SK501392020U1 - Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora a jeho použitie - Google Patents
Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora a jeho použitie Download PDFInfo
- Publication number
- SK501392020U1 SK501392020U1 SK501392020U SK501392020U SK501392020U1 SK 501392020 U1 SK501392020 U1 SK 501392020U1 SK 501392020 U SK501392020 U SK 501392020U SK 501392020 U SK501392020 U SK 501392020U SK 501392020 U1 SK501392020 U1 SK 501392020U1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- activated catalyst
- specifically activated
- mixture
- lignocellulosic
- weight
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora na termokatalytické krakovanie makromolekulových organických zlúčenín plastov a/alebo komunálneho odpadu obsahuje 10 až 15 % hmotn. alkalickej zmesi a zvyšok do 100 % hmotn. je biomasa tvorená lignocelulózou a/alebo celulózou vo forme zrna, drviny, pilín, slamy, vlákien alebo zberového papiera. Alkalická zmes pozostáva z 0,1 až 1,5 % hmotn. alkálií a zvyšok do 100 % hmotn. je voda. Lignocelulózový špecificky aktivovaný katalyzátor sa pripravuje tak, že sa uvedená zmes homogenizuje a po odparení vody sa špecificky aktivovaný katalyzátor dosuší pri teplote do 260 °C. Lignocelulózový špecificky aktivovaný katalyzátor na termokatalytické krakovanie makromolekulových organických zlúčenín plastov a/alebo komunálneho odpadu môže byť použitý pri výrobe biopalív, alternatívnych palív, pohonných hmôt alebo palivových zložiek pre motorové vozidlá na báze obnoviteľných surovín.
Description
SK 50139-2020 U1
Oblasť techniky
Technické riešenie sa týka zmesi na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsobu jeho prípravy a jeho použitia na termické krakovanie makromolekulových organických zlúčenín plastov a/alebo komunálneho odpadu s cieľom dosiahnuť kvapalné kondenzáty, použiteľné ako ekopalivo, alternatívne palivo alebo pohonné hmoty pre vozidlá na báze obnoviteľných surovín.
Doterajší stav techniky
Sú známe spôsoby katalytického krakovania triacylglycerolov s cieľom extrahovať triacylglyceroly pri vysokých teplotách až 500 ° C a uhľovodíkové produkty ako palivá, môžu byť použité pre motorové vozidlá. Skupina týchto metód podľa CA patentu č. 1313200 (1993) a US Patentu č. 4992605 (1991) sa v prítomnosti vodíka aditívuje pre katalyzátory na báze s prechodným kovom.
V ropnom priemysle sa zvyčajne pre katalytické hydrokrakovanie, pri teplotách 350° až 450 °C používa tlak 1 až 25 MPa. Na základe katalyzátorov Nimoy/Al2O3 a Como/ AI2O3 môžu alkány a alkylbenzény, ktoré majú celkovú konverziu v rozsahu až 100 %, s výťažkom C12 - C18 alkánov 65 až 75 %, pretransformovať kontinuálne tri nezávislé procesy: deoxygenácia, dekarboxylácia a hydrogenizácia. Po čiastočnej izomerizácii sú produkty podobné fosílnej nafte. Nevýhodou tohto postupu je, že produkty s vynikajúcimi vlastnosťami paliva sú drahé. Vysokotlakové technológie za použitia vodíka a drahých katalyzátorov sú považované za neekonomické a aktivita katalyzátora pri tomto procese klesá.
Ďalší spôsob, známy ako spôsob katalytického krakovania prírodnými triacylglycerolmi, je založený na princípe zeolitov ako prírodného katalyzátora. Zeolitové katalyzátory sú kryštalické hlinitokremičitanové materiály, trojrozmerné na ploche rastra AIO4 a S1O4 štvorbokej štruktúry, kde atómy kyslíka sú viazané. Zeolity sú porézne a obsahujú póry o definovanej veľkosti s oblasťami silného elektrostatického poľa spojeného s prítomnosťou katiónov. Tieto oblasti sú veľmi katalytický reaktívne. Veľkosť pórov sa môže meniť v závislosti od požiadaviek na výrobok. Syntetický zeolit ZSM-5 alebo HZSM-5 je používaný s triacylglycerolmi v ropných produktov. Na druhej strane môže generovať mezoporézne formy zeolitu z MCM lineárne, s dlhým reťazcom uhľovodíkov podobného tvaru s uhľovodíkmi obsiahnutými v motorovej nafte. Nevýhodou tejto skupiny procesov je vysoká cena zeolitových katalyzátorov a ich obmedzená recyklovateľnosť, ako aj problém vysporiadať sa s použitým katalyzátorom.
V patentovom dokumente SK 287982 B6 sú vyššie uvedené nevýhody spôsobu katalytického krakovania triacylglycerolov eliminované použitím katalyzátora na báze lignocelulózy alebo celulózového materiálu v podobe granúl, práškov alebo vlákna. Avšak pri tomto spôsobe je relatívne značná spotreba katalyzátora, a tým je celý proces málo efektívny.
Podstata technického riešenia
Uvedené nevýhody termického krakovania uvedené v dokumentoch doterajšieho stavu techniky do značnej miery odstraňuje technické riešenie, ktorého cieľom je dosiahnutie zlepšenia efektivity krakovacieho procesu pri nižšej spotrebe katalyzátora.
Na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora na termokatalytické krakovanie makromolekulových organických zlúčenín plastov a/alebo komunálneho odpadu sa podľa technického riešenia použije zmes, ktorá obsahuje 10 až 15 % hmotn. alkalickej zmesi a zvyšok do 100 % hmotn. je biomasa pozostávajúca z lignocelulózy a/alebo celulózy vo forme zrna, drviny, pilín, slamy, vlákien alebo zberového papiera. Alkalická zmes obsahuje 0,1 až 1,5 % hmotn. alkálií a zvyšok do 100 % hmotn. je H2O. Alkálie sú vybrané z nasledujúcich skupín zlúčenín: alkalické hydroxidy, hydroxidy alkalických zemín, alkalické uhličitany, uhličitany alkalických zemín, alkalické hydrouhličitany, hydrouhličitany alkalických zemín, alebo ich zmesí.
Spôsob prípravy špecificky aktivovaného katalyzátora spočíva v tom, že zmes, obsahujúca 10 až 15 % hmotn. alkalickej zmesi a zvyšok do 100 % hmotn. je biomasa, sa homogenizuje. Následne sa H2O odparí a takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor sa dosuší pri teplote do 260 °C. Uvedeným procesom dosiahneme požadovanú funkcionalitu predmetného katalyzátora. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je vo forme zŕn alebo granúl a jeho častice majú aspoňjeden rozmer v rozmedzí od 0,01 do 10 mm.
Lignocelulózový špecificky aktivovaný katalyzátor pripravený podľa technického riešenia je určený na termokatalytické krakovanie makromolekulových organických zlúčenín plastov a/alebo komunálneho odpadu.
S použitím biomasy - lignocelulózy a/alebo celulózy ako základnej zložky katalyzátora sú spojené jeho nespočetné výhody. Hlavná výhoda špecificky aktivovaného katalyzátora je jeho veľmi nízka cena, keďže
SK 50139-2020 U1 suroviny na jeho prípravu sú ľahko dostupné. Ako katalyzátor sa môže výhodne použiť aj špecifický odpad. Medzi výhodné zložky katalyzátora možno zaradiť odpad z poľnohospodárskej výroby, odpad zo spracovaného dreva, ďalej mletá obilná či repková slama, seno, suché lístie, mleté kukuričné klasy, orechové škrupiny, rozomletý lisovaný koláč zo semien repky alebo slnečnicových semien, ale tiež zberový papier.
Použité suroviny sú recyklovateľné, olejový zvyšok je využiteľný. Môžeme konštatovať, že katalytická aktivita špecificky upravenej lignocelulózy i celulózy môže byť použitá ako krakovací katalyzátor - a nie ako zložka katalyzátora.
Odstránenie lignínu a zvýšená teplota v priebehu krakovania tvorí z biomasy z lignocelulózy a/alebo celulózy hubovitú ale silnú štruktúru s otvormi, ktoiých rozmery sú podobné zeolitom. Pórovitá štruktúra má potom za následok, rovnako ako spôsob so zeolitom, štiepeme štruktúry. Aj u lignocelulózy existujúce alkalické kovy majú rovnakú funkciu. U prírodnej lignocelulózy je obsah alkálií relatívne nízky. Špecifickou aktiváciou, t. j. pridávaním alkálií, ako sú alkalické hydroxidy, hydroxidy alkalických zemín alkalické uhličitany, uhličitany alkalických zemín, alkalické hydrouhličitany, hydrouhličitany alkalických zemín, sa zvyšuje hodnotu obsahu alkálií, čím dochádza k špecifickému aktivovaniu katalyzátora.
Uvedeným postupom je katalyzátor špecificky aktivovaný a plnohodnotne použiteľný pre proces katalyticého krakovania.
Proces termokatalytického krakovania prebieha takým spôsobom, že sa vo vhodnom zariadení (reaktore) zmieša surovina - plasty a/alebo komunálny odpad s špecificky aktivovaným katalyzátorom, pričom podiel špecificky aktivovaného katalyzátora je do 15 % hmotn. Surovina použitá na krakovanie môže byť na báze plastov z výroby plastov, znečistené plasty biozložkami, komunálny odpad a podobne. (Plasty môžu obsahovať živočíšne tuky, loj, bravčovú masť, kurací tuk, rybie oleje, kafilémy tuk a podobné produkty). Špecificky aktivovaný katalyzátor je vo forme zŕn, granúl alebo vlákien. Reakčná zmes sa udržuje medzi teplotami 400 až 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 60 minút. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia makromolekulámych štruktúr plastov/komunálneho odpadu vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoiý potom prechádza do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých jeho zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Zariadenie nemusí byť v ochrannej atmosfére, keďže zariadenie neumožňuje prístup kyslíka. Využitý katalyzátor je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú ako drevené uhlie. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve až do 75 % hmotn., plynný podiel až do 15 % hmotn. a zvyšok do 100 % tvorí použitý katalyzátor.
Použitý katalyzátor môže byť spracovaný a použitý napríklad ako aktívne uhlie. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu termokatalytického krakovania obsahuje do 10 % H2O v závislosti od zloženia vstupov. Voda je s ostatnými zložkami v kvapalnom kondenzáte vzájomne nerozpustná, teda sa spontánne ustáli a oddelí sa ako samostatná fáza.
Procesom destilácie je ďalej možné dosiahnuť oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej fázy. Ľahká frakcia zahŕňa uhľovodíky v oblasti benzínov, stredná frakcia zahŕňa uhlovodíky v oblasti dieselu a ťažká frakcia sa vracia naspäť do procesu krakovania. V procese nevzniká žiadny odpad.
Vo vzniknutom plynnom podiele majú dominantné zastúpenie CH4, C2H4 a C2H6.
Termokatalytické krakovanie plastov a/alebo komunálneho odpadu s použitím špecificky aktivovaného katalyzátora môže byť uskutočňované ako vsádzkový aj ako kontinuálny proces.
Predložené riešenie zabezpečuje vysokú efektivitu krakovacieho procesu. Uvedený proces umožňuje dosiahnuť ekonomicky nižšie vstupné náklady, ktoré genemjú vyššiu efektívnosť, napríklad aj recyklovateľný katalyzátor. Lignocelulózový/celulózový špecificky aktivovaný katalyzátor zostane po prvom použití vo forme pórovitého materiálu vyššej hustoty, podobne ako je napríklad uhlie. Je možné ho recyklovať bez zmeny parametrov a viackrát použiť. Použité, alebo spracovávané plasty a komunálny odpad ovplyvňujú kvapalné zloženie krakovaného kondenzátu len nepatrne. Nakladanie s použitým katalyzátorom je bezproblémové a prakticky s veľmi malými nákladmi. Použitý prírodný katalyzátor má relatívne vysokú energetickú hodnotu. Po extrakcii organických zvyškov je využiteľný ako uhlie alebo môže byť využiteľný pri výrobe ocele. Taktiež môže byť využitý ako nezávadné hnojivo do pôdy.
Príklady uskutočnenia
Príklad 1
Zmiešaním alkálie, v tomto prípade KOH, pričom miešací pomer je 99 % hmotn. H2O a 1 % hmotn. KOH sa pripraví alkalická zmes. Následne sa alkalická zmes zmieša s biomasou - pilinami (0,1-2 mm), vzniknutá zmes sa homogenizuje, po odparení H2O z uvedenej zmesi sa zmes dosuší pri teplote 260 °C. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je aktivovaná lignocelulóza vo forme zŕn a granúl.
SK 50139-2020 U1
V dvojhrdlovej sklenej banke s objemom 1 000 ml sa zmieša 250 g plastov a 27,5 g špecificky aktivovaného katalyzátora, čo zodpovedá jeho 11 % hmotn. podielu v takto vzniknutej zmesi pripravenej pre proces katalytického krakovania. Reakčná zmes sa po dobu 15 minút udržuje pri teplote 400 až 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 20 minút, vrátane ochladzovania. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia štruktúry plastov vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoré prechádzajú do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve 75 % hmotn., plynný podiel 7 % hmotn. a zostatok 18 % hmotn. tvorí použitý katalyzátor, ktoiý je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú drevenému uhliu. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu katalytického krakovania, obsahuje 5 % hmotn. H2O. Voda v kvapalnom kondenzáte sa ustáli a následne je oddelená ako samostatná kvapalná fáza.
Procesom destilácie je ďalej dosiahnuté oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej fázy:
Ťažká frakcia 8 %
Stredná frakcia 83 %
Ľahká frakcia 9 %
V procese nevzniká žiadny odpad. Niektoré parametre destilovaného zvyšku: viskozita (40 °C) 6,38 mm2/s, hustota (15 °C) 824 kg.m ý obsah O2 3,34 % hmotn., obsah H2O 36 ppm, číslo kyslosti <1 mg KOH/g, spalné teplo 39,07 MJ/kg.
Príklad 2
Pripraví sa alkalická zmes zmiešaním alkálie, v tomto prípade NaOH, pričom miešací pomer je 99 % hmotn. H2O a 1 % hmotn. NaOH. Následne sa alkalická zmes zmieša s biomasou - slamou (0,1-1 mm), vzniknutá zmes sa homogenizuje, potom prebehne proces odparenia H2O z uvedenej zmesi a zmes sa dosuší pri teplote 260 °C. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je aktivovaná lignocelulóza vo forme zŕn a granúl.
V reaktore, ktoiý je tvorený šnekom v potrubí a je elektricky vyhrievaný cez vonkajší plášť, sa zmieša 5 kg komunálneho odpadu (INPUT) a 0,55 kg špecificky aktivovaného katalyzátora, čo zodpovedá jeho 11 % hmotn. podielu v takto vzniknutej zmesi pripravenej pre proces katalytického krakovania. Reaktor sa udržuje na teplote 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 60 minút. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia makromolekulárnych štruktúr komunálneho odpadu vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoiý potom prechádza do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých jeho zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve 70 % hmotn., plynný podiel 12 % hmotn. a zostatok 18 % hmotn. tvorí použitý katalyzátor, ktoiý je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú drevenému uhliu. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu katalytického krakovania, obsahuje 5 % hmotn. H2O. Voda v kvapalnom kondenzáte sa ustáli a následne je oddelená ako samostatná kvapalná fáza.
Procesom destilácie je ďalej dosiahnuté oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej fázy:
Ťažká frakcia 7 %
Stredná frakcia 80 %
Ľahká frakcia 13%
V procese nevzniká žiadny odpad. Niektoré parametre destilovaného zvyšku: viskozita (40 °C) 7,41 mm2/s, hustota (15 °C) 803 kg.m \ obsah O2 5,47 % hmotn., obsah H2O 78 ppm, číslo kyslosti 14 mg KOH/g, spalné teplo 37,97 MJ/kg.
Príklad 3
Pripraví sa alkalická zmes zmiešaním alkálie, v tomto prípade Na2COs, pričom miešací pomer je 98,5 % hmotn. H2O a 1,5 % hmotn. Na2CO3. Následne sa alkalická zmes zmieša s biomasou - celulózou (0-0,1 mm), vzniknutá zmes sa homogenizuje, potom prebehne proces odparenia H2O z uvedenej zmesi a zmes sa dosuší pri teplote 260 °C. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je aktivovaná celulóza vo forme zŕn a granúl.
V dvojhrdlovej sklenej banke s objemom 1 000 ml sa zmieša 250 g plastov a 37,5 g špecificky aktivovaného katalyzátora, čo zodpovedá jeho 15 % hmotn. podielu v takto vzniknutej zmesi pripravenej pre proces katalytického krakovania. Reakčná zmes sa po dobu 15 minút udržuje pri teplote 400 až 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 20 minút, vrátane ochladzovania. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia štruktúry plastov vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoré prechádzajú do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve
SK 50139-2020 U1 % hmotn., plynný podiel 9 % hmotn. a zostatok 13 % hmotn. tvorí použitý katalyzátor, ktoiý je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú drevenému uhliu. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu katalytického krakovania, obsahuje 6 % hmotn. H2O. Voda v kvapalnom kondenzáte sa ustáli a následne je oddelená ako samostatná kvapalná fáza.
Procesom destilácie je ďalej dosiahnuté oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej ľázy:
Ťažká frakcia 7 %
Stredná frakcia 82 %
Ľahká frakcia 11 %
V procese nevzniká žiadny odpad. Niektoré parametre destilovaného zvyšku: viskozita (40 °C) 4,36 mm2/s, hustota (15 °C) 798 kg.m \ obsah O2 2,27 % hmotn., obsah H2O 23 ppm, číslo kyslosti <1 mg KOH/g, spalné teplo 39,87 MJ/kg.
Príklad 4
Pripraví sa alkalická zmes zmiešaním alkálie, v tomto prípade NaOH, pričom miešací pomer je 99,5 % hmotn. H2O a 0,5 % hmotn. NaOH. Následne sa alkalická zmes zmieša s biomasou - slamou (0,1- 1 mm), vzniknutá zmes sa homogenizuje, potom prebehne proces odparenia H2O z uvedenej zmesi a zmes sa dosuší pri teplote 260 °C. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je aktivovaná lignocelulóza vo forme zŕn a granúl.
V reaktore, ktoiý je tvorený šnekom v potrubí a je elektricky vyhrievaný cez vonkajší plášť, sa zmieša 5 kg komunálneho odpadu (INPUT) a 0,5 kg špecificky aktivovaného katalyzátora, čo zodpovedá jeho 10 % hmotn. podielu v takto vzniknutej zmesi pripravenej pre proces katalytického krakovania. Reaktor sa udržuje na teplote 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 60 minút. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia makromolekulárnych štruktúr komunálneho odpadu vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoiý potom prechádza do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých jeho zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve 73 % hmotn., plynný podiel 10 % hmotn. a zostatok 17 % hmotn. tvorí použitý katalyzátor, ktoiý je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú drevenému uhliu. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu katalytického krakovania, obsahuje 7 % hmotn. H2O. Voda v kvapalnom kondenzáte sa ustáli a následne je oddelená ako samostatná kvapalná ľáza.
Procesom destilácie je ďalej dosiahnuté oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej ľázy:
Ťažká frakcia 10 %
Stredná frakcia 79 %
Ľahká frakcia 11 %
V procese nevzniká žiadny odpad. Niektoré parametre destilovaného zvyšku: viskozita (40 °C) 7,98 mm2/s, hustota (15 °C) 818 kg.m \ obsah O2 6,07 % hmotn., obsah H2O 69 ppm, číslo kyslosti 9 mg KOH/g, spalné teplo 38,56 MJ/kg.
Príklad 5
Pripraví sa alkalická zmes zmiešaním alkálie, v tomto prípade NaOH, pričom miešací pomer je 98,5 % hmotn. H2O a 1,5 % hmotn. NaOH. Následne sa alkalická zmes zmieša s biomasou - slamou (0,1 - 1 mm), vzniknutá zmes sa homogenizuje, potom prebehne proces odparenia H2O z uvedenej zmesi a zmes sa dosuší pri teplote 260 °C. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je aktivovaná lignocelulóza vo forme zŕn a granúl.
V reaktore, ktoiý je tvorený šnekom v potrubí a je elektricky vyhrievaný cez vonkajší plášť, sa zmieša 5 kg komunálneho odpadu (INPUT) a 0,75 kg špecificky aktivovaného katalyzátora, čo zodpovedá jeho 15 % hmotn. podielu v takto vzniknutej zmesi pripravenej pre proces katalytického krakovania. Reaktor sa udržuje na teplote 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 60 minút. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia makromolekulárnych štruktúr komunálneho odpadu vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoiý potom prechádza do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých jeho zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve 71 % hmotn., plynný podiel 14 % hmotn. a zostatok 15 % hmotn. tvorí použitý katalyzátor, ktoiý je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú drevenému uhliu. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu katalytického krakovania, obsahuje 9 % hmotn. H2O. Voda v kvapalnom kondenzáte sa ustáli a následne je oddelená ako samostatná kvapalná ľáza.
Procesom destilácie je ďalej dosiahnuté oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej ľázy:
Ťažká frakcia 8 %
Stredná frakcia 77 %
Ľahká frakcia 15 %
SK 50139-2020 U1
V procese nevzniká žiadny odpad. Niektoré parametre destilovaného zvyšku: viskozita (40 °C) 3,77 mm2/s, hustota (15 °C) 778 kg.m\ obsah Oz 4,47 % hmotn., obsah H2O 26 ppm, číslo kyslosti 5 mg KOH/g, spalné teplo 39,17 MJ/kg.
Príklad 6
Pripraví sa alkalická zmes zmiešaním alkálie, v tomto prípade KHCO3, pričom miešací pomer je 99 % hmotn. H2O a 1 % hmotn. KHCO3. Následne sa alkalická zmes zmieša s biomasou - kukuričné šúľky (0,1 2 mm), vzniknutá zmes sa homogenizuje, potom prebehne proces odparenia H2O z uvedenej zmesi a zmes sa dosuší pri teplote 260 °C. Takto pripravený špecificky aktivovaný katalyzátor je aktivovaná lignocelulóza vo forme zŕn a granúl.
V dvojhrdlovej sklenej banke s objemom 1 000 ml sa zmieša 250 g plastov a 37,5 g špecificky aktivovaného katalyzátora, čo zodpovedá jeho 15 % hmotn. podielu v takto vzniknutej zmesi pripravenej pre proces katalytického krakovania. Reakčná zmes sa po dobu 15 minút udržuje pri teplote 400 až 450 °C. Termický proces má ohraničenú výdrž pri danej teplote celkom 20 minút, vrátane ochladzovania. Intenzívny vývoj pár v technologickom procese v priebehu katalytickej reakcie je výsledkom štiepenia štruktúry plastov vykonávaný priamo v termickom zariadení, ktoré prechádzajú do kondenzátora, kde jeho dostatočný povrch umožňuje kondenzovanie všetkých zložiek. Teplota kvapalnej reakčnej zmesi a prívod pary v kondenzátore sú počas reakcie merané a udržované na nastavenej teplote. Výsledkom procesu je kvapalný kondenzát v množstve 77 % hmotn., plynný podiel 5 % hmotn. a zostatok 18 % hmotn. tvorí použitý katalyzátor, ktoiý je pevný a krehký, má nižšiu hustotu a štruktúru podobnú drevenému uhliu. Kvapalina kondenzátu, ako hlavného produktu katalytického krakovania, obsahuje 6 % hmotn. H2O. Voda v kvapalnom kondenzáte sa ustáli a následne je oddelená ako samostatná kvapalná fáza.
Procesom destilácie je ďalej dosiahnuté oddelenie ťažkej, strednej a ľahkej frakcie tekutej fázy:
Ťažká frakcia 9 %
Stredná frakcia 82 %
Ľahká frakcia 9 %
V procese nevzniká žiadny odpad. Niektoré parametre destilovaného zvyšku: viskozita (40 °C) 6,95 mm2/s, hustota (15 °C) 837 kg.m \ obsah O2 4,34 % hmotn., obsah H2O 46 ppm, číslo kyslosti 16 mg KOH/g, spalné teplo 39,96 MJ/kg.
Priemyselná využiteľnosť
Spôsob termokatalytického krakovania makromolekulámych organických zlúčenín - plastov a komunálneho odpadu s použitím lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora pripraveného podľa technického riešenia možno využiť pri výrobe biopalív a alternatívnych palív z obnoviteľných zdrojov. Kvapalný produkt z krakovania môže byť po úprave použitý ako palivo, ekopalivo, alternatívne palivo, pohonné hmoty alebo palivová zložka pre motorové vozidlá na báze obnoviteľných surovín.
Claims (4)
- SK 50139-2020 U1NÁROKY NA OCHRANU1. Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora na termokatalytické krakovanie makromolekulových organických zlúčenín - plastov a komunálneho odpadu, vyznačujúca sa tým, že obsahuje 10 až 15 % hmotn. alkalickej zmesi a zvyšok do 100 % hmotn. je biomasa pozostávajúca z lignocelulózy a/alebo celulózy vo forme zrna, drviny, pilín, slamy, vlákien alebo zberového papiera, pričom alkalická zmes pozostáva z 0,1 až 1,5 % hmotn. alkálií a zvyšok do 100 % hmotn. je H2O.
- 2. Zmes podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že alkálie sú vybrané z nasledujúcich skupín zlúčenín: alkalické hydroxidy, hydroxidy alkalických zemín, alkalické uhličitany, uhličitany alkalických zemín, alkalické hydrouhličitany, hydrouhličitany alkalických zemín, alebo ich zmesí.
- 3. Spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, vyznačujúci sa tým, že zmes podľa nárokov 1 alebo 2 sa homogenizuje a po odparení vody sa dosuší pri teplote do 260 °C, pričom častice takto pripraveného špecificky aktivovaného katalyzátora sú vo forme zŕn alebo granúl a majú aspoň jeden rozmer v rozmedzí od 0,01 do 10 mm.
- 4. Použitie lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora pripraveného podľa nároku 3 na termokatalytické krakovame makromolekulových organických zlúčenín plastov a/alebo komunálneho odpadu.Koniec dokumentu
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK501392020U SK9255Y1 (sk) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora a jeho použitie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK501392020U SK9255Y1 (sk) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora a jeho použitie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK501392020U1 true SK501392020U1 (sk) | 2021-03-24 |
| SK9255Y1 SK9255Y1 (sk) | 2021-07-28 |
Family
ID=75349181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK501392020U SK9255Y1 (sk) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora a jeho použitie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK9255Y1 (sk) |
-
2016
- 2016-06-08 SK SK501392020U patent/SK9255Y1/sk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK9255Y1 (sk) | 2021-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kabir et al. | Recent progress on catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass to high-grade bio-oil and bio-chemicals | |
| Suresh et al. | Microwave pyrolysis of coal, biomass and plastic waste: a review | |
| Tawalbeh et al. | A critical review on metal-based catalysts used in the pyrolysis of lignocellulosic biomass materials | |
| Kurnia et al. | Advances in biofuel production from oil palm and palm oil processing wastes: a review | |
| Jafarian et al. | A comparative study on the quality of bioproducts derived from catalytic pyrolysis of green microalgae Spirulina (Arthrospira) plantensis over transition metals supported on HMS-ZSM5 composite | |
| Demiral et al. | Pyrolysis of apricot kernel shell in a fixed-bed reactor: Characterization of bio-oil and char | |
| Arun et al. | Co-liquefaction of Prosopis juliflora with polyolefin waste for production of high grade liquid hydrocarbons | |
| CN108026450B (zh) | 将生物质转化成液态烃物质 | |
| US8940949B2 (en) | Hydrothermal conversion of biomass to hydrocarbon products | |
| Krutof et al. | Upgrading of biomass sourced pyrolysis oil review: focus on co-pyrolysis and vapour upgrading during pyrolysis | |
| Zhong et al. | A minireview on catalytic fast co-pyrolysis of lignocellulosic biomass for bio-oil upgrading via enhancing monocyclic aromatics | |
| US20150210931A1 (en) | System and method for the production of jet fuel, diesel, and gasoline from lipid-containing feedstocks | |
| Mohammed et al. | Recent advances on strategies for upgrading biomass pyrolysis vapour to value-added bio-oils for bioenergy and chemicals | |
| Jiang et al. | Review of the direct thermochemical conversion of lignocellulosic biomass for liquid fuels | |
| Biswas et al. | Advanced hydrothermal liquefaction of biomass for bio-oil production | |
| Mishra et al. | Pyrolysis of Cascabela thevetia seeds over ZSM-5 catalysts: fuel properties and compositional analysis | |
| Miranda et al. | Characterization of pyrolysis products obtained during the preparation of bio-oil and activated carbon | |
| Arabiourrutia et al. | Catalytic pyrolysis of date palm seeds on HZSM-5 and dolomite in a pyroprobe reactor in line with GC/MS | |
| WO2015092143A1 (en) | Intergrated pyrolysis process | |
| Jindal et al. | Effect of process conditions on hydrothermal liquefaction of biomass | |
| US20150148553A1 (en) | Hydrothermal Conversion of Biomass to Hydrocarbon Products | |
| Hussain et al. | Production of highly upgraded bio-oils through two-step catalytic pyrolysis of water hyacinth | |
| SK501392020U1 (sk) | Zmes na prípravu lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora, spôsob prípravy lignocelulózového špecificky aktivovaného katalyzátora a jeho použitie | |
| Gholizadeh et al. | A review on thermochemical based biorefinery catalyst development progress | |
| Saad et al. | Catalytic conversion of pyrolysis tar to produce green gasoline-range aromatics |