Технології

Гидродеоксигенация біомаси для підвищення характеристик біопалива

Біопаливо привертає увагу як альтернативне джерело енергії. Воно виробляється у протягом щодо коротких циклів, вносячи незначний внесок у забруднення навколишнього середовища. Збільшення виробництва біопалива може бути досягнуто з допомогою швидкого піролізу, методів, який включає в себе швидкий нагрів сировини в реакторі з псевдозрідженим шаром у відсутність кисню приблизно до 500⁰C менш ніж за одну секунду.

Пари биомасла залишають реактор, а тверді частинки і напівкокс видаляються.Далі пари конденсуються і виходить рідке біомасло сирий продукт з високим вмістом кисню, низькою стабільністю і теплотворною здатністю. Щоб видалити кисень і зробити продукт схожим на сиру нафту, він потребує подальшої переробки.

Серед методів видалення кисню з биомасла каталіз вважається одним із самих ефективних. Існує два основних методи підвищення якості биомасла до промислового рівня: гидродеоксигенация під високим тиском (ГВД) і швидкий каталітичний піроліз з цеолітами.Використовуючи цеоліти в якості каталізаторів, процес деоксигенации можна здійснювати при атмосферному тиску, оскільки не потрібно водень.

Однак низький вміст водню призводить до низького співвідношення H/C, що робить олію низькосортним, з теплотворною здатністю приблизно на чверть меншою, ніж у сирої нафти. ГВД є кращим методом виробництва високоякісного биомасла, яке можна порівняти за ціною і теплотою згоряння з сирою нафтою.В процесі гидродеоксигенации під високим тиском з биомасла витягується кисень, підвищуючи якість палива.

Крім того, при гідруванні під високим тиском сажа не осідає на поверхні каталізатора, що покращує роботу реактора. В реакції використовуються традиційні каталізатори гидродесульфуризации, такі як Cobalt MoS₂/Al₂O₃, або металеві каталізатори, такі як Pd/C. Каталітична переробка биомасла являє собою складну реакційну процедуру з-за великої різноманітності сполук в сировині.

В цілому реакція є екзотермічною з виділенням теплоти близько 2,4 МДж/кг Сульфідні/оксидні катализаторыКобальт і нікель передають електрони атомів молібдену, послаблюючи зв’язок між молібденом і сіркою, яка стає активним центром з вільної орбиталью. При виході кисню з биомасла, сірка протонирует приєднану молекулу, утворюючи карбокатион, який у подальшому підлягає розірванню вуглецевої і кисневої зв’язку.

Кисень виходить, коли утворюється вода.Щоб механізм працював, киснева група, яка утворюється на ділянці металу, повинна бути вилучена у вигляді води. Після тривалої роботи каталізатор переходить з сульфідної в оксидну форму, при якій каталітична активність знижується.

Щоб цього уникнути, в систему додають з’єднання H₂S, що регенерує сульфідні ділянки. Тим не менш, вплив сірки на стабільність каталізатора в даний час невідомо і вимагає подальшої оцінки.Каталізатори з перехідних металловКатализаторы на основі благородних металів Ru, Rh, Pd дуже ефективні при синтезі біопалива, але висока вартість робить їх непридатними для широкого і тривало застосування.

Більш дешеві альтернативи, включаючи Pd/C і нікель Ренея ефективні в поєднанні з Nafion (сульфовані тетрафторэтилен)/SiO₂, однак їх ефективність кількісно оцінювалася лише у вузьких експериментах із з’єднаннями з низьким вмістом фенолу.Майбутні направленияРазработка та удосконалення каталізаторів, розуміння процесів утворення коксу, впливу домішок на біоактивність і продуктивність різних каталізаторів необхідні, щоб оптимізувати технологічні процеси і наблизити їх до промислового використання.Інформаційний портал про енергетику, природних ресурсах та інженерних системах TEPLOKARTA.
RU

Related posts

Leave a Comment