Отходы биомассы являются возобновляемым сырьем. Пиролиз является одной из важных технологий переработки отходов биомассы. Ценная бионефть, биоуголь и пиролизный газ могут быть получены путем пиролиза биомассы в условиях гипоксии.
Что такое пиролиз биомассы?
Сравнение быстрого пиролиза и медленного пиролиза
Пиролиз можно разделить на две подгруппы: медленный пиролиз и быстрый пиролиз. Ключевыми отличиями являются максимальная температура реакции и скорость нагрева. Различные температуры реакции и скорости нагрева являются основными факторами, влияющими на морфологию основных продуктов пиролиза. В таблице ниже представлено сравнение особенностей медленного и быстрого пиролиза. Обычно медленный пиролиз способствует производству твердого полукокса, тогда как быстрый пиролиз способствует производству жидкого бионефти.
|
Особенности |
Медленный пиролиз | Быстрый пиролиз |
| Температура | 300 ℃-600 ℃ |
600 ℃ -1000 ℃ |
|
Время жительства |
Нагрев образца в течение нескольких часов или дней. | Нагрев образца в течение секунд (1–2 с) или минут (1–10 мин) и быстрая конденсация продуктов в течение секунд. |
|
Тарифы на отопление |
0.1°C/с-80°C/с | 100°С/с–1000°С/с |
|
проветривание |
Бескислородный или ограниченный | Без кислорода |
|
Размер частицы |
||
| Главный продукт | Твердый биоуголь |
Жидкое биомасло |
|
Преимущества |
|
|
|
Недостатки |
|
|
Побочные продукты пиролиза биомассы и их применение
Поскольку при пиролизе отсутствует кислород, горения не происходит. Вместо этого пиролиз биомассы дает три продукта: жидкую бионефть, твердый биоуголь и биогаз. Доля этих продуктов зависит от состава биомассы и параметров процесса.
Широкое применение биоугля
Биоуголь является основным продуктом медленного пиролиза (300 ℃-600 ℃). Это черный углеродистый материал, образующийся во время пиролитической реакции в высокотемпературной среде с низким содержанием кислорода. Это устойчивый богатый углеродом остаток, остающийся после удаления летучих газов и жидкостей в процессе пиролиза. Вот несколько распространенных применений биочара:
Поправка к почве: Biochar используется в качестве кондиционера почвы для улучшения плодородия почвы, удержания воды и доступности питательных веществ.
Улавливание углерода: Он служит методом секвестрации углерода. Это помогает уменьшить выбросы парниковых газов и бороться с изменением климата.
Эффективное топливо: Он может служить эффективным промышленным топливом на сталелитейных заводах, цементных заводах, угольных электростанциях и т. д. Он также широко используется в качестве топлива для приготовления пищи и отопления домов, барбекю и выживания в дикой природе.
Корм для животных Biochar: Добавленный в корм для скота, он может сократить выбросы метана от жвачных животных, регулируя пищеварительную способность скота, что полезно для окружающей среды.
Большой потенциал бионефти
Бионефть является основным продуктом быстрого пиролиза (600℃-1000℃). Это темно-коричневая жидкость. Это смесь сложных углеводородов с большим количеством кислорода и воды. Его теплотворная способность составляет 15.0 ~ 16.0 МДж/кг, что составляет 50-70% нефтяного топлива. Ниже поясняются потенциальные области применения бионефти.
Промышленное топливо: По сравнению с газообразными продуктами бионефть имеет более высокую плотность энергии и ее легче хранить или транспортировать. Поэтому он считается перспективным альтернативным сырьем для нефтяного топлива. Его потенциальное применение включает использование в качестве топлива для отопления и выработки электроэнергии в котлах, двигателях и турбинах.
Химическое производство: Бионефть содержит множество ценных соединений. Следовательно, химическая экстракция или реакция бионефти может использоваться для производства специальных химикатов. Например, его можно использовать для производства консервантов, табачных жидкостей, предшественников смол, удобрений и добавок в фармацевтической промышленности и ароматизаторов в пищевой промышленности.
Обычное сырье из биомассы для пиролиза
В процессе пиролиза можно использовать различные материалы биомассы. По сравнению с биомассой в широком смысле лигноцеллюлозная биомасса в узком смысле более широко используется в пиролизе.
- Древесные отходы от рубки или обрезки деревьев
К таким отходам обычно относятся ветки, кора, верхушки деревьев, листья и т. д. Это те части, которые не имеют прямого значения для использования при лесозаготовках или обрезке деревьев. - Отходы древесных отходов при деревообработке
К таким отходам обычно относятся древесная щепа, опилки, стружка и т. д. Обычно они являются побочным продуктом деревообработки или некондиционным продуктом.
- соломка: В основном это соломинки из различных зерен, таких как пшеничная солома, кукурузная солома и так далее.
- Зерновой остаток: относится к остаткам, образующимся после сбора урожая, например, кукурузным початкам, рисовой шелухе и т. д.
- Овощные и фруктовые остатки: Это означает отходы, произведенные в овощной и фруктовой промышленности, такие как кожура, фруктовые косточки и т. д.
Процесс пиролиза биомассы
Процесс пиролиза биомассы обычно состоит из следующих стадий:
- Сушка: Перед началом пиролиза биомассу сушат для снижения содержания влаги. Избыток влаги может снизить эффективность процесса пиролиза и привести к неполному разложению.
- Обогрев: Затем высушенную биомассу нагревают до определенной температуры в реакторе пиролиза. Диапазон температур может варьироваться в зависимости от желаемых продуктов и типа биомассы.
- Пиролиз: При повышении температуры и отсутствии кислорода биомасса подвергается термическому разложению и распадается на соединения с меньшей молекулярной массой. Таким образом производят три основных продукта.
- Конденсация: После разложения бионефть и биогаз охлаждаются, в результате чего получается жидкая бионефть.
Преимущества биомассы пиролиза
Пиролиз биомассы является ценной и перспективной технологией с экономическими и экологическими преимуществами. Конкретная информация следующая.
