Введение
Заместитель нефти синтетическое жидкое топливо, полученное путем пиролиза из биомассы Пиролизная нефть, иногда также известная как биосырье или биомасло, является синтетическим топливом с ограниченным промышленным применением и исследуемым в качестве замены нефти. Получен путем нагрева сушеной биомассы без кислорода в реакторе при температуре около с последующим охлаждением, отделением от водной фазы и другими процессами. Пиролизное масло - это вид смолы и обычно содержит слишком высокий уровень кислорода, чтобы считаться чистым углеводородом. Это высокое содержание кислорода приводит к неустойчивости, коррозионности, частичной смешиваемости с ископаемым топливом, термической нестабильности и тенденции к полимеризации при воздействии воздуха. В этом смысле он явно отличается от нефтепродуктов. Удаление кислорода из биомасла или азота из водорослей называется модернизацией.
synthetic liquid fuel derived by pyrolysis from biomass
Pyrolysis oil, sometimes also known as bio crude or bio oil, is a synthetic fuel with limited industrial application and under investigation as substitute for petroleum. It is obtained by heating dried biomass without oxygen in a reactor at a temperature of about with subsequent cooling, separation from the aqueous phase and other processes. Pyrolysis oil is a kind of tar and normally contains levels of oxygen too high to be considered a pure hydrocarbon. This high oxygen content results in non volatility, corrosiveness, partial miscibility with fossil fuels, thermal instability, and a tendency to polymerize when exposed to air. As such, it is distinctly different from petroleum products. Removing oxygen from bio oil or nitrogen from algal bio oil is known as upgrading.
Стандарты
Существует мало стандартов для пиролизного масла из-за ограниченных усилий по его производству. Один из немногих стандартов - от ASTM.
Разложение сырья
Пиролиз - это хорошо известный метод разложения органического материала при повышенных температурах в отсутствие кислорода в масла и другие составляющие. В приложениях биотоплива второго поколения в качестве сырья могут использоваться лесные и сельскохозяйственные отходы, древесные отходы, отходы дворов и энергетические культуры.
Пиролиз водорослей
Водоросли могут подвергаться воздействию высоких температур (~500 °C) и нормального атмосферного давления. В результате получаются масло и такие питательные вещества, как азот, фосфор и калий. Существует множество статей о пиролизе лигноцеллюлозной биомассы. Однако очень мало сообщений о производстве биомасла из водорослей путем пиролиза. Миао и другие. (2004b) был проведен быстрый пиролиз Chllorella protothecoides и Microcystis areuginosa при 500 °C, и получен урожай биомасла 18% и 24% соответственно. Биомасло имело более высокое содержание углерода и азота, а также меньшее содержание кислорода, чем древесное биомасло. При гетеротрофном выращивании Chllorella protothecoides урожайность биомасла увеличилась до 57,9% при нагревательной величине 41 МДж/кг (Miao et al., 2004a). В последнее время, когда микроводоросли стали горячей темой исследований в качестве третьего поколения биотоплива, пиролиз привлек больше внимания как потенциальный метод преобразования для производства водорослей. Пан и другие. (2010) исследовал медленный пиролиз Nannochloropsis sp. остаток с присутствием или без присутствия катализатора HZSM 5 и полученное биомасло, богатое ароматическими углеводородами, полученное при каталитическом пиролизе. Пиролитические жидкости водорослей разделяются на две фазы, верхняя из которых называется биомаслом (Campanella et al., 2012; Jena et al., 2011a). Более высокие температурные значения (HHV) биомасла водорослей находятся в диапазоне 31-36 МДж/кг, что обычно выше, чем у лигноцеллюлозных сырья. Пиролитическая биомасло состоит из соединений с более низким средним молекулярным весом и содержит больше соединений с низким кипением, чем биомасло, полученное при гидротермальном сжижении. Эти свойства аналогичны свойствам сланцевой нефти из Иллинойса (Jena et al., 2011a; Vardon et al., 2012), что может указывать на то, что пиролитическая биомасло подходит для замены нефти. Кроме того, высокое содержание белка в микроводорослях привело к высокому содержанию азота в биомасле, что привело к нежелательным выбросам NOx во время сгорания и дезактивации кислотных катализаторов при совместной обработке на существующих 10 нефтеперерабатывающих заводах. Биомасло водорослей обладает лучшими качествами, чем биомасло, полученное из лигноцеллюлозной биомассы. Например, биомасло водорослей имеет более высокую нагревательную способность, более низкое содержание кислорода и значение рН более 7 . Однако до того, как биомасло может быть использовано в качестве топлива, необходимо доработать его для удаления азота и кислорода.
Гидротермальная сжигание водорослей
Гидротермальная сжижение (ГТС) является термическим процессом деполимеризации, используемым для преобразования влажной биомассы в нефть (иногда называемый биомасло или биосырье) при умеренной температуре и высоком давлении 350 ° C (662 ° F) и 3000 фунтов на квадратный дюйм (21 000 кПа). Сырая нефть (или биомасло) имеет высокую плотность энергии с более низким тепловым значением 33,8 36,9 МДж/кг и 5 20 массовых процентов кислорода и возобновляемых химических веществ. Процесс HTL отличается от пиролиза, поскольку он может обрабатывать влажную биомассу и производить биомасло, которое содержит примерно в два раза больше энергетической плотности пиролизного масла. Пиролиз - это процесс, связанный с HTL, но биомасса должна быть обработана и высушена для увеличения урожайности. Присутствие воды в процессе пиролиза значительно увеличивает теплоту испарения органического материала, увеличивая энергию, необходимую для разложения биомассы. Для типичных процессов пиролиза требуется содержание воды менее 40%, чтобы биомасса могла быть преобразована в биомазу. Это требует значительной предварительной обработки влажной биомассы, такой как тропические травы, содержащие до 80-85% воды, и даже дальнейшей обработки водных видов, которые могут содержать более 90% воды. По Algal HTL, на свойства полученного биомасла влияют температура, время реакции, виды водорослей, концентрация водорослей, реакционная атмосфера и катализаторы в субкритических условиях реакции воды.
Биосырье
Биомасло обычно требует значительной дополнительной обработки, чтобы сделать его подходящим в качестве сырья для переработки, чтобы заменить сырую нефть, полученную из нефти, угольной нефти или угольной смолы. Коряха - это черная смесь углеводородов и свободного углерода, получаемая из самых разнообразных органических материалов путем деструктивной дистилляции. Тар можно получать из угля, древесины, нефти или торфа. или растения. Черный ликер и масло Талла - это вязкая жидкость, полученная при производстве древесной целлюлозы. Резиновое масло - продукт метода пиролиза для переработки использованных шин.
Биотопливо
Биотопливо синтезируется из промежуточных продуктов, таких как синтезный газ, с использованием методов, которые идентичны в процессах, включающих обычные сырьевые материалы, биотопливо первого и второго поколений. Отличительной чертой является технология, используемая при производстве промежуточного продукта, а не конечный продукт. Биоперерабатывающий завод - это объект, который интегрирует процессы преобразования биомассы и оборудование для производства топлива, энергии, тепла и химических веществ с добавленной стоимостью из биомассы. Концепция биоперерабатывающего завода аналогична современному нефтеперерабатывающему заводу, который производит множество видов топлива и продуктов из нефти. Биодизель - это дизельное топливо, полученное из животных или растительных липидов (масел и жиров). Различные масла могут использоваться в качестве сырья для биодизельного топлива. Древесный дизель. Университет Джорджии разработал новое биотопливо из древесных щепок. Масло извлекается и затем добавляется в не модифицированные дизельные двигатели. Новые растения используются или высаживаются вместо старых. Побочный продукт древесного угля вновь вводится в почву в качестве удобрения. Это биотопливо может быть углеродно-отрицательным, а не только углеродно-нейтральным. Углерод-отрицательные процессы уменьшают содержание углекислого газа в воздухе, обращая вспять парниковый эффект, а не просто уменьшая его. Алги, могут быть получены из различных видов водорослей, и зависят от техники и части используемых клеток, некоторые виды водорослей могут производить 50% или более их сухого веса в виде масла. Липид или жирная часть биомассы водорослей может быть извлечена и преобразована в биодизель с помощью процесса, аналогичного тому, который используется для любого другого растительного масла, или преобразована на нефтеперерабатывающем заводе в "заменительную" замену топлива на основе нефти. В водорослеводстве можно использовать отходы, такие как сточные воды, не вытесняя земли, используемую в настоящее время для производства продуктов питания.
Удаление углекислого газа из атмосферы
Биомасло - это новый метод удержания углерода. Кукурузные стебли превращаются в бионефть путем пиролиза, который затем перекачивается под землей.
Промышленные применения
В настоящее время биомасло имеет ограниченное промышленное применение. Одно из заявленных применений - производство оксида цинка в качестве источника тепла. При этом использовании топливо заменило тяжелые мазуты в качестве биогенного источника тепла. Биомасло используется в печных горелках в качестве прямой замены с небольшим или никаким изменением эксплуатационных результатов. Топливо имеет более высокое содержание воды и кислорода, что приводит к более высокому объемному потоку при той же теплоемкости.