Копіроліз біомаси та вугілля Огляд ефектів параметрів копіролізу, властивостей продукту,

Цуй Цюань

Департамент екологічних наук та інженерії, Школа енергетики та енергетики, Університет Сіань Цзяотун, Сіань, Шеньсі 710049, Китай

Нінбо Гао

Анотація

Занепокоєння за останні кілька десятиліть щодо екологічних та соціально-економічних наслідків залежності від викопного палива призвело до закликів до нових відновлюваних та альтернативних джерел енергії. Це призвело до недавнього інтересу до копіролізу біомаси та вугілля. Було виявлено численні огляди, пов’язані з індивідуальним піролізом вугілля та біомаси. Цей огляд стосується головним чином копіролізу вугілля та біомаси, а потім детально порівнює їх результати з результатами, отриманими з використанням піролізу вугілля та біомаси. Суперечливо, чи існує синергетична або адитивна поведінка, коли вугілля та біомаса змішуються під час копіролізу. У цьому огляді обговорюються ефекти таких параметрів реакції, як типи вихідної сировини, коефіцієнт змішування, швидкість нагрівання, температура та типи реакторів, на появу синергії. Також зазначено основні властивості копіролітичних продуктів. Також пропонуються деякі можливі синергетичні механізми. Крім того, у цій роботі також представлено декілька перспектив, заснованих на літературних дослідженнях.

1. Вступ

Вугілля є найпоширенішим джерелом енергії викопного палива, доступного світовій економіці, і очікувалося, що його запаси будуть тривати до 200 років порівняно з 65 роками та 40 роками для природного газу та сирої нафти відповідно. Піроліз вугілля - хороший метод отримання рідкого палива та інших хімічних речовин; проте врожайність цих продуктів обмежена через низький вміст водню у вугіллі. Гідропіроліз, процес піролізу під воднем, є ефективним методом для поліпшення виходу та якості смоли, але висока вартість чистого водню заважає його промисловому застосуванню. Відповідно, необхідно забезпечувати H2 вугіллям з інших багатих воднем матеріалів, таких як пластикові відходи, полімери, залишки нафти та коксовий газ.

Порівняно з пластиковими відходами та ін. Біомаса є перспективним джерелом для заміни викопного палива в майбутньому, оскільки вона є багатою, відновлюваною, чистою та нейтральною до вуглекислого газу. І біомаса, і вугілля є носіями накопиченої сонячної енергії. Проте профіль формування змінює характер і доступність двох видів палива. Різниця у складі від біомаси до вугілля ілюструється за допомогою діаграми Ван Кревелена з точки зору співвідношень водню/вуглецю (H/C) та кисню/вуглецю (O/H), як описано на малюнку 1 [1]. Можна чітко помітити, що в порівнянні з вугіллям біомаса має вищі значення співвідношення H/C (1,26-1,58) та співвідношення O/C (0,4-0,8). Більший вміст водню в біомасі вказує на те, що біомаса може діяти як донор водню при копіролізі з вугіллям. Крім того, піроліз за своєю суттю має завершуватися в інертній атмосфері, тоді як наявність більш високого вмісту кисню в біомасі насправді забезпечує значне збільшення реактивності середовища піролізу, полегшуючи перетворення вугілля. Таким чином, можна очікувати певного ефекту синергії при спільній переробці біомаси з вугіллям.

Діаграма Ван Кревелена, що показує різні співвідношення H/C та O/C для різних сировинних ресурсів [1].

У цій роботі був представлений вичерпний огляд копіролізу вугілля та біомаси. Інтерес полягає у тому, щоб зосередитись на синергетичних ефектах або адитивних ефектах між вугіллям та біомасою при їх копіролізі. Вказано на вплив таких параметрів реакції, як типи вихідної сировини, коефіцієнт змішування, швидкість нагрівання, температура та типи реакторів, на появу синергії, розподіл та властивості продуктів, що діють на копіроліз. Більше того, були також представлені деякі можливі синергетичні механізми під час копіролізу сумішей вугілля/біомаси.