מרת ביומסה לייצר פחמימני נוזלי דלק Via חם-אד מסונן פירוליזה מהיר וניקוי באמצעות מים קטליטי

המטרה הכוללת של תהליך זה היא להדגים ייצור דלקים פחמימניים מביומסה ליגנוצלולוזית בתהליך דו-שלבי המורכב מפירוליזה מהירה וטיפול הידרולוגי. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הדלקים הביולוגיים, כגון השפעת חומרי הזנה ותנאי הפעלה על האיכות והתפוקה של ביו-שמן פירוליזה, והמוצר הפחמימני. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת הפקת נפט בכורים רלוונטיים מבחינה תעשייתית, ובכמויות מספיקות כדי להעריך את התהליך המשולב במלואו.

הבעיות הכלליות בפעולות פירוליזה הן: הזנת ביומסה בצורה אמינה, מניעת אדים מעובים מסתימת קווי העברה מחוממים בכניסת המעבה והשגת עיבוי מלא. סתימת זרז במהלך טיפול הידרולוגי עקב חוסר יציבות של מוצרים היא על ידי שמן, היא רק באמצעות תהליך דו-שלבי כולל שלב ייצוב. מי שתדגים את הליך הפירוליזה תהיה קלן אורטון מהמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת.

כור הפירוליזה המשמש הוא כור מיטה מבעבע בקוטר פנימי של 5.0 סנטימטר שנבנה במעבדה המצויד במערכת עיבוי זכוכית. הרכיבו את כור הפירוליזה, הציקלון עם מקלט הזפת והמסנן החם כמתואר בפרוטוקול הטקסט. עבור המעבה הראשון, השתמש בטבעת גרפיט באיחוד דחיסה כדי לחבר את צינורות הנירוסטה לחתיכת צינור זכוכית בורוסיליקט המותך למפרק מתחדד סטנדרטי.

הימנע מהידוק יתר. מרחו שומן סיליקון, או שרוול טפלון, על המפרק המתחדד הסטנדרטי. חבר את הקבל הראשון לבקבוק דו-צווארי המונח במיכל שישמש כאמבט קרח.

צור חיבורים בין כלי שיט במורד הזרם של נקודה זו עם צינורות ויניל שקופים של 9-12 מילימטר. אבטח את הצינור עם מהדקי צינור על חיבורי זכוכית קרקעיים, מפרקים כדוריים ודוקרני צינור על כלי הזכוכית. חבר את השקע של בקבוק הקבל הראשון לכניסה של המשקע האלקטרוסטטי, או ESP.

חבר את שקע ה- ESP לחיבור העליון של מעבה האצבע הקרה. לאחר מכן, חבר משחרר לחץ של צינור U לקו שבין ה-ESP למעבה האצבע הקרה. מלאו את צינור ה-U מלא למחצה במים.

לאחר מכן, חבר את המקלט לבקבוק דו-צווארי בנפח 500 מיליליטר המונח במיכל שישמש כאמבט קרח יבש. צרף נוקאאוט לבקבוק. חבר את יציאת הנוקאאוט לכניסת הדיור של מסנן ההתמזגות.

הניחו מיכל להחזקת קרח יבש סביב תחתית בית המסנן. שופכים 200 מיליליטר חול לכור. לאחר מכן, שפכו שני קילוגרמים של ביומסה טחונה לתוך קופסת ההזנה.

בצע את בדיקת הדליפה, חמם את הכור והתכונן להפעלתו כמתואר בפרוטוקול הטקסט. לבסוף, הוסף קרח וקרח יבש לרכבת המעבה. כדי להתחיל בניסוי הפירוליזה, הפעל את שסתומי הנחושת הארוכים והמקדחה.

הפעל את ויברטורי מערכת ההזנה. הפעל את ESP. הגדר את כרךtage ל-5-10 קילו-וולט, לפי הצורך, כדי לצפות בקשת לפחות פעם בשתי שניות.

הפעל את המזין בקצב נמוך. וודא שהביומסה ניזונה. שימו לב לטמפרטורת המיטה, והגדלו את נקודת ההגדרה לפי הצורך כדי לפצות על עומס החום המוגבר.

כאשר הטמפרטורה התאוששה לטווח של שתי מעלות צלזיוס מנקודת ההגדרה, הגדל את קצב ההזנה ב-100 גרם לשעה. חזור על התהליך עד להגעה לקצב ההזנה הרצוי. כל 15 דקות, רשום את טמפרטורת המיטה, קצב ההזנה, קצב מד הבדיקה היבש ולחצי המערכת.

ודא שה- ESP עדיין מקושת כראוי. הגיבו לשינויים לפי הצורך, מלאו מחדש את הקרח והקרח היבש, רוקנו את ה-ESP לצנצנת איסוף מוצרים לפי הצורך. הפסק להאכיל לאחר האכלת מספיק ביומסה כדי להשיג סגירת איזון מסה טובה.

הימנע ממילוי יתר של מקלט הזפת או מקלטי הקבל. שקלו את כל חלקי מערכת המעבה כדי לקבל תפוקת נוזלים כוללת. יוצקים את הנוזלים ממקלטי המעבה לצנצנת או לבקבוק משותף.

לאחר קירור המערכת מתחת ל-50 מעלות צלזיוס, אספו זפת מהמקלט ומהמסנן החם. הסר ושקל את חומר המיטה באמצעות ואקום HEPA עם כלי נוקאאוט. לחמצן את המערכת, ולחשב תשואות כמתואר בפרוטוקול הטקסט.

נתח את שמן הפירוליזה כמתואר בפרוטוקול הטקסט. מערכת הטיפול ההידרולוגי המשמשת היא כור זרימה רציפה בקוטר פנימי של 1.3 ס"מ שנבנה במעבדה, עם רכיב הזנת גז ונוזל, ורכיב הפרדת מוצר גז-נוזל. לרסק את שני הזרזים, להשתמש ברותניום הנתמך על פחמן כזרז שלב ראשון לייצוב שמן פירוליזה, ולהשתמש במוליבדן קובלט הנתמך על אלומינה כזרז שלב שני להידרו-דה-חמצן של שמן פירוליזה.

מסננים כדי לשמור על גרגרים של 0.25 עד 0.60 מילימטר. השתמש בצינורות ומסכים מנירוסטה כאמצעי התמיכה למיטות הזרז. לאט וברצף, שפכו את גרגרי הזרז שלב 2, גרגרי הזרז שלב 1, והזרז המקורי שלב 1 יוצא לתוך הכור, תוך הקשה על החלק החיצוני של הכור ליצירת מצעי זרז ארוזים.

טען 32 מיליליטר מכל זרז ליצירת מצע זרז דו-שלבי עם 24 מיליליטר מכל זרז הממוקם באזור האיזותרמי. הכנס את הכור למערכת ההידרו-טרטרטר על ידי התקנה תחילה של שני תנורי החימום. לאחר מכן, חבר את הכור לרכיב הזנת הגז והנוזל ולרכיב הפרדת המוצר הגז-נוזלי.

לאחר ביצוע טיפול מקדים בזרז על ידי סולפידציה כמתואר בפרוטוקול הטקסט, התאם את זרימת המימן ל-153 מיליליטר לדקה, ושמור על לחץ המערכת על 10.3 מגה-פסקל. הגדר את הטמפרטורה של מיטת הזרז שלב אחד ל-220 מעלות צלזיוס, ואת הטמפרטורה של מיטת הזרז שלב שני ל-400 מעלות צלזיוס. רשום את טמפרטורת המיטה ואת קווי הבסיס של זרימת המימן כאשר הטמפרטורה, הלחץ וזרימת המימן הופכים ליציבים.

הוסף די-טרט-בוטיל דיסולפיד להזנת שמן הפירוליזה בכמות השווה ל-150 ppms גופרית בשמן פירוליזה. מלאו את אחת ממשאבות ההזנה בהזנת שמן הפירוליזה, וטהרו את קו ההזנה עד להשגת זרימת נוזלים נקייה מבועות אוויר. לחץ על המשאבה ל -10.3 מגה-פסקל, ולאחר מכן התחבר לכור על ידי פתיחת שסתומי החיבור.

התחל להזין את שמן הפירוליזה בקצב זרימה של 4.8 מיליליטר לשעה. פעולה זו מתחילה את בדיקת ההידרו-טיפול בשמן פירוליזה. בדוק את מצב הכור, ורשום את הפרמטרים, כגון טמפרטורה, לחץ, קצב זרימה ונפח, מעת לעת.

ודא שטמפרטורות מצע הזרז נמצאות בטווח של פלוס או מינוס שתי מעלות מהטמפרטורה הרצויה, שקצב זרימת הגז והנוזל זהה לחלוטין להגדרות הרצויות, ושלחץ הכור הוא בטווח של פלוס מינוס 0.15 מגה-פסקל מהלחץ הרצוי. כמו כן, ודא שירידת הלחץ על פני מצע הזרז היא פחות מ-0.35 מגה-פסקל. אסוף את דגימות הנוזל כל שש שעות על ידי החלפת מלכודת הדגימה למלכודת העוקף והפחתת הלחץ של מלכודת הדגימה.

לאחר מכן, מסננים את הדגימה הנוזלית לבקבוקוני איסוף. נקה את מלכודת הדגימה, ולחץ על מלכודת הדגימה בחנקן. לבסוף, הפנה את זרימת המוצר למלכודת הדגימה.

נתח את דגימות הגז כל שעתיים באמצעות כרומטוגרפיה של מיקרוגז. ערכו את הבדיקה במשך 60 שעות בזרם, קבעו את טמפרטורת הכור ל-100 מעלות צלזיוס, ואת קצב זרימת המימן ל-100 מיליליטר לדקה. סיים את הבדיקה על ידי הפסקת הזנת שמן הפירוליזה.

עבד ונתח את המוצרים הנוזליים כמתואר בפרוטוקול הטקסט. נתון זה משווה ניתוח יסודות של תכולת הפחמן, המימן והחמצן של חומר הזנה, שמן הפירוליזה והדלק המשודרג. הוא מדגים המרה מוצלחת של חומרי הזנה של ביומסה לדלקים נוזליים פחמימניים בתהליך דו-שלבי.

ההשפעה של סינון גז חם של אדי פירוליזה לפני העיבוי מודגמת כאן. סינון גז חם מבטל שאריות אנאורגניות, אך הוא משפיע גם על תפוקת שמן הפירוליזה ותכונות השמן, כגון תכולת חמצן בשמן. תוצאות מפורטות מדגימות את התפוקות והתכונות של דלקים משודרגים לאחר טיפול הידרו.

ביו-שמן מסונן באדים חמים מוביל ליחס מים לדלק מעט גבוה יותר, ותכונות הדלק המשודרג עבור שני השמנים הביולוגיים דומות מאוד. ההבדל העיקרי בין טיפול הידרולוגי של שני שמני הפירוליזה הוא שמצע הזרז של שמן ביולוגי מסונן באדים חמים הראה הרבה פחות שקיעה של מינרלים. טכניקה זו מציגה את ההמרה של ביומסה ליגנוצלולוזית, לדלקים פחמימניים באמצעות פירוליזה מהירה וטיפול הידרו, על ידי שימוש בתנאים הדרושים לייצור דלק ביולוגי איכותי בתפוקה טובה.

לאחר התפתחות זו, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים לחקור חומרי הזנה של ביומסה, מדיניות ופרמטרים, וטיפול בזרזים ופרמטרים בעלי ההשפעה הגבוהה ביותר על יעילות הפחמן הכוללת, לייצור דלק ביולוגי. אל תשכח שעבודה עם שמן פירוליזה, ועל מערכות כורים חמים, עלולה להיות מסוכנת ביותר. תמיד יש לנקוט באמצעי זהירות בעת ביצוע טכניקה זו.

יתר על כן, יש להקפיד על כללי ונהלי הבטיחות.