Технология сухой перегонки
За исключением производства высокоценного древесного угля, используемого как в качестве топлива, так и для других целей, сухая перегонка биомассы в промышленном масштабе не используется в развитых странах. Древесный уголь обычно получают путем нагревания древесины до 350 °С в пиролитическом реакторе. Выход составляет около 35% топлива с энергоемкостью примерно 29 ГДж/т, то есть сохраняется около 50% энергии древесины.
Ниже даются комментарии по другим предложенным процессам. В одном из процессов используется пиролиз при 500—600 °С и давлении 20 бар с получением синтеза газа. Наконец, быстрый пиролиз сухой биомассы при 800 °С ведет к образованию олефинов, которые могут быть полимеризованы в автомобильный бензин (его заменитель).
В «западном» процессе (ранее процесс Гаррота) сырье должно быть высушено и тонко размолото. Теплота, необходимая для осуществления пиролиза, получается в результате реакции. Газы удаляются из угля в циклонном сепараторе до очистки от жидкостей и остающихся твердых частиц, а затем уголь и газы возвращаются в пиролизатор. Схематическая диаграмма этого процесса показана на рис. 7.4.
В целях максимизации выхода жидкости время пиролиза сокращается до нескольких секунд. Выход пиролитического масла составляет около 40% в расчете на сухое сырье. Пиролитическое масло не смешивается с топливной нефтью, имеет коррозионные свойства, аналогичные свойствам уксусной кислоты, и может храниться только в течение примерно двух недель вследствие продолжающихся химических реакций.
Для использования этого масла в качестве топлива необходимо специальное оборудование. Теплотворная способность пиролитического масла составляет около 53% теплотворной способности топливной нефти (по массе). Выход угля составляет от 20 до 50%,содержание
Биомасса Биомасса газы Рис. 7.4. Пиролиз биомассы |
золы в угле до 50%. Газы имеют низкую теплотворную способность и содержат до 65% двуокиси углерода и до 8% сероводорода.
Свойства пиролитического масла Углерод — 57,5%. Водород — 7,6%. Кислород — 33,4%. Энергоемкость — 24 ГДж/т. Плотность — 1,3 г/см3.
В ходе процесса древесные стружки проходят через печь с продуктами реакции. В качестве катализатора добавляется древесная зола. Газы, жидкости и уголь газифицируются с помощью пара, присутствующего в древесине. Этот процесс считается авто термическим вследствие экзотермического характера разложения древесины и переноса тепла от горячих продуктов в систему.
Третий процесс включает быструю паровую газификацию биомассы с образованием смеси олефиновых углеводородов. Высушенную биомассу размалывают в муку, насыщают паром и остаточными газами полимеризационного реактора и нагревают до 800 °С.
Эндотермическая реакция поддерживается путем сжигания пиролитического угля (побочного продукта) и отходящих газов. Образовавшиеся газы содержат около 4% по массе этилена, полиме - ризующегося до высших углеводородов при давлении около 56 кг/см3 и температуре 500 °С. Однако побочные продукты не обеспечивают достаточного количества теплоты для протекания процесса, что вызывает необходимость сжигания дополнительного количества древесины. Выход автомобильного бензина и масла определяется термической эффективностью 11,9% в расчете на сухое древесное сырье.