RU2124547C1 - Способ термической переработки биомассы - Google Patents
Способ термической переработки биомассы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124547C1 RU2124547C1 RU97118297A RU97118297A RU2124547C1 RU 2124547 C1 RU2124547 C1 RU 2124547C1 RU 97118297 A RU97118297 A RU 97118297A RU 97118297 A RU97118297 A RU 97118297A RU 2124547 C1 RU2124547 C1 RU 2124547C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- biomass
- reducing gas
- activated carbon
- converter
- Prior art date
Links
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
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Abstract
Использование: изобретение относится к термическому пиролизу и может быть использовано в лесотехнической промышленности для утилизации отходов древесины, а также в сельском хозяйстве для утилизации, в частности соломы, кукурузы, подсолнечника, лузги, проса, риса, хлопка и проч. Сущность изобретения: задачей изобретения является наиболее полное извлечение и использование соединений, содержащихся в биомассе, получение активированного угля и возможное использование биомассы в качестве экологически чистого топлива. Поставленная задача решается тем, что в способе термической переработки биомассы, включающем загрузку материала в конвертер, пиролиз материала с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузкой твердого остатка, пиролиз осуществляют при 650-950°С в среде восстановительного газа, полученного с коэффициентом расхода воздуха α = 0,4 - 0,85. Задача решается также тем, что для получения активированного угля после пиролиза биомассы подают перегретый водяной пар при температуре свыше 500°С в массовом соотношении пара к материалу 0,01 - 0,05 : 1. Задача решается также тем, что восстановительный газ подают на пиролиз биомассы в соотношении к материалу 0,3 - 0,5 : 1. Предлагаемый способ переработки биомассы позволяет использовать ее в качестве экологически чистого топлива, одновременно извлекая и используя содержащиеся в ней углеводородные соединения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к термическому пиролизу и может быть использовано в лесотехнической промышленности для утилизации отходов древесины, а также в сельском хозяйстве для утилизации, в частности соломы, стеблей и початков кукурузы, подсолнечника, лузги проса, риса, хлопка и проч.
Известен способ термической переработки материалов растительного происхождения, включающий получение древесного угля в результате пиролиза (RU, патент N 2039078, МПК 6 C 10 B 53/02, 09.07.95).
К недостаткам способа относится большая энергоемкость (передача тепла через стенку), длительное время пиролиза и неполное извлечение химических компонентов, образующихся при пиролизе биомассы.
Известен способ термической обработки отходов в восстановительной среде при 1200-1500oC в распыленном состоянии (SU, а.с. N 600354, МПК 6 F 23 G 7/06, 25.03.78).
Недостатком способа является также большая энергоемкость.
Известен способ термической переработки биомассы, включающий загрузку материала в конвертер, его пиролиз, выгрузку твердого материала (древесного угля). Пиролиз материала осуществляют теплом, поступающим через стенку конвертера (SU, а.с. N 1808003, МПК 6 C 10 B 53/02, 07.04.93).
Недостатком способа является большая энергоемкость процесса и неполное извлечение химических компонентов, образующихся при пиролизе биомассы.
Задачей изобретения является наиболее полное извлечение и использование соединений, содержащихся в биомассе, получение активированного угля и возможное использование биомассы в качестве экологически чистого топлива.
Поставленная задача решается тем, что в способе термической переработки биомассы, включающем загрузку материала в конвертер, пиролиз материала с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузкой твердого остатка, пиролиз осуществляют при 650-950oC в среде восстановительного газа, полученного с коэффициентом расхода воздуха α = 0,4-0,85.
Поставленная задача решается также тем, что для получения активированного угля, после пиролиза биомассы подают перегретый водяной пар при температуре свыше 500oC в массовом соотношении пара к материалу 0,01-0,05:1.
Задача решается также тем, что восстановительный газ подают на пиролиз биомассы в соотношении к материалу 0,3-0,6:1.
Состав восстановительного газа, используемого в качестве реагента при пиролизе биомассы, может изменяться в широких пределах и содержать такие реагенты как водород, непредельные углеводороды (от C2H4 до C4H8), оксид углерода, диоксид углерода, водяной пар. Водород и непредельные углеводороды при температуре более 500oC вступают в реакцию с углеводородными соединениями биомассы, образуя сложные легкокипящие углеводороды с содержанием углерода от C5 до C12, кислородсодержащие углеводороды типа кетонов, альдегидов, кислот, спиртов и т.д. Выделяющиеся в процессе пиролиза пары жидкости и газы быстро удаляются с поверхности материала в силу разности парциального давления указанных компонентов на поверхности материала и в восстановительном газе, тем самым резко ускоряя процесс пиролиза. Водород и непредельные углеводороды хорошо передают тепло от газов к перерабатываемому материалу, быстро проникают внутрь материала благодаря его пористости, ускоряя реакцию пиролиза.
Пределы массового соотношения восстановительного газа к биомассе 0,3-0,6: 1 определены экспериментально при обработке различных материалов растительного происхождения, которые отличаются содержанием химических соединений в материале.
Подача пара после окончания пиролиза в количестве 0,01-0,05 к массе перерабатываемого материала позволяет получить активированный уголь с поверхностью по иодному числу 250 мл/100 г. Подача пара в количестве, меньшем 0,01 не позволяет значительно увеличить иодное число, а в количестве более 0,05 ведет к росту иодного числа, но значительно снижает выход активированного угля за счет реакции углерода с водяным паром.
При получении активированного угля целесообразно использовать перегретый пар выше 500oC для ускорения процесса газификации и ускорения очистки древесного угля от углеводородов. При использовании газообразных и парообразных продуктов пиролиза биомассы в качестве топлива в энергетических установках присутствие водяных паров ведет к полному окислению углеродных соединений типа 3-4-бензпирена, углерода в виде сажи, оксида углерода и резко снижает окислы азота (до 35 мг/м3) в дымовых газах.
Пиролиз материалов растительного происхождения ведут в восстановительной среде с содержанием водорода 3-14 об.%, оксида углерода - 3-15%, углеводородных газов метанового ряда 0,1-2,5%, полученной методом неполного сгорания углеводородов с α = 0,4-0,85. В качестве углеводородов могут быть использованы: метан, газы нефтепереработки и газы от реакции пиролиза (рецикл).
На чертеже показана схема осуществления способа термической переработки биомассы.
1 - генератор восстановительного газа, 2 - пароперегреватель, 3 - конвертер, 4 - охлаждаемый бункер, 5 - воздуходувка.
Способ осуществляют следующим образом.
Предварительно просушенную биомассу загружают непрерывно через герметичный питатель из бункера (не показан) в конвертер 3, представляющий собой металлический корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, например корундом, стойким к углеводородным соединениям и восстановительной среде. С целью повышения стойкости и снижения пористости огнеупорный материал покрывают слоем гидроокиси алюминия (золь алюминия). В нижнюю часть конвертера через патрубок и систему отверстия (не показано) подают навстречу материалу восстановительный газ из генератора 1 при 650-950oC в соотношении к материалу 0,3-0,6:1. В процессе пиролиза биомассы газообразные продукты, содержащие пары жидкости и углеводородные газы, в смеси с восстановительным газом, с температурой 220-320oC выводят из верхней части конвертера и подают либо на сжигание в тепловые аппараты (например, котлы), либо на разделение парообразных и жидких фракций. В результате процесса из биомассы выделяют 22-25% твердого углерода, 34-36% смеси углеводородных газов от метана до бутена, 39-44% жидких углеводородов. Газообразные углеводороды имеют уд.вес. 1,8-1,9 кг/нм3, жидкие продукты пиролиза - 0,89-0,92 г/см3, твердый остаток (древесный уголь) имеет уд.вес 180-200 кг/м3 и удельную поверхность по иодному числу 45-60 мл/100 г. Древесный уголь затем обрабатывают, с целью получения активированного угля, водяным паром при температуре выше 500oC в соотношении 0,01-0,05: 1 до получения угля с удельной поверхностью по иоду 250 мл/100 г. Полученный активированный уголь выводят через герметичный питатель в охлаждаемый бункер 4, который охлаждают воздухом с помощь воздуходувки 5. Воздух затем идет на горение в генератор 1.
Пример 1. Загруженные в конвертер отходы деревообрабатывающей промышленности, предварительно измельченные до 20-30 мм и просушенные, нагревают восстановительным газом, полученным в генераторе 1 при α = 0,5 с температурой 700oC в соотношении газа к материалу 0,4:1. Время обработки 35 мин. В результате пиролиза получают 35% газообразных углеводородов, 42% жидких и 23% твердого остатка - древесного угля с иодным числом 45 мл/100 г. Пары углеводородов вместе с газообразными продуктами пиролиза и восстановительным газом выводят из верхней части конвертера и подают в топку котла, где температура продуктов горения достигает 1100oC. В дымовых газах отсутствует 3-4-бензпирен, окись углерода, содержание окислов азота 32 мг/м3.
Пример 2. Загруженные в конвертер отходы деревообрабатывающей промышленности, подготовленные как в примере 1, нагревают восстановительным газом, полученным в генераторе 1 при α = 0,75 с температурой 950oС в соотношении газа к материалу 0,6:1. Время обработки 30 минут. После окончания пиролиза в нижнюю часть конвертера подают пар при 550oC в соотношении 0,03:1. В результате пиролиза получают 19% твердого остатка - активированного угля с иодным числом 250 мл/100 г, 12% жидких УВ, 69% газообразных углеводородов. Пары углеводородов вместе с газообразными продуктами пиролиза и восстановительным газом выводят из верхней части конвертера и подают в топку котла, где температура продуктов горения достигает 1150oC. В дымовых газах отсутствует 3-4-бензпирен, окись углерода, содержание окислов азота 34 мг/м3.
Предлагаемый способ переработки биомассы позволяет использовать ее в качестве экологически чистого топлива, одновременно извлекая и используя содержащиеся в ней углеводородные соединения.
Claims (3)
1. Способ термической переработки биомассы, включающий загрузку материала и конвертор, пиролиз материала с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузкой твердого остатка, отличающийся тем, что пиролиз осуществляют при 650 - 950oC в среде восстановительного газа, полученного с коэффициентом расхода воздуха α = 0,4 - 0,85.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по окончании пиролиза подают перегретый пар при температуре выше 500oC в массовом соотношении пара к материалу 0,01 - 0,05 : 1.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановительный газ подают на пиролиз в массовом соотношении к материалу 0,3 - 0,6:1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97118297A RU2124547C1 (ru) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | Способ термической переработки биомассы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97118297A RU2124547C1 (ru) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | Способ термической переработки биомассы |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2124547C1 true RU2124547C1 (ru) | 1999-01-10 |
RU97118297A RU97118297A (ru) | 1999-02-27 |
Family
ID=20198717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97118297A RU2124547C1 (ru) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | Способ термической переработки биомассы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2124547C1 (ru) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001051586A2 (fr) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Vladimir Fedorovich Antonenko | Procede de transformation thermique de la biomasse |
WO2005102639A1 (fr) | 2004-04-26 | 2005-11-03 | Krivoruchko, Evgeny Petrovich | Procede de retraitement thermique de pneus uses et dispositif correspondant |
US7199080B2 (en) | 2002-06-17 | 2007-04-03 | Ensyn Renewables, Inc. | Process for producing activated carbon |
RU2481386C2 (ru) * | 2008-10-08 | 2013-05-10 | Сергей Петрович Хмеленко | Способ непрерывной термохимической переработки различных видов углеродсодержащего сырья |
RU2535343C2 (ru) * | 2009-04-07 | 2014-12-10 | Гэз Текнолоджи Инститьют | Гидропиролиз биомассы для получения высококачественного жидкого горючего |
US8915981B2 (en) | 2009-04-07 | 2014-12-23 | Gas Technology Institute | Method for producing methane from biomass |
RU2539598C2 (ru) * | 2009-04-07 | 2015-01-20 | Гэз Текнолоджи Инститьют | Гидропиролиз биомассы для получения высококачественных жидких топлив |
RU2541800C2 (ru) * | 2013-07-11 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Способ использования и утилизации соломы злаковых культур |
RU2575654C1 (ru) * | 2014-10-30 | 2016-02-20 | Александр Всеволодович Пименов | Способ получения активированного угля |
RU2581003C1 (ru) * | 2015-02-27 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Способ термической переработки растительных материалов и устройство для его осуществления |
US9447328B2 (en) | 2009-04-07 | 2016-09-20 | Gas Technology Institute | Hydropyrolysis of biomass for producing high quality liquid fuels |
RU2682253C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2019-03-18 | Валерий Григорьевич Лурий | Агрегат термохимической переработки углеродсодержащего сырья |
US10392566B2 (en) | 2015-04-27 | 2019-08-27 | Gas Technology Institute | Co-processing for control of hydropyrolysis processes and products thereof |
US10647933B2 (en) | 2015-11-12 | 2020-05-12 | Gas Technology Institute | Activated carbon as a high value product of hydropyrolysis |
RU2749040C2 (ru) * | 2016-10-12 | 2021-06-03 | Вс-Вермепроцесстехник Гмбх | Способ и устройство для газификации биомассы |
-
1997
- 1997-10-24 RU RU97118297A patent/RU2124547C1/ru active
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001051586A2 (fr) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Vladimir Fedorovich Antonenko | Procede de transformation thermique de la biomasse |
WO2001051586A3 (fr) * | 2000-01-12 | 2002-05-16 | Vladimir Fedorovich Antonenko | Procede de transformation thermique de la biomasse |
ES2216695A1 (es) * | 2000-01-12 | 2004-10-16 | Vladimir F. Antonenko | Metodo para el tratamiento termico de biomasa. |
US7199080B2 (en) | 2002-06-17 | 2007-04-03 | Ensyn Renewables, Inc. | Process for producing activated carbon |
WO2005102639A1 (fr) | 2004-04-26 | 2005-11-03 | Krivoruchko, Evgeny Petrovich | Procede de retraitement thermique de pneus uses et dispositif correspondant |
RU2481386C2 (ru) * | 2008-10-08 | 2013-05-10 | Сергей Петрович Хмеленко | Способ непрерывной термохимической переработки различных видов углеродсодержащего сырья |
RU2539598C2 (ru) * | 2009-04-07 | 2015-01-20 | Гэз Текнолоджи Инститьют | Гидропиролиз биомассы для получения высококачественных жидких топлив |
US8915981B2 (en) | 2009-04-07 | 2014-12-23 | Gas Technology Institute | Method for producing methane from biomass |
RU2535343C2 (ru) * | 2009-04-07 | 2014-12-10 | Гэз Текнолоджи Инститьют | Гидропиролиз биомассы для получения высококачественного жидкого горючего |
US9447328B2 (en) | 2009-04-07 | 2016-09-20 | Gas Technology Institute | Hydropyrolysis of biomass for producing high quality liquid fuels |
RU2541800C2 (ru) * | 2013-07-11 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Способ использования и утилизации соломы злаковых культур |
RU2575654C1 (ru) * | 2014-10-30 | 2016-02-20 | Александр Всеволодович Пименов | Способ получения активированного угля |
RU2581003C1 (ru) * | 2015-02-27 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Способ термической переработки растительных материалов и устройство для его осуществления |
US10392566B2 (en) | 2015-04-27 | 2019-08-27 | Gas Technology Institute | Co-processing for control of hydropyrolysis processes and products thereof |
US10647933B2 (en) | 2015-11-12 | 2020-05-12 | Gas Technology Institute | Activated carbon as a high value product of hydropyrolysis |
RU2749040C2 (ru) * | 2016-10-12 | 2021-06-03 | Вс-Вермепроцесстехник Гмбх | Способ и устройство для газификации биомассы |
US11236278B2 (en) | 2016-10-12 | 2022-02-01 | WS-Wärmeprozeßtechnik GmbH | Process for gasifying biomass with tar adsorption |
RU2682253C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2019-03-18 | Валерий Григорьевич Лурий | Агрегат термохимической переработки углеродсодержащего сырья |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6039774A (en) | Pyrolytic conversion of organic feedstock and waste | |
JP4371433B2 (ja) | 熱分解によるバイオマテリアルのエネルギ効率的な液化 | |
RU2124547C1 (ru) | Способ термической переработки биомассы | |
US5853548A (en) | Energy efficient liquefaction of biomaterials by thermolysis | |
US4268275A (en) | Apparatus for converting organic material into fuel | |
US4421524A (en) | Method for converting organic material into fuel | |
JP4331592B2 (ja) | バイオマスのフラッシュ炭化処理 | |
US4718362A (en) | Waste destruction | |
US4568362A (en) | Gasification method and apparatus for lignocellulosic products | |
CN1358220A (zh) | 有机物或有机物混合物热解和气化的方法和设备 | |
JP5683575B2 (ja) | 有機廃棄物の熱分解ガス化のための新規な方法 | |
EP1725635B1 (en) | A method and apparatus for producing synthesis gas from biomass | |
RU2177977C2 (ru) | Способ термической переработки биомассы | |
US6863004B1 (en) | Process and system for recovering energy from carbon-containing materials | |
JP2005075925A (ja) | 有機質廃材熱分解炭化法 | |
JPS5844112B2 (ja) | 深層流動層型熱分解装置 | |
WO2011014094A1 (ru) | Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы | |
FR2818281A1 (fr) | Procede et reacteur pour la gazeification de la biomasse et des dechets biologiques | |
RU2803703C1 (ru) | Блочная установка полной карбонизации органических веществ | |
RU2763291C1 (ru) | Способ производства сорбента на биоугольной основе и тепловой энергии из лузги подсолнечника и установка для его реализации | |
RU52978U1 (ru) | Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных органикой грунтов | |
RU177569U1 (ru) | Установка для отжига биомассы и других твердых органических отходов | |
RU2182233C1 (ru) | Способ брикетирования отходов | |
AU2005202975B2 (en) | Process and system for recovering energy from carbon-containing materials | |
RU50635U1 (ru) | Установка для утилизации отходов |