Влияние природных алюмосиликатных материалов на процесс термической переработки отходов растительной биомассы
Автор: Луговой Юрий Владимирович, Чалов Кирилл Вячеславович, Шиманская Елена Игоревна, Степачева Антонина Анатольевна, Сульман Эсфирь Михайловна
Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki
Рубрика: Химические науки
Статья в выпуске: 12 (25), 2017 года.
Бесплатный доступ
В работе исследован процесс пиролиза отходов растительной биомассы с помощью термогравиметрического анализа, а также посредством проведения экспериментов с использованием лабораторной установки пиролиза. В качестве сырья для пиролиза использовалась измельченная лузга семян подсолнечника с влажностью - 5,6%; зольностью - 3,2% и низшей удельной теплотой сгорания - 17,6 кДж/г. Исследование термической устойчивости лузги проводилось в температурном интервале до 600 °С и позволило определить основные пики потери массы образца, количество летучих продуктов и твердого остатка образующихся в результате пиролиза. Было проведено исследование влияния размера фракции исходного сырья на характеристики процесса. Интенсификация процесса пиролиза осуществлялась посредством прямого внесения природных алюмосиликатных материалов в состав пиролизуемого сырья с массовым содержанием 10% от массы исходной навески. Влияние используемых алюмосиликатных материалов на характеристики процесса оценивалось по изменению конверсии (в газообразные, жидкие, твердые продукты), по изменению теплоты сгорания и состава пиролизных газов. В работе проведено сравнение активности в процессе пиролиза исследуемых природных алюмосиликатных материалов с промышленно выпускаемым синтетическим цеолитом ZSM-5. Обработка полученных экспериментальных данных позволила выбрать наиболее активных катализатор среди исследуемых глин и произвести их сравнение между собой и синтетическим цеолитом. По полученным данным наиболее доступным и приводящим к увеличению теплоценности пиролизных газов является монтмориллонитовая глина. При использовании данного алюмосиликата в качестве катализатора прямого внесения в процессе пиролиза лузги семян подсолнечника массовая доля газообразных продуктов увеличилось на 4,3% с одновременным возрастанием теплоты сгорания горючего газа на 8.8 МДж/м3, за счет увеличения суммарного выхода углеводородов С1-С4 на 12,7% по сравнению с некаталитическим процессом.
Пиролиз, отходы растительной биомассы, глины, горючие газы
Короткий адрес: https://sciup.org/14111433
IDR: 14111433 | УДК: 66.092-977 | DOI: 10.5281/zenodo.1101155
Influence of natural alumosilicate materials on the process of thermal processing of waste biomass waste
The process of pyrolysis of plant biomass wastes using thermogravimetric analysis, as well as by conducting experiments using a laboratory pyrolysis plant, was studied. As a raw material for pyrolysis, chopped husk of sunflower seeds with a moisture content of 5,6%; ash content is 3.2% and the lowest specific heat of combustion is 17,6 kJ / g was used. The study of the thermal stability of husk was carried out in the temperature range up to 600 °C and allowed to determine the main peaks of mass loss of the sample, the amount of volatile products and the solid residue formed as a result of pyrolysis. The influence of the size of the feedstock fraction on the process characteristics was studied. Intensification of the pyrolysis process was carried out by direct application of natural aluminosilicate materials into pyrolyzable raw materials with a mass content of 10% of the weight of the initial sample. The effect of the aluminosilicate materials used on the process characteristics was evaluated by changing the conversion (into gaseous, liquid, solid products), by changing the heat of combustion and the composition of the pyrolysis gases. A comparison of activity in the pyrolysis process of the investigated natural aluminosilicate materials with the commercially available synthetic zeolite ZSM-5 was performed. The processing of the obtained experimental data made it possible to select the most active catalyst among the clays and compare them with each other and with a synthetic zeolite. According to the data obtained, montmorillonite clay is the most accessible and leading to an increase in the heat value of pyrolysis gases. When using this aluminosilicate as a catalyst for direct application in the process of pyrolysis of husks of sunflower seeds, the mass fraction of gaseous products increased by 4,3%, while the combustion gas of combustion gas increased by 8.8 MJ/m3, by increasing the total yield of C1-C4 hydrocarbons by 12,7% in comparison with the non-catalytic process.
Список литературы Влияние природных алюмосиликатных материалов на процесс термической переработки отходов растительной биомассы
- Никитин А. В. Агропромышленный комплекс России как стратегический источник ресурсов для биотопливной энергетики//Молодежный научный вестник. 2017. №4. C. 281-286.
- Kosivtsov Yu. Yu., Chalov K. V., Lugovoy Yu. V., Sulman E. M., Stepacheva A. A., Molchanov V. P. Catalytic Pyrolysis of Volatile Tars Contained in Gaseous Products of Fast Pyrolysis of Agricultural Waste//Chemical engineering transactions. 2016. V. 52. 607-612 DOI: 10.3303/CET1652102
- Sulman M., Kosivtsov Yu., Sulman E., Alfyorov V., Lugovoy Yu., Molchanov V., Tyamina I., Misnikov O., Afanasjev A., Kumar N., Murzin D. Influence of aluminosilicate materials on the peat low-temperature pyrolysis and gas formation//Chemical Engineering Journal. 2009. V. 154. №1-3. P. 355-360 DOI: 10.1016/j.cej.2009.04.001
- De Wild P. J., Reith H., Heeres H. J. Biomass pyrolysis for chemicals//Biofuels. 2011. V. 2. №2. P. 185-208 DOI: 10.4155/bfs.10.88
