.

Ensuite, démarrez le cycle de refroidissement des échangeurs de chaleur dans les deux cycles de condensation en allumant le refroidisseur. Démarrez les pompes des deux cycles de condensation en ouvrant leurs menus dans le contrôle du processus et en cliquant sur activer. Utilisez les mêmes menus pour ajuster le débit massique afin de fournir une puissance de refroidissement suffisante.

Allumez maintenant le précipitateur électrostatique. Après que les deux cycles de condensation aient fonctionné pendant 10 à 20 minutes, vérifiez que les buses du système de trempe ne sont pas bloquées et retirez tout blocage présent. Démarrez la boucle de support thermique en ouvrant le menu de l’élévateur à godets et de la vis d’alimentation du support thermique dans le contrôle du processus et en cliquant sur activer.

Réglez la température du caloporteur à une valeur supérieure à la température souhaitée du réacteur afin de permettre un démarrage plus doux en tenant compte des besoins en chaleur avec une réaction de pyrolyse. Une fois que le système a atteint les températures définies, commencez à nourrir la biomasse en remplissant le stockage de biomasse avec la matière première souhaitée. Ensuite, ouvrez la trémie de la serrure et démarrez la vis d’alimentation en biomasse en cliquant sur activer dans leurs menus dans le contrôle du processus.

Augmentez lentement la vitesse d’avance toutes les cinq à 10 minutes afin d’éviter des fluctuations de pression excessives. Consigner la quantité de biomasse distribuée afin de tenir compte de l’équilibrage et prélever les échantillons appropriés. Vérifiez la température souhaitée du réacteur et régulez l’échauffement de la boucle de caloporteur en conséquence.

Ensuite, régulez le ventilateur en ajustant son débit volumétrique nominal pour maintenir la pression souhaitée du réacteur. Ensuite, vérifiez qu’il n’y a pas de blocage dans les buses du système de trempe. Observez la chute de pression à travers les cyclones et le système d’extinction afin de détecter suffisamment tôt l’entartrage.

Nettoyez la section transversale des tubes à l’aide d’une tige pour éliminer l’excès de tartre pendant le fonctionnement, en particulier au moment de la première chute de température des vapeurs de pyrolyse. Scellez la tige avec un joint pour empêcher l’entrée d’air dans le système de trempe. Ensuite, installez une vanne à bille au point d’entrée de la tige pour réduire davantage les fuites d’air si le nettoyage n’est pas en cours.

Ensuite, surveillez les températures de condensation des deux cycles de condensation. Éliminez le condensat des cycles dès que 80 % du niveau de remplissage maximal autorisé est atteint. Pour arrêter l’expérience, coupez l’alimentation en biomasse et régulez le ventilateur pour maintenir la pression souhaitée du réacteur.

Après avoir laissé le système fonctionner pendant encore 30 à 40 minutes, éteignez le chauffage de la boucle de caloporteur. Ensuite, éteignez les pompes à cycle de condensation et le précipitateur électrostatique. Videz les deux cycles de condensat et notez le poids de chaque condensat.

Soustrayez la quantité de matière première avant de mettre en place les soldes. Après avoir laissé refroidir les récipients de collecte de l’omble à température ambiante, pesez la quantité d’omble. Enfin, nettoyez le cycle de bio-huile avec de l’éthylène glycol frais dans le cycle de condensat aqueux avec un mélange d’eau et d’éthanol.

Sur une base reçue, le rendement du solide est de l’ordre de 14 à 25 % en poids pour les matières premières étudiées, et augmente avec leur teneur en cendres. Les rendements totaux en condensats varient de 53 à 66 % en poids, tandis que les rendements en gaz sont relativement similaires pour les trois biomasses. Dans cette étude, les rendements en huile organique augmentent, les teneurs en cendres des matières premières diminuent et les rendements en eau de réaction se situent dans une fourchette relativement étroite de 12 à 14 % en poids.

Il devient évident, à partir des bilans de carbone élémentaire, que la plus grande partie du carbone est récupérée dans la bio-huile et qu’une teneur plus élevée en cendres de la matière première ne contribue pas nécessairement à une plus grande formation de fraction carbonique organique. Une fraction massique de seulement 3 à 4 % du carbone est récupérée dans le condensat aqueux. Une fois maîtrisée, cette technologie peut être réalisée à l’échelle industrielle.

KIT exploite une usine pilote d’une capacité d’alimentation de 500 kilogrammes par heure pendant plusieurs années comme prochaine étape pour atteindre cet objectif. N’oubliez pas que travailler avec la pyrolyse en général nécessite des précautions pour éviter les atmosphères explosives et l’exposition aux produits. Par conséquent, seul un personnel bien formé doit effectuer cette procédure.