La pirolisi veloce di biomassa residui in un reattore bivite Mixing

Viene presentata una procedura per la conversione termochimica dei residui di biomassa che mira a massimizzare la resa dei prodotti liquidi (pirolisi veloce). Si basa su una tecnologia collaudata su scala industriale e particolarmente adatta per il trattamento di un tipo di biomassa a base di paglia.

L'obiettivo generale di questa procedura è fornire una soluzione tecnica per la produzione di biocarburanti o intermedi di biocarburanti da residui di biomassa, come la paglia, con condizioni di processo di pirolisi rapida. Il metodo applicato nel nostro processo di pirolisi veloce contribuisce a un uso più efficiente dei residui di biomassa grazie a un reattore compatto e a un concetto di recupero del prodotto personalizzato. Il vantaggio principale di questa tecnologia è che le dimensioni dell'apparecchiatura sono ridotte rispetto alla tecnologia a letto fluido all'avanguardia perché non è necessario alcun gas fluidificante.

Un altro elemento chiave per spiegare la difficoltà di trattare materiali ricchi di ceneri, come la paglia di grano, è una separazione frazionata del prodotto al fine di ottenere prodotti definiti e stabili. A dimostrare la procedura sarà Daniel Richter, l'ingegnere responsabile del banco di prova. Per iniziare questa procedura, attivare il sistema di pirolisi e condensazione avviando l'alimentazione ausiliaria dell'azoto e il ventilatore del gas di pirolisi.

Quindi, regolare la ventola aprendo il menu delle ventole nel controllo di processo e regolando la sua portata volumetrica nominale in modo che la pressione nel reattore sia compresa tra tre e otto millibar al di sopra della pressione ambiente. Successivamente, riempire il ciclo del bio-olio con una quantità adeguata di glicole etilenico come mezzo di partenza per il sistema di tempra per consentire un funzionamento sicuro della pompa e dell'omogeneizzatore. Registra il peso di questo mezzo di partenza.

Quindi, riempire il ciclo acquoso della condensa con una quantità adeguata di acqua come materiale di partenza per consentire un funzionamento sicuro della pompa. Registra il peso di questo materiale di partenza. Riscaldare l'impianto, compreso il riscaldatore portatore di calore, e tutti i riscaldatori ausiliari aprendo i relativi menu nel controllo di processo e inserendo i valori desiderati.

Successivamente, avviare il ciclo di raffreddamento degli scambiatori di calore in entrambi i cicli di condensazione accendendo il raffreddatore. Avviare le pompe di entrambi i cicli di condensazione aprendo i relativi menu nel controllo di processo e facendo clic su attiva. Utilizzare gli stessi menu per regolare il flusso di massa in modo da fornire una potenza di raffreddamento sufficiente.

Accendere ora il precipitatore elettrostatico. Dopo che entrambi i cicli di condensazione sono stati eseguiti per 10-20 minuti, controllare che gli ugelli del sistema di tempra non siano ostruiti e rimuovere eventuali ostruzioni presenti. Avviare il circuito del vettore di calore aprendo il menu dell'elevatore a tazze e la coclea di alimentazione del vettore di calore nel controllo di processo e facendo clic su Attiva.

Impostare la temperatura del vettore di calore su un valore superiore alla temperatura del reattore desiderata per consentire un avvio più agevole tenendo conto del fabbisogno di calore con una reazione di pirolisi. Dopo che il sistema ha raggiunto le temperature impostate, iniziare ad alimentare la biomassa riempiendo il deposito di biomassa con la materia prima desiderata. Successivamente, aprire la tramoggia di blocco e avviare la coclea di alimentazione della biomassa facendo clic su attiva nei rispettivi menu nel controllo di processo.

Aumentare lentamente la velocità di avanzamento ogni 5-10 minuti per evitare eccessive fluttuazioni di pressione. Registrare la quantità di biomassa alimentata per tenere conto del bilanciamento e prelevare campioni appropriati. Verificare la temperatura del reattore desiderata e regolare di conseguenza il riscaldamento del circuito portatore di calore.

Successivamente, regolare il ventilatore regolando la sua portata volumetrica nominale per mantenere la pressione del reattore desiderata. Quindi, verificare la presenza di ostruzioni negli ugelli del sistema di tempra. Osservare la caduta di pressione attraverso i cicloni e il sistema di tempra per rilevare tempestivamente l'eccessiva incrostazione.

Pulire la sezione trasversale dei tubi con un'asta per rimuovere le incrostazioni in eccesso durante il funzionamento, soprattutto nel punto in cui si verifica la prima caduta di temperatura dei vapori di pirolisi. Sigillare l'asta con una guarnizione per evitare l'aspirazione di aria nel sistema di tempra. Quindi, installare una valvola a sfera nel punto di ingresso dell'asta per ridurre ulteriormente le perdite d'aria se la pulizia non è in funzione.

Successivamente, monitorare le temperature di condensazione di entrambi i cicli di condensazione. Rimuovere la condensa dai cicli non appena è stato raggiunto l'80% del livello di riempimento massimo consentito. Per interrompere l'esperimento, spegnere l'alimentazione della biomassa e regolare la ventola per mantenere la pressione del reattore desiderata.

Dopo aver lasciato funzionare il sistema per altri 30-40 minuti, spegnere il riscaldamento del circuito del vettore di calore. Quindi, spegnere le pompe del ciclo di condensazione e il precipitatore elettrostatico. Svuotare entrambi i cicli di condensa e registrare il peso di ciascuna condensa.

Sottrarre la quantità di materiale di partenza prima di impostare i saldi. Dopo aver lasciato raffreddare i contenitori per la raccolta del carbone a temperatura ambiente, pesare la quantità di carbone. Infine, pulire il ciclo del bio-olio con glicole etilenico fresco nel ciclo acquoso della condensa con una miscela uno a uno di acqua ed etanolo.

Sulla base del valore ricevuto, la resa del solido è compresa tra il 14 e il 25% in peso per le materie prime esaminate e aumenta con il loro contenuto di ceneri. Le rese totali di condensato variano dal 53 al 66% in peso, mentre le rese di gas sono relativamente simili per tutte e tre le biomasse. In questo studio, le rese di olio biologico aumentano, con la diminuzione del contenuto di ceneri delle materie prime e le rese dell'acqua di reazione sono in un intervallo relativamente ristretto, dal 12 al 14% in peso.

Dai bilanci elementari del carbonio risulta evidente che la maggior parte del carbonio viene recuperata nel bio-olio e che un contenuto più elevato di ceneri della materia prima non contribuisce necessariamente a una maggiore formazione della frazione di carbone organico. Una frazione di massa di solo il 3-4% circa del carbonio viene recuperata nel condensato acquoso. Una volta padroneggiata, questa tecnologia può essere realizzata su scala industriale.

KIT gestisce un impianto pilota con una capacità di alimentazione di 500 chilogrammi all'ora per diversi anni come passo successivo per raggiungere questo obiettivo. Non dimenticare che lavorare con la pirolisi in generale richiede precauzioni per evitare atmosfere esplosive e l'esposizione ai prodotti. Pertanto, solo il personale ben istruito dovrebbe eseguire questa procedura.