트윈 스크류 혼합 반응기에서 바이오 매스 잔류의 빠른 열분해

액체 제품의 수율을 최대화하는 것을 목표로 하는 바이오매스 잔류물의 열화학적 변환 절차가 제시됩니다(빠른 열분해). 이는 산업 규모에서 입증된 기술을 기반으로 하며 특히 밀짚 유형의 바이오매스를 처리하는 데 적합합니다.

이 절차의 전반적인 목표는 빠른 열분해 공정 조건으로 빨대와 같은 바이오매스 잔류물로부터 바이오 연료 또는 바이오 연료 중간체를 생산할 수 있는 기술 솔루션을 제공하는 것입니다. 당사의 고속 열분해 공정에 적용된 방법은 소형 반응기와 맞춤형 제품 회수 개념에 의한 바이오매스 잔류물의 보다 효율적인 사용에 기여합니다. 이 기술의 주요 장점은 유동 가스가 필요하지 않기 때문에 최첨단 유동층 기술에 비해 장비의 크기가 줄어든다는 것입니다.

밀짚과 같이 재가 풍부한 물질을 처리하기 어려운 또 다른 핵심 요소는 정의되고 안정적인 제품을 얻기 위한 분별 제품 분리입니다. 이 절차를 시연하는 사람은 테스트 장비를 담당하는 엔지니어인 다니엘 리히터(Daniel Richter)입니다. 이 절차를 시작하려면 보조 질소 공급 장치와 열분해 가스 팬을 시작하여 열분해 및 응축 시스템을 활성화하십시오.

그런 다음 공정 제어에서 팬 메뉴를 열고 반응기의 압력이 주변 압력보다 3-8mbar 높도록 공칭 체적 유량을 조정하여 팬을 조절합니다. 다음으로, 펌프와 균질기의 안전한 작동을 위해 적절한 양의 에틸렌 글리콜을 담금질 시스템의 시작 매체로 바이오 오일 사이클에 채웁니다. 이 시작 매체의 무게를 기록하십시오.

그런 다음 펌프의 안전한 작동을 허용하기 위해 수성 응축수 사이클에 적절한 양의 물을 출발 물질로 채웁니다. 이 시작 물질의 무게를 기록하십시오. 열 운반 히터를 포함한 시스템과 모든 보조 히터를 프로세스 제어에서 메뉴를 열고 원하는 값을 입력하여 가열합니다.

그런 다음 냉각기를 켜서 두 응축 주기에서 열교환기의 냉각 주기를 시작합니다. 두 응축 주기의 펌프를 시작하려면 공정 제어에서 메뉴를 열고 활성화를 클릭하십시오. 동일한 메뉴를 사용하여 충분한 냉각 성능을 제공하도록 질량 흐름을 조정합니다.

이제 전기 집진기를 켭니다. 두 응축 주기가 모두 10-20분 동안 실행된 후 담금질 시스템의 노즐이 막혔는지 확인하고 막힌 부분을 제거합니다. 프로세스 제어에서 버킷 엘리베이터와 열 캐리어 공급 나사의 메뉴를 열고 활성화를 클릭하여 열 캐리어 루프를 시작합니다.

열분해 반응으로 열 요구 사항을 고려하여 보다 원활한 시동을 허용하기 위해 열 운반체 온도를 원하는 반응기 온도보다 높은 값으로 설정합니다. 시스템이 설정 온도에 도달한 후 바이오매스 저장 공간을 원하는 공급 원료로 채워 바이오매스 공급을 시작합니다. 그런 다음 잠금 호퍼를 열고 공정 제어의 메뉴에서 활성화를 클릭하여 바이오매스 공급 나사를 시작합니다.

과도한 압력 변동을 방지하기 위해 5-10분마다 공급 속도를 천천히 높입니다. 균형을 설명하고 적절한 샘플을 채취하기 위해 공급된 바이오매스의 양을 기록합니다. 원하는 반응기 온도를 확인하고 그에 따라 열 운반체 루프의 가열을 조절합니다.

그런 다음 원하는 반응기 압력을 유지하기 위해 공칭 체적 유량을 조정하여 팬을 조절합니다. 그런 다음 담금질 시스템의 노즐이 막혔는지 확인하십시오. 과도한 스케일링을 조기에 감지하기 위해 사이클론과 담금질 시스템의 압력 강하를 관찰합니다.

막대로 튜브 단면을 청소하여 작동 중, 특히 열분해 증기의 첫 번째 온도 강하 지점에서 과도한 스케일링을 제거하십시오. 담금질 시스템으로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해 개스킷으로 막대를 밀봉하십시오. 그런 다음 로드의 입구 지점에 볼 밸브를 설치하여 청소가 작동하지 않는 경우 공기 누출을 더욱 줄입니다.

다음으로, 두 응축 주기의 응축 온도를 모니터링합니다. 최대 허용 충전 수준의 80%에 도달하는 즉시 사이클에서 응축수를 제거하십시오. 실험을 중지하려면 바이오매스 공급을 끄고 팬을 조절하여 원하는 반응기 압력을 유지하십시오.

시스템을 30-40분 더 작동시킨 후 열 운반체 루프의 가열을 끕니다. 그런 다음 응축 사이클 펌프와 전기 집진기를 끕니다. 두 응축수 사이클을 모두 비우고 각 응축수의 중량을 기록합니다.

저울을 설정하기 전에 시작 물질의 양을 뺍니다. char 수집용 용기를 실온으로 식힌 후 char의 양을 계량합니다. 마지막으로, 물과 에탄올을 1:1로 혼합하여 수성 응축수 사이클에서 새로운 에틸렌 글리콜로 바이오 오일 사이클을 세척합니다.

받은 바와 같이, 고체의 수율은 조사 된 공급 원료에 대해 14에서 25 중량 % 범위이며 회분 함량에 따라 증가합니다. 총 응축수 수율은 중량 기준으로 53에서 66 % 사이인 반면, 가스 수율은 세 가지 바이오 매스 모두에 대해 비교적 유사합니다. 이 연구에서는 공급 원료의 회분 함량이 감소함에 따라 유기 오일 수율이 증가하고 반응 용수의 수율은 중량 기준으로 12에서 14 %로 비교적 좁은 범위에 있습니다.

원소 탄소 균형에서 탄소의 더 많은 부분이 바이오 오일에서 회수되고 공급 원료의 회분 함량이 높다고 해서 반드시 유기 숯 분획이 더 많이 형성되는 것은 아니라는 것이 분명해집니다. 탄소의 약 3-4%에 불과한 질량 분율이 수성 응축수에서 회수됩니다. 이 기술을 숙달하면 산업 규모로 실현할 수 있습니다.

KIT는 이 목표를 달성하기 위한 다음 단계로 몇 년 동안 시간당 500kg의 사료 용량을 갖춘 파일럿 공장을 운영합니다. 일반적으로 열분해 작업을 위해서는 폭발성 대기와 제품에 대한 노출을 피하기 위한 예방 조치가 필요하다는 것을 잊지 마십시오. 따라서 교육을 잘 받은 직원만 이 절차를 수행해야 합니다.