Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biochemistry

Biomasse Konvertering til å produsere flytende hydrokarbon drivstoff Via Hot-damp Filtrert Rask pyrolyse og katalytisk Hydro

Published: December 25, 2016 doi: 10.3791/54088

Summary

Eksperimentelle metoder for rask pyrolyse av lignocellulose biomasse til å produsere bio-oljer og for katalytisk hydrogenbehandling av bio-oljer for å produsere drivstoff-hydrokarboner presenteres. Hot-damp filtrering under rask pyrolyse for å fjerne fine char partikler og uorganiske miljøgifter fra bio-olje ble også vurdert.

Introduction

Vårt samfunn er svært avhengig av fossilt brensel (for eksempel olje, naturgass, kull, etc.). Disse ressursene er ikke bærekraftige energikilder og blir tømt på en raskt økende rente, noe som fører til bekymringer angående minkende fossilt brensel ressurser, miljøkonsekvenser av CO 2 -utslipp, og økonomiske problemer. 1,2,3,4 Det er økende etterspørsel etter alternative og bærekraftige energikilder. Biomasse er det eneste fornybare og karbon-nøytral ressurs for produksjon av flytende drivstoff (biodrivstoff) og karbon-baserte kjemikalier for å erstatte fossilt brensel i dagens energiproduksjon og konvertering system. 3,4

Lignocellulose biomasse (f.eks, skog, gress, energi beskjære, landbruksavfall, etc.), som er den mest tallrike og minst kostbare biomasse kilde, har tiltrukket seg mest oppmerksomhet som en måte å produsere biodrivstoff via ulike termo og biologiske ruter. 3,4

Den første rute kan bare utnytte cellulosen og hemicellulosen parti av lignocellulose biomasse. Pyrolyse er integrert med oppgradering anses å være en sikt levedyktig teknologi for den direkte produksjon av biodrivstoff.

Pyrolyse er den termiske nedbryting av lignocelluloseholdig biomasse ved temperaturer mellom 400 og 550 ° C i fravær av oksygen. 4,5,6 En rekke reaksjoner som depolymerisering, dehydrering, og C-C-binding spaltning, forekomme under pyrolyse og føre til dannelse av en kompleks blanding of mer enn 200 oksygenerte forbindelser. 4,5,6 Bio-oljer i høye utbytter (opptil 75 vekt-% av tørrmaterialet) kan fremstilles med opptil 70% av den energi som er lagret i biomasse beholdes. 4,5 Imidlertid er direkte bruk av den fremstilte pyrolyse bioolje som transport brensel i standard utstyr problematisk på grunn av den høye oksygen og vanninnhold, noe som fører til forskjellige fysikalske og kjemiske egenskaper slik som høy viskositet, korrosivitet, dårlig flyktighet, lavt varmeverdi, og dårlig stabilitet. 6,7,8,9 Derfor er omfattende oksygen fjerning pålagt å oppgradere bio-oljer til drivstoff-range hydrokarboner. Katalytisk hydrobehandling ved hjelp av faste katalysatorer i hydrogen er den vanligste vei for å oppgradere bioolje av oksygenfjerning gjennom hydrodeoxygenation og hydrogeneringsreaksjoner. 6,7,8,9

For tiden er en av hovedutfordringene for pyrolyse fulgt av hydrobehandling for å oppnå langvarig stabil drift, spesielt forhydrogenbehandling hvor den termiske ustabilitet av bioolje og uorganiske og svovel rester i bioolje forårsake betydelig katalysatordeaktivering. 10,11 Den termiske ustabilitet av bio-olje er omtalt, ved lav temperatur hydrogenering for å stabilisere de aktive artene i bioolje. 11,12 Cleanup av bio-olje ved å fjerne uorganiske rester, noe som kan katalyserer repolymerization av bio-oljefraksjoner og deaktivere hydrogenkatalysatorer ved deponering, kan være verdifull. Hot-damp-filtrering er en av teknikkene for effektivt å redusere det uorganiske innhold i bio-olje ved å fjerne char partikler under pyrolysen. 13,14,15 Hot-damp-filtrering anvendes nedstrøms av pyrolysereaktoren for å skille char bøter fra pyrolyse gass / damp-strøm ved høy temperatur før kondensering av dampene. 13,14,15

Vi rapporterer her protokollen som brukes ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) for biomasse rask pyrolysis både med og uten varme-damp-filtrering for å fremstille biooljer ved hjelp av en fluidisert sjiktreaktor og ved Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) for bioolje hydrobehandling for å fremstille biodrivstoff i en kontinuerlig strømning pakket seng katalytisk reaktor. Konfigurasjoner av reaktorsystemene, operative prosedyrer, behandling og analyse av råmaterialer, biologiske oljer og biodrivstoff er beskrevet i detalj. Resultater av pyrolyse behandling av en representativ biomasseråstoff med eller uten varme-damp-filtrering og hydrobehandling av den fremstilte bioolje er også presentert sammen med en vurdering av virkningen av varme og damp filtrering.

Protocol

1. Fast Pyrolyse med Hot Vapor Filtration

  1. Biomasse råstoff forberedelse
    1. Mølle biomassen til en partikkelstørrelse på <2 mm. Oppbevar på et kjølig og tørt sted.
  2. Monter pyrolyse system
    1. Monter pyrolyse reaktor.
      1. Mount reaktor inne ovn. Koble fluidiserende nitrogen, auger nitrogen, og luftledninger til reaktoren. Sett auger inn mantlet auger port. Koble kjøleluft til jakke.
      2. Monter og koble auger motor.
      3. Mount, fast stoff materen 30 til 60 cm direkte over den vertikale åpningen av skruen port.
      4. Monter slusetrakten mellom det faste stoff materen utløp og den vertikale åpning av skruen port. Kobles til mateskruen port med nylon-snor, forsterket vinyl slange med en indre diameter på 25 mm. Fest slangen til skruen port med en slangeklemme. Koble til materen med en lett, klar, løs plast slip-fit.
      5. Monter syklon og varmt filter.
        1. Monter syklon og koble syklonen innløpet til utløpet av reaktoren. Close-par mottakeren til syklonen.
        2. Mount varmt filter (fremstilt av rustfritt stål med en porestørrelse på 2 um) i filterhuset. Koble syklon utløp til hot-filter innløp. Koble nitrogenrensing og trykkavlastning til syklon utløp.
        3. Bruker varme bånd og isolerende tepper for å oppvarme trasen fra syklonen innløpet til kondensatoren innløpet.
      6. Monter kondensator system.
        MERK: Monter delene av kondensatoren system i et avtrekksskap ved hjelp av laboratoriekontakter, ring-stands og laboratorie klemmer.
        1. For den første kondensatoren, for å kople 15 til 30 cm med 1,2 cm (utvendig diameter) rør av rustfritt stål borsilikat røret med en standard konus felles. Koble den første kondensatoren til et 500-ml to-halset (standard avsmalning), rundbunnet kolbe (mottaker) plasseres i en beholder that vil tjene som et isbad. Lage forbindelser mellom fartøy nedstrøms fra dette punktet med 9- til 12-mm klar vinyl slange festet med slangeklemmer på bakken glass ledd, kuleledd og slange mothaker på glass.
        2. Koble utløpet fra den første kondensatoren kolben til den nedre sideporten (innløp) av den elektrostatiske utfellingsapparat (ESP).
        3. Koble den øvre sideporten (utløp) av pumpesystemet til den lille øvre tilkobling av tørrisfelle (cold-finger-kondensator).
        4. Koble et U-rør til linje mellom pumpesystemet og tørris-felle. Fylle den U-rør halvfullt med vann.
        5. Koble tørris felle til en 500 ml, tohalset, rundbunnet kolbe (mottaker) plassert i en beholder som vil fungere som et tørr-isbad.
        6. Koble utløpet av de 500-ml kolbe til innløpet (sentrum port) av huset av den koalescerende filter.
        7. Plasser en beholder for holding tørris rundt bunnen av filterhuset.
        8. Koble filter outlet til tørr-test meter og andre gass analyseinstrumenter (f.eks, ikke-dispersive infrarød analysatorer for CO, CO 2 og CH 4, varmeledningsevne detektor for hydrogen, og mikro-gasskromatografi (micro-GC) for CO , CO2, nitrogen, hydrogen og C1-C4-hydrokarboner) og deretter å lufte.
          MERK: Skjematisk av pyrolysereaktoren systemet er vist i figur 1. Bilder fra biomassen materen, pyrolyzer, syklon, varmdampfilter, og kondensatorene i pyrolysereaktoren system er vist i fig S1 til S5 i den supplerende filen.
    2. Load pyrolyse reaktor
      1. Hell 200 ml sand (330 g) til reaktoren.
      2. Hell 2 kg jord biomasse i matetrakten.
    3. Lekkasjekontroll pyrolyse system
      1. Hetten av systemet i kondensatoren innløpet.
      2. Trykk til 0,05 MPa eller forventet maksimal driftstrykk, avhengig av hvaer høyere. Sikre at strømmen som kreves for å opprettholde trykket er <200 ml / min. Hvis ikke, må du finne og fikse lekkasjen, og gjenta dette trinnet.
      3. Avlaste trykket korken system, koble kondens system, cap ved avkjørsel slutten av kondens system.
      4. Trykk til 0,01 MPa. Sikre at en strøm av <200 ml / min opprettholder trykket. Hvis ikke, må du finne og fikse lekkasjen, og gjenta dette trinnet.
      5. Slipp ut og koble til kondens system til instrumenter.
    4. Varm opp reaktoren
      1. Slå på kjøleluft, satt fluidiserende nitrogentilførselen til tre standard L / min og auger nitrogentilførselen til en standard L / min.
      2. Sett ovn ønsket temperatur til 500 ° C og andre ovner til 400 til 500 ° C.
      3. Ramp temperatur opp til målet temperaturer med en hastighet på 1 til 10 ° C / min.
    5. Forbered deg på å operere
      1. Øk flytendegjøring nitrogen strømningshastighet til 14 vanlige L / min, auger nitrogen flow hastighet til 1,4 standard l / min, og innføre rensegass ved en strømningshastighet på 0,5 standard l / min. Mesteparten av spyle går inn bruddet disken port på syklonen utløp.
      2. Fyll bad under første kondensatoren med is. Fyll tørris felle, beholder under sin mottaker, og beholder rundt fortetting filter med tørris.
      3. Å overvåke temperaturen inne i koaleserende filter med termoelement plassert på overflaten av filteret og justere tørris nivå, slik at det er 0 ° C.
    6. Utfør pyrolyse eksperiment
      1. Slå på lock-hopper ventiler (bruk fire andre syklus) og auger.
      2. Slå på ESP. Sett spenning til 5-10 kV som nødvendig for å observere en bue minst en gang hvert 2 sek.
      3. Bruke mikro-GC for å bekrefte at ingen oksygen er til stede. Kontroller at dreie på skruen og slusetrakten ikke forårsake en reduksjon i utgangs gass-strømningshastighet, noe som indikerer tilstedeværelsen av en lekkasje.
      4. Slå på materen på 100 g / time. Observer sengen temperatur ogøke innstillingspunktet som er nødvendig for å kompensere for økt varmebelastning.
      5. Når temperaturen har steget til innenfor 2 ° C på 500 ° C, øker matehastighet 100 g / time. Gjenta dette til en matehastighet på 420 g / time er nådd.
      6. Hvert 15 min, ta opp sengen temperatur, matehastighet på mater kontrolleren, gasskonsentrasjoner av mikro-GC, tørr test meter rente, og systemtrykk ved trykkmålere. Kontroller at ESP er fortsatt overslag riktig. Reagere på endringer i noen av disse etter behov. Refill is og tørris. Tapp ESP til et produkt samling krukke etter behov.
    7. Skru av
      1. Etter å ha matet 1 kg biomasse, slutte å mate.
      2. Etter gassnivåer har henfalt til mindre enn 10% av steady-state verdier, slå av alle varmeovner, skru ned fluidisering strømmen til tre standard L / min og auger strøm til en standard L / min. Slå av ESP, lockhopper ventiler, og auger.
      3. La systemet avkjøles (4-6 timer) før åpning av de varme delene.
      4. </ Ol>
      5. Samle flytende produkter og røye.
        1. Vei alle deler av kondensatoren systemet for å oppnå total væske yield. Hell væsker fra kondensatoren mottakere i en felles krukke eller flaske. Alternativt kan du bruke aceton til å rengjøre glass.
        2. Empty røye mottaker i en krukke. Fjern varmt filter, tømme huset, og børste av filteret i røye glasset. Vei filteret. Fjern og veie det sjiktmateriale. Bruk et HEPA vakuum med en knock-out fartøy for denne tjenesten.
      6. Oksidere systemet.
        1. Tett reaktoren, syklon mottaker, og rengjøres varmt filter. Sjekk for lekkasjer som beskrevet ovenfor i avsnitt 1.4.
        2. Installere et metall linje fra kondensatoren innløpet til utløpet av det koalescerende filter for å omgå kondensasjonssystemet.
        3. Oppvarme reaktoren til 550 ° C med tre standard l / min nitrogen som den fluidiserende gass og en standard l / min mateskrue nitrogenstrøm.
        4. Legg luft til fluidisergass. Start med 0.2 standard L / min og gradvis øke til 4 l / min. Fortsett til CO + CO 2 -konsentrasjoner er mindre enn 0,1%.
      7. Beregn avkastning.
        1. Beregn væske utbytte som den totale endringen i masse av kondenseringssystemet.
        2. Beregn forkullingsutbytte som summen av vektforandringen i sengen, vektendring av den varme filteret, og trekullet oppsamlet fra syklonen mottakeren og varm-filterhuset.
          MERK: Ytterligere char kan anslås ut i fra oksydasjon av systemet, men dette er vanligvis ikke viktig.
        3. Beregn gass utbytte som den samlede vekt av gassformede produkter fra de gasskonsentrasjoner som måles på GC og strømningshastigheten av den tørre testmåleren.

      2. katalytisk Hydro av Bio-olje

      Merk: bio-oljeprøver produsert ved NREL ble fraktet til PNNL for katalytisk hydrogenbehandling på et hydrosystem.

      1. hydro system
        1. Sørg for at hydro systemet er i operativ stand ved å sjekke hver komponent.
          MERK: hydroreaktorsystemet som brukes er konfigurert som en enkelt-pass, medstrøms, kontinuerlig, ned-strømnings katalytisk reaktor. Systemet består av tre hovedkomponenter: 1) en gass- og væskemate komponent, 2) en oppvarmet reaktor, og 3) en gass-væske-adskillelseskomponent (figur 2). Systemet er konstruert for å operere på opp til 13,6 MPa (2000 psig, maksimale driftstrykk) med en maksimum katalysatortemperaturen 500 ° C (bare reaktoren er rangert ved denne temperatur).
        2. Sørg for at hydro overvåking og kontroll system og sikkerhetsstyringen er i operativ stand.
          MERK: Systemet overvåkes og delvis styrt av en in-house bygget dataprogram med ulike sensorer. Sensorer omfatter termoelementer og trykktransduktorer for reaktoren, så vel som hydrogen og ventilasjon sensors i kabinettet der reaktoren ligger. Data er registrert av program for å overvåke reaktoren. Utløps gass-strømningshastigheten måles ved hjelp av en strømningsmåler, og data registreres av tilhørende programvare. Programmet kontrollerer også strømforsyningen av større utstyr av reaktoren. I løpet av et eksperiment, dersom reaktoren undergår en uønsket endring av driftsforholdene i form av bestemte trykkendringer og / eller temperaturendringer, eller en brennbar gass er til stede over sikkerhetsgrensen, og / eller hvis ventilasjonssystemet svikter, kan programmet automatisk slå av systemet for å ivareta sikkerheten. Trykkavlastningsventiler og en bruddskive også er installert i hydrogenbehandleren system for å beskytte mot overtrykk.
      2. Catalyst lasting og forbehandling
        1. Catalyst forberedelse
          1. Knus begge katalysatorer, Ru / C, som scenen-jeg katalysator og Como / Al 2 O 3 som scene-II katalysator, ogsil for å beholde 0,25 til 0,60 mm (30 til 60 mesh) korn.
            MERK: Ru / C katalysator ble fremstilt i huset og Como / Al 2 O 3 katalysator var et kommersielt produkt.
        2. Katalysatormengden i reaktoren
          1. Bruk rustfritt stål rør og skjermer som støtte media for katalysatoren senger. Hell sakte den scene-II katalysatorkorn, den scene-I katalysatorkorn, og den opprinnelige scene-I katalysator ekstrudater, som ble brukt som distributør, inn i reaktoren i rekkefølge mens "tappe" på utsiden av reaktoren for å danne pakkede katalysatorskiktene . Last 32 ml av hver katalysator for å danne en to-trinns katalysatorsjiktet med 24 ml av hver katalysator som befinner seg i den isotermiske sone (figur 3).
        3. Installer reaktoren til hydrobehandleren systemet
          1. Plassere reaktoren i hydrogenbehandleren systemet ved å installere de to ovner, og deretter forbinde reaktoren til gass og væsketilførselskomponent og den gass-væske-separasjonskomponent.
            MERK: To varmebånd oppvarmet aluminium hylser legge rør-reaktoren for å gi varme. Hver oppvarmet kappe benyttes uavhengig for å varme opp den del av reaktoren under katalysator-behandling og under hydrogenbehandling testing. Hver aluminium kappe er pakket med et høytemperatur-varmetape og isolering og oppvarmes ved hjelp av en temperaturregulator. Den rørformede fastsjikt-katalyse-reaktoren er laget av 316 rustfritt stål og med en indre diameter på 13 mm og en lengde på 64 cm. En termoelementbrønn (4,7 mm utvendig diameter) er plassert i sentrum av reaktoren, og to termoelementer er plassert i brønnen for å måle temperaturen av katalysatorsjiktene.
        4. Kontroller trykket av hydrogenbehandleren system for lekkasjer med 12,0 MPa nitrogengass ved å holde systemet ved trykk og som sikrer at trykkfallet er lavere enn 1 psig pr time.
        5. Catalyst forbehandling. sulfidkatalysatorer in situ i hydrogen og sulfidering middel strømning.
          1. Varm begge katalysatorsjikt fra romtemperatur til 150 ° C med en hastighet på 120 ° C / time i hydrogen ved 242 ml / min.
          2. Opprettholde både katalysatorsjikttemperaturene ved 150 ° C i 2 timer i hydrogen ved 242 ml / time og sulfidering middel ved 0,128 ml / min (35 vekt% di-tert-butyldisulfide i dekan matet med en matepumpe).
          3. Varm opp trinns-I seng 150-250 ° C med en hastighet på 83,3 ° C / time, og vedlikeholde ved 250 ° C i 5,8 timer. I samme periode, varme-stadium II seng 150-400 ° C med en hastighet på 83,3 ° C / time, og vedlikeholde ved 400 ° C i 4 timer. Under prosedyren, holde trykket i reaktoren på 10,3 MPa, den sulfidering midlet strømningshastighet på 0,128 ml / min, og den hydrogen-strømningshastighet på 242 ml / min.
          4. Stopp sulfidering agenten flyt og vedlikeholde hydrogen flyt. Deretter sette temperaturen til hver katalysator seng til ønsket reaksjonstemperaturen.
            MERK: sulfidering middel-strømningshastigheten bestemmes av mengden av katalysator som brukes og sulfidering midlet romhastighet (LHSV) på 0,12 ml / ml-cat / h for den samlede katalysatorer. Hydrogenstrømningshastigheten er bestemt av den sulfidering midlet strømningsraten og hydrogen-til-sulfidering middel-strømningsforholdet på 1890 ml hydrogen / ml sulfidering middel væske. Gass- og væskematekomponentene i hydrogenbehandleren system består av to høytrykkssprøytepumper. En av de to pumper som brukes til å mate sulfidering middel. Gassen og sulfidering middel innføres i den forhåndsreaktorsonen av reaktoren hvor væsken blandes før de passerer nedover gjennom katalysatorsjiktet i reaktoren.
      3. Bio-olje hydrotrea
        1. Juster hydrogenstrøm til 152 ml / min og opprettholde systemtrykket til 10,3 MPa. Innstill temperaturer på scenen-I katalysatorsjiktet og den scene-II katalysatorsjiktet til 220 og 400 ° C, respektivt.
          MERK: The hydrogenstrømningshastigheten er bestemt av mengden av katalysator som benyttes, den bioolje LHSV på 0,20 ml / ml-cat / h for hvert trinn, og den hydrogen-til-bio-olje-forhold på 1900 ml hydrogen / ml bioolje .
        2. Spill sjikttemperaturen og hydrogenstrømningslinjene når den temperatur, trykk og hydrogenstrøm blir stabil.
        3. Legg di-tert-butyl disulfid til bio-olje-feed på et beløp tilsvarende 150 ppm svovel i bio-olje. Fyll bio-oljekanalen i en av de pumper og spyle tilførselslinjen til en væskestrøm som er fri for luftbobler er oppnådd.
        4. Trykk pumpen til 10,3 MPa, og deretter koble til reaktoren ved å åpne koblingsventiler. Begynne å mate den bioolje ved en strømningshastighet på 4,8 ml / time. Denne handlingen begynner den bioolje hydrobehandling test.
          MERK: Bio-olje-strømningshastigheten bestemmes av mengden av katalysator som anvendes og den bioolje LHSV på 0,20 ml / ml-cat / time for hvert trinn. Den hydrogengass og bioolje blir introdusert til den pre-reaktorsonen av reaktoren dergass ​​og væske blandes før de passerer nedad i en tynn stråle antatt strømning gjennom katalysatorsjiktet i reaktoren.
        5. Sjekke status av reaktoren og registrere parametere, slik som temperatur, trykk, strømningshastighet og volum, med jevne mellomrom. Sikre at katalysator-sjikttemperaturene er innenfor ± 2 ° C over den ønskede temperatur, gass- og væskestrømningshastigheter er nøyaktig de samme som de ønskede innstillinger, og reaktortrykket er innenfor ± 0,15 MPa av det ønskede trykk. Sikre at trykkfallet over katalysatorsjiktet er <0,35 MPa.
          MERK: Systemet overvåkes og delvis styrt av en in-house bygget dataprogram med ulike sensorer. Sensorer omfatter termoelementer og trykktransduktorer for reaktoren, så vel som hydrogen og ventilasjons sensorer i avlukket, hvor reaktoren er plassert.
        6. Analyser utløpsgassprøver hver to timer ved å lede avgassen gjennom en on-line mikro-GC.
          MERK: mikro-GC er en en fire flael mikro-GC og kalibreres ved hjelp av en kalibreringsgass før hver hydrobehandling test.
        7. Samle væskeprøver hver 6. time ved anvendelse av følgende prosedyre: veksle prøvetagnings felle til bypass-felle, redusere trykket av samplings felle, drenere væskeprøve for å samle ampuller, spyle prøvetakingsfelle med nitrogen, trykksamplingsfelle med nitrogen, og omdirigere produkt strømme til prøvetaking felle. Betjene en rekke to- og tre-veis ventiler som kan lede gasser og produkter i ønskede retninger.
          Merk: Når reaktantene passerer gjennom katalysatorlagene, blir de flytende produkter og ureagert væske separert fra de gassformige produkter og ikke-reagerte gasser i gass-væske separasjonssystem. De varme gasser som passerer gjennom en av to trykk, kjølte, væske / gasskuldefeller (prøve felle eller bypass-felle) plassert i parallell nedstrøms for reaktorsystemet. Avgassen passerer deretter gjennom tilbaketrykksregulator, hvor trykket reduseres til atmosfHeric press. Avgassen føres deretter gjennom en gassmåler for å måle strømningshastigheten.
        8. Gjennomføre test for 60 timer i drift (tid på strøm [TOS]). Avslutt testen ved å stoppe bioolje feed. Still reaktortemperaturen til 100 ° C og hydrogenstrømningshastighet 100 ml / min.
          MERK: Testen kan brukes til å kaste alt fra femti til flere hundre timer.
      4. Post-testprosedyre
        1. Bruk aceton til å rengjøre matepumpe for å mate bioolje. Legg den rengjøres matepumpe med aceton.
        2. Rens katalysatorsjiktet med ~400 ml aceton ved en aceton strømningshastighet på 10 til 40 ml / min og en hydrogen-strømningshastighet på 100 ml / min når katalysatorsjikttemperaturene er ved 100 ° C.
        3. Stenge av varmeelementene i reaktoren, trykket fra systemet til omgivende trykk, og rense reaktoren med nitrogen i minst 24 timer.
        4. Fjerner reaktoren fra systemet og fjerne de brukte katalysatorene fra Reactor.
      5. Produkt behandling og resultat analyse
        1. For flytende produkt behandling, skille de to fasene og veie individuelt. De flytende produktene er normalt i to faser, en lett oljefase (olje produktet) og en tung vandig fase (vannholdig produkt).
        2. Utføre de følgende analysene av petroleumsproduktet: tetthetsmålingen; Karl Fischer-titrering for vanninnhold; elementanalyse (D5291 / D5373, D5373mod, og D1552 / D4239) for karbon, hydrogen, nitrogen, oksygen og svovel; semi-micro farge indikator titrering (D3339) for totalt syretall; induktivt koplet plasma-optisk emisjonsspektroskopi for uorganisk innhold; og simulert destillasjon (ASTM D2887) for å vurdere de relative mengder av drivstoffprodukter i bensin, diesel, jetdrivstoff, og gjenværende områder. Utføre de følgende analysene av de vandige produktene: Karl Fischer-titrering for vanninnhold og elementanalyse (D5291 / D5373) for karbon, hydrogen og nitrogen contelt 15.
        3. Beregne utbyttene av produsert olje produkt, vandig produkt, og gassformige produkter; hydrogenforbruket; og massebalanse basert på innløps reaktant-strømningshastighet og tetthet, innløp hydrogen massestrøm, utløp olje produktvekt, vanninnhold i utløpsoljeprodukt, utløp vandige produktvekt, utløps gass-strømningshastighet, og utløpsgassammensetning.
        4. Analyser brukte katalysatorer ved induktivt koplet plasma-optisk emisjonsspektroskopi 15.

Representative Results

Den raske pyrolyse av en representativ urteaktige biomasse, switch, med eller uten varme-damp-filtrering, og den katalytiske hydrobehandling av produktet bioolje blir brukt som et eksempel for fremgangsmåten rapportert her. Flere detaljer om disse forsøk kan finnes i detalj i vår nylig publikasjon. 15

Hot-damp-filtrert raske pyrolysen
Tabell 1 viser bioolje, røye, og gass utbytter fremstilt med og uten varmdampfilter for en typisk urteaktig råmateriale. For kontrollforsøk uten varmdamp filtrering, dampene passerte gjennom filterhuset, men filteret ble ikke installert. Dette holdt oppholdstiden i de to eksperimentene det samme så noen forskjell skyldes bare filteret. De bio-olje-utbyttene var 52% til 56%, noe som indikerer vellykket omdannelse av hovedandelen av biomassen til væske intermediate oljer. Et bilde av en representativ bioolje prøven er vist i figur 4. Massebalansen nedleggelser var 86% til 90%. Lys damper som ikke ble ordentlig samlet inn i kondens toget var en kilde til massetap. Pyrolyseoljer inneholde flere lavtkokende-punktforbindelser, slik som hydroxyacetaldehyde (kokepunkt 20,2 ° C), som er vanskelig å kondensere. Legge til en andre tørris felle vil øke utvinningen av lyset kondenserbare forbindelser. Utføre eksperimenter med høyere biomasse matehastigheter enn rapportert her vil øke utvinningen av lys damp ved å øke dampkonsentrasjon før kondens. Utslipp av lette kondenserbare forbindelser kan verifiseres ved gass-kromatografi-massespektroskopi-analyse av utløpsgassen. Massebalanser var relativt lav for urteaktige råmaterialet, sannsynligvis på grunn av rømmer lys char, som ble fremstilt fra switchgrass i relativt store mengder. Sprengning reaksjoner skjer i filteret så iavslutning av hot-dampfilter redusert olje avlinger og økt gass avkastning.

Tabell 2 og figurene 5 og 6 viser analyseresultatene av urteaktig råmateriale og bio-oljer produsert. Hot-damp filtrering redusert askerest i bioolje fra 1,45% til under påvisningsgrensen. Forskjellige uorganiske partikler, slik som aluminium, kalsium, jern, kalium, magnesium, natrium, fosfor og silisium, ble observert i de bio-oljer, og de hovedsakelig stammer fra biomassen råmaterialet. Hot-damp filtrering betydelig redusert de uorganiske innholdet i bio-olje, noe som indikerer at hot-damp filtrering var en kraftig protokoll for effektivt å redusere sporstoffet innholdet i bio-oljer ved å fjerne røye og askepartikler. Hot-damp-filtrering også redusert karboninnhold og øket oksygeninnholdet i de bio-oljer. Woody råstoff har lave askeinnhold i forhold tilurteaktige råstoffer, og lavere reduksjoner i bioolje aske og uorganiske innholdet er observert. 15

Katalytisk hydrogenbehandling av bio-olje
De analytiske resultater av den produserte bioolje var i samsvar med det faktum at bio-oljer fremstilt fra en slik prosess ikke er av tilstrekkelig kvalitet for direkte bruk i forbrenningsmotorer. Derfor er oppgradering av bioolje nødvendig. De to bio-oljeprøver ble oppgradert ved katalytisk hydrogenbehandling i hydro system under forholdene som er omtalt ovenfor.

Bio-oljer er kjent for å plugge hydrobehandlingsreaktorer som forkulling eller polymerisasjonsprodukter av aktive arter i biooljer akkumuleres i katalysatorsjiktet. Derfor er trykkfallet over katalysatorsjikt under hydrogenbehandling testene er en viktig indikator for akkumulerende forkulling eller polymerisasjonsprodukter. Den varme-damp filtrert bio-olje utført nesten prikkfritt i 60 timer TOS i hydrogenbehandlings test. Imidlertid, den ikke-filtrerte bioolje hadde ~ 5 vekt-% oppløste faste stoffer, som ble utskilt i pumpen og ble ikke behandlet. Selv med disse ubehandlede faste stoffer, var det fortsatt et trykkfall buildup etter 50 timer TOS, trolig på grunn av de gjenværende faste stoffer i den ikke-filtrerte bioolje plugge pakket katalysatorsjiktet.

Tabell 3 og 4 og Figur 5 og 7 liste utbyttet av produkter for bio-olje hydrotrea på annen kaste. Fase-separerte flytende produkter, inkludert en oppgradert oljefase og en vandig fase, og gassformede produkter, inkludert CH 4, C 2 H 6, C3-H 8, C-4 H 10, CO, CO og 2, ble fremstilt. Figur 4 viser et bilde av en reparerende oppgradert oljeprøve. Tabell 5viser analyseresultatene av oppgradert olje og Figur 5 sammenligner de elementære analyseresultatene av bioolje og den oppgraderte olje. Hydrobehandling var meget effektive for å redusere oksygen, svovel og nitrogen og tilsetning av hydrogen i betydelig grad fra den bio-oljekanalen. Oksygeninnholdet i den oppgraderte olje ble ~2.0 vekt%, som var betydelig lavere enn 35 til 40 vekt% av oksygen i bio-oljekanalen. Den hydrogen-til-karbonforholdet av den oppgraderte olje var ~1.7, sammenlignet med ~1.3 for den bio-oljekanalen. Trenden av tettheten til den oppgraderte olje, som økte 0,81 til 0,83 g / ml over en periode av testen, indikerer en mild katalysatordeaktivering i løpet av 60 timers TOS.

Som vist i figur 7, sammenligning av hydrobehandlede produkter mellom hot-damp filtrert og ufiltrert bio-olje viste at varmdamp filtrert bioolje førte til en noe høyere vann-til-olje-forhold oppgradert, som er consistent med det høyere oksygeninnhold i den varmdamp filtrert bioolje strømmen. Egenskapene til oppgradert olje for de to bio-oljer var svært like. Den store forskjellen mellom det hydrobehandling av varmdamp filtrert og ufiltrert bioolje var at de brukte katalysatorsjikt av varm damp-filtrert bioolje viste mye mindre avsetning av uorganiske partikler sammenlignet med katalysatorsjikt anvendes med ikke-filtrert bio-oljer.

Figur 1
Figur 1. Skjematisk for 5-cm fluidisert sjikt pyrolysereaktorsystem. Det er en varmdampfilter, et kondenseringssystem, og et gass-målesystem. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2 r /> Figur 2. Skjematisk av mini-reaktoren hydrosystem. (MFC: masse kontrolleren; RD: bruddskiven, PT: trykkgiver; PI: trykkindikatoren (gauge), BPR: mottrykkregulator, PR: trykkregulator) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Skjematisk av katalysatorsjiktet i mini-hydro reaktoren. Temperaturprofilen av katalysatorsjiktet er vist i den venstre og den stilling av katalysatorer av hvert trinn er vist i den høyre. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

s / ftp_upload / 54088 / 54088fig4.jpg "/>
Figur 4. Bilder av et representativt bio-oljeprøver (til venstre) og en representant oppgradert oljeprøve (til høyre). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. Sammenligning av elementæranalyse resultatene av urteaktige råstoff (switchgrass), bio-olje produsert med varm damp-filtrering, og den oppgraderte olje. Karbon, hydrogen og oksygeninnholdet ble ikke endret mye etter rask pyrolyse av biomasse, men redusert oksygeninnhold betraktelig og hydrogeninnholdet økes etter bioolje hydrobehandling. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

<p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"> Figur 6
Figur 6. Sammenligning av olje yield, carbon effektivitet, og noen egenskaper av bioolje fra hot-damp filtrert og ufiltrert pyrolyse. Dette viser virkningen av varm gass filtrering av pyrolyse damper før kondensering. Hot gass filtrering eliminerer uorganiske rester, men det påvirker også pyrolyseolje utbyttet [3-LM] og olje egenskaper som olje oksygeninnhold. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 7
Figur 7. Sammenligning av hydrogen resultatene av bio-oljer fra varmdamp filtrert og ufiltrert pyrolyse. Hot-damp filtrert bioolje fører til en noe høyere vann-til- drivstoff-forhold og egenskaper oppgradert drivstoff for de to bio-oljer er svært like. Den største forskjellen mellom hydrobehandling av de to pyrolyseoljer, er at katalysatorsjiktet i varmdamp filtrert bioolje viste mye mindre avsetning av mineraler. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Tabell 1
Tabell 1. Avlingene av store pyrolyseprodukter (bio-olje, røye og gass) og massebalansen nedleggelser for pyrolyse av en urteaktig råstoff (switchgrass) med og uten hot-damp filtrering.

Tabell 2
Tabell 2. Analyse av representant urteaktige råstoff (switchgrass) og bio-olje produsert med og uten hot-damp filtrering.

088table3.jpg "/>
Tabell 3. Yield store hydrogen produkter på annen kaste for hot-damp filtrert og ufiltrert representant bioolje.

Tabell 4
Tabell 4. Produsert gass sammensetning i løpet av hydrogenbehandling av representative bio-oljer.

Tabell 5
Tabell 5. Analyse av de oppgraderte oljeprodukter fra hydrobehandling av representative bio-oljer.

Discussion

I denne artikkelen har vi beskrevet en detaljert fremgangsmåte for å konvertere lignocellulose biomasse til drivstoff-range hydrokarboner via rask pyrolyse og katalytisk hydrogenbehandling. NREL pyrolysereaktoren system med en 5-cm indre diameter reaktor med fluidisert sjikt og den PNNL hydro system med en 1,3 cm innvendig diameter med fast sjikt katalytisk reaktor, og deres operasjonsprosedyrer er beskrevet i detalj. Disse reaktorsystemer kan bli anvendt for å utføre pyrolyse og hydrobehandlingstester på en effektiv og sikker måte. Vi brukte representative urteaktige utgangsmaterialer for å fremstille flytende biooljer i pyrolysereaktoren system, og deretter, bio-oljer ble behandlet i hydrogenbehandlingssystem med en to-trinns katalysatorsjiktet inklusive sulfidert Ru / C og CoMo / Al 2 O 3 så katalysatorer for å produsere drivstoff-range flytende hydrokarboner. Fremgangsmåten er også anvendelig til pyrolyse av et bredt spekter av biomasse blant annet tre, gress, mais og Stover, og deretter å oppgradere det produsertebio-olje for å produsere biodrivstoff. 16 Den hydrogenbehandleren og hydrogenbehandling også kunne brukes til å oppgradere annen biomasse genererte mellomprodukter så som flytende olje (bio-råolje) fra biomasse som tre og alger.

Maksimering av bioolje utbytte under pyrolysen krever oppvarming av biomassen raskt til tilstrekkelig temperatur for å oppnå maksimal fordampning av biomassen. For de fleste biomasse, betyr dette temperaturer på 500 til 600 ° C. Et fluidisert sjikt gir hurtig varmeoverføring fra sand til biomassen, og gir en høy oppvarmingshastighet. Anvendelsen av små partikler gir også en høyere oppvarmingshastighet. Vanligvis noen få prosent høyere bio-olje gir oppnås med biomasse bakken til <0,5 mm enn med biomasse malt til <2 mm. Maksimering utbytte betyr også å minimere termisk krakking av dampene ved å holde oppholdstiden ved temperatur som er lav (1 til 2 sekunder). Pyrolyse damper inneholder forbindelser med et bredt spekter av kokepunkt. Dermed blir hot rør har en tendens til å bli tilsmusset med væske, repolymerized damper og røye. For å unngå denne tilstand holder skruen temperatur under 100 ° C og alle flater mellom reaktoren og kondensasjon tog over 400 ° C for å unngå tilsmussing, men under 500 ° C for å minimalisere termisk krakking. Grundig dekning med varmetape er nødvendig for å hindre kuldelekkasje, og tilveiebringe en ensartet temperatur. Sydd isolasjon pads med nedleggelser på dem generelt gi mer jevn dekning, og dermed resulterer i jevnere temperatur. Det er viktig at temperaturen faller hurtig i den første kondensatoren for å minimere muligheten for repolymerization høyt kokepunkt materialer, som kan føre til blokkering av kondensatoren innløpet. Det er også nødvendig å bruke tørris i den andre kondensator for å maksimere gjenvinning av væske og hindre skade på gass-måling og analyseinstrumenter.

Noen forbedrede funksjoner ble ikke nevnt i den grunnleggende rask pyrolyse prosedyre. Jegt er nyttig å ha en trykkmåler eller senderen i nærheten av reaktorinnløpet. I tillegg er det nyttig til å måle differansetrykket over reaktoren og syklon, og å måle den endelige trykk og temperatur på det tørre testmåleren (for å muliggjøre nøyaktige volumberegning). Det er også nyttig å ha flere termoelementer i pyrolyse sengen for å verifisere at sengen er fluidisering jevnt nok til å gi ensartede temperaturer. Vanligvis <5 ° C spredningen er sett vertikalt gjennom sjiktet. Det er også nyttig å ha nestede-sløyfe temperaturkontroll i reaktoren. Når en større mengde olje er nødvendig, er det nyttig å installere en ventil i bunnen av trekullet mottaker og montere en sekundær char mottaker under det, som i sin tur har en ventil i bunnen med en krukke løst montert på den. Dette gjør det mulig å tømme trekullet mottaker i den andre mottaker og til slutt ned i glasset, slik at kontinuerlig drift kan opprettholdes i flere timer. Vibrasjon er hjelpful til driften. Manuell bankingen av rørene kan brukes, men en automatisk vibrator gir mer pålitelig omrøring. Disse kan drives kontinuerlig i slusetrakten, og mateskruen port for å opprettholde en jevn fødestrømmen gjennom materen. Også ved hjelp av en automatisk vibrator på annenhånds røye mottakeren under røye drenering gjør at driften mye mer pålitelig. Hot-damp filtrering forbedrer cracking og reduserer bioolje avkastning som vist ovenfor. Å holde temperaturen av filter lav, men fremdeles over kondenseringstemperatur (> 400 ° C) minimerer sprekkdannelse. En inert overflate på filteret også kan redusere sprekkdannelse. Filteret området må være stor for å redusere trykkfall.

Den store begrensning av rask pyrolyseprosess er at den produserte bioolje har noen store problematiske egenskaper som høy viskositet, korrosivitet, dårlig flyktighet, lav varmeverdi, og kjemisk ustabilitet, noe som begrenser deres direkte utnyttelse og forårsaker noen problemer during sin oppgradering. 6,7,8,9 En variant av rask pyrolyse, katalytisk rask pyrolyse, karakterisert ved raske pyrolysen er integrert med en katalyseprosess for å oppgradere den pyrolyse damp, og hydropyrolysis, karakterisert ved raske pyrolysen utføres i nærvær av reaktive gasser så som H2, kan føre til en høyere kvalitet bioolje men lider høyere operasjonell kompleksitet og lavt produktutbytte. 4,8

To-trinns katalytisk hydrogenbehandling viste gode behandlingsresultater for konvertering av bio-olje til drivstoff-range hydrokarboner. Bio-oljer er kjent for å være kjemisk ustabile på grunn av tilstedeværelsen av aktive arter som karbonylforbindelser og fenoliske forbindelser som kan gjennomgå repolymerization og kondensering ved en lav temperatur, noe som fører til en høy tilbøyelighet til å danne karbonholdige materialer og påfølgende katalysatordeaktivering og til og med tilstopping av katalysatorsjiktet. Derfor er det første trinn hydrogeneringstrinnet var kritisk for prosessen, og ble brukt til å stabilisere bio-olje ved hydrogenering av karbonyler og fenolene ved en relativ lav temperatur ved hjelp av en passende hydrogeneringskatalysator. Utførelsen av hydrogeneringskatalysator var nøkkelen av den langvarige stabilitet og funksjonsdyktighet av prosessen. Oksygenfjerning ved hydrodeoxygenation forekom ved det andre trinn ved en sulfid-basert hydrogenbehandlingskatalysator. Utbyttet og egenskapene for produsert olje endelige produkt var avhengig av katalysatorene og betingelsene som anvendes i det andre trinn. Å øke utbyttet av flytende brennstoffer endelige kunne oppnås ved bruk av katalysatorer som er i stand til å generere CC-bindinger, slik som alkylering funksjon, og de optimale reaksjonsparametre, inkludert reaksjonstemperatur, trykk og romhastighet. Den største begrensningen av den hydrogenbehandlingsfremgangsmåten er at, på grunn av noen problematiske egenskaper i bioolje som kjemisk ustabilitet, og nærværet av forurensninger 17, levetiden til hydrobehandlingskatalysatorer, særlig de første skritt hydrogeneringskatalysatorer, er likevel begrenseed, noe som gjør den totale prosess kostbar. Maksimere levetiden til katalysatorene som benyttes kan oppnås ved å bruke mer robuste katalysatorer; optimaliserte reaksjonsparametre, inkludert reaksjonstemperatur, trykk og volumhastighet; eller forbehandling for å redusere innholdet av de aktive arter eller forurensninger i bio-olje-strømmer.

Hydrogenbehandleren ble drevet ved høye trykk og reaktortemperaturer med brennbare gasser og væsker som er involvert. Derfor bør sikkerhetsregler og prosedyrer følges nøye.

Disclosures

Forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av US Department of Energy (DOE) under kontrakt DE-AC36-08-GO28308 på NREL og Contract DE-AC05-76RL01830 på PNNL. Forfatterne ønsker å takke for støtte fra DOE Bioenergi Technologies Office.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Pyrolysis system
Feedstock Mill to pass 2 mm screen
Sand for bed material Black Rock Screen to 300-500 microns
Furnace Thermcraft TSP-3.75-0-24-3C-J13667/1A Split tube furnace 3.75 ID X 24 L
Pyrolysis reactor Custom-built at NREL 2" diameter, height 17", dual staggered plate distributor, 316SS, Auger port is 2.5 cm above distributor and is cooled with air or water, there is a coiled 1/4" 304 SS tube below the distributor to pre-heat the gas
Cyclone Custom-built at NREL 1" diameter
Cyclone receiver Custom-built at NREL 1 L capacity
Cyclone secondary receiver Custom-built at NREL 1 L capacity
Hot vapor filter Serv-A-Pure SC2-0P10B34-X 316SS, 10 inches long, 2.0 micron
2-neck round-bottomed flasks 500 ml
Electrostatic precipitator Allen Scientific Glassware, NREL-built electrodes Custom built 2" diameter 10" long ground electrode, glass enclosed, stop-cock on bottom
High-voltage power supply Spellman High Voltage Bertan 803C-300P 30 kV max, 0.5 mA
Cold-finger condenser Aldrich Z164038
Coalescing filter Finite 10C15-060
Dry test meter American Meter DTM-200A with IMAC counter
Gas chromatograph Varian CP-4900 MS5A, PBQ, CP-Sil columns
Hydrogen detector Gerhard Wagner TCM-4 thermal conductivity detector
Non-Dispersive Infrared Spectrometer California Analytical Model 300 Carbon monoxide 0-5%, 0-25%, carbon dioxide 0-5%, 0-20%, methane 0-5,000 ppmv, 0-3%
Mass flow controller Celerity (now Tylan) Unit 7301 0-20 SLM reactor bottom, 0-10 SLM auger, 0-2 slm purges, 0-5 slm air
Auger Auger Manufacturing Specialists 110520 3/8" Dia SS RH Auger 18"
Motor for Auger Leeson Gearmotor-Parallel Shaft, 94 rpm, 1/15 HP, TEFC, 115 VAC
Feeding system: Motor for hopper Lenze VDE0530 7KB4-7-100H Motor Ac Helical Gearbox 3PH 0.25 kW 1.4/0.82 A
Feeding system: Hopper and Loss in weight feeder K-TRON Soder KCL24T20 with K10S controller
Feeding system: Valves Swagelok SS-65TS16 151 bar at 37 °C and 6.8 bar at 232 °C
Control system Opto22 SNAP-PAC parts
Heat cables McMaster-Carr 4550T152 and similar Extreme-Temperature (1,400 °F), heavy insulation for use on metal
Ball Vibrator Vibtec K 8
U-tube Custom-built at NREL 1/4" PFA and stainless steel tubing, 1.4 m tall
Hydrotreating system
Ru on carbon catalyst Fabricated at PNNL 7.6 wt% Ru on carbon
3% Co and 9% Mo on Al2O3 catalyst Alfa-Aesar 45579 Cobalt oxide, typically 3.4-4.5%, Molybdenum oxide typically 11.5-14.5% on alumina
Feeding pumps ISCO 500D Syringe pump, 500 ml cylinder capacity
Mass flow controller Brooks SLA5850S1BAF4B1A1
Temperatrue controller Cole-Parmer WU-89000-10 Digi-Sense Advanced Temperature Controller, 115 V
Thermocouples Omega K-type thermocouples
Pressure transducer Omega PX309-3KG5V
Heat tapes Cole-Parmer EW-03106-27 Dual element heating tape, 1/2 in x 12 ft, 936 watts, 120 VAC w/ 2-prong plug
Digital pressure gauge Omega DPG4000-3K High Accuracy Digital Pressure Gauge, with Data Logging Capability
Back pressure regulator Mity-Mite
Gas flow meter Mesa Labs 200-220L Dry Cal, Definer 220 Low Flow 
Hydrotreating reactor, cross, tee, fittings Parker, Autoclave
Combustible gas sensor SMC 5100-02-IT-S1-01-00-0-0 Combustible gas detection sensor, 24 VDC power, analog 4-20 MADC output with modbus, no relays
H2S sensor SMC 5100-05-IT-S1-01-00-0-0 H2S toxic gas sensor module, 24 VDC power, analog 4-20 MADC output with modbus, no relays
Ventilation sensor TSI FHM10 Fume Hood Monitor FHM10
Micro-Gas chromatograph Inficon Inficon 3000 Four-channel micro-GC with molecular sieve, Plot U, Alumina, and Stabilwax columns
Lab-view based monitering and controlling system Custom-built at PNNL Using National Instruments parts and Labview software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. BP. Statistical Review of World Energy. , http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/Energy-economics/statistical-review-2014/BP-statistical-review-of-world-energy-2014-full-report.pdf. (2014).
  2. U.S. Energy Information Administration. International Energy Outlook 2014. , http://www.eia.gov/forecasts/ieo/pdf/0484%282014%29.pdf (2014).
  3. Bioenergy Technologies Office. Replacing the Whole Barrel. , http://www1.eere.energy.gov/bioenergy/pdfs/replacing_barrel_overview.pdf. (2013).
  4. Huber, G. W., Iborra, S., Corma, A. Synthesis of transportation fuels from biomass: Chemistry, catalysts, and engineering. Chem. Rev. 106 (9), 4044-4098 (2006).
  5. Mohan, D., Pittman, C. U. J., Steele, P. H. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review. Energy Fuels. 20 (3), 848-889 (2006).
  6. Bridgewater, A. V. Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass Bioenergy. 29, 68-94 (2012).
  7. Elliott, D. C. Historical developments in hydroprocessing bio-oils. Energy Fuels. 21 (3), 1792-1815 (2007).
  8. Wang, H., Male, J., Wang, Y. Recent advances in hydrotreating of pyrolysis bio-oil and its oxygen-containing model compounds. ACS Catal. 3 (5), 1047-1070 (2013).
  9. Zacher, A. H., Olarte, M. V., Santosa, D. M., Elliott, D. C., Jones, S. B. A review and perspective of recent bio-oil hydrotreating research. Green Chem. 16, 491-515 (2014).
  10. Elliott, D. C., et al. Catalytic Hydroprocessing of Fast pyrolysis bio-oil from pine sawdust. Energy Fuels. 26 (6), 3891-3896 (2012).
  11. Venderbosch, R. H., Ardiyanti, A. R., Wildschut, J., Oasmaa, A., Heeresb, H. J. J. Stabilization of biomass-derived pyrolysis oils. Chem. Technol. Biotechnol. 85 (5), 674-686 (2010).
  12. Olarte, M. V., et al. Towards long-term fast pyrolysis oil catalytic upgrading. Prepr. Pap. Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 58 (2), 230-231 (2013).
  13. Scahill, J., Diebold, J. P., Feik, C. Removal of residual char fines from pyrolysis vapors by hot gas filtration. Developments in Thermochemical Biomass. Bridgwater, A. V., Boocock, D. G. B. , Blackie Academic and Professional. London, U.K. (1996).
  14. Hoekstra, E., Hogendoorn, K. J. A., Wang, X., Westerhof, R. J. M., Kersten, S. R. A., van Swaaij, W. P. M. Fast pyrolysis of biomass in a fluidized bed reactor: In situ filtering of the vapors. Ind. Eng. Chem. Res. 48 (10), 4744-4756 (2009).
  15. Elliott, D. C., Wang, H., French, R., Deutch, S., Iisa, K. Hydrocarbon liquid production from biomass via hot-vapor-filtered fast pyrolysis and catalytic hydroprocessing of the bio-oil. Energy Fuels. 28 (9), 5909-5917 (2014).
  16. Howe, D., et al. Field-to-Fuel Performance Testing of Lignocellulosic Feedstocks: An Integrated Study of the Fast Pyrolysis/Hydrotreating Pathway. Energy Fuels. 29 (5), 3188-3197 (2015).
  17. Wang, H., Wang, Y. Characterization of Deactivated Bio-oil Hydrotreating Catalysts. Topics in Catalysis. 59, 65-72 (2015).

Tags

Biokjemi biomasse konvertering hot-damp filtrering rask pyrolyse katalytisk hydrobehandling bio-olje bio-drivstoff
Biomasse Konvertering til å produsere flytende hydrokarbon drivstoff Via Hot-damp Filtrert Rask pyrolyse og katalytisk Hydro
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, H., Elliott, D. C., French, R. More

Wang, H., Elliott, D. C., French, R. J., Deutch, S., Iisa, K. Biomass Conversion to Produce Hydrocarbon Liquid Fuel Via Hot-vapor Filtered Fast Pyrolysis and Catalytic Hydrotreating. J. Vis. Exp. (118), e54088, doi:10.3791/54088 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter