פירוליזה מהיר של שאריות ביומסה בכור ערבוב דו-מדחפית

מוצג נוהל להמרה תרמוכימית של שאריות ביומסה שמטרתו למקסם את התפוקה של מוצרים נוזליים (פירוליזה מהירה). הוא מבוסס על טכנולוגיה מוכחת בקנה מידה תעשייתי ומתאים במיוחד לטיפול בביומסה מסוג קש.

המטרה הכוללת של הליך זה היא לספק פתרון טכני לייצור דלקים ביולוגיים או חומרי ביניים של דלק ביולוגי משאריות ביומסה, כגון קש, בתנאי תהליך פירוליזה מהירים. השיטה המיושמת בתהליך הפירוליזה המהיר שלנו תורמת לשימוש יעיל יותר בשאריות ביומסה על ידי כור קומפקטי ותפיסת שחזור מוצר מותאמת אישית. היתרון העיקרי של טכנולוגיה זו הוא שגודל הציוד מצטמצם בהשוואה לטכנולוגיית המיטה הנוזלית המתקדמת מכיוון שאין צורך בגז נוזלי.

אלמנט מרכזי נוסף שיש להסביר את הקושי לטפל בחומר עשיר באפר, כמו קש חיטה, הוא הפרדת מוצרים מקוטעת על מנת להשיג מוצרים מוגדרים ויציבים. מי שידגים את ההליך יהיה דניאל ריכטר, המהנדס האחראי על אסדת הבדיקה. כדי להתחיל בהליך זה, הפעל את מערכת הפירוליזה והעיבוי על ידי הפעלת אספקת החנקן העזר ומאוורר גז הפירוליזה.

לאחר מכן, יש לווסת את המאוורר על ידי פתיחת תפריט המאווררים בבקרת התהליך והתאמת הזרימה הנפחית הנומינלית שלו כך שהלחץ בכור יהיה שלושה עד שמונה מיליבר מעל הלחץ הסביבתי. לאחר מכן, מלאו את מחזור הביו-שמן בכמות מתאימה של אתילן גליקול כמדיום ההתחלה למערכת המרווה כדי לאפשר הפעלה בטוחה של המשאבה וההומוגנייזר. רשום את המשקל של מדיום התחלתי זה.

לאחר מכן, מלאו את מחזור הקונדנסט המימי בכמות מתאימה של מים כחומר המוצא כדי לאפשר הפעלה בטוחה של המשאבה. רשום את המשקל של חומר התחלתי זה. לחמם את המערכת, כולל מחמם נושא החום, ואת כל תנורי העזר על ידי פתיחת התפריטים שלהם בבקרת התהליך והזנת הערכים הרצויים להם.

לאחר מכן התחל את מחזור הקירור של מחליפי החום בשני מחזורי העיבוי על ידי הפעלת המצנן. הפעל את המשאבות של שני מחזורי העיבוי על ידי פתיחת התפריטים שלהם בבקרת התהליך ולחיצה על הפעל. השתמש באותם תפריטים כדי להתאים את זרימת המסה כדי לספק מספיק כוח קירור.

כעת הפעל את המשקע האלקטרוסטטי. לאחר ששני מחזורי העיבוי פעלו במשך 10 עד 20 דקות, בדוק את חרירי מערכת המרווה לחסימה והסר כל סתימה קיימת. הפעל את לולאת נושא החום על ידי פתיחת התפריט של מעלית הדלי ובורג ההזנה של נושא החום בבקרת התהליך ולחיצה על הפעל.

הגדר את טמפרטורת נושא החום לערך מעל טמפרטורת הכור הרצויה על מנת לאפשר הפעלה חלקה יותר על ידי התחשבות בדרישות החום עם תגובת פירוליזה. לאחר שהמערכת הגיעה לטמפרטורות שנקבעו, התחל להזין ביומסה על ידי מילוי אחסון הביומסה במלאי ההזנה הרצוי. לאחר מכן, פתח את הופר המנעול והפעל את בורג הזנת הביומסה על ידי לחיצה על הפעל בתפריטים שלהם בבקרת התהליך.

הגדל לאט את קצב ההזנה כל חמש עד 10 דקות על מנת למנוע תנודות לחץ מוגזמות. רשום את כמות הביומסה המוזנת על מנת לקחת בחשבון את האיזון ולקחת דגימות מתאימות. בדוק את טמפרטורת הכור הרצויה ולווסת את החימום של לולאת נושא החום בהתאם.

לאחר מכן לווסת את המאוורר על ידי התאמת הזרימה הנפחית הנומינלית שלו כדי לשמור על לחץ הכור הרצוי. לאחר מכן, בדוק אם יש חסימה בחרירי מערכת המרווה. שימו לב לירידת הלחץ על פני הציקלונים ומערכת המרווה על מנת לזהות אבנית מוגזמת מוקדם מספיק.

נקה את חתך הצינורות בעזרת מוט כדי להסיר אבנית עודפת במהלך הפעולה, במיוחד בנקודת ירידת הטמפרטורה הראשונה של אדי הפירוליזה. אטום את המוט עם אטם כדי למנוע צריכת אוויר למערכת המרווה. לאחר מכן, התקן שסתום כדור בנקודת הכניסה של המוט כדי להפחית עוד יותר את דליפת האוויר אם הניקוי אינו פועל.

לאחר מכן, עקוב אחר טמפרטורות העיבוי של שני מחזורי העיבוי. הסר עיבוי מהמחזורים ברגע שהושג 80% מרמת המילוי המקסימלית המותרת. כדי לעצור את הניסוי, כבה את הזנת הביומסה, וכווסת את המאוורר כדי לשמור על לחץ הכור הרצוי.

לאחר שאפשרת למערכת לפעול למשך 30 עד 40 דקות נוספות, כבה את החימום של לולאת נושא החום. לאחר מכן, כבה את משאבות מחזור העיבוי והמשקעים האלקטרוסטטיים. רוקן את שני מחזורי העיבוי, ורשום את המשקל של כל עיבוי.

הפחיתו את כמות חומר ההתחלה לפני הגדרת היתרות. לאחר שאפשרתם למיכלים לאיסוף פחם להתקרר לטמפרטורת החדר, שקלו את כמות הפחם. לבסוף, נקו את מחזור הביו-שמן עם אתילן גליקול טרי במחזור הקונדנסט המימי עם תערובת אחד לאחד של מים ואתנול.

על בסיס כפי שהתקבל, תפוקת המוצק היא בטווח שבין 14 ל-25% לפי משקל עבור מלאי ההזנה שנחקר, ועולה עם תכולת האפר שלהם. סך תפוקות הקונדנסט נע בין 53 ל-66% לפי משקל, בעוד שתפוקות הגז דומות יחסית עבור כל שלוש הביומסות. במחקר זה, תפוקת הנפט האורגני עולה, עם ירידה בתכולת האפר של מלאי ההזנה ותפוקת מי התגובה היא בטווח צר יחסית בין 12 ל-14% לפי משקל.

מתברר ממאזני הפחמן היסודיים כי החלק הגדול יותר של הפחמן מוחזר בשמן הביולוגי וכי תכולת אפר גבוהה יותר של מלאי המזון אינה תורמת בהכרח להיווצרות רבה יותר של חלק פחם אורגני. חלק מסה של כשלושה עד 4% בלבד של פחמן מוחזר בקונדנסט הימי. לאחר שליטה, ניתן לממש טכנולוגיה זו בקנה מידה תעשייתי.

KIT מפעילה מפעל פיילוט עם קיבולת הזנה של 500 ק"ג לשעה במשך מספר שנים כצעד הבא להשגת מטרה זו. אל תשכח שעבודה עם פירוליזה באופן כללי דורשת אמצעי זהירות כדי למנוע אטמוספרות נפיצות וחשיפה למוצרים. לכן, רק צוות משכיל צריך לבצע הליך זה.