CZ26846U1 - Zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu - Google Patents
Zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ26846U1 CZ26846U1 CZ2014-29083U CZ201429083U CZ26846U1 CZ 26846 U1 CZ26846 U1 CZ 26846U1 CZ 201429083 U CZ201429083 U CZ 201429083U CZ 26846 U1 CZ26846 U1 CZ 26846U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biochar
- reactor
- inert gas
- biomass
- control unit
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000571 coke Substances 0.000 title claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 23
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 7
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 3
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 3
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 244000307700 Fragaria vesca Species 0.000 description 1
- 235000016623 Fragaria vesca Nutrition 0.000 description 1
- 235000011363 Fragaria x ananassa Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká způsobu přípravy pyrolýzního koksu (biocharu) z různých druhů rostlinné biomasy a zařízení pro jeho přípravu pro laboratorní účely.
Dosavadní stav techniky
Pyrolytický koks označovaný jako tzv. biochar (biouhel) je získáván při termochemickém zpracování fytomasy, pyrolýze. Jedná se o vysoce porézní, na uhlík bohatý materiál. Výzkum se na tento materiál zaměřil s myšlenkou aplikace tohoto materiálu a tím navrácení části (až 50 %) uhlíku z původní fytomasy zpět do půdy (Lehmann a Joseph, 2009, Biochar for environmental management: science and technology. Earthscan. London, p. 416). Díky svému vysokému specifickému povrchu s mnoha funkčními skupinami je tento materiál také popisován jako účinný sorbent kontaminantů jak ve vodním, tak i půdním prostředí (Uchymyia et al., 2011, Influence of pyrolysis temperature on biochar property and fúnction as a heavy metal sorbent in soil. Journal of Agriculture and Food Chemistry (59) 2501-2510; Zhang a kol., 2011, Sorption of simazine to com straw biochars prepared at different pyrolytic temperatures. Environmental Pollution (159) 2594-2601; Cao a kol., 2009, Dairy-manure derived biochar effectively sorbs lead and atrazine. Environmental Science and Technology (43) 3285-3291; Trakal a kol., 2011, Biochar application to metal-contaminated soil: Evaluating of Cd, Cu, Pb and Zn sorption behavior using singleand multi-element sorption experiment. Plant Soil and Envíronment (57) 372-380). US 20130233038 se zabývá úpravou již připraveného biocharu a popisuje jeho oxidaci pro vytvoření funkčních skupin. CN102167628 popisuje přípravu biocharu, ale zaměřuje se pouze na zpracování drůbežího hnoje a CN101979479 zase popisuje přípravu biocharu z odpadu hub.
WO 2012/158651 popisuje zpracování biomasy rychlou pyrolýzou za účelem produkce biooleje, kde se popisuje konverze biomasy do stabilních produktů: biocharu a kapalných frakcí.
Konstrukci zařízení pro pyrolýzu uhlí, odpadů a biomasy popisují následující dokumenty: CZ 22452 Ul popisuje konstrukci vsázkové pyrolýzní jednotky určené pro provozní testy pyrolýzy a kopyrolýzy uhlí, odpadů, biomasy. Pyrolýzní jednotka umožňuje přizpůsobení dle vstupního materiálu a analýzu kapalných a plynných produktů termického rozkladu. EP 2655552 se týká pyrolýzní jednotky pro organické vstupní materiály s určitým obsahem vody a inovuje uspořádání reaktoru ve smyslu zmenšení jednotky a předcházení přehřívání. Nedostatkem výše uvedených reaktorů je, že jsou konstruovány bud na určitý typ vstupní biomasy, nebo se zaměřují především na přípravu pyrolýzního oleje, a nejsou vhodné pro produkci biocharu pro jeho laboratorní pozorování z hlediska i) možnosti odběru reprezentativního vzorku, ii) možnosti výběru vstupní biomasy, iii) možnosti přesné navážky vstupní biomasy.
Je tedy zapotřebí vytvořit takové laboratorní zařízení, které umožní připravit biochar z různých druhů rostlinné biomasy, dovolí co nejpřesnější dávkování a sledování vstupů a výstupů pyrolýzy.
Tato práce vznikla díky finanční podpoře projektu Technologické agentury České republiky BROZENč.TAO 1020366.
Podstata technického řešení
Předkládané technické řešení poskytuje zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu vhodné zejména pro laboratorní použití, které obsahuje reaktor s přívodem a odvodem inertního plynu, řídící jednotku zabezpečující stálý tok inertního plynu a regulaci teploty v reaktoru, a zdroj inertního plynu, přičemž zdroj inertního plynu je spojen plynotěsným vedením s řídící jednotkou a řídící jednotka je spojena plynotěsným vedením s reaktorem, takže inertní plyn proudí ze zdroje přes
-1 CZ 26846 Ul řídící jednotku regulující jeho tok do reaktoru. Dále je řídící jednotka spojena se zdrojem tepla v reaktoru tak, že jej reguluje.
Reaktorem je s výhodou muflová pec upravená vyvrtáním přívodního a odvodního otvoru pro inertní plyn. V muflové peci je s výhodou vsádkový plech, na který se umísťuje biomasa.
Způsob přípravy biocharu v tomto zařízení spočívá v tom, že se vstupní biomasa umístí do reaktoru v prostředí inertního plynu, s výhodou vybraného ze skupiny obsahující dusík a argon, přičemž s výhodou se tok inertního plynu v reaktoru pohybuje v rozmezí 0,5 až 1,5 m3. h'1, a biomasa se zahřívá na konstantní teplotu do 600 °C, s výhodou v rozmezí 300 až 600 °C, po dobu 1 až 6 hodin. Tím dojde k pyrolýze vstupní biomasy a po uplynutí uvedené doby se izoluje výsledný biochar.
Vstupní biomasa je s výhodou vybraná ze skupiny obsahující zrno pšenice ozimé, slámu pšenice ozimé, luční seno, kukuřici, dřevo s kůrou a odkoměné dřevo, lze však použít i jiné biomasy.
Na rozdíl od stávajících zařízení lze způsobem a v zařízení podle vynálezu připravit biochar i v laboratorním měřítku, v definovaném složení.
Objasnění výkresu
Obrázek 1. Zařízení pro přípravu biocharu podle příkladu provedení.
Příklad provedení technického řešení
Zařízení pro přípravu biocharu je znázorněno na obr. 1. Navážené množství biomasy se vloží na vsádkový plech E Vsádkový plech i se vstupní biomasou se vloží do reaktoru 2, kterým je muflová pec. Do dvířek muflové pece je vyvrtán otvor 3, kterým je vháněn inertní plyn (dusík) pomocí laboratorní hadičky 4. Dusík je veden z tlakové lahve 5 do řídící jednotky 6, která zabezpečuje stálý tok dusíku a dále reguluje teplotu v peci prostřednictvím spojení 7.
100 g peletek různých druhů rostlinné biomasy, dřevní i nedřevní, bylo pyrolyzováno laž 6 h při teplotách 400, 450, 500, 550 a 600 °C. Výsledky jsou shrnuty v Tabulce 1. Pšeničná zrna se pyrolyzovala v původním stavu. Bylo dosaženo výnosu biocharu 30 až 10 % v závislosti na typu vstupní biomasy a teplotě (viz Tabulka 1), přičemž při výnosu 18 % biocharu bylo dosaženo specifického povrchu 402 m2.g_1 (zjištěn vícevrstevnou absorpcí modelu adsorpce izotermou BET (Brunauer et al., 1938). U biocharu z nedřevní biomasy bylo dosahováno vyššího výnosu biocharu než u biocharu z dřevní biomasy, ale menšího specifického povrchu. Funkce závislosti výtěžku biocharu na teplotě a závislosti specifického povrchu biocharu na teplotě jsou uvedeny v Tabulce 2 pro různé typy biomas. Výnosnost biocharu se pohybuje v průměru okolo 22 % a dosahuje specifického povrchu 94 m2.g1 u biocharu z nedřevní biomasy a 352 m2.g_1 u biocharu z dřevní biomasy.
Tabulka 1
| Vstupní materiál | Finální teplota (°C) | Množství vstupní biomasy (g) | Výnos biocharu (g) | BET- specifický povrch (m2g‘) |
| 400 | 23 | 204 | ||
| 450 | 19 | 317 | ||
| Odkoměné dřevo | 500 | 100 | 18 | 402 |
| 550 | 13 | 549 | ||
| 600 | 10 | 556 |
-2CZ 26846 Ul
| Dřevo s kůrou | 400 450 | 29 25 21 16 15 | 140 237 336 370 414 | |
| 500 550 600 | 100 | |||
| 400 | 26 | 12 | ||
| 450 | 24 | 108 | ||
| Kukuřice | 500 | 100 | 19 | 146 |
| 550 | 14 | 190 | ||
| 600 | 10 | 137 | ||
| 450 | 28 | 26 | ||
| Luční seno | 500 | 100 | 25 | 82 |
| 550 | 21 | 98 | ||
| 400 | 31 | 3 | ||
| 450 | 29 | 19 | ||
| Sláma pšenice ozimé | 500 | 100 | 28 | 60 |
| 550 | 26 | 107 | ||
| 600 | 23 | 217 | ||
| 400 | 27 | 2 | ||
| 450 | 26 | 33 | ||
| Zrno pšenice ozimé | 500 | 100 | 24 | 71 |
| 550 | 22 | 202 | ||
| 600 | 20 | 192 | ||
| Tabulka 2 | ||||
| Funkce popisující výtěžek Typ biocharu biocharu (y-výtěžek (% hm.), x-tcplota (°C)) | Funkce popisující specifický povrch biocharu (y-specifícký povrch (m2.g '), xteplota (°C)) | |||
| Pšenice ozimá sláma Pšenice ozimá zmo Luční seno Kukuřice Odkoměné dřevo Dřevo s kůrou | y = -l,98x + 33,19 y = -3,63x + 35,66 y =-l,83x + 29,36 y =-4,20x + 31,20 y =-3,24x + 26,28 y = -3,75x + 32,44 | y = 116,471n(x) - 30,53 y = 130,721n(x) - 25,11 y=106,621n(x)- 44,33 y = 93,401n(x) + 29,04 y = 232,371n(x) + 183,32 y = 172,541n(x) + 134,01 |
-3 CZ 26846 U1
Claims (3)
1. Zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu, vyznačující se tím, že obsahuje reaktor (2) s přívodem (4) a odvodem inertního plynu, řídící jednotku (6) zabezpečující stálý tok inertního plynu a regulaci teploty v reaktoru (2), a zdroj (5) inertního plynu, přičemž zdroj (5)
5 inertního plynu je spojen plynotěsným vedením s řídící jednotkou a řídící jednotka je spojena plynotěsným vedením (4) s reaktorem (2), a dále je řídící jednotka (6) spojena se zdrojem tepla v reaktoru prostřednictvím spojení (7).
2. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že reaktorem (2) je muflová pec upravená vyvrtáním přívodního a odvodního otvoru pro inertní plyn.
ío
3. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že v muflové peci je uspořádán vsádkový plech (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-29083U CZ26846U1 (cs) | 2014-01-14 | 2014-01-14 | Zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-29083U CZ26846U1 (cs) | 2014-01-14 | 2014-01-14 | Zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ26846U1 true CZ26846U1 (cs) | 2014-04-24 |
Family
ID=50686059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-29083U CZ26846U1 (cs) | 2014-01-14 | 2014-01-14 | Zařízení pro přípravu pyrolýzního koksu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ26846U1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305666B6 (cs) * | 2014-08-15 | 2016-01-27 | TESORO Spin off, s.r.o. | Způsob výroby přípravku na bázi biouhlu pro podporu růstu rostlin |
-
2014
- 2014-01-14 CZ CZ2014-29083U patent/CZ26846U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305666B6 (cs) * | 2014-08-15 | 2016-01-27 | TESORO Spin off, s.r.o. | Způsob výroby přípravku na bázi biouhlu pro podporu růstu rostlin |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Obi et al. | A review of biomass briquette binders and quality parameters | |
| Conte et al. | Recent developments in understanding biochar’s physical–chemistry | |
| Gonzaga et al. | Pyrolysis methods impact biosolids-derived biochar composition, maize growth and nutrition | |
| Guo et al. | Agricultural and environmental applications of biochar: Advances and barriers | |
| Intani et al. | Phytotoxicity of corncob biochar before and after heat treatment and washing | |
| Zambon et al. | An innovative agro-forestry supply chain for residual biomass: Physicochemical characterisation of biochar from olive and hazelnut pellets | |
| Alghashm et al. | Properties of biochar from anaerobically digested food waste and its potential use in phosphorus recovery and soil amendment | |
| Zhao et al. | Corn stover biochar increased edible safety of spinach by reducing the migration of mercury from soil to spinach | |
| Romanowska-Duda et al. | The promotive effect of cyanobacteria and Chlorella sp. foliar biofertilization on growth and metabolic activities of willow (Salix viminalis L.) plants as feedstock production, solid biofuel and biochar as C carrier for fertilizers via torrefaction process | |
| Fulton et al. | A simple technique to eliminate ethylene emissions from biochar amendment in agriculture | |
| Bilandžija et al. | Effect of harvest season on the fuel properties of Sida hermaphrodita (L.) Rusby biomass as solid biofuel | |
| Pan et al. | Modified biochar as a more promising amendment agent for remediation of pesticide-contaminated soils: Modification methods, mechanisms, applications, and future perspectives | |
| Ighalo et al. | Biomass to biochar conversion for agricultural and environmental applications in Nigeria: challenges, peculiarities and prospects | |
| Jeníček et al. | Use of spent coffee ground as an alternative fuel and possible soil amendment | |
| Tunklová et al. | Properties of biochar derived from tea waste as an alternative fuel and its effect on phytotoxicity of seed germination for soil applications | |
| Zubairu et al. | Biochar improves soil fertility and crop performance: A case study of Nigeria | |
| Saletnik et al. | The use of wood pellets in the production of high quality biocarbon materials | |
| Kaur et al. | Heavy metal accumulation from coal fly ash by cyanobacterial biofertilizers | |
| Luo et al. | Stabilization of preliminary anaerobically digested slurry in post-storage: dynamics of chemical characteristics and hygienic quality | |
| Wyszkowski et al. | Effects of coal and sewage sludge ashes on macronutrient content in maize (Zea mays L.) grown on soil contaminated with Eco-Diesel oil | |
| Biney et al. | Biochar from Co-Pyrolyzed Municipal Sewage Sludge (MSS): Part 1: Evaluating Types of Co-Substrates and Co-Pyrolysis Conditions | |
| Spagnuolo et al. | Using the aqueous phase produced from hydrothermal carbonization process of Brown seaweed to improve the growth of phaseolus vulgaris | |
| Poggere et al. | A data synthesis on the biochar properties and implications for air, soil, and water quality in Brazil | |
| Sobol et al. | Assessment of Bark Properties from Various Tree Species in Terms of Its Hydrophobicity and Energy Suitability | |
| Anyebe et al. | Biochar characteristics and application: Effects on soil ecosystem services and nutrient dynamics for enhanced crop yields |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20140424 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20180114 |