Кіріспе

Биомассадан пиролиз арқылы алынған мұнай орнына қолданылатын синтетикалық сұйық отын Пиролиз майы, кейде биошикі мұнай немесе биомай деп те аталады, ол өнеркәсіптік қолданысы шектеулі және мұнай орнына қолданылатын синтетикалық отын болып табылады. Ол реакторда оттегісіз құрғатылған биомассаны температураға дейін қыздыру арқылы алынады, содан кейін салқындату, сулы фазадан бөлу және басқа да процестер жүргізіледі. Пиролиз майы - бір түрдегі ыстық ыстық және құрамында оттегі мөлшері өте жоғары, сондықтан таза көмірсутек деп саналады. Бұл жоғары оттегінің салдарынан ұшпауы, коррозияға ұшырауы, қалдық отындармен ішінара араласуы, жылу тұрақсыздығы және ауаға ұшырағанда полимерленуге бейімделуі мүмкін. Осылайша, ол мұнай өнімдерінен айқын ерекшеленеді. Биомайдан оттегі немесе балдырлардан азот алуды "жаңарту" деп атайды.

Стандарттар

Пиролиз майына арналған стандарттар аз, өйткені оны өндіруге күш-жігер шектеулі. Бірнеше стандарттың бірі ASTM-ден.

Шикізаттың ыдырау

Пиролиз - оттегі мен басқа да құрамдас бөліктерге оттегі жоқ жағдайда жоғары температурада органикалық материалды ыдыраудың жақсы қалыптасқан әдісі. Екінші буын биоотынның қолдануында орман және ауыл шаруашылығы қалдықтары, ағаш қалдықтары, аула қалдықтары және энергия өнімдері шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Балырлардың пиролизі

Балықты жоғары температурада (~ 500 °C) және қалыпты атмосфералық қысымда ұстауға болады. Нәтижесінде шығатын өнімдерге май мен азот, фосфор және калий сияқты қоректік заттар жатады. Лигноцеллюлозды биомассаның пиролизі туралы көптеген мақалалар бар. Алайда, пиролиз арқылы балдырлар биомайының өндірісі туралы өте аз мәліметтер бар. Миао және басқалар. (2004b) 500 °C температурада Chllorella protothecoides және Microcystis areuginosa жылдам пиролизі жүргізілді, биомайдың өнімділігі тиісінше 18% және 24% болды. Биомайының құрамында көміртегі мен азот мөлшері жоғары, оттегі мөлшері ағаш биомайына қарағанда төмен. Chllorella protothecoides гетеротрофты түрде өсірілген кезде биомайдың шығымдылығы 57,9%-ға дейін көбейіп, жылулық мәні 41 МДж/кг-ға жеткен (Miao et al., 2004a). Жақында микротозаңбалар биоотынның үшінші буыны ретінде зерттеудің қызу тақырыбына айналған кезде, пиролиз балдырлар биоотын өндірісінің ықтимал түрлендіру әдісі ретінде көбірек назар аударды. Пан және басқалар. (2010) Nannochloropsis sp-тің баяу піролизін зерттеді. HZSM 5 катализаторы бар немесе жоқ қалдықтар және катализдік пиролизден алынған ароматты көмірсутектерге бай биомай Ағзалар пиролитті сұйықтықтар екі фазаға бөлінеді, оның жоғарғы фазасы биомай деп аталады (Campanella және басқалар, 2012; Jena және басқалар, 2011a). Алгалды биомайының жоғары қыздыру мәндері (HHV) 31-36 МДж/кг аралығында, әдетте лигноцеллюлозды шикізаттың мәндерінен жоғары. Пиролитті биомай орташа молекулалық салмағы төмен қосылыстардан тұрады және гидротермиялық сұйыту арқылы өндірілген биомайға қарағанда аз қайнаған қосылыстардан тұрады. Бұл қасиеттер Иллинойс шиферлік майына ұқсас (Jena et al., 2011a; Vardon et al., 2012), бұл пиролитті биомайы мұнайды ауыстыруға жарамды екенін білдіруі мүмкін. Сонымен қатар, микротоқырамалардағы жоғары ақуыздық мөлшері биомайдың жоғары Н құрамына әкелді, нәтижесінде қазіргі 10 шикі мұнай өңдеу зауыттарында бірге өңделген кезде жанау және қышқыл катализаторлардың белсенділігін жою кезінде жағымсыз NOx шығарындылары пайда болды. Көптеген аспектілерде балдырлар биомасласы лигноцеллюлозды биомассадан алынғанға қарағанда жақсы сапаға ие болды. Мысалы, балдырлар биомайының жылулық мәні жоғары, оттегі мөлшері төмен және рН мәні 7-ден жоғары. Алайда, биомайдан азот пен оттегін алып тастау үшін оны отын ретінде пайдалану үшін әлі де жетілдіру қажет.

Балырларды сулы-термиялық сұйыту

Гидротермиялық сұйыту (ГТС) - ылғалды биомассаны майға айналдыру үшін қолданылатын термиялық полимердену процесі, кейде биомай немесе биошикі мұнай деп аталады, орташа температура мен жоғары қысым 350 °C (662 °F) және 3,000 фунт/см2 (21,000 кПа). Шикі мұнайға (немесе биомайға) ұқсас мұнайдың энергия тығыздығы жоғары, жылулық мәні 33,8 36,9 МДж/кг және 5 20 мас.% оттегі мен жаңартылатын химиялық заттар. HTL процесі пиролизден ерекшеленеді, өйткені ол ылғалды биомассаны өңдеп, пиролиз майынан шамамен екі есе көп энергияны қамтитын биомай өндіре алады. Пиролиз - бұл HTL-ге ұқсас процесс, бірақ өнімділікті арттыру үшін биомасса өңдеу және кептіру керек. Пиролизде судың болуы органикалық материалдың булану жылуын күрт арттырады, биомассаны ыдырау үшін қажетті энергияны арттырады. Типтік пиролиз процестерінде биомассаны биомайға айналдыру үшін судың 40% -дан төмен болуы қажет. Бұл үшін сулы биомассаны, мысалы, 80-85% сулы тропикалық шөптерді алдын ала өңдеу қажет, ал сулы түрлерді одан әрі өңдеу қажет, олар 90% сулы болуы мүмкін. Алгалды HTL бойынша алынған биомайдың қасиеттеріне температура, реакция уақыты, балдырлар түрлері, балдырлар концентрациясы, реакциялық атмосфера және судың субкритикалық реакциялық жағдайларында катализаторлар әсер етеді.

Биошикізат

Биомайы әдетте мұнайдан, көмір майынан немесе көмір қышқылынан алынған шикі мұнайды алмастыру үшін оны өңдеу зауытының шикізат ретінде қолдануға жарамды ету үшін қосымша өңдеуді қажет етеді. Тар - углеводородтар мен еркін көміртектердің қара қоспасы, оны әртүрлі органикалық материалдардан деструктивті дестилляция арқылы алады. Қайыр көмірден, ағаштан, мұнайдан немесе торфтан алынады. немесе өсімдіктер. Black liquor and Tall oil - ағаш целлюлозасын өндіруден алынатын ыстық сұйықтық. Резеңке майы - пайдаланылған шиналарды қайта өңдеу үшін пиролиз әдісінің нәтижесі.

Биоотын

Биоотын синтездеу үшін синтездеу газы сияқты аралық өнімдер пайдаланылады, олар дәстүрлі шикізат, бірінші және екінші буын биоотын процестерінде бірдей әдістермен жасалады. Таңдаудың ерекшелігі - соңғы өнімнің емес, аралық өнімді өндіруге арналған технология. Биохимиялық өңдеу зауыты - биомассадан отын, электр энергиясы, жылу және қосылған құнды химиялық заттарды өндіру үшін биомассаны конверсиялау процестері мен жабдықтарын біріктіретін қондырғы. Биохимиялық өңдеу зауыты қазіргі мұнай өңдеу зауытына ұқсас, ол мұнайдан бірнеше отын мен өнім өндіреді. Биодизель - жануарлар немесе өсімдіктердің липидтерінен (майлар мен майлардан) алынатын дизель отыны. Биодизель шикізаты ретінде әртүрлі майлар пайдаланылуы мүмкін. Ағаш дизелі. Грузия университеті ағаштан жасалған жаңа биоотын әзірледі. Мұнайды шығарып, кейін өзгертілмеген дизельді қозғалтқыштарға қосылады. Ескі өсімдіктердің орнына жаңа өсімдіктер пайдаланылады немесе отырғызылады. Көмірдің қосалқы өнімі тыңайтқыш ретінде топыраққа қайтарылады. Бұл биоотын көміртегіне бейтарап емес, көміртегіне теріс болуы мүмкін. Көміртегі теріс процестер ауадағы көмірқышқыл газын азайтады, бұл парникті әсерді азайтады. Балыр отын, балырлардың әртүрлі түрлерінен өндірілуі мүмкін және қолданылатын техникаға және жасушалардың бөлігіне байланысты, балырлардың кейбір түрлері құрғақ салмағының 50% немесе одан көпін май түрінде өндіре алады. Алга биомассасының липидті немесе майлы бөлігін басқа өсімдік майына ұқсас процесс арқылы биодизельге айналдыруға немесе мұнай өңдеу зауытында мұнайға негізделген отынның орнына "түсіруге" айналдыруға болады. Алгакультураға қалдықтарды, мысалы, ағынды суларды, азық-түлік өндірісі үшін пайдаланылатын жерлерді ауыстырусыз пайдалануға болады.

Атмосферадағы көмірқышқыл газының алынуы

Биомазут - көміртегіді жинақтаудың жаңа әдісі. Жүгері сабақтары пиролиз арқылы биомайға айналады, содан кейін жер астынан сорғыланады.

Өнеркәсіптік қолдану

Қазіргі уақытта биомазуттың өнеркәсіптік қолданысы шектеулі. Хабарланған қолдану цинк оксиді термиялық көз ретінде өндіріледі. Бұл жағдайда отын биогендік жылу көзі ретінде ауыр мазутты алмастырды. Биомазут пештегі отқа тікелей орнына пайдаланылады, оның жұмыс нәтижесі өзгермейді. Отынның құрамында су мен оттегі мөлшері жоғары, сондықтан жылу сыйымдылығы бірдей көлемді ағыны жоғары болады.