Течно гориво - не само от масло и рапица, но и от дървесина » PromWood » Управление на отпадъци »
Въпросите за използването на алтернативни суровини за производството на течни горива са много актуални за Украйна: ние разполагаме с малко собствен петрол и всяка година той става по-скъп на световния пазар.
Ето защо проблемът с производството на гориво от земеделска култура - рапица - беше активно обсъждан в правителствените среди. Има и друг източник - това са отпадъците от дъскорезницата, дървообработването и производството на целулоза и хартия, по подходящ начин е възможно да се zrjuvat, в резултат на което могат да се получат ценни химически суровини и течни горива.
Всъщност производството на дървесен алкохол, върху който работят колите или не цяла Бразилия, има дълга история. Според някои сведения още през 1887 г. те започват производството му в компанията на немския химик Ернст Шеринг и го използват в парфюмерийната и фармацевтичната промишленост.
Основният компонент на всяко течно гориво е етанолът. Именно присъствието му в дървото предизвика значителен интерес сред изследователите. Да активизират работата си в края на 70-те години на миналия век накара енергийната криза, поради рязкото покачване на цените на петрола.
Фирми от САЩ разработват непрекъснат процес за хидролиза на натрошени суровини, съдържащи целулоза, с помощта на сярна киселина. Етанолът, образуван по време на ферментацията на захарите, има същата цена като бензина.
Течните биогорива могат да се използват като допълнение към петролните горива или частично да ги заменят.
Съставът на продуктите зависи от условията на процеса и вида на дървесината, тъй като съотношението на дървесните компоненти (лигнин, целулоза, хемицелулоза) не е еднакво при различните видове.
Изследователска работа по втечняване на дървесина за производство на течни горивазапочва в края на 20-те години на миналия век в страни, които нямат собствени нефтени запаси - Германия, Англия, Швеция. Доказано е, че когато дървото се третира с органични разтворители при повишени температури и налягания, е възможно да се постигне пълно или значително превръщане в течни продукти.
Ефективността на втечняването се повишава във водородна среда в присъствието на катализатори за хидрогениране. Според немски патент от 1930 г., получен от I. G. Farbenindustrie, когато смърчовата дървесина се обработва с етанол и бензен (1: 1) при 280 Co и налягане до 16 MPa, се получават 54% течни продукти, разтворени в смес от алкохол и бензол. Остатъкът е 17% от теглото на дървесината.
Шведските биохимици Bergström и Cederqvist доказаха през 1933 г., че когато фракциите от дървесна смола се преработват в креозот (точка на кипене - 200-255 Co), цялата дървесина преминава в течни продукти дори без използването на катализатори.
Български учени Козлов и Королева, изучавайки през 1949 г. процеса на разтваряне на борови и смърчови стърготини в различни разтворители, установиха, че при постепенно нагряване на дърво до 300 ° C (крайно налягане в рамките на 14 MPa) в сложна смес, съдържаща 35% бензен, 35% етанол, 10% смолисти масла и 20% течни продукти от разтваряне на дървото, дървото се разтваря напълно.
Сега термохимичното втечняване на дървесина се счита за наистина обещаващ начин за получаване на течно гориво - заместител на петролните продукти. Много учени работят върху решаването на този проблем. Така научният екип, състоящ се от Eager, Elliot, Og и Yogokama, разработва методи за втечняване на дървесината и нейните субстрати чрез третирането им с разтвори на карбонати на алкални метали и въглероден оксид и (или) водород.Изборът на вода се дължи на факта, че пълното изсъхване на дървесинатае сложен и не е икономичен и винаги ще присъства в реакционната маса, дори и да не се образува по време на процеса на втечняване. Друга група разработва методи за каталитично хидрогениране на водни суспензии на дървесина с помощта на метални катализатори. От тях най-известният е така нареченият PERC / ALBANY-процес (или CO-процес), който се разработва от Центъра за енергийни изследвания в Питсбърг (САЩ).
Според метода, разработен от споменатия център, дървесината се смесва с рециркулиращо масло, добавят се около 5 частици катализатор (5% воден разтвор на натриев карбонат) на 100 части от сместа и се обработват в атмосфера от въглероден оксид и водород при 340-350 Co. Твърдият остатък, който не се е разтворил, се изпраща за газификация. Некондензиращите газове от процеса на втечняване се добавят към газа от газогенератора, пречистват се и се изпращат вместо въглероден окис към етапа на втечняване на дървесината. Добивът на масло с калоричност 29-33 MJ / kg е 70%.
Изследвано е втечняването на дървесина чрез обработката й със синтезен газ в етанол, циклохексанол, толуопи и терпентиново масло в присъствието на метализирани катализатори (железен пентакарбонил, железен оксид и др.). Добивът на масло при температури до 230 Co, налягане 6,5 kPa, в зависимост от съотношението на H2: CO, варира от 4,5 до 32% от дървесината. Маслата, използвани като моторни горива, трябва да бъдат хидрокрекирани.
В центъра бяха направени наблюдения върху процеса на втечняване на дървесината чрез обработката й с водно-фенолна смес в азотна или кислородна среда в присъствието на катализатори. В типичен експеримент 2,5 g дърво, 10 g фенол, 13,5 g вода и 0,8 реактиви се третират при 350 Co при налягане от 4 MPa за 40 минути. Втечняване общприключи за няколко минути. Съставът на неутралните вещества не зависи от времето за обработка, при температури под 350 ° C се придружава от карбонизация, така че времето за нагряване до дадена температура трябва да бъде сведено до минимум.
При новия метод на втечняване изсушената букова дървесина се нагрява при 523 - 603o K (250 - 330 Co) за 5 - 15 минути. В безводен глицерин с алкален катализатор (натриев карбонат, калиев хидроксид, калциев оксид) при съотношение дървесина / катализатор като 1 / 0,5-1,5.Дървото се превръща напълно в течни и газообразни продукти, частично разтворими.
В университета в Шербрук (Канада) е изследван процесът на пиролиза на тополово дърво при температура равна или малко по-висока от 350 Co под вакуум. Въз основа на получените данни е проектирана тръбопроводна инсталация с капацитет 1–2 kg суровина на час за производство на течни горива и потенциални химически суровини (на базата на смола.
Проблемът с получаването на течно гориво от дървесни отпадъци може да бъде решен на индустриално ниво. Много страни с ограничени петролни запаси, но с излишъци от биомаса, отдавна са стигнали до подобно заключение. Съвременните цени на петрола насърчават производството на втечнени горива. В този случай е възможно да се получат карбураторни и дизелови горива с по-високо октаново число, отколкото при използване на добавки.