ツインスクリュー混合反応器内のバイオマス残渣の高速熱分解

Summary

A procedure for thermochemical conversion of biomass residues is presented that aims at maximizing the yield of liquid products (fast pyrolysis). It is based on a technology proven on an industrial scale and especially suitable for treating a straw type of biomass.

Abstract

高速熱分解は、ますます世界的な商業プラントに適用されています。彼らは、急速熱分解との変換のための有利な特性を持っている木質バイオマス、上で排他的に実行されます。食料生産とバイオマスのエネルギーおよび/ ​​または材料の使用の相乗効果を高めるためには、農業生産、 例えば 、ストローからの残基を利用することが望ましいです。提示された方法は、工業的規模でそのような材料に変換するのに適しています。主な特徴が示され、いくつかのバイオマス残渣の変換からの質量収支の例が与えられます。リッチ有機相と水に富む1 – 変換した後、分別凝縮は、二つの縮合物を取得するために適用されます。この設計では、相分離を示し、急速熱分解バイオ油の産生を阻止します。二相バイオオイルが原因の間、反応水の産生を促進わらバイオマスの典型的に高い灰分の予想されます変換。

分画し凝縮及び高灰分でのバイオマスの利用の両方がバランスを確立するための慎重なアプローチが求められています。ていない残高のすべての種類は、意味や文献から他の結果と同等の両方です。異なるバランシング方法が提示され、それらから誘導することができる情報について説明します。

Introduction

化石炭素源の代替としてバイオマスの利用は、地球の気候への社会的活動の影響を低減するためにますます重要になってきています。そこにこのような風力や太陽光などの再生可能エネルギー源を存在しますが、バイオマスは、日付にのみ再生可能な炭素源を表します。その結果、バイオマスの最も効率的な使用は、化学物質や特殊な液体燃料の生産です。残留バイオマスは飼料、食品、化学/燃料生産の間の競合を削減するために使用されるべきです。これらの残基は、多くの場合、このように工業規模の用途のための物流課題を提示し、低い嵩密度を有します。

これらの課題に対処するために、bioliq概念は技術¹のカールスルーエ研究所で開発されました。これは、エネルギー密度の高い中間体（bioslurry）、合成するための中央ガス化ユニット内の後続の変換に残留バイオマスを変換するために、分散型の最初のステップを提供していますガスと所望の生成物（複数可）への最終的な合成。ガス化合成装置が商業運転を達成するために同じ部位で必要工業的規模で設計することができます。コンセプトは、ドロップイン燃料から専門の燃料添加剤およびバルク化学物質^2-5に至るまで、さまざまな製品を可能にします。本稿では、高速熱分解が中間bioslurryに残留バイオマスを変換するために使用される第1のステップを提示します。高速熱分解は、<2秒⁶の生成熱分解蒸気の滞留時間で、典型的には450〜500℃の反応温度に不活性雰囲気中でバイオマスを急速に加熱することを特徴とします。最も一般的には、流動床反応器は、高速熱分解を行うために使用されるだけでなく、特に⁷の反応条件を最適化するように適合され、異なる原子炉設計が存在します。以下に提示作業は、二軸スクリュー混合反応器で行われています。これは、すでに蜂を持っている堅牢な技術を提示しますnは石炭の熱分解のために、オイルサンド⁸のパイロットスケールで工業的規模で適用されます。

二軸スクリュー混合反応器の目的は、固体、予備加熱した熱媒体と固形バイオマス原料を混合することです。混合は、高速熱分解条件下でバイオマスを変換するために必要な加熱速度を達成するために十分に徹底する必要があります。さらに、両方のバイオマス熱キャリア粒子のサイズは、高い熱伝達率と短粒加熱時間を達成するために小さくする必要があります。カールスルーエ工科大学（KIT）、10キロの時間のバイオマス入力容量とプロセス開発ユニットの触媒化学研究及び技術研究所（IKFT）では^-1 10年以上運用されています。これは、バケットエレベーターで内部的に再循環され、電気加熱システムで再加熱熱媒体としての鋼球を使用しています。その主な目的は、Auの調査でしたガス化炉での製品の使用および原料^9-11の広い範囲のためのその適合の検証に適合したnique製品回収技術。より大きなパイロットプラントは、5年間の運用されている500キロの時間^-1、のバイオマス入力容量を持つこれらの研究と並行して建設されました。暑いリフトガスにより空気圧で再循環し、さらに連行チャー粒子^1,12の部分燃焼によって加熱された熱媒体として砂を利用しています。その生成物回収部が良いパイロットプラント設計^13に類似するように改装された後の実験方法の以下の説明は、小さなプロセス開発ユニットに基づいています。この実験のフロースキームを図1に示されています。

ガス化装置で使用するための高速熱分解バイオオイル（FPBO）のため、その製品の要件に注意することは、従来のFPBのために開発されたものと異なる重要されています、O通常直接燃料のアプリケーション¹⁴のために意図されています。最も重要なことは、FPBOの固形分が非常に低くする必要はありません。実際には、ガス化及びドロップイン燃料のその後の合成のための利用可能な炭素の量を増加させるために、変換プロセスから得られた文字を用いて製造FPBOを混合することが望ましいです。これらの事実は、他の場所で公開され、ここで提示した実験のセットアップと高速熱分解実験のデザインの違いを理解するために重要です。もう1つの重要な違いは、調査中のバイオマス変換の概念は、具体的には、麦わらなどの農業残渣のために設計されたという事実です。一般的に、原料のこの種は、灰の大部分が含まれています。灰は著しく速い熱分解の生成物の分布に影響を与えることが知られています。これは、有機凝縮物（OC）と固体と気体生成物^10,15,16の両方の増加の低下につながります。これらの事実は、会計処理されていますここで紹介する実験の設計および全体的なプロセスチェーンの両方のために。ほとんどの産業施設は、低灰分と木材で実行すると、単に内部的に固形物を燃やします。これは、外部の使用のための熱の追加生産につながります。高い灰分を有する供給原料を使用する場合は、文字を効率的に^13を使用することによって、製品に重要です。

Protocol

1.スタートアップ補助N 2供給と熱分解ガスファンを開始することによって、全体の熱分解及び縮合系を活性化します。待機時の窒素の500 Lの時間-1で熱分解試験装置をフラッシュします。プロセス制御ファンのメニューを開き、反応器内の圧力が周囲圧力より3~8バールであるようにその公称体積流量を調整することにより、ファンを制御します。 注意：特に、始動時に、爆発性雰囲気のビルドアップの危険性が高くなります。システムは、このリスクを軽減するために、完全に不活性でなければなりません。 （与えられた実施例15 kgであり、 例えば ）ポンプホモジナイザーの安全な動作を可能にする急冷システムのための出発媒体としてエチレングリコールを適切な量のバイオオイルのサイクル（ すなわち 、有機物に富む凝縮液）を充填します。出発物質の重量を記録します。 適切なamounで水性復水サイクルを埋めます水のトンは、ポンプの安全な動作を可能にするために（ 例えば、例の7キロは、与えられました）。出発物質の重量を記録します。 （500°Cの周りに、 例えば ）プロセス制御におけるそれらのメニューを開いて、必要な値を入力することにより、熱媒体ヒータとすべての補助ヒーターを含め、システムを加熱。補助加熱は反応器自体および蒸気の制御されない結露を防止するために、第一凝縮までの接続配管を推奨します。 クーラーのスイッチを両方凝縮サイクルにおける熱交換器の冷却サイクルを開始します。 プロセス制御で自分のメニューを開くことによって、両方の結露サイクルのポンプを起動し、アクティベートをクリックしてください。十分な冷却力を提供するために、質量流量を調整するために、同じメニューを使用します。例えば、約350キロの時間の速度でバイオオイルを再循環-1と急冷容器にそれを噴霧する前に、80℃に冷却します。水性コンデを再循環させます約600キロ時の速度でnsate -1、加えて、電源300キロ時間の速度で冷却水-1 8℃で。 静電集塵器のスイッチをオンにします。 両方の結露サイクルが10-20分間実行した後、遮断するための急冷システムのノズルをチェックして、任意の閉塞の存在を削除します。 バケットエレベーターおよびプロセス制御における熱媒体送りねじのメニューを開くことにより、熱媒体のループを開始し、アクティベートをクリックしてください。熱分解反応の熱要件を考慮することにより滑らかな起​​動を可能にするために、所望の反応器温度を超える値に熱媒体温度を設定します。例えば、バイオマスの供給を開始する前に、545℃まで動作中に520℃の温度で-1千キロのhrの質量流量と熱媒体を供給したが、熱。 注意：原子炉のツインスクリューは、熱媒体供給と自動的に開始されていることを確認してくださいネジが活性化されます。さもなければ遮断給電システムにも損傷の危険性があります。 システム（ すなわち、全ての温度）の後に、所望の原料を用いて、バイオマス蓄積を充填することによりバイオマスを供給開始し、設定値に達しています。その後、ロックホッパーを開き、プロセス制御におけるそれらのメニューにアクティベートをクリックすることで、バイオマス送りねじを開始します。ゆっくり過剰な圧力変動を防止するために、送り速度を増加させます。 連続動作時に必要な2ステップと観察バランスを考慮し、適切なサンプルを取るために供給されたバイオマスの量を記録します。 目的の反応器温度（熱媒体の出口温度）を確認し、それに応じて熱キャリアループの加熱を制御します。 所望の反応器圧力を維持するために公称体積流量を調整することにより、ファンを制御します。 ノズル内のブロッキングをチェック急冷システムの（質量流量及び/又は焼入れ温度の上昇の低下）。 早期に十分な過剰なスケーリングを検出するために、サイクロンや急冷システムの圧力降下を確認します。特に熱分解蒸気の最初の温度降下（急冷システムの通常入口）の時点で、運転中に過度のスケーリングを除去することができるように適切な措置をインストールします。 例えば、機械的にスケーリング除去するために、ロッドを使用することにより、チューブの断面を清掃してください。急冷システムへの空気の吸入を防止するガスケットとロッドシール。クリーニング動作していない場合、さらに空気漏れを減少させるために、ロッドの入口点でボールバルブを取り付けます。 注意：ロッド​​を挿入することによってクエンチシステムの入口の清掃は、反応器からのガス除去の一時的な閉塞をもたらします。クリーニングは<10秒で実行されることを保証できない場合はバイオマスの供給を停止する必要があります。 両方の縮合サイクルの凝縮温度を監視し、必要に応じて、プロセスのサーモスタットの温度設定点を適応させます。 最大許容充填レベルの80％に到達したとして（バッファタンクの大きさと供給されるバイオマスの量や種類に応じて）とすぐにサイクルから凝縮物を削除します。 気相の測定を行います。 （ステップ4.5で詳細を参照）ガスの量だけでなく、その組成を測定します。 注：一次気体化合物は、N 2、CO、CO 2、CH 4、O 2、及びH 2を含みます。追加の化合物は、C 2 H 4、C 2 H 6、C 3 H 8のように、予想されます。ガス測定システムの例は、（ステップ4.5参照）について説明します。 注意：熱分解装置の一部が圧力下で操作している場合は、空気の漏れが爆発性雰囲気の開発につながる可能性があります。非常に密接にOBすることをお勧めします熱分解ガス中の酸素の量を果たします。 3.シャットダウン実験を停止するには、単にバイオマスフィードをオフにして、目的の原子炉圧力を維持するためにファンを調節します。 すべての残りが熱分解し、製品が回収されることを保証するために、別の30から40分間実行するためのシステム（熱キャリアループと凝縮サイクル）を許可します。 熱キャリアループの加熱をオフにします。 結露サイクルや電気集塵機の両方のポンプをオフにします。 空の両方復水サイクルおよび各復水の重量を記録します。残高を設定する前に（ステップ1.2と1.3を参照）を出発物質の量を差し引きます。 char型の収集のためのコンテナが不活性雰囲気中で室温まで冷却させます。チャーの量を計量。 注意：チャーは自然発火特性を示すことができるし、この物質を取り扱う際、具体的な注意が必要です。 クレア水とエタノールの1：1混合物を含む新鮮なエチレングリコールと水凝縮サイクルとバイオオイルのサイクルnです。適切な量​​で埋める（ステップ1.2と1.3を参照）、30-40分間実行することができます。 4.必要な設定のための分析「ドライ」と「元素状炭素」残高 （適用可能な規格のための例は、括弧内に示されている）以下の原料の分析を実行します。 水分含有量17を決定します 。 灰分18を決定します 。 元素状炭素、水素、および窒素含有量19を決定します 。 注：これは高度な気象条件の違いは、原料の水分含有量に影響を与える可能性があるため、各実験日の水の含有量を分析することをお勧めします。ロットのサイズに応じて、いくつかのサンプルを確実に原料を特徴​​付けるために必要とされます。そのような繊維分析され、高位発熱量などの追加の分析推奨しますが、上記の残高を設定するための必須ではありません。 （適用可能な規格の例は参考文献に記載されている）は、次の文字粉末の分析を実行します。 水分含有量17を決定します 。 灰分18を決定します 。 元素状炭素、水素、および窒素含有量19を決定します 。 注：残高を設定するためのプロセスを出るときチャーは全く水分含量を有していないものとします。水分テイクアップ分析の過程で発生する可能性があり、水の含有量は、他の2つの分析の補正のために必要とされます。 （適用可能な規格またはその他の推奨方法の例は、括弧内に示されている）以下のバイオオイルの分析を実行します。 標準的なプロトコルに従って体積カールフィッシャー滴定によって水分含有率を決定します。乾燥メタノール中の試料を溶解し、ベースの混合物でそれを滴定、SO 2、およびI 2の既知濃度（材料の詳細な例は、材料のリストに記載されています）。水の各モルは、I 2の1モルと反応します。 FPBOの3,040グラムのサンプルを取ることにより、固形分含有量を決定し、約100mlの最終溶液体積をメタノール中に溶解します。室温で10分間溶液を撹拌しました。 2.5ミクロンの粒子保持でセルロースフィルターを通して溶液を濾過し、透明な濾液が得られるまでメタノールで徹底的に残留物をすすぎます。一晩105℃で固体残渣を乾燥し、残留重量を求めます。 元素状炭素、水素、および窒素含有量19を決定します 。 標準的なプロトコルに従って1 H NMR分析によるエチレングリコールの含有量を決定します。約0.1（基準物質として3-重水素化メタノール溶液中FPBOサンプル（トリメチルシリル）プロピオン酸、2,2,3,3- D 4酸ナトリウム塩（TMSP）を溶解グラムFPBO 0.8グラムの溶液中で）。例えば、溶液を44グラムのメタノールおよび0.1グラムのTMSPを含むことができます。固形物を除去するために、溶解したサンプルを遠心。 1 H核磁気共鳴分光法（NMR）によって試料を分析します。エチレングリコールのヒドロキシ基は、3.55から3.65 ppmのピークを示します。 TMSPの基準ピークは約0 ppmの出現とエチレングリコールの含有量を定量するために使用されます。 注：純粋なエチレングリコールとスタートアップは、最初の凝縮器における凝縮液の希釈につながります。これは、質量及びエネルギー収支の計算には、結果の提示のために考慮される必要があります。個々の化学化合物を同定することが非常に望ましいです。このような分析方法は、異なる化合物の膨大な数とコンデンセートマトリックスの性質による非常に複雑です。このような分析の記述は、本書の範囲外です。また、上記の分析は単に設定するために必要とされることが指摘されるべきです残高および製品としてバイオオイルを説明するのに十分ではありません。 FPBOアプリケーションをカバーする標準は準備中です。 （適用可能な規格の例は、括弧内に示されている）以下の水性凝縮物の分析を実行します。 （4.3.1を参照）、体積カールフィッシャー滴定によって水分含有量を決定します。 非パージ可能有機炭素20などの全有機炭素を決定します。 注：第二凝縮器における凝縮液の希釈に純水のリードでアップを開始します。これは、質量及びエネルギー収支の計算には、結果の提示のために考慮される必要があります。 組成物は時間とともに大きく変化するので、実験を通じてガス組成を監視します。例えば、プロセスガスクロマトグラフ毎に30〜60分でここに提示した実験中に生成ガスを分析します。数Ne、H 2、CO、CO 2、N 2次ガス種を分析します、O 2、CH 4、及びアルカン/アルケン、C 2〜C 5のコンポーネント。 参考として反応器に数Neの一定のガス流を注入します。基準体積流量、平均ガス組成比を、実験の持続時間、および種の濃度に基づいて、各ガス種の質量を計算します。熱分解ガスの水分含有量を決定するために、最後の凝縮器の出口温度での飽和状態を想定します。

Representative Results

バイオマスの様々な種類が正常に現在のセットアップとIKFT / KITで熱分解装置で熱分解しました。例えば、3つの異なる原料（麦わら、ススキ、および廃材）が記載された手順に従って熱分解した後、それらの特性と収量について比較しました。バランシング方式の異なる種類が示され、灰が​​豊富な原料に対するその適用性に関して議論されています。残高は、各画分の凝集の状態に応じて計算され、要約されていることに留意することが重要です。第一凝縮器で回収したバイオオイルはまだサイクロンによって除去されていない固体を、含まれています。これらは、残高で別々にマークされています。比較および統計的評価のために、バイオオイルの固形分は、サイクロンから回収されたチャー画分に添加しました。 「受け取った」に基づいて、固体収率は、 すなわち、バイオオイルでサイクロンとchar型の存在を介して回収チャーは、調べ原料用重量14から25パーセントの範囲です。ガス収率は全て3バイオマス（ 図2を参照）（20％前後）が比較的類似しているのに対し、2のコンデンサに回収された全凝縮物収量は、重量で53から66%の範囲です。値 '受信'としてこれらは、この種の高速熱分解設備において予測される生成物画分の実際の量に関する実践的な情報を与えます。 しかし、文献中の総液体有機利回りは、最も一般的に凝縮液中および飼料中の反応の水分や水を除く、 すなわち 、乾燥ベースで報告されています。バランスのこの種の利点は、バイオマスの最初に存在する水分が結果に影響を与えないという事実です。この含水量は、人為的に「受信した」Bにおける凝縮物の収率を増加させますalance。比較のために、 図3は、乾燥基準で有機油収率と反応水を示しています。本研究では、有機油の収量の増加原料の小麦のわらの（重量1.5％ – – 2.7 9.2） -ススキ-灰分の減少と（35 – 50重量％ – 46）廃材を（ 表1参照）。これは、他の研究10,15,16からの観察と一致しています。反応水の収率は、重量で12から14までパーセントの比較的狭い範囲です。 乾燥基準で質量収支は依然として直接原料の灰分の影響を受けています。バイオマス原料中に含まれる鉱物は、人工的に「受信した」の両方で固体の収量を増加させ、「ドライ」の残高になります。これにより、元素状炭素収支は、それらが、バイオマスの熱化学変換反応の差を評価するために、より適切であると思われるので（ 図4を参照して決定されました</st栄>）。これは、炭素の大部分は、バイオオイル（重量44から54までパーセント）と熱分解チャーとして固体状の百分の24から32までの唯一の質量画分に回収されることが明らかになりました。カーボンの重量の約16-19％は、固体または液体の形で回収し、熱分解ガスで植物を残していません。商業プラントでは、このガスは、内燃機関装置におけるエネルギー回収の理由のためにリサイクルされます。炭素の約3~4％の質量分率は重量で約80％の水分含量を有する水性凝縮液に回収されます。これは、ここで提示分画し縮合設定の有効性を検証します。 麦わらススキ廃材水、AR 9.6 10.1 15.2 アッシュ、D 9.2 2.7 1.5 カーボン、D 46.​​1 48.6 49.8 水素、D 5.7 5.9 6.1 窒素、D <0.5 <0.5 <0.5 AR：受け取ったとして、D：乾燥ベース21 使用される様々な原料の表1.選択されたプロパティは。すべての値は、質量分率（％）を表します。 実験のセットアップ。1）バイオマス・ストレージの 図1 のフロー図 。 2）ロックホッパーシステム。 3）バイオマス投与。 4）ツインスクリュー混合反応器。 5）バケットエレベーター。熱媒体用6）ヒーター。固形物除去のための7）サイクロン。 8）シャア・ストレージ。 9）消光をスプレーしてください。 10）バイオ油貯蔵タンク。 11）ホモジナイザーとポンプ。 12）再循環凝縮物の冷却のための熱交換器。 13）静電集塵。 14）水性復水貯蔵タンク。 15）は、水性凝縮液を再循環させるためのポンプ。 16）再循環凝縮物の冷却のための熱交換器。水性凝縮物のための17）コンデンサー。 18）ファンガス/蒸気を除去する。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図 の実験の 2 マス残高。残高は、原料や製品の「受け取った」21に基づき報告されています。すべての値は質量分率として表されます。バイオマスの3種類が使用されており、全ての実験は、少なくとも三重13で行いました。バイオでの固体含量油は、例示の目的のために別々に報告されています。エラーバーは、原料の1種類を用いた実験の標準偏差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図3. 総有機油の収量と反応水。すべての値は、乾燥21、供給ベースで提示され、質量分率として表現されています。凝縮液の固形分は、有機オイル、収率13から除外されています。エラーバーは、原料の1種類を用いた実験の標準偏差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = "1"> 図4. カーボン残高。すべての値は、バイオマス炭素入力の質量分率として報告されています。バイオマスの3種類が使用されており、全ての実験は、少なくとも三重13で行いました。バイオ油中の固形分は、例示の目的のために別々に報告されています。エラーバーは、原料の1種類を用いた実験の標準偏差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

Discussion

全ての実験のために、このような熱媒体と凝縮サイクルの両方の原材料の大きさ、送り速度、圧力、反応温度、凝縮温度、および流量などのプロセス条件が同じでした。当然のことながら、定義された範囲内の変動を回避することはできません。ここに提示プロセス開発部等のテストプラントでは、再現性の実験用の変動の許容範囲と操作の所要時間を計算し、及び/又は経験により決定される必要があります。例えば、反応器を出た熱媒体の温度により示される反応器の温度は、完全にバイオマスの容量で反応を開始してから、反応の全体にわたって35℃の標準偏差で制御されバイオマス供給（典型的には約4時間）の停止。反応器内の圧力は、300〜500 Paでの標準偏差によって制御される。圧力のピークはFluc細胞のために発生する可能性がありますバイオマス供給でtuations。このような変動を最小にし、一定のバイオマスの流れを確保するために、検討中のバイオマス材料の送りねじシステムを調整することが推奨されます。第一及び第二のコンデンサにおける凝縮温度は、それぞれ、3℃、1℃の標準偏差で維持しました。

これは、提示されたすべての実験は、同じ反応器温度（500℃）で行われたこの時点で注意すべきです。この温度は、必ずしも特定の各原料²²のために存在する最適な高速熱分解温度を反映していません。反応器の温度の変化は、さらに高い有機オイル収率で最適化された熱分解温度につながる可能性があります。

平衡化方法の選択は、分別凝縮を適用し、高灰分でバイオマスを使用する場合、特に場合、バイオマスの速い熱分解のために容易ではありません。 balancinの3つの異なるタイプグラムは、前のセクションで提示されています。それは実際の製品分布が予想される報告として「受け取った」基づいて生成物画分の収率を報告するような装置や記憶容量の設計と実施上の配慮のために有利です。しかし、これらの値は、原料の水と灰分内容によって隠されています。 例えば、わら、林業、剪定残基と生体「廃棄物」 – -特に残留バイオマスのために、これらの原料は、水と無機コンテンツの広い範囲を持っているように、これは問題である、 表1を参照してください。

それは原料の異なる含水率の影響を排除するように「乾燥ベース」でのバイオマス処理のための一般的な分散方法は、ほとんどの場合、異なる研究間の比較のために有用です。しかし、特定の湿った原料を用いた実験から、これらの計算値は必ずしもREFLECないことを指摘しなければなりません行動およびこの特定の原料の収率トンそれは完全に、実験前に物理的手段を用いて乾燥させた場合。水分が熱分解²³の収量分布に影響を与えることが知られていると評価し、「ドライ」の残高を比較するとき、これは念頭に置いておく必要があります。

鉱物は主に文字で終わると初期水分含量と同様の結果を不明瞭のでさらに、「乾燥基準」に関する物質収支は、高灰分との原料には不適切です。彼らはより高いチャーと低いバイオオイルの収量につながる、二次熱分解反応を促進するため、同様に水、ミネラルは実際の熱分解反応のネットワークに影響を与えます。残高は、灰分含有量について補正されている場合、このような効果は、科学的根拠に基づいて評価することができます。これを達成する1つの方法は、炭素収支を設定することです。 図2と図4の比較から、増加した固体yieことがわかりますススキと比較して、麦わらの熱分解後に観察されたldが原因でchar型で回収された無機材料にするだけでなく、デュー・プロセスの間に形成された有機固体の増加画分にだけではありません。

元素状炭素収支のもう一つの利点は、回収された生成物画分中の生物起源炭素、 すなわち 、その分布の運命を示すことです。ここで紹介する場合のように、例えば 、熱分解、ガス化、および合成- -これは、より複雑な変換チェーンの評価のために重要である生体炭素は、できるだけ効率的に使用する必要があるため。将来のバイオベースの経済におけるバイオマスの最も重要な役割の一つは、このような化石資源からの炭素を置換する、商品の幅広い生体炭素を提供することです。

二軸スクリュー混合反応器内の高速熱分解のための提示プロトコルは、いくつかの調整と異なるスケールで実現することができます。 T彼は10キロの時間の供給能力を持つユニットのケースを提示^-1運用の複雑さとプロセスの動作のために意味のある結果との間に実現可能な妥協点であることが判明しました。これは、両方のバイオマスおよびプロセス条件の最適化の異なるタイプのスクリーニングに適用することができます。粗固体残留物は、熱キャリア周期内に蓄積場合、特定の原料特性が不利な処理動作につながる可能性があるため、特定のバイオマス原料をテストすることが重要です。このような蓄積は、結果のセクションで提示バイオマスのために認められなかったが、それは提示プロセスの適用可能性を制限する大きな粒径（> 1ミリメートル）と非常に硬い生体材料のために観察されています。この問題は、同時部分燃焼との熱キャリアの空気輸送により、 例えば 、熱キャリアループの異なるデザインを減少させることができました。

Materials

Wheat straw	Dörrmann Kraichtal-Münzesheim	n/a	Triticum aestivum L.
Scrap wood	Rettenmeier Holding AG	n/a	According to class A2 of the German scrap wood decree (AltholzV §2): glued, coated, painted, or otherwise treated scrap wood without organic halogen compounds and wood preservatives
Miscanthus	Hotel-Heizungsbau Kraichgau-Odenwald	n/a	Miscanthus xGiganteus
Ethylene glycol	Häffner GmbH & Co KG	1042090220600
Ethanol	Häffner GmbH & Co KG	1026800150600	Grade 99.9 %
Nitrogen	KIT	n/a	Supplied by internal nitrogen pressure system.
Pyrolysis test rig	self-built	n/a	Flow scheme is illustrated in manuscript.
Name	Company	Catalog Number	Comments
Analyses:
Gas chromatograph Daniel 700	Emerson Process Management	n/a	Designed for this specific application by Emerson; two 20 % SF 96 columns, two HAYESEP N columns, and one MS-5A washed column; carrier gas is helium
Helium	Air Liquide	P0252L50R2A001	Grade 6.0
Gas mixture for calibration	basi Schöberl GmbH & Co. KG	FG 10002	Specified gas composition: 5 % Ne, 2 % O2, 20 % CO, 30 % CO2, 5 % CH4, 5 % H2, 2 % C2H6, 0.5 % C3H8, 0.5 % C4H10, 0.5 % C5H12, remainder N2.
Neon	Air Liquide	P0890S10R2A001	Grade 4.0; used as fixed reference gas flow; not necessarily required and is only given as an example for quantifying the pyrolysis gas flow.
Elementaranalysator CHN628	Leco Instrumente GmbH	622-000-000
TGA701	Leco Instrumente GmbH	n/a
DIMATOC 2000	Dimatec	n/a
Hydranal methanol dry	Sigma Aldrich	34741
Hydranal composite V	Sigma Aldrich	34805
841 Titrando	Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG	2.841.0010
774 Oven Sample Processor	Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG	2.774.0010
800 Dosino	Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG	2.800.0010
801 Stirrer	Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG	2.801.0010
Methanol	Carl Roth GmbH & Co KG	83884	99% for synthesis
Whatman cellulose filter grade 42	Sigma Aldrich	WHA1442090
Methanol-D4	Sigma Aldrich	151947
3-(Trimethylsilyl)propionic-2,2,3,3-d4 acid sodium salt	Sigma Aldrich	269913
BZH 250 MHz	Bruker	n/a