RU2787537C1 - Method for producing a biofuel from macroalgae - Google Patents
Method for producing a biofuel from macroalgae Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787537C1 RU2787537C1 RU2022124903A RU2022124903A RU2787537C1 RU 2787537 C1 RU2787537 C1 RU 2787537C1 RU 2022124903 A RU2022124903 A RU 2022124903A RU 2022124903 A RU2022124903 A RU 2022124903A RU 2787537 C1 RU2787537 C1 RU 2787537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- macroalgae
- biomass
- biofuel
- producing
- temperature
- Prior art date
Links
- 241001474374 Blennius Species 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010809 marine debris Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 abstract description 2
- 241000894007 species Species 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 241001478778 Cladophora Species 0.000 description 2
- 241000196252 Ulva Species 0.000 description 2
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 2
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 241001428407 Ceramium Species 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 241000342020 Cladophora glomerata Species 0.000 description 1
- 241001478819 Cladophora rupestris Species 0.000 description 1
- 241000541310 Coccotylus Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000195480 Fucus Species 0.000 description 1
- 241001134786 Furcellaria Species 0.000 description 1
- 241001134796 Furcellaria lumbricalis Species 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- 241000206639 Polysiphonia Species 0.000 description 1
- 241000720356 Polysiphonia fucoides Species 0.000 description 1
- 241000199894 Pylaiella Species 0.000 description 1
- 241000206572 Rhodophyta Species 0.000 description 1
- 240000000528 Ricinus communis Species 0.000 description 1
- 235000004443 Ricinus communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000196245 Ulva intestinalis Species 0.000 description 1
- 241000196253 Ulva prolifera Species 0.000 description 1
- 241000981775 Urospora <green alga> Species 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения жидкого углеводородного топлива из растительных возобновимых углероднейтральных источников, в частности макроводорослей Балтийского моря термическими методами.The invention relates to the field of obtaining liquid hydrocarbon fuel from plant renewable carbon-neutral sources, in particular macroalgae of the Baltic Sea by thermal methods.
В настоящий момент все чаще в морских водах возникают всплески развития макроводорослей, гниение которых приводит к эмиссиям парниковых газов и формированию негативной эколого-экономической ситуации в прибрежных зонах. Перспективным направлением решения проблемы является получения топлива методом гидротермального ожижения (HTL) макроводорослей и морского мусораAt the moment, more and more often in sea waters there are bursts of macroalgae development, the decay of which leads to greenhouse gas emissions and the formation of a negative ecological and economic situation in coastal zones. A promising way to solve the problem is to obtain fuel by the method of hydrothermal liquefaction (HTL) of macroalgae and marine debris.
В то же время биомасса макроводорослей обладает существенным ресурсным потенциалом, и их переработка в топливо позволит решить сразу две проблемы снижения климатической нагрузки, а именно, обеспечит предотвращение метанообразования в процессе гниения и позволит продвинуться в решении ключевой проблемы современного общества - это сокращение выбросов СО2 от процессов использования ископаемого топлива и его замены углероднейтральными источниками.At the same time, the biomass of macroalgae has a significant resource potential, and their processing into fuel will solve two problems of reducing the climate load at once, namely, it will ensure the prevention of methane formation in the process of decay and will make it possible to move forward in solving the key problem of modern society - this is the reduction of CO 2 emissions from processes for the use of fossil fuels and their replacement with carbon neutral sources.
Проблема переработки дрейфующих и выброшенных на берег морских водорослей с получением топлива сопряжена с их высокой влажностью, непостоянством состава, сезонными колебаниями объемов и высокой степенью загрязнения посторонними примесями. Технологии прямой трансформации биомассы в жидкое топливо можно условно разбить на 2 группы: биохимические и термохимические. Основные проблемы, связанные с биохимическим получением биотоплив из водорослей - это низкий выход топлива, необходимость предварительной подготовки биомассы и высокая себестоимость процессов извлечения целевых продуктов. Прямая термохимическая конверсия биомассы водорослей в жидкое топливо предусматривает пиролиз и гидротермальное ожижение. Основная проблема получения биотоплива из биомассы методом пиролиза связана с необходимостью сушки сырья до влажности не более 10%, что существенно ухудшает технико-экономические и энергетические параметры процесса.The problem of processing drifting and beached algae to produce fuel is associated with their high humidity, variability in composition, seasonal fluctuations in volumes, and a high degree of contamination with foreign impurities. Technologies for the direct transformation of biomass into liquid fuels can be conditionally divided into 2 groups: biochemical and thermochemical. The main problems associated with the biochemical production of biofuels from algae are the low yield of fuel, the need for preliminary preparation of biomass, and the high cost of processes for extracting target products. Direct thermochemical conversion of algae biomass into liquid fuel involves pyrolysis and hydrothermal liquefaction. The main problem of obtaining biofuel from biomass by pyrolysis is associated with the need to dry raw materials to a moisture content of not more than 10%, which significantly worsens the technical, economic and energy parameters of the process.
Гидротермальное ожижение относится к термохимическому процессу, в котором биомасса и органические отходы разлагаются под действием воды, находящейся сверхкритическом состоянии (температура более 374°С и давление более 22,1 МПа). В таких условиях вода действует растворитель, окислитель и источник радикалов.Hydrothermal liquefaction refers to a thermochemical process in which biomass and organic wastes are decomposed by the action of supercritical water (temperature over 374°C and pressure over 22.1 MPa). Under such conditions, water acts as a solvent, oxidizer and source of radicals.
Известен способ и устройство для производства жидкого биотоплива из углеродсодержащих ископаемых, органических древесных и волокнистых углеродных материалов, при высоких температурах (250-400°С) и давлении (10-30 МПа) с применением различных растворителей, гетерогенных и гомогенных катализаторов. (RU 2575707, 2013).A known method and device for the production of liquid biofuels from carbon-containing fossils, organic wood and fibrous carbon materials, at high temperatures (250-400°C) and pressure (10-30 MPa) using various solvents, heterogeneous and homogeneous catalysts. (RU 2575707, 2013).
Недостатком рассмотренного выше способа получения биотоплива являются необходимость предварительной обработки биомассы с получением однородной суспензии, что приводит к высоким энергетическим затратам. Применение дорогостоящих каталитических систем и органических растворителей, приводит к высокой себестоимости и значительному воздействию на окружающую среду.The disadvantage of the above method for producing biofuels is the need for pre-treatment of the biomass to obtain a homogeneous suspension, which leads to high energy costs. The use of expensive catalytic systems and organic solvents leads to high production costs and significant environmental impacts.
Аналогичным следует считать известный способ получения бионефти из специально выращенной биомассы микроводорослей путем гидротермального сжижения (CN 104449788 А, 2013). Процесс проводят при дозе биомассы 1:100-1:2, при температуре 180-450°С в присутствии гомогенных катализаторов щелочного ряда (NaOH, KOH, Na2CO3, K2CO3), для разделения пульпы на фракции используются органические растворители.The known method for obtaining biooil from specially grown biomass of microalgae by hydrothermal liquefaction should be considered similar (CN 104449788 A, 2013). The process is carried out at a biomass dose of 1:100-1:2, at a temperature of 180-450°C in the presence of homogeneous alkaline catalysts (NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 ), organic solvents are used to separate the pulp into fractions .
Недостатками указанного способа получения биотоплива являются необходимость предварительной подготовки биомассы, использование специально культивированной биомассы микроводорослей (что повышает себестоимость и ресурсоемкость процесса), а также использование безвозвратно теряемых гомогенных катализаторов. Ряд патентов предлагает замену минеральных катализаторов отходами пищевой промышленности (прокаленной шелухи семян клещевины), но и эти катализаторы требуют предварительной обработки и также безвозвратно теряются при проведении процесса (WO 2021/102534 А1, 03.06.2021)The disadvantages of this method for producing biofuels are the need for preliminary preparation of biomass, the use of specially cultivated biomass of microalgae (which increases the cost and resource intensity of the process), as well as the use of irretrievably lost homogeneous catalysts. A number of patents suggest replacing mineral catalysts with food industry waste (calcined castor bean seed husks), but these catalysts also require pre-treatment and are also irretrievably lost during the process (WO 2021/102534 A1, 06/03/2021)
Известен патент, описывающий технологию переработку очень широкого спектра растительных и животных отходов с получением жидкого топлива (US 2015148553 А1, 28. 05.2015) при температуре 200-500°С, времени контакта 1-30 минут и дозе воды 50-95%. Основным недостатком данного метода следует считать применение для интенсификации процесса газообразных источников углеводородов, подаваемых в реактор (смесь газообразных углеводородов, в том числе кислородсодержащих и/или синтез-газа). Добавление газообразных продуктов сопряжено с дополнительными затратами, усложнением технологического оборудования и повышением его пожаро-, взрывоопасности.A patent is known that describes the technology for processing a very wide range of plant and animal waste to produce liquid fuel (US 2015148553 A1, 05/28/2015) at a temperature of 200-500 ° C, a contact time of 1-30 minutes and a dose of water of 50-95%. The main disadvantage of this method should be considered the use of gaseous sources of hydrocarbons supplied to the reactor (a mixture of gaseous hydrocarbons, including oxygen-containing and/or synthesis gas) for intensification of the process. The addition of gaseous products is associated with additional costs, complication of technological equipment and an increase in its fire and explosion hazard.
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ переработки микроводорослей способ получения бионефти из биомассы специально выращенных микроводорослей методом гидротермальной конверсии, предусматривающий использование гетерогенных катализаторов (оксидов стронция, титана, олова, или их смесь, алюмосодержащего оксидного носителя) с последующей регенерацией катализаторов и рекуперацией тепла (RU 2701372 С1, 26.12.2018).The closest analogue of the proposed method is a method for processing microalgae, a method for obtaining bio-oil from biomass of specially grown microalgae by the method of hydrothermal conversion, involving the use of heterogeneous catalysts (oxides of strontium, titanium, tin, or a mixture thereof, an aluminum-containing oxide carrier) with subsequent regeneration of catalysts and heat recovery (RU 2701372 C1, 12/26/2018).
Основным недостатком предлагаемого способа является использование для производства топлива биомассы специально культивируемых микроводорослей, что существенно повышает себестоимость и сложность аппаратурного оформления процесса. Процесс также предполагает использование гетерогенного катализа, что делает невозможным его применение для переработки цельных макроводорослей без предварительной очистки и измельчения.The main disadvantage of the proposed method is the use of specially cultivated microalgae for the production of biomass fuel, which significantly increases the cost and complexity of the process hardware. The process also involves the use of heterogeneous catalysis, which makes it impossible to use it for processing whole macroalgae without prior purification and grinding.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности переработки биомассы макроводорослей, выброшенных на берег в смеси с минеральными примесями и морским мусором, без предварительной обработки, без применения катализа и органических растворителей с получением жидкого топлива.The technical problem to be solved by the present invention is to provide the possibility of processing macroalgae biomass washed ashore in a mixture with mineral impurities and marine debris, without pre-treatment, without the use of catalysis and organic solvents to obtain liquid fuel.
Указанная проблема решается способом производства биотоплива, заключающимся в том, что смесь макроводорослей без предварительной обработки смешивают с водой в качестве растворителя и источника и подвергают гидротермальному ожижению при температуре 455-600°С, давлении 10-30 МПа в течение 15-30 минThis problem is solved by a method for the production of biofuels, which consists in the fact that a mixture of macroalgae without pretreatment is mixed with water as a solvent and source and subjected to hydrothermal liquefaction at a temperature of 455-600°C, a pressure of 10-30 MPa for 15-30 minutes
Достигаемый технический результат заключается в переработке натуральной биомассы макроводорослей, которые не требуют стадии культивирования и по сути являются отходами, а также в исключении использования опасных органических растворителей и утилизации побочных газообразных продуктов.The achieved technical result consists in the processing of natural biomass of macroalgae, which do not require a cultivation stage and are essentially waste, as well as in the exclusion of the use of hazardous organic solvents and the disposal of gaseous by-products.
В способе получения биотоплива из макроводорослей, при котором биотопливо производится из биомассы макроводорослей в процессе гидротермального ожижения в реакторе периодического действия, согласно изобретению, для конверсии используют биомассу различных видов диких, не культивированных человеком, макроводорослей в смеси с морским мусором и минеральными примесями без предварительной обработки, а также тем, что процесс проводят с использованием в качестве растворителя воды технического качества, без применения каталитических систем при соблюдении следующих параметров процесса: доза биомассы по сухому веществу 1:15-1:5, температура 270-320°С, давление 2-4 Мпа.In the method for producing biofuel from macroalgae, in which biofuel is produced from biomass of macroalgae in the process of hydrothermal liquefaction in a batch reactor, according to the invention, biomass of various species of wild, not cultivated by humans, macroalgae, mixed with marine debris and mineral impurities without pre-treatment, is used for conversion. , as well as the fact that the process is carried out using technical quality water as a solvent, without the use of catalytic systems, subject to the following process parameters: dose of biomass on dry matter 1:15-1:5, temperature 270-320°C, pressure 2- 4 MPa.
На Фиг. 1 показана технологическая схема получения биотоплива методом гидротермального ожижения из биомассы макроводорослей.On FIG. 1 shows a process flow diagram for producing biofuels by hydrothermal liquefaction from macroalgae biomass.
Описанный способ осуществляют следующим образом:The described method is carried out as follows:
В качестве сырья (1) в данном способе возможно использовать выброшенные на берег или дрейфующие макроводоросли, в том числе таксонов Rhodophyta (родов Ceramium, Coccotylus, Furcellaria, Polysiphonia), Chlorophyta (Cladophora, Urospora, Ulva), Phaeophyta (Fucus, Pilayella). Допускается наличие в смеси водорослей до 20% по массе (на сухое вещество) примесей морского мусора и минеральных компонентов (песка и камней). Собранные на берегу водоросли направляют в емкость предварительного нагрева с теплообменником (2). При наличии фракций, линейный размер которых превышает 0,5 диаметра реактора проводится их извлечение и предварительное дробление на роторной ножевой дробилке (3).As a raw material (1) in this method, it is possible to use stranded or drifting macroalgae, including the taxa Rhodophyta (genus Ceramium, Coccotylus, Furcellaria, Polysiphonia), Chlorophyta (Cladophora, Urospora, Ulva), Phaeophyta (Fucus, Pilayella). The presence in the algae mixture of up to 20% by weight (on dry matter) of impurities of marine debris and mineral components (sand and stones) is allowed. The algae collected on the shore are sent to a preheating tank with a heat exchanger (2). In the presence of fractions, the linear size of which exceeds 0.5 of the reactor diameter, they are extracted and preliminary crushed in a rotary knife crusher (3).
Получение биотоплива проводят в реакторе периодического действия (4), оборудованного мешалкой (5). Давление достигается за счет изохорности процесса. Биомассу водорослей смешивают с водой (6) (при необходимости) для достижения соотношения сухое вещество: вода на уровне 1:15-1:5. В данном процессе возможно использование технической воды.Biofuel production is carried out in a batch reactor (4) equipped with a stirrer (5). The pressure is achieved due to the isochoric process. Algae biomass is mixed with water (6) (if necessary) to achieve a ratio of dry matter: water at the level of 1:15-1:5. In this process, the use of technical water is possible.
После загрузки реактора его плотно закрывают и начинают нагрев. Для нагрева могут быть использованы любые внешние системы, в том числе внешний электрический нагрев (7). За счет повышения температуры происходит увеличение давления. После достижения требуемого уровня температуры (270-320°С) и давления на уровне 2-4 Мпа активный нагрев прекращают и поддерживают температуру на заданном уровне в течение 15-30 минут. После завершения процесса реактор охлаждают с использованием теплообменника (8) до температуры 60-70°С. При проведении процесса тепловая энергия, частично рекуперируется за счет ее использования для нагрева биомассы водорослей в емкости предварительного нагрева (2). После достижения реакционной смесью температуры 60-70°С открывается вентиль отвода газовой фазы (9). Доля газовой фазы не превышает 5% исходной массы водорослей и может, при необходимости, повергаться факельному сжиганию.After loading the reactor, it is tightly closed and heating begins. Any external systems can be used for heating, including external electric heating (7). An increase in temperature causes an increase in pressure. After reaching the required temperature level (270-320°C) and pressure at the level of 2-4 MPa, active heating is stopped and the temperature is maintained at a given level for 15-30 minutes. After completion of the process, the reactor is cooled using a heat exchanger (8) to a temperature of 60-70°C. During the process, thermal energy is partially recovered due to its use for heating the algae biomass in the preheating tank (2). After the reaction mixture reaches a temperature of 60-70°C, the valve for removing the gas phase (9) opens. The proportion of the gas phase does not exceed 5% of the initial mass of algae and can, if necessary, be subjected to flaring.
Далее полученный продукт сжижения выгружается в приемный резервуар (10) для отстаивания. По мере накопления жидкая фаза насосами направляется на механическое разделение на биотопливо (11), водную фазу (12) и кек (13) с использованием трехфазной декантерной центрифуги (14). Кек и осадок из приемного резервуара направляют на компостирование с целью последующего использования для рекультивации нарушенных земель. Водная фаза может быть повторно использована в технологическом процессе, в связи с чем, направляется в резервуар накопитель жидкой фазы (15), избыточная вода отводится через систему переливов (16) для удержания механических примесей в систему центральной канализации или на локальные очистные сооружения.Next, the resulting liquefaction product is unloaded into the receiving tank (10) for settling. As it accumulates, the liquid phase is pumped to mechanical separation into biofuel (11), water phase (12) and cake (13) using a three-phase decanter centrifuge (14). The cake and sediment from the receiving tank are sent for composting with the aim of subsequent use for the reclamation of disturbed lands. The aqueous phase can be reused in the technological process, in connection with which it is sent to the liquid phase storage tank (15), excess water is discharged through the overflow system (16) to retain mechanical impurities into the central sewage system or to local treatment facilities.
Пример 1. Биомассу макроводорослей Polysiphonia fucoides, выброшенных на берег без предварительной обработки и консервирования, смешивают с водой (доза биомассы 1:10 по сухому веществу) и подвергают переработке методом гидротермального ожижения выше описанным способом. При этом температуру поддерживают на уровне 280°С, давление на уровне 3 Мпа, время обработки 20 минут. Выход жидкого топлива составил 14,33% от исходной биомассы (в пересчете на сухое вещество). Теплотворная способность биотоплива составила 14,33 КДж/г. Содержание серы составило 1,33±0,22%, что соответствует параметрам сернистой нефти.Example 1 Polysiphonia fucoides macroalgae biomass washed ashore without pre-treatment and conservation is mixed with water (biomass dose 1:10 on dry matter) and subjected to hydrothermal liquefaction processing as described above. The temperature is maintained at the level of 280°C, the pressure is at the level of 3 MPa, the processing time is 20 minutes. The output of liquid fuel was 14.33% of the original biomass (in terms of dry matter). The calorific value of biofuel was 14.33 kJ/g. The sulfur content was 1.33±0.22%, which corresponds to the parameters of sour oil.
Пример 2. Способ проводят аналогично примеру 1, при этом используют биомассу макроводорослей Ulva sp.(смесь U.intestinalis и U.prolifera). Дога биомассы в процессе поддерживалась на уровне 1:12 по сухому веществу, температура на уровне 290°С, давление на уровне 3,2 Мпа, время обработки 25 минут.Выход жидкого топлива составил 11,02% от исходной биомассы (в пересчете на сухое вещество). Теплотворная способность биотоплива составила 11,02 КДж/г. Содержание серы составило 1,33±0,22%, что соответствует параметрам малосернистой нефти.Example 2. The method is carried out analogously to example 1, using the biomass of macroalgae Ulva sp. (a mixture of U.intestinalis and U.prolifera). Doga biomass in the process was maintained at a level of 1:12 on dry matter, temperature at 290°C, pressure at 3.2 MPa, treatment time 25 minutes. substance). The calorific value of the biofuel was 11.02 kJ/g. The sulfur content was 1.33±0.22%, which corresponds to the parameters of low-sulfur oil.
Пример 3. Способ проводят аналогично примеру 1, при этом используют биомассу макроводорослей Cladophora sp.(смесь C.glomerata и C.rupestris). Доза биомассы в процессе поддерживалась на уровне 1:15 по сухому веществу, температура на уровне 300°С, давление на уровне 3,4 Мпа, время обработки 30 минут. Выход жидкого топлива составил 10,25% от исходной биомассы (в пересчете на сухое вещество). Теплотворная способность биотоплива составила 10,25 КДж/г. Содержание серы составило 0,60±0,01%, что соответствует параметрам малосернистой нефти.Example 3. The method is carried out analogously to example 1, while using the biomass of macroalgae Cladophora sp. (a mixture of C.glomerata and C.rupestris). The dose of biomass in the process was maintained at 1:15 on dry matter, temperature at 300° C., pressure at 3.4 MPa, treatment time of 30 minutes. The output of liquid fuel was 10.25% of the original biomass (in terms of dry matter). The calorific value of the biofuel was 10.25 kJ/g. The sulfur content was 0.60±0.01%, which corresponds to the parameters of low-sulfur oil.
Пример 4. Способ проводят аналогично примеру 1, при этом используют биомассу макроводорослей Furcellaria lumbricalis. Доза, биомассы в процессе поддерживалась на уровне 1:8 по сухому веществу, температура на уровне 320°С, давление на уровне 4 Мпа, время обработки 20 минут. Выход жидкого топлива составил 9,13% от исходной биомассы (в пересчете на сухое вещество). Теплотворная способность биотоплива составила 9,13 КДж/г. Содержание серы составило 0,55±0,01%, что соответствует параметрам малосернистой нефти.Example 4. The method is carried out analogously to example 1, while using the biomass of macroalgae Furcellaria lumbricalis. Dose, biomass in the process was maintained at 1:8 on dry matter, temperature at 320°C, pressure at 4 MPa, treatment time 20 minutes. The output of liquid fuel was 9.13% of the original biomass (in terms of dry matter). The calorific value of the biofuel was 9.13 kJ/g. The sulfur content was 0.55±0.01%, which corresponds to the parameters of low-sulfur oil.
Приведенные выше данные свидетельствуют, что применение некаталитического процесса гидротермального ожижения натуральной неподготовленной биомасс макроводорослей при температуре 270-320°С, времени процесса 15-30 минут и давлении 2-4Мпа позволяет обеспечить выход топлива на уровне 9-14% от исходной биомассы. При этом топлива отличается низким содержанием серы (0,37-1,33%) и удовлетворительной калорийностью (5-9 КДж/г). При этом концентрация углерода составляет 69-73%, что в 2 раза выше, чем в исходной биомассе.The above data indicate that the use of a non-catalytic process of hydrothermal liquefaction of natural unprepared biomass of macroalgae at a temperature of 270-320°C, a process time of 15-30 minutes and a pressure of 2-4 MPa makes it possible to ensure a fuel yield at a level of 9-14% of the initial biomass. At the same time, the fuel has a low sulfur content (0.37-1.33%) and a satisfactory calorific value (5-9 kJ/g). The concentration of carbon is 69-73%, which is 2 times higher than in the original biomass.
Таким образом, предложенный способ позволяет получать удовлетворительное количество жидкого топлива (9-14%) без применения катализа, опасных растворителей и при отсутствии необходимости очистки и подготовки биомассы натуральных водорослей, выброшенных на берег (без дополнительных затрат на и культивирование).Thus, the proposed method makes it possible to obtain a satisfactory amount of liquid fuel (9-14%) without the use of catalysis, hazardous solvents, and without the need to clean and prepare the biomass of natural algae washed ashore (without additional costs for and cultivation).
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787537C1 true RU2787537C1 (en) | 2023-01-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116376583A (en) * | 2023-02-24 | 2023-07-04 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | Preparation method of aviation alternative fuel based on double-layer hydrotalcite catalyzed kelp |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104449788A (en) * | 2013-09-13 | 2015-03-25 | 中国科学院上海高等研究院 | Method for preparing micro-algal oil by microalgae hydro-thermal liquefaction |
| RU2575707C2 (en) * | 2010-04-07 | 2016-02-20 | Лайселла Пти Лтд. | Methods of producing biofuel |
| RU2682663C1 (en) * | 2016-11-21 | 2019-03-20 | Бейджинг Хуаши Юнайтед Энерджи Технолоджи энд Девелопмент Ко., Лтд. | Biomass liquefaction method, liquid fuel and chemical raw material produced by said method |
| RU2689325C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-05-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Plant for biofuel production |
| RU2701372C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method of producing biofuel |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575707C2 (en) * | 2010-04-07 | 2016-02-20 | Лайселла Пти Лтд. | Methods of producing biofuel |
| CN104449788A (en) * | 2013-09-13 | 2015-03-25 | 中国科学院上海高等研究院 | Method for preparing micro-algal oil by microalgae hydro-thermal liquefaction |
| RU2682663C1 (en) * | 2016-11-21 | 2019-03-20 | Бейджинг Хуаши Юнайтед Энерджи Технолоджи энд Девелопмент Ко., Лтд. | Biomass liquefaction method, liquid fuel and chemical raw material produced by said method |
| RU2689325C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-05-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Plant for biofuel production |
| RU2701372C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method of producing biofuel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116376583A (en) * | 2023-02-24 | 2023-07-04 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | Preparation method of aviation alternative fuel based on double-layer hydrotalcite catalyzed kelp |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gollakota et al. | A review on hydrothermal liquefaction of biomass | |
| He et al. | Synergistic effect of hydrothermal co-carbonization of sewage sludge with fruit and agricultural wastes on hydrochar fuel quality and combustion behavior | |
| Parsa et al. | Hydrothermal liquefaction of Gracilaria gracilis and Cladophora glomerata macro-algae for biocrude production | |
| CN105505414B (en) | A kind of solid refuse anaerobic catalytic thermocracking process | |
| US8623102B2 (en) | Process for direct hydorliquefaction of biomass comprising two stages of ebullating bed hydroconversion | |
| US9404063B2 (en) | System and process for efficient separation of biocrudes and water in a hydrothermal liquefaction system | |
| US20120009660A1 (en) | Method of ash removal from a biomass | |
| JP2011514403A (en) | Complete liquefaction of lignocellulosic agricultural waste to form liquid biofuels | |
| CN108203588B (en) | Method for treating waste tire by nitrogen atmosphere low-temperature pyrolysis | |
| CN110358599B (en) | Agricultural and forestry waste dealkalization carbonization method based on hydrothermal reaction | |
| EP2749626A1 (en) | Integrated process for the production of biofuels from solid urban waste | |
| AU2016325487A1 (en) | Conversion of biomass into methane | |
| CN102557366A (en) | Sludge treatment method and application thereof | |
| Ahmed et al. | Bio-oil from microalgae: Materials, production, technique, and future | |
| US8465557B2 (en) | Process for making bio-oils and fresh water from aquatic biomass | |
| Kandasamy et al. | Thermochemical conversion of algal biomass | |
| Sabry et al. | Hydrothermal carbonization of Calotropis procera leaves as a biomass: Preparation and characterization | |
| RU2787537C1 (en) | Method for producing a biofuel from macroalgae | |
| Hartulistiyoso et al. | Co-production of hydrochar and bioactive compounds from Ulva lactuca via a hydrothermal process | |
| US9650275B2 (en) | Integrated process for the production of bio-oil from sludge coming from a wastewater purification plant | |
| RU2681306C1 (en) | Biomass liquidation single reactor method | |
| CN114074919A (en) | Method for producing hydrogen by converting municipal refuse | |
| WO2024048722A1 (en) | Method for producing resources from seaweed | |
| Hamid et al. | Physicochemical properties of hydrochars produced from Khaya senegalensis leaves using hydrothermal carbonisation | |
| US11059734B2 (en) | Method for biomass assisted separation of particulate matter from a liquid stream and upgrading of the combined solids |