чертежи, схемы и видео сборки отопительной системы

Современный рынок приборов отопления может поразить разнообразием ассортимента даже самого искушённого покупателя. Однако специалисты считают, что к самым эффективным и практичным отопительным котлам можно отнести газогенераторные устройства на твёрдом топливе, обладающие максимальным коэффициентом полезного действия, который достигает практически 100%.

Основным принципиальным отличием твердотопливных пиролизных котлов считается постепенное горение в условиях нехватки кислорода. Результатом сгорания топлива в таких условиях является образование горючего газа, который потом сжигается в дополнительной камере. При этом в качестве топлива используется древесина, брикеты из торфа, обычный уголь и даже бытовые отходы.

Несмотря, на конструктивную сложность устройства пиролизных котлов их сборка возможна даже своими руками при условии наличия, навыков сварщика и соответствующих чертежей и схем отопительного прибора. Но перед началом работ важно понимать, что конструкции котлов подразделяются на агрегаты с нижним и верхним расположением камеры сгорания.

При этом конструкция котла будет зависеть от метода подачи газа во вторичную камеру. Котёл с нижней камерой дожига работает по принудительному принципу подачи газа при помощи вентилятора. В свою очередь, система с камерой расположенной вверху конструкции работает за счёт законов физики, когда тёплый воздух, самостоятельно поднимается вверх.

Пиролизный котел с верхней камерой

Использование дров в стандартных котлах неудобно по той простой причине, что топливо очень быстро сгорает, а большая часть тепловой энергии улетучивается в атмосферу. Поэтому домовладельцу постоянно нужно подкладывать топливо в топку.

В свою очередь, при пиролизе создаются определённые условия, при которых твёрдое топливо горит очень медленно с большим выделением тепловой энергии. Это было достигнуто за счёт сгорания топлива в условиях недостачи кислорода. Результатом такого горения является разложение топлива на уголь и горючие газы. Если не углубляться в сложные процессы, то смысл работы будет заключаться в следующем:

• пиролизное устройство состоит из двух металлических корпусов схожей формы, но различного диаметра соединённых между собой с помощью сварки;
• внешним кожухом служит корпус больших размеров, а топкой меньшая конструкция;
• в полученное между ними пространство заливается вода, которая является основным теплоносителем;
• меньшее изделие тоже разделено на несколько частей за счёт воздушного распределителя — одна часть предназначена для сгорания топлива, а другая для дожига пиролизных газов;
• воздушный распределитель напоминает телескопическую трубу с лопастями на конце, для равномерного распределения газов, выделяющихся, в процессе горения топлива;
• с другой стороны воздушного распределителя в область горения топлива подаётся кислород;
• в процессе прогорания топлива распределительное устройство начинает опускаться, и кислород подаётся на следующий уровень;
• контроль процесса работы пиролизного котла производится в автоматическом режиме за счёт специальных приборов, подключённых, к сети электрического тока.

Для обеспечения максимального эффекта горения важно учитывать температуру воспламенения древесины и степень её влажности, которая, испаряясь, в значительной мере влияет на качество работы пиролизного котла.

Что понадобится для изготовления котла?

Для изготовления конструктивно сложного устройства понадобится наличие широкого набора инструментов, расходных материалов и документации в соответствии со следующим перечнем:

• чертёж или схема пиролизного котла с точным указанием размеров прибора;
• электросварочный аппарат с электродами;
• шлифовальная машинка;
• турбинка с отрезными кругами по металлу.

Из расходных материалов нужно позаботиться о наличии следующих комплектующих:

• толстостенная 3 мм труба 1300 мм длины и 500 мм диаметра;
• полутораметровая труба 450 мм в диметре и стенками 3 мм толщины;
• трубка 1200 мм длиной и 60 мм в диаметре;
• кольца диаметром 500 мм 2 штуки;
• листовой металл или готовая загрузочная дверца и люк для зольника;
• четыре металлические петли и две ручки;
• стальная задвижка;
• швеллер или уголок для крыльчатки и ножек;
• асбестовый материал для утепления дверок, что позволит в значительной мере снизить потери тепловой энергии;
• шнур из асбеста для уплотнения зольниковой и топочной дверок.

Изготовление пиролизных котлов – процесс достаточно сложный и не всегда оправдывает себя. Полученное изделие прекрасно подходит для обогрева подсобных помещений, но в целях безопасности в жилом доме целесообразно использовать заводские обогревательные системы, такие как котёл Холмова.

Изготовление корпуса котла

Для сборки пиролизного котла своими руками рекомендовано использовать стальные материалы толщиной 4 мм. Но с целью экономии для кожуха конструкции можно использовать 3 мм металл.

1. Берётся 2 трубы, диаметр которых должен составить 1500 и 1300 мм соответственно. Меньшая труба вкладывается внутрь более широкого аналога и соединяется с последней при помощи кольца, которое также изготавливается своими руками из обрезка уголка 2,5х2,5 см.
2. Из стали вырезается круг диаметром 450 мм и приваривается на дно внутреннего патрубка. В итоге получается бочонок, наваренный на водонагревательный контур, по ширине составляющий 25 мм.
3. С нижнего конца бочонка прорезается отверстие прямоугольной формы 150 мм по ширине и 80 мм по высоте. Полученное отверстие будет являться дверцей зольника. Далее, вваривается зольниковый люк и монтируется дверца, которая оснащается петлями и металлической задвижкой.
4. Вверху водяной рубахи прорезается отверстие прямоугольной формы, в которое в дальнейшем будет загружаться топливо. Вваривается загрузочный лючок, оборудуется дверца, которая также оснащается металлическими петлями и задвижкой. Лучше использовать двойную дверцу в пустую полость, которой вложить прокладку из асбестового материала. Это в значительной мере снижает тепловые потери.
5. Также сверху пиролизного котла приваривают выпускной патрубок, предназначенный для вывода отработанных газов в трубу дымохода.
6. В верхней и нижней части рубахи привариваются патрубки 4-4,5 см в диаметре, с резьбой на концах предназначенные для подключения котла к отопительной системе.
7. Все сварные стыки хорошенько подмыливаются и проверяются на герметичность. Затем выполняется опрессовка рубашки котла под давлением не меньше 2-2,5 кг на см квадратный. В случае обнаружения огрехов они удаляются с помощью сварочного аппарата.

Хочется отметить, что довольно удачно сочетается пиролизный твердотопливный котёл с воздушной системой отопления, а не стандартной конструкцией с водяным теплоносителем. В такой ситуации передача воздуха происходит по трубам, а его возврат обратно в систему по полу. Такой обогрев не перемерзает в морозы, если котёл простаивает вхолостую а, следовательно, нет необходимости сливать теплоноситель в случае отъезда хозяев.

Сборка распределителя воздуха

Только после тщательного изучения схемы и чертежа устройства можно переходить к сборке воздухораспределителя. Очень подробно сборка воздухораспределителя пиролизного котла представлена в видео с учётом подробной последовательности действий:

1. Из листового металла вырезается круг диаметр, которого должен быть меньше на 20-30 мм основного корпуса. По центру в соответствии с диаметром распределителя воздуха высверливается отверстие.
2. В полученное отверстие вставляется труба распределителя воздуха, которая приваривается сварочным аппаратом.
3. На нижней поверхности стального блина привариваются обрезки швеллера, по форме напоминающие лопасти.
4. На другом конце приваривается петля, предназначенная для поднятия и опускания конструкции. Затем монтируется заслонка регулировки поступления кислорода в топочную зону.

На этом изготовление воздухораспределителя своими руками может считаться завершённым. Остаётся из металлического листа вырезать 500 см блин с отверстием 80 мм диаметром по центру. Готовая конструкция вставляется в корпус котла, и крышка приваривается герметичным швом. На петлю распределителя воздуха крепится тросик и вся конструкция готова к установке и вводу в эксплуатацию.

Особенности пиролизного котла с нижней камерой

Принципиально пиролизный твердотопливный котёл, снабжённый нижней камерой дожига газов намного сложнее для изготовления своими руками. При этом для его самостоятельного изготовления понадобится больше времени и денежных затрат. Но для начала нужно понимать, что такие котлы подразделяются на системы, оборудованные дымососом или наддувом. Если не углубляться в сложные физические процессы, то можно обозначить определённые принципиальные отличия.

Система с наддувом функционирует за счёт поступления горючих газов в камеру дожига посредством вмонтированного вентилятора. Из-за этого в камере нагнетается избыточное давление. При этом такая конструкция предусматривает использования любого даже самого дешёвого вентилятора, благодаря которому можно выполнить совмещение топки с камерой дожига.

Но это достоинство одновременно является и недостатком по той простой причине, что такой пиролизный котёл имеет КПД не более 83%. Из-за нагнетаемого давления часть воздуха попросту не попадает в центр процесса горения и поэтому топливо сгорает не до конца. Помимо этого под давлением часть пиролизного газа попросту вылетает в дымоходную трубу не сгорая, что опять-таки сказывается на коэффициенте полезного действия. Но самое главное слишком мощный наддув может привести к взрыву котла.

Особенности установки готовой конструкции

Установка пиролизного котла длительного горения собранного своими руками должна происходить в полном соответствии схеме и требованиям пожарной безопасности, так как процесс горения такого агрегата может достигнуть чрезмерно высокой температуры.

• В качестве котельной лучше использовать отдельное помещение.
• Чтобы обеспечить качественную вентиляцию котельная снабжается приточным отверстием.
• Котёл должен располагаться на забетонированной или выложенной из кирпича поверхности.
• Непосредственно перед топкой укладывают металлический лист.
• К ближайшим легко воспламеняемым материалам от котла должно оставаться свободное пространство не менее 2 м.

Пиролизные котлы, можно изготавливать как своими руками, так и приобретать готовые изделия в магазине. При этом выбор будет сделан индивидуально каждым домовладельцем в зависимости от его предпочтений. Конструкцию такого устройства сложно назвать простой для самостоятельного изготовления. Однако в итоге можно сэкономить значительную денежную сумму, хотя безопасность и качество работы самодельного устройства остаётся под сомнением.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Самодельный пиролизный котёл: чертежи, расчёт, наладка, видео

Пиролизные котлы давно завоевали популярность у владельцев частных домов — по значению КПД они приближаются к газовому оборудованию, при этом могут быть установлены даже в любом доме и не зависят от наличия газа и электричества. Пиролизный котел можно сделать самостоятельно, сэкономив немало денег.

Отличия и преимущества

В обычных дровяных котлах и печах с водяным отоплением древесина сгорает довольно быстро, и одной загрузки дров хватает на 3-4 часа. Отопительное оборудование при этом требует постоянного внимания, ведь если огонь в топке потухнет, то теплоноситель остынет, и в доме станет холодно. Эта особенность твердотопливных котлов часто вынуждает домовладельцев устанавливать дополнительный электрообогрев или устанавливать котел длительного горения.

Котлы пиролизного типа, отличаются длительным временем работы на одной загрузке. Они могут использовать в качестве топлива дрова или пеллеты — прессованные отходы деревообработки. Длительность работы таких моделей обусловлена особым режимом работы, основанном на пиролизе.

Видео: принцип работы котла

Пиролиз — что это такое, и как его используют в котлах

Процесс горения древесины достаточно сложен. Она состоит из волокон целлюлозы, скрепленных связующим веществом — лизином. При нагреве эти связи разрушаются, и начинается выделение газа, а древесные волокна начинают темнеть и обугливаться. Газ, называемый пиролизным, содержит горючие элементы, в том числе водород. Нагреваясь от горячей поверхности тлеющего полена, он воспламеняется и образует яркий огонь.

Повышенное содержание кислорода в зоне горения увеличивает размер пламени. Это можно заметить при открывании топочной дверки — дрова сразу начинают гореть ярче. Сгорание пиролизных газов сопровождается активным выделением тепла, от чего тление дров усиливается, и очень скоро они сгорают до углей. Пламя при этом может достигать высоты более метра, при этом греется не только печь, но и дымоход, а горячие, не до конца прогоревшие газы с высоким содержанием сажи выходят в трубу.

Конструкция пиролизного котла позволяет сжигать дымовые газы в отдельной зоне дожига. При этом дрова в зоне газогенерации тлеют долго и равномерно, с постоянной температурой. Чтобы избежать активного горения топлива, поступление воздуха в загрузочную камеру ограничивают с помощью заслонки. К зоне дожигания газов воздух, напротив, нагнетают, иногда с помощью вентилятора, но чаще — с использованием естественной тяги.

Конструкция

Внешне котел пиролизного типа не сильно отличается от твердотопливного аналога. В корпусе из стали или чугуна расположена топка, оснащенная дверкой или люком для загрузки топлива. Топка может быть разделена на камеры газогенерации и дожига с помощью перегородок, но иногда деление условное, и процессы происходят в разных зонах топки.

Для чистки от золы в нижней части камеры загрузки топлива расположен колосник, а ниже — зольник с дверцей или ящиком для сбора золы. Отдельной дверцей для прочистки оснащается также зона дожига, так как в ней часто образуется сажа, и требуется ее прочистка.

Рядом с топкой расположен теплообменник, по которому циркулирует выбранный для системы отопления теплоноситель: антифриз, тосол или специально подготовленная вода. Он оснащен двумя штуцерами для подключения труб отопительного контура.

Для отвода дыма предназначен подключаемый к дымоходу патрубок, подсоединенный к топке в зоне дожига. Он может быть оснащен датчиками температуры и шибером для регулирования тяги.

Уровень автоматизации котла зависит от модели, при этом стоит отметить, что котлы с регулированием процесса горения энергозависимы, их установка возможна только при наличии бесперебойного электроснабжения.

Видео: конструкция пиролизного котла

Достоинства и недостатки

Несомненное преимущество, благодаря которому пиролизные котлы по удобству использования приближаются к газовым — это эффективность и высокий КПД. Но этим перечень достоинств котла не ограничивается, их отличают также:
• длительная работа на одной загрузке топливника — до 48 часов в мощных моделях, до 18 часов — в бытовых;
• доступность и разнообразие потребляемого топлива — пиролизные котлы могут работать также на пеллетах, брикетах, стружке и обрезках досок, а некоторые модели даже на опиле;
• котлы имеют компактные размеры, для их установки достаточно небольшого отдельного помещения;
• температура дыма на выходе из котла невысока, максимум 200 градусов в режиме растопки, что позволяет использовать недорогой и удобный в сборке металлический сэндвич-дымоход;
• дым содержит незначительное количество сажи, не загрязняет атмосферу и кровельное покрытие;
• современные модели оснащены автоматическим регулятором тяги, позволяющим установить режим отопления и не тратить время на регулирование режима;
• срок использования котла — от 15 лет.

Недостатки котлов пиролизного типа:

• требовательны к влажности используемой древесины, она не должна превышать 20 процентов;
• требуют правильного монтажа отопительного контура, о чем будет рассказано ниже;
• покупные котлы, особенно чугунные модели, довольно дорогие, по цене сравнимы с газовым оборудованием.

Как можно заметить, все недостатки пиролизных котлов устранимы за счет правильной эксплуатации. А уменьшить стоимость отопительного оборудования можно, сделав самодельный котел — это вполне реально, если провести расчет тепловой мощности, а также найти готовые чертежи или сделать их своими руками по эскизам опробованных моделей.

Чертежи и описание

Предлагаемый для сборки самодельный котел, представленный на чертеже, выполнен своими руками по типу пиролизного котла верхнего горения с принудительным наддувом воздуха в камеру сгорания.

Принцип его действия таков:

• в топливник через дверку, расположенную в верхней части корпуса, закладывают разовую порцию топлива и разжигают их сверху;
• вентилятор-дымосос, установленный в верхней части корпуса, направляет выделяющийся при горении дым в камеру дожигания;
• там происходит окончательное догорание газов и содержащихся в них горючих включений;
• дым отводится через дымовой патрубок, расположенный в задней части котла, в дымоход;
• зола, образующаяся при топке, через колосниковую решетку попадает в зольник, который находится ниже топочной камеры;
• топку окружает водяная рубашка, играющая роль теплообменника и термоизоляции стенок котла;
• вода в теплообменник поступает через нижний штуцер, расположенный в задней части котла, а отводится в систему — через верхний;
• на верхней плоскости котла расположен контроллер, позволяющий регулировать режим, а внутри теплообменника — температурный датчик.

На чертеже представлены размеры котла и обозначения его конструктивных частей. Часть размеров обозначена буквенным кодом — их уточняют по таблице и выбирают по желаемой мощности котла. Эти размеры определены тепловым расчетом, от них зависит правильная и бесперебойная его работа.

Материалы и инструмент, необходимые для сборки

Корпус котла делают своими руками из листовой стали и металлических труб с помощью сварки. Поэтому перед его изготовлением необходимо подготовить:
• сварочный инвертор, электроды;
• болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;
• дрель с набором сверл по металлу;
• электролобзик.

Материалы и их примерное количество:

• 3 листа стали стандартного размера 1250х2500 мм, толщина 4-5 мм, лучше холодный прокат — его меньше ведет при скачках температуры;
• 2 листа оцинкованной стали 1250х2500 мм, толщина 1,5-2 мм;
• металлическая труба Ø32 мм, толщина стенок 3,2 мм;
• металлические трубы Ø57 мм, толщина стенок 3,5 мм;
• металлическая труба Ø159 мм, толщина стенок 4,5 м, общая длина 0,5 м;
• профильная труба двух сортотипов: 60х30х2 и 80х40х2;
• фурнитуру для дверок — ручки, задвижки;
• метизы;
• шамотный кирпич для футеровки топки;
• асбестовый шнур для термоизоляции дверцы.

Точное количество материала необходимо уточнить по рабочим чертежам. Кроме этого, необходимо подготовить дымосос — вентилятор необходимой мощности, термодатчик, контроллер и источник бесперебойного питания на ~220 В. Мощность вентилятора определяется с помощью расчета.

Для уменьшения веса котла для внешних стенок теплообменника можно взять сталь толщиной 2 мм. Они нагреваются меньше, чем до 100 градусов, поэтому не подвержены деформации.

Технология сборки

Последовательность операций может быть различной, но опыт мастеров показывает, что сборку котла своими руками лучше проводить так:
1. По приведенному базовому чертежу выполняют рабочий, с размерами, уточненными по таблице и расчету.
2. Из листов металла и труб болгаркой вырезают заготовки для сборки агрегата. Отверстия для труб и штуцеров выполняют с помощью дрели и электролобзика или плазмореза — второй вариант предпочтительнее, так как позволяет сделать идеально ровный срез.
3. Сваривают топочную камеру из металла 4-5 мм толщиной. Вваривают перегородку, образующую дымооборот в задней части топки. Между загрузочной камерой и зоной дожига из уголка или стальной полосы делают опору для колосника. Колосник лучше устанавливать чугунный — он прослужит дольше, а при деформации или прогорании можно легко его снять и заменить.
4. К камере в верхней его части приваривают дымовой патрубок и трубу с заслонкой для подачи воздуха. На выходе предусматривают посадочные места для дымососа.
5. Выполняют проемы для дверок топочной и зольной камеры из обрезков металла.
6. Наваривают перемычки, которые будут соединять внутреннюю и внешнюю стенки теплообменника и компенсировать перепады давления. Их можно сделать из стальной полосы. Перемычки должны располагаться вертикально, чтобы не мешать естественной циркуляции теплоносителя.
7. Постепенно приваривают внешние стенки теплобменника, соединяя их с перемычками. В отверстия на задней стенке котла приваривают штуцера для подачи воды в систему.
8. Делают из листового металла дверцы. Их выполняют двойными со слоем теплоизоляции — асбестовой тканью. Дверки крепят к котлу на петли или продумывают другой тип крепления.
9. Топку в зоне дожига футеруют шамотным кирпичом в четверть кирпича на жаропрочный раствор.
10. К котлу приваривают или крепят на болты регулируемые ножки, позволяющие выставить его строго горизонтально.
11. Корпус шлифуют, удаляют окалину, после чего своими руками покрывают его жаропрочной краской из баллона.
12. Устанавливают дымосос между дымовым патрубком и дымоходом, подключают его к сети.
13. На верхней части котла устанавливают контроллер, а датчик размещают в теплообменнике рядом с выходным штуцером.

На этом сборка котла закончена, и можно подключать его к системе отопления и приступать к наладке.

Подключение котла к отопительному контуру

Котлы длительного горения, сделанные своими руками, могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией — их конструкция достаточно надежна. Системы с естественной циркуляцией монтируются с соблюдением угла наклона труб, с принудительной — с подключением циркуляционного насоса нужной мощности, которая определяется расчетом.

Из-за склонности к низкотемпературной коррозии теплообменника рекомендуется обязательно контролировать температуру воды на входном штуцере. Она не должна опускаться ниже 60 градусов Цельсия. Для того, чтобы поддержать ее в этих пределах, между прямой и обратной трубой делают перемычку, с помощью которой обратку разбавляют горячей водой до нужной температуры.

Наладка и включение

Перед включением котла в работу необходимо заполнить систему теплоносителем. Наладка заключается в выборе режима подачи воздуха в камеру дожига, тем самым регулируется интенсивность горения газов и температура в топке.

Косвенно можно определить оптимальность режима работы по дыму, выходящему из трубы: если он не имеет резкого запаха и серого оттенка, значит, топливо сгорает полностью, и режим выбран правильно.

Первые несколько дней самодельный котел работает в режиме тестирования. В это время лучше не оставлять его без присмотра и использовать только качественное топливо, а камеру загружать на 2/3 загрузки. После тестирования котел можно запускать на полную мощность и наслаждаться теплом в доме.

Пиролизный котел своими руками

В регионах, отдалённых от централизованного отопления, раньше каждый дом оборудовался твердотопливным котлом. Топили его углём и дровами. К сожалению, такая конструкция не была лишена недостатков. Основным являлось неудобство при использовании.

Внимание! Довольно часто люди устанавливают электрические отопительные приборы, но стоит признать, что отапливать с их помощью дом — довольно затратное предприятие.

К счастью, есть достойная альтернатива в виде пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Основные схемы и чертежи будут представлены в этой статье. Устройства такого класса могут вырабатывать тепло за счёт сжигания дров или специальных брикетов. Мало того, можно использовать отходы с деревообрабатывающих фабрик.

Что собой представляет пиролизный котёл

Как работает

Со схем и чертежей пиролизной отопительной системы можно понять основные принципы её работы. Но чтобы создать это устройство своими руками, в нём необходимо разобраться более подробно.

Процесс, который происходит внутри пиролизного котла, сделанного своими руками по чертежам и схемам, представленным в статье, функционирует благодаря сухой перегонке. Когда температура достигает 500-600 градусов по Цельсию — начинается процесс разложения. Его результатом являются два вещества — газ и природный кокс.

Созданный внутри конструкции газ смешивается с атомами кислорода. Благодаря этому начинается горение. Конечно же, чтобы всё прошло по схеме — внутри камеры, сделанной своими руками по чертежам и схемам, должна быть соответствующая температура.

Пиролизный газ, создаваемый в котле, сделанном своими руками, вступает во взаимодействие с углеродом. Это, в свою очередь, запускает реакцию. Но чтобы это стало возможным устройство должно быть сделано чётко по чертежам и схемам.

Результатом пиролизного процесса, который происходит в котле длительного горения, сделанном своими руками по популярным чертежам и схемам, образуется дым, но он не содержит каких-либо вредных соединений. Поэтом вред, наносимый, окружающей среде минимален.

Важным достоинством пиролизного котла, сделанного своими руками по чертежам и схемам, является то, что он практически не вырабатывает отходов. При этом выделяется немалое количество тепловой энергии, благодаря которой можно отопить немалую площадь.

Пиролизный процесс относится к классу экзотермических. В общем, так называются все процессы, в результате которых происходит высвобождение тепла. Но не всё так просто. Дело в том, что это тепло необходимо для того, чтобы осуществить дополнительный прогрев и сушку топлива.

Преимущества и недостатки

Есть важные нюансы, о которых нужно знать, перед тем как мастерить пиролизный котёл по чертежам и схемам. Начать нужно с достоинств и недостатков, которые имеет конструкция.

К плюсам пиролизных котлов, сделанных своими руками, можно причислить:

• Поддержание заданной температуры теплоносителя на протяжении длительного периода.
• Большой объём загрузочной камеры.
• Высокий КПД.
• Возможность утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности в пиролизном котле, сделанном по чертежам.

Тем не менее, чтобы пиролизный котёл, сделанный своими руками, работал как нужно необходимо, чтобы в топливе было не более 30 процентов дополнительных компонентов.

Любая конструкция имеет свои недостатки, в данном случае к ним можно причислить:

• большие габариты,
• зависимость от наличия сети,
• требовательность к топливу.

Также к недостаткам пиролизной системы можно причислить высокую стоимость покупки. Но её можно значительно снизить, если создать устройство своими руками по чертежам и схемам.

В пиролизный котёл, сделанный своими руками по схемам и чертежам нельзя класть непросушенную древесину. Дело в том, что при высокой влажности пиролизной реакции не происходит. Даже при малом проценте резко падает КПД. Это происходит потому, что тепловая энергия превращается в пар.

Необходимость подключения к сети объясняется тем, что устройство должно иметь вентилятор. Именно он позволяет обеспечить принудительную тягу пиролизному котлу, сделанному своими руками по чертежам и схемам.

Создаём пиролизный котёл

Разбор схем и чертежей

Чтобы создать пиролизный котёл своими руками, важно тщательно изучить схемы и чертежи. Именно по ним вы сможете подобрать конструкцию и максимально точно определить количество нужных для строительства материалов.

На схеме и чертеже пиролизного котла отображены основные элементы, без которых невозможно построить конструкцию своими руками:

• регуляторы,
• дымовые каналы,
• отверстия для воздуха,
• трубы для подачи воды,
• трубы для отвода воды,
• камера сгорания,
• вентилятор.

Очень важно при изготовлении пиролизного котла своими руками придерживаться чертежей и схем. Дело в том, что это сложное устройство, в котором будут происходить высокотемпературные процессы. Поэтому малейшая ошибка может обратиться аварийной ситуацией.

Для частного дома будет достаточно пиролизного котла, мощность которого составляет 40 кВт. Не стоит стремиться к большой мощности. Дело в том, что в таком случае конструкция становится значительно сложнее. Мало того, конечная стоимость также увеличивается.

Выбор мощности пиролизного котла, который вы собираетесь создать, влияет на размер ключевых деталей на чертеже или схеме. От правильного подбора размеров зависит нормальное функционирование устройства.

Совет! Если вы владелец маленького домика, то можно остановить свой выбор на котле с мощностью в 30 кВт. Этого будет более чем достаточно.

Инструменты, необходимые для изготовления котла своими руками

Чтобы своими руками сделать конструкцию, работающую на основе пиролизной реакции по чертежам и схемам, необходимо запастись некоторым инвентарём. Для воплощения задумки в жизнь, вам понадобятся следующие материалы и инструменты:

• болгарка,
• сварочный аппарат,
• шлифовальные круги,
• электрическая дрель,
• электроды,
• трубы различного диаметра,
• полосы стали,
• термодатчик,
• вентилятор,
• металлические листы.

Это базовый набор, который необходим, чтобы создать пиролизную систему своими руками по схемам и чертежам. Конечно же, в процессе работы может возникнуть необходимость в дополнительных инструментах и материалах.

Внимание! Толщина стали для корпуса должна быть 3 мм, а лучше 4.

Тонкости сборки

После того как вы выберите подходящую схему, можно будет приступить к сборке. При этом необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Отверстие, через которое в топку будут попадать дрова и брикеты должно располагаться немного выше, чем у обычных твердотопливных конструкций.
2. Не забудьте про ограничитель. Его главная задача — это контролировать количество воздуха. Для его создания нужна семидесятимиллиметровая труба в сечении. Её длина должна быть больше корпуса.
3. К ограничителю приваривается диск. Элемент должен быть выполнен из стали. Место приваривания — низ конструкции. В результате у вас получится зазор в 40 мм. Чтобы установка ограничителя стала возможной необходимо сделать дырки в соответствующих местах крышки.
4. Лучшей формой для отверстия, через которое будут загружаться дрова является прямоугольник. При этом важно не забыть о дверце. Она должна иметь специальную накладку для лучшей фиксации.
5. Также в конструкции необходимо предусмотреть отверстие, через которое будет удаляться зола.
6. Трубу для теплоносителя нужно сделать с изгибом. Это позволит повысить отдачу тепла.

Ещё одним важным элементом согласно любой схеме и чертежу является вентиль. С его помощью вы сможете контролировать количество теплоносителя, поступающего внутрь. Поэтому лучше всего расположить его в удобном и легкодоступном месте. Сам алгоритм создания пиролизного котла своими руками по чертежам вы можете увидеть на видео внизу.

После сборки огромное значение имеет первый запуск. Лишь после того, как вы убедитесь, что в продуктах горения нет угарного газа, можно будет утверждать, что всё сделано правильно. Для этого лучше использовать специальное оборудование.

Итоги

Создать котёл, работающий на основе принципа пиролиза можно своими руками. Но перед тем как начать работу необходимо написать проект. Основную роль в нём будет играть рисунок со схемой изделия и размерами.

Пиролизный котел по схеме Беляева мощностью в 25-40кВт своими руками

Пиролизный котел

Содержание:

В современной газифицированной России остается достаточно много регионов, где единственным возможным видом топлива остаются дрова и уголь.

Альтернативой неудобным твердотопливным котлам является отопление помещений при помощи электроэнергии, однако этот способ достаточно дорог.

В последнее все время на смену твердотопливным котлам все чаще приходят пиролизные котлы, работающие на прессованных брикетах и древесине. Стоимость такого оборудования на порядок выше, однако, пиролизный котел доступно сделать самостоятельно, значительно сэкономив, таким образом, свой бюджет.

Делая котел своими руками, вы можете быть уверены в качестве прибора, а также не ограничены строгими рамками характеристик готовой продукции.

Принцип работы, достоинства и недостатки

В основе работы устройства лежит пиролиз топлива. Процесс пиролиза – это сжигание топлива при температуре от 200 до 800 градусах по Цельсию в условиях недостатка притока кислорода. При подобном сжигании происходит разложение сухого дерева на три составляющих – твердый остаток, кокс и пиролизный газ.

Газ впоследствии смешивается с кислородом, вызывая тем самым более активное горение. Экзотермическая реакция пиролиза является более эффективной простого горения угля.

Также стоит отметить высокую экологичность установки – пиролизный газ вступает во взаимодействие с углекислым газом, выделяемым в процессе горения, и практически сводит на нет выделение вредных веществ в атмосферу.

Твердый остаток древесины также сгорает, выделяя достаточное количество энергии. Экзотермический процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая используется в установке для просушки топлива и воздуха.

Достоинства:

• Длительное время поддержания выделения тепловой энергии автономно. Это обусловлено высоким КПД установки и большим объемом камеры для загрузки топлива.
• Высокая экологичность – практически не выделяет вредных химических соединений.
• Возможность использовать в качестве топлива резину, ДСП и полимерные пластмассы, тем самым утилизируя их.

Важно: Не превышайте предельно допустимое процентное соотношение данного вида топлива с древесиной. Оно должно равняться 70% древесины и 30% полимеров.

Недостатки:

• Высокая стоимость пиролизного котла, хотя значительная экономия возможна при самостоятельном изготовлении отопительной установки.
• Большие габариты в сравнении с другими видами отопительных приборов.
• Обязательное условие использования сухой древесины, иначе полезное действие установки резко падает так, как часть тепловой энергии выходит с паром.
• Обязательное подключение к электричеству. Работа котла связана с использованием электрического вентилятора, обеспечивающего дополнительную тягу. Этот недостаток не позволяет использовать котел в не электрифицированных районах.

Внутреннее устройство и элементы

Внутреннее устройство

Конструктивная особенность пиролизного котла заключается в наличие 2-х камер для сгорания топлива. Такая необходимость обусловлена особенностями процесса пиролиза.

Первая камера сгорания необходима непосредственно для пиролиза топлива. Процесс разложения древесины на составляющие возможен только при низком проценте содержания кислорода.

Газы, полученные в результате пиролиза, попадают в следующую камеру сгорания с принудительным притоком кислорода, обеспечивающим более качественное горение.

Разделяются две камеры колосником, на который происходит укладка брикетов. Повышенное аэродинамическое сопротивление в топке обязывает применять принудительное нагнетание воздуха при помощи дымососа или вентилятора.

Расходные материалы и необходимый инструмент

Пример самодельного котла

Сборка котла дело не простое. Прежде чем приступать к самостоятельному изготовлению установки нужно внимательно ознакомиться со всеми нюансами и реально оценить свои возможности.

Если вы все же решились осуществить сборку пиролизного котла своими руками, то ваша экономия составит около 2000 долларов.

Сборку котла своими руками производят многие народные умельцы. Благодаря этому в сети можно найти достаточно много открытой информации на тему пиролизных котлов. Однако не все из них делятся информацией бесплатно. Некоторые из Кулибиных осуществляют продажу готовых проектов собственной разработки или же оказывают платные консультации.

Что же, это право авторства, ведь сам процесс разработки и воплощение работающей схемы в жизнь труд не легкий. Для начала следует, изучить все открытые источники и если вы почувствуете недостаток информации, то сможете прибегнуть к платной помощи.

Однако, даже в случае затрат на покупку готового проекта вы значительно сэкономите нежели потратили бы на промышленный котел.

Инструменты, которые вам понадобятся:

• Сварочный аппарат постоянного тока.
• Электрическая дрель.
• Две болгарки — большая (под круг 230) и малая под круг 125

Необходимые расходные материалы на постройку:

• Листы металла, толщиной 4 мм.
• Трубы диаметром 5,7 см (7-8 м).
• Трубы диаметром 15,9 см (0,5 м)
• Огнеупорный кирпич – 15 штук
• Трубы диаметром 3,2 см (1 м)
• Профтруба 60 на 30 (1,5 п.м)
• Полоска стали, 20 см на 7,5 м (толщина стали 4 мм)
• Профтруба 80 на 40 (1 п.м)
• 5 упаковок электродов для сварочного аппарата
• Полоса стали 0,8 см 1 п.м
• Отрезные круги диаметром 125мм -10штук
• Шлифовальные круги диаметром 125мм – 5 штук
• Вентилятор, для организации тяги
• Температурный датчик

Вот и все, что понадобится вам для сборки собственной пиролизной установки.

Схема сборки устройства и монтаж по правилам ТПБ

Схема сборки и размеры элементов

Прежде чем начать сборку установки требуется составить план — смеху будущего устройства и сделать чертежи и необходимые расчеты. Если вы совсем новичок и никогда не делали ничего подобного, рекомендуется не заниматься разработкой схемы устройства самостоятельно.

Обозначение элементов

Лучшим вариантом будет взять из открытых источников уже готовую и проверенную схему котла и внести в нее изменения, в соответствии со своими потребностями.

Таблица размеров и мощностей

За основу можно взять схему пиролизного котла Беляева, которую легко отыскать в сети.

Данная схема позволит собрать устройство мощностью 40кВт. Вносить принципиальные изменения в конструкцию котла не стоит, если только вы не инженер, специализирующийся на разработке тепловых установок. Важно при любом внесении изменений оставить неизменным внутренний размер камеры горения.

Помните: При первом пуске пиролизного котла определите его коэффициент полезного действия. Оценить КПД можно по запаху дыма из тяговой трубы – отсутствие примесей угарного газа свидетельствует о достаточно высоком показателе.

Выбор пиролизного котла для дачного отопления имеет ряд преимуществ, однако главным из них является возможность использования в качестве теплоносителя воздух, вместо воды. Такой способ отопления предохранит трубы от замерзания зимой и не потребует слива системы. При отоплении воздухом создается такая же замкнутая система труб, как и при водяном отоплении.

Установка котла после сборки требует соблюдения требований пожарной безопасности. Нарушение данных требований влечет за собой большой риск получения не только материального ущерба, но и ставит под угрозу жизнь и здоровье людей, проживающих в доме.

• Под отопительное оборудование должна быть отведена отдельная комната, являющаяся не жилой.
• Под отопительной установкой обязательно должно быть прочное каменное основание – кирпич или бетонная стяжка.
• Камеры топок должны быть дополнительно защищены металлическим листом толщиной не менее 2-х мм.
• Котел должен быть установлен на расстоянии от стен (минимально допустимое – 20см)
• Помещение, отведенное под котельную, должно быть оборудовано дополнительной вентиляцией (площадь отверстия вентиляции не менее 100 см)

Совет: дымоход следует дополнительно утеплить минеральным утеплителем. Это необходимо для предотвращения его разрушения вследствие охлаждения газов и образования конденсата и дегтевого налета

Мало места для котла? Поставьте печь!

Пиролизная печь

Для владельцев маленьких дачных домиков, где нецелесообразно устанавливать полноценный котел из-за малой площади стоит обратить свое внимание на пиролизную печь.

Принцип работы печи тот же, что у котла и основан на горении древесины.

Для изготовления такой печи вам потребуются следующие материалы:

• Керамический кирпич  около  400 шт.
• Шамотный кирпич около 100 шт.
• Лист стали толщиной 4 мм (6 на 1,5 метра)
• Вентилятор для нагнетания воздуха
• 3 чугунных колосника.
• Регулятор температуры (рычаг).
• Металлические дверцы для топки и поддувала.

Из перечисленных материалов вы сможете собрать печь мощностью 15-25 кВт. Такая печь с легкостью создаст тепло в маленьком дачном домике площадью до 60 квадратных метров.

Из этих материалов у вас получится печь, мощностью до 25 кВт. При необходимости отапливать меньший объем достаточно уменьшить размеры печи под вашу площадь.

Большинство людей отказались от дровяного отопления в пользу газификации по причине автономности последнего. Однако в загородном дачном домике, где не требуется проживать постоянно потрескивание поленьев в огне, и особое тепло создаст уют и гармоничную обстановку. Дача это место где люди отдыхают от городской суеты. Отопление на дровах будет особенно актуальным.

Пиролизный котел своими руками чертежи и принцип работы

Экономичные, энергосберегающие пиролизные агрегаты относятся к высокоэффективному современному оборудованию, которое широко используется для обогрева помещений различной площади. Самое важное преимущество пиролизной техники – эффективная работа на протяжении суток всего на одной закладке топлива. В чем же секрет такой продуктивности при минимальных затратах? Возможно ли сделать пиролизный котёл своими руками? Где взять чертежи? Ответы на все эти вопросы вы получите в данной статье.

Особенности конструкции оборудования

Пиролизные котлы выпускают многие известные зарубежные и отечественные производители. Оборудование относится к категории твердотопливных агрегатов, может иметь различные габариты, функционал, модификацию и технические характеристики, но в основе изделий лежат схожие элементы конструкции:

•  Загрузочная дверка.
•  Камера газификации (первичная).
•  Бункер сгорания (вторичная камера).
•  Теплообменник.
•  Дымовая труба.
•  Датчики давления и температуры.
•  Вентилятор подачи воздуха.
•  Форсунки и патрубки.

При принудительной подаче воздуха агрегат оборудован вентилятором, при естественной тяге воздух поступает через поддувало, меняется расположение камер сгорания относительно друг друга. Агрегат может быть оборудован электронным блоком управления. При любой модификации основной принцип работы пиролизного котла остается одинаковым.

Принцип работы газогенераторного агрегата

Высокий КПД пиролизного отопительного оборудования достигается за счет использования двух камер сгорания, а не одной. Сухая перегонка топлива (пиролиз) происходит при очень высоких температурах, которые варьируются от 200 до 800°C, но недостаточной подаче кислорода. Выделяемый пиролизный газ из первичной камеры (камеры газификации) попадает во вторичную, где легко воспламеняется, выделяя максимальное количество тепла, и нагревает теплоноситель.

Отличие от обычного твердотопливного котла, работающего на дровах, – горит древесный материал, и горят газы, образованные при сжигании топлива. Положительный эффект состоит в том, что дрова горят медленно, но они выделяют пиролизный газ, который моментально нагревает теплоноситель во вторичной камере сгорания. Одной загрузкой топлива можно обогреть вдвое большую площадь помещения, чем при использовании классического твердотопливного котла. И на это уйдет гораздо меньше времени.

Преимущества пиролизных котлов

Отопительное оборудование работает на сухом древесном топливе – дрова, опилки, брикеты, отходы мебельного и столярного производства, стружка, торф. Требование к топливу – низкая влажность, для эффективной работы котла следует использовать сухой древесный материал. Достоинства пиролизного оборудования:

•  Практически полное сгорание топлива за счет двухступенчатого сжигания.
•  КПД достигает 95 процентов при минимальном выбросе вредных продуктов горения чрез дымоход в атмосферу.
•  Экономное расходование топлива, его приемлемая стоимость и продолжительное горение.
•  Функция автоматической регулировки параметров оборудования – давления, температуры теплоносителя.
•  Длительный срок эксплуатации, простая чистка и уход, возможность сжигания неколотых поленьев.

При использовании пиролизного котла в отопительной схеме удается эффективно экономить топливо, сжигать его практически без остатка, контролировать температуру воды в системе, тратить минимум времени на закладку топлива.

Чертежи агрегата для изготовления своими руками

Сейчас всё больше умельцев стараются изготовить агрегат своими руками. В принципе, ничего удивительного в этом нет – инструмента полно, фантазии тоже, чертежи всегда можно усовершенствовать. Мы предлагаем скачать один из вариантов пиролизного котла своими руками, который прошёл проверку.

Итак, что вы можете скачать:

— фото всего процесса изготовления

— видео основных моментов по изготовлению своими руками данного агрегата

— чертежи

Если по какой-то причине вам не видна ссылка для скачивания, оставляйте в комментариях свою электронную почту.

Пиролизный котел своими руками — изготовление и эксплуатация!

Пиролизный котел – одна из наиболее современных и экономичных разновидностей отопительных агрегатов. Для работы такого котла подходит самое разнообразное твердое топливо – от дров и прессованных гранул до торфа и бытового мусора.

Пиролизный котел своими руками

Единственным существенным недостатком подобного оборудования является его высокая стоимость. Но при желании вы можете справиться с изготовлением котла своими руками. Для этого нужно досконально разобраться в схемах сборки и иметь навыки работы со сварочным оборудованием.

Пиролизный котел своими руками (характеристики такого котла представлены в таблице)

Таблица 1. Пиролизный, газогенераторный котел. Параметры при разных мощностях

Как работает пиролизный котел?

В основе работы котла лежит принцип пиролиза, суть которого заключается в термическом разложении твердого топлива при высокой температуре в условиях искусственно созданного дефицита кислорода. В результате топливо тлеет, разлагаясь на твердый остаток и пиролизный газ. Образующиеся газы также сгорают, что повышает теплоэффективность оборудования и делает расход топлива более рациональным.

Устройство котла

Дополнительным преимуществом рассматриваемых отопительных котлов является экологическая безопасность. В процессе пиролизного сжигания топлива выделяющиеся вредные компоненты смешиваются с углекислым газом и утилизируются. В результате в атмосферу выводится дым, не содержащий канцерогенов и прочих вредных веществ. Эта особенность позволяет топить котлы даже резиной, обрезками древесно-стружечных плит и прочими подобными материалами.

Как движется воздух в котле

Важно! Объем примесей типа резины и полимеров не должен превышать 20% от суммарного количества топлива.

Работа пиролизных котлов состоит из 4 основных этапов.

1. На первом этапе топливо дополнительно сушится и разлагается на твердый остаток и газы.
2. На втором этапе пиролизные газы сжигаются.
3. На третьем этапе продувается пламя и тепло возвращается к топливу, что способствует выделению дополнительного количества тепла.
4. На четвертом этапе оставшиеся продукты сгорания выводятся через дымоход.

Пиролизный котел

Разобравшись в особенностях работы котла, приступаем к его изготовлению. Начнем с подготовки необходимых материалов и инструментов.

Котел пиролизный ViessmanОписание конструкции

Набор для работы

1. Листовой металл толщиной от 0,8 мм.
2. Огнестойкие кирпичи.
3. Температурные датчики.
4. Решетка колосника.
5. Трубы диаметром 32 мм, 57 мм и 160 мм.
6. Профилированные трубы в количестве 2 штук.
7. Дверца зольника.
8. Дверка для топливной камеры.
9. Вентилятор.
10. Гибкая пережженная проволока.
11. Болгарка.
12. Шлифовальные круги.
13. Сварочный аппарат.

Порядок изготовления пиролизного котла

Прежде чем приступать к изготовлению котла, ознакомьтесь с некоторыми полезными рекомендациями. При условии их соблюдения готовое оборудование будет максимально производительным, эффективным и экономичным.

Полезные рекомендации

1. Систему нужно укомплектовать вентилем для регулирования интенсивности движения теплоносителя.
2. Для увеличения теплоотдачи трубу теплоносителя лучше сделать изогнутой, к примеру, в форме змеевика.
3. Проем для загрузки топлива должен иметь прямоугольную форму. При этом дверцу отверстия следует укомплектовать стальной накладкой для уплотнения.
4. Для контроля интенсивности поступающего воздушного потока система укомплектовывается ограничителем.

Инструкция

Чертеж пиролизного котла

Первый шаг. Из листового металла вырезаем стенки корпуса котла в количестве 4 штук. В передней стенке вырезаем отверстия для топочной камеры и зольника.

Второй шаг. Вырезаем отверстия для трубников и дымососа.

Третий шаг. Соединяем вместе все металлические стенки, за исключением задней. Для этого используем сварочный аппарат. Тщательно отшлифовываем стыки между сторонами будущего отопительного котла.

Стенки котлаДверцаЗольник

Четвертый шаг. Собираем теплообменник котла в соответствии с представленной схемой. Свариваем трубы.

Котел

Пятый шаг. Вставляем теплообменник в корпус котла. Убеждаемся в герметичности соединений с помощью компрессора. При отсутствии течей привариваем заднюю стенку корпуса.

Шестой шаг. Устанавливаем решетку колосника. Она разделит корпус котла на 2 камеры. В одной (нижней) будет тлеть загрузка, во второй – сгорать газы. Нижнюю камеру укомплектовываем воздуховодом, а после обкладываем огнестойким кирпичом с каждой стороны.

Корпус пиролизного котла изнутри

Седьмой шаг. Монтируем дверцы зольной камеры и топливника. Они должны максимально плотно прилегать к корпусу.

Восьмой шаг. Устанавливаем собранный котел на предварительно выложенную кирпичную опорную площадку.

Девятый шаг. Подключаем дымоход. Трубу для отведения дыма рекомендуется обернуть минеральной ватой для утепления.

Десятый шаг. Подключаем к агрегату водяной контур.

Одиннадцатый шаг. Устанавливаем дутьевой насос.

КотелПиролизный котел своими руками

Дополнительно котел можно автоматизировать, установив систему температурных датчиков и регуляторов. Они будут контролировать интенсивность подачи воздуха.

Вытяжка около котлаБлок автоматики (подключен насос, вытяжка и датчики)

Техника безопасности

При установке самодельного котла соблюдаем следующие важные правила:

• для установки отопительного агрегата нужно выделить отдельную котельную;
• в котельной нужно оборудовать эффективную вентиляционную систему. Минимальная площадь воздуховодного отверстия – 100 см²;
• расстояние между агрегатом и любыми другими поверхностями и предметами должно быть больше 20 см;
• перед топкой котла укладываем на пол стальной лист толщиной не менее 3 мм;
• котел устанавливаем на предварительно обустроенное кирпичное либо бетонное основание;
• дымоотводящую трубу нужно качественно утеплить. Без теплоизоляции процессы образования конденсата, копоти и прочих неприятностей будут более интенсивными. Это отрицательно скажется на эффективности оборудования и сроке его службы.

В завершение выполняется проверка КПД котла. Для этого достаточно сделать тестовую загрузку топлива. Если выходящий дым не будет иметь угарного запаха, значит с КПД котла все в порядке и его можно использовать для обогрева дома безо всяких опасений.

Чем топить пиролизный котел?

Пиролизный котел

Виды топлива

Для топки пиролизного котла можно использовать:

• дрова;
• торф в брикетах;
• антрацит;
• древесные гранулы и брикеты;
• бурый уголь;
• кокс.

Перечисленные виды топлива различаются по калорийности. От этого показателя напрямую зависит эффективность работы агрегата. Применение менее калорийного топлива может уменьшить КПД котла на 30% и более.

Чем топить котелЧем топить котел

Чаще всего для топки пиролизных котлов используют брикеты и пеллеты. Брикеты могут изготавливаться из древесины, соломы и торфа. Идеальный вариант – брикеты, изготовленные по методу прессования. Те же брикеты, которые изготавливаются из опилок, рекомендуется использовать только в комплексе с бурым углем либо дровами.

Для изготовления пеллетов тоже может использоваться древесина или солома. Материал прессуется подобно брикетам.

Нередко для топки пиролизных котлов используются дрова. Важно! Для обеспечения максимальной эффективности работы оборудования и уменьшения расхода топлива нужно использовать древесину влажностью не более 20%.

В целом же при выборе топлива следует учитывать особенности местности, в которой находится ваш дом. Если вы живете в окружении лесов, наиболее целесообразным вариантом будет использование дров. Жителям же степных полос, как правило, выгоднее топить углем.

Если в месте вашего проживания доступно любое топливо, выбирайте самое калорийное. Этим вы обеспечите наиболее высокий КПД оборудования при минимальном расходе.

Котел пиролизный

Цены на брикеты топливные

Брикеты топливные

Советы специалистов по топке котла

Давайте посмотрим, что говорят профессионалы в отношении выбора оптимального вида топлива.

Так, при топке древесиной будет образовываться много дыма. Чтобы избавиться от сопутствующих этому неудобств, по краям загрузки нужно укладывать поленья более крупного размера, а в центр класть мелкую растопку.

В густонаселенных местностях рекомендуется воздерживаться от использования торфа, т.к. в процессе его сжигания выделяется большое количество углекислого газа и в атмосферу выводятся различные крупные частицы, что вряд ли понравится соседям.

Для эффективного использования антрацита нужен сильный очаг. Мощности пиролизного котла обычно не хватает для полного сжигания такого топлива. Чтобы уменьшить расходы, отсеивайте от пепла крупные уцелевшие фрагменты и используйте их повторно.

Таким образом, владея навыками работы со сваркой и следуя приведенным рекомендациям, вы сможете самостоятельно изготовить эффективный, надежный, безопасный и экономичный пиролизный котел.

Работа котла

Удачной работы!

Видео – Пиролизный котел своими руками

Цены на модельный ряд твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы

Пиролизные котлы длительного горения своими руками: чертежи, видео

Владельцы домов предпочитают изготавливать пиролизные котлы своими руками, так как заводской вариант стоит довольно дорого. Котел длительного горения значительно превосходит по эффективности дровяные печи, и не вызывает температурных перепадов. Изготовить самостоятельно устройство не так просто, однако чертежи, видео и фото значительно упрощают задачу.

Пиролизный котел своими руками: принцип работы

Пиролизная печь – это сложное устройство, для работы которого в качестве топлива требуются дрова, брикеты или отходы кусковой древесины. Однако самым ценным веществом для эффективной работы котла является не горящие дрова, а пиролизный газ. В котле, изготовленном своими руками, идет скорее не горение, а медленное тление топлива, в результате образуется газ и древесный кокс. Учитывая принцип работы котла, часто используется другое название – газогенератор.   

На фото пиролизная печь

Пиролиз – это сложный термический процесс разложения сухого топлива на составляющие. Этот процесс проходит в первой камере котла. Важный аспект для образования газа – это низкое содержание кислорода, иначе пиролиз не начнется. В традиционных печах пиролизный газ свободно выводится через дымоход. Во время пиролиза древесины, кроме газа, выделяется огромное количество горючих веществ, а именно:

• смола;
• ацетон;
• древесный уголь;
• метиловый спирт.

Как известно, все перечисленные вещества отлично горят и выделяют большое количество энергии при разрушении огнем. Это происходит в специальной камере, где газ смешивается с кислородом и при очень высокой температуре начинается процесс горения смеси.

Важная особенность пиролизного котла – наличие принудительной тяги. Это достигается при использовании дымососа или верхнего вентилятора. Направление тяги – сверху вниз. Проходя через множество дымовых каналов, горячий газ нагревает воду, которая используется для обогрева здания.

Как сделать пиролизный котел в домашних условиях, видео

Для изготовления пиролизного котла своими руками необходимы различные инструменты и расходные материалы, а именно:

1. Электродуговая сварка.
2. Дрель и болгарка.
3. Отрезные и шлифовальные круги.
4. Стандартный слесарный инструмент.

Из основных материалов необходимо купить листовой металл толщиной от 4 мм, металлические трубы диаметром 6 см, огнеупорный кирпич, вентилятор и датчик температуры. Размеры котла следует определить заранее и чем он больше, тем большее помещение можно отопить. Чтобы избежать ошибок при проектировании, опытные мастера используют проверенные, готовые чертежи.

Чертеж пиролизного котла для изготовления своими руками:

Видео об изготовлении пиролизного котла длительного горения:

Решили для экономии денег изготовить пиролизные котлы длительного горения своими руками? Это непростая задача, и справится с ней далеко не каждый человек. Чертежи и видео значительно упростят эту задачу. Стоит внимательно изучить устройство пиролизной печи и принцип ее работы, чтобы сделать все правильно. Только в этом случае процесс газогенерации будет протекать верно.

процессов | Бесплатный полнотекстовый | Пиролиз отходов биомассы с помощью микроволн: мини-обзор

Отходы биомассы — это биополимер, широко распространенный в природе в виде сухого растительного вещества и малоценный побочный продукт различных видов деятельности в различных отраслях промышленности, таких как лесное хозяйство и отходы аргопромышленности (например, , солома, шелуха, древесина, стволы, кожура и кора), твердые бытовые отходы (например, кухонные отходы, макулатура и картон, изделия из дерева и садовые остатки) и сточные воды со станций очистки сточных вод (напр.г., шлам) [1,2]. Накопление этого создает проблемы, угрозы безопасности и проблемы со здоровьем, а также влияет на устойчивое развитие с точки зрения переработки отходов и восстановления ресурсов [3,4,5]. Поскольку отходы биомассы поддаются биологическому разложению, они представляют собой значительный источник возобновляемого органического вещества [6]. Эти особенности отходов биомассы стимулировали исследования во всем мире с целью использования этих материалов в разработке устойчивых технологий для решения таких проблем, то есть сокращения отходов и одновременного производства чистой и возобновляемой энергии.Несколько процессов преобразования, таких как физические, термические, биохимико-микробные и химические, были использованы для преобразования биомассы в энергию [7,8]. Важно отметить, что обработка отходов имеет важное значение из-за ограничений на удаление, которые в основном связаны с затратами и пространством. Сжигание — это термическая обработка, обычно используемая при термической обработке отходов. Тем не менее, это приводит к ряду проблем, таких как загрязнение воздуха (например, диоксинами и фуранами), высокая стоимость и удаление золы, и это лишь некоторые из них [9].Ввиду проблем с затратами и пространством целью обработки отходов было уменьшение объема. Пиролиз был предложен для уменьшения объема и получения ценных продуктов (биотоплива) вместо сжигания, что нецелесообразно. Выбросы в атмосферу обычно представляют собой ключевую экологическую проблему для большинства систем сжигания из-за высокой стоимости строгого контроля за загрязнением или мер по смягчению или компенсации загрязнения. Они были основным препятствием для жизнеспособности сжигания биомассы во многих регионах с низким качеством воздуха.Для сравнения, продукты пиролиза биомассы предоставляют варианты уменьшения загрязнения парниковыми газами и практические варианты выбросов твердых частиц при сжигании биомассы, таких как производство тепла и электроэнергии. Пиролиз биомассы термически преобразует сырье биомассы в био-масло, биоуголь и синтез-газ в отсутствие воздуха / кислорода [10]. В этом процессе органический материал термически разлагается за счет разрушения химических связей в инертной среде [11]. Как правило, конечным продуктом процесса пиролиза являются продукты рекуперации энергии, которые обладают высокой энергоэффективностью и генерируют минимальные выбросы в атмосферу и т. Д.Эти продукты включают газообразные, твердые и жидкие продукты (например, синтез-газ, бионефть и биоуглерод). В течение многих лет традиционный пиролиз биомассы осуществлялся в электрической печи и непрерывно продувался азотом [12]. Благодаря преимуществам микроволнового нагрева по сравнению с традиционным нагревом, успешное внедрение микроволнового нагрева для термической обработки отходов биомассы [13,14,15] стимулировало обширные исследования пиролиза отходов биомассы с помощью микроволнового излучения в последнее десятилетие.Текущие исследования в области микроволновых технологий, кажется, предлагают лучшее решение для управления отходами, позволяя проектировать, разрабатывать и оптимизировать целый ряд микроволновых систем для обработки различных отходов. Он широко используется для химического превращения биомассы в ценные продукты [16,17]. Энергетические микроволновые технологии могут обеспечить: i) сокращение объема отходов, (ii) избирательный нагрев, (iii) быстрый нагрев, (iv) повышенную способность обработки отходов на месте, (v) химическую реактивность, (vi) быстрое и гибкое процессы, которыми также можно управлять дистанционно, (viii) простота управления, (viii) экономия энергии, (ix) общая экономическая эффективность, (x) портативность оборудования и (xi) по сравнению с некоторыми более традиционными системами, более чистые источники энергии и т. д. .[18]. Самая ранняя из известных пиролизных установок, использующая микроволновую энергию для разложения полимеров в изношенных шинах, была разработана в Великобритании в 1989 году [19]. С 1990-х годов патенты на микроволновый пиролиз отходов стали широко доступны в Соединенных Штатах. В последние несколько лет было сделано много попыток в отношении микроволн, чтобы превратить их в возможный путь для обработки процесса пиролиза биомассы и преобразования биомассы в жидкости и твердые вещества [20,21,22,23]. В последнее время в процессах микроволнового пиролиза использовались различные типы твердых отходов и биомассы, такие как скорлупа масличной пальмы [24], остатки очистки от краски [25], пластмассы [26], древесные опилки [27], маслянистый осадок [28], осадок сточных вод. [29], целлюлоза [30], камедь [31] и рисовая солома [32].При обработке различных материалов с использованием микроволновой энергии необходимо преодолеть несколько проблем. Проблемы, связанные с микроволновой обработкой отходов, включают в себя трудности, присущие самому микроволнам, и еще одну, присущую обрабатываемым материалам [33]. Эти трудности включают некоторые аспекты, такие как способность материала преобразовывать микроволновую энергию в тепловую в зависимости от диэлектрических свойств. Диэлектрический нагрев — это объемная процедура, при которой тепло генерируется внутри материала за счет избирательного поглощения электромагнитной энергии.Однако не все материалы (например, прозрачный материал) легко нагреваются с помощью микроволнового нагрева. Например, материалы имеют высокую влажность, поэтому микроволновый нагрев может быть очень энергоэффективным по сравнению с сухими материалами. Более того, добавление поглотителей к прозрачным материалам может способствовать повышению температуры реакции. Другим аспектом является проблема измерения температуры в среде микроволн, а неоднородное нагревание микроволн является причиной теплового повреждения обрабатываемых материалов.Это требует специальной конструкции прибора, поскольку однородность микроволнового поля может быть увеличена за счет увеличения размера резонатора. Более того, утечка микроволн может нанести вред человеку, что потребует мер предосторожности для здоровья и безопасности и тщательных процедур обработки. Таким образом, это исследование направлено на определение обработки микроволновым пиролизом и обсуждает различные ключевые элементы, которые определяют выход конечного продукта этого процесса.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Биомасса для производства электроэнергии | WBDG

Введение

Внутри этой страницы

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Биомасса используется для отопления помещений, производства электроэнергии и комбинированного производства тепла и электроэнергии.Термин «биомасса» охватывает большое количество разнообразных материалов, включая древесину из различных источников, сельскохозяйственные остатки, а также отходы животноводства и жизнедеятельности человека.

Биомассу можно преобразовать в электроэнергию несколькими способами. Наиболее распространенным является прямое сжигание биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы или древесные материалы. Другие варианты включают газификацию, пиролиз и анаэробное сбраживание. Газификация производит синтез-газ с полезным содержанием энергии за счет нагрева биомассы меньшим количеством кислорода, чем необходимо для полного сгорания.Пиролиз дает бионефть за счет быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода. Анаэробное сбраживание производит возобновляемый природный газ, когда органическое вещество разлагается бактериями в отсутствие кислорода.

Различные методы работают с разными типами биомассы. Обычно древесная биомасса, такая как древесная щепа, пеллеты и опилки, сжигается или газифицируется для выработки электроэнергии. Остатки кукурузной соломы и пшеничной соломы упаковываются в тюки для сжигания или превращаются в газ с помощью анаэробного варочного котла.Очень влажные отходы, такие как отходы животных и человека, превращаются в газ со средним содержанием энергии в анаэробном варочном котле. Кроме того, большинство других типов биомассы можно преобразовать в бионефть путем пиролиза, которое затем можно использовать в котлах и печах.

В Вудленде, штат Калифорния, электростанция использует древесину, полученную в сельском хозяйстве.
Источник: NREL

В этом обзоре основное внимание уделяется древесной биомассе, используемой для выработки электроэнергии на промышленных предприятиях, а не в проектах коммунальных предприятий.Тепло биомассы и биогаз, включая анаэробное сбраживание и свалочный газ, рассматриваются на других страницах технологических ресурсов в этом руководстве:

По сравнению со многими другими вариантами возобновляемой энергии, биомасса имеет преимущество диспетчеризации, что означает, что она управляема и доступна при необходимости, подобно системам выработки электроэнергии на ископаемом топливе. Однако недостатком биомассы для производства электроэнергии является то, что топливо необходимо закупать, доставлять, хранить и оплачивать. Кроме того, при сжигании биомассы образуются выбросы, которые необходимо тщательно контролировать и контролировать в соответствии с нормативными требованиями.

В этом обзоре представлены конкретные подробности для тех, кто рассматривает системы производства электроэнергии на биомассе как часть крупного строительного проекта. Дополнительную общую информацию можно получить в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики США (DOE). Основы технологии биомассы. Подробную информацию об использовании биомассы для комбинированного производства тепла и электроэнергии можно получить в Партнерстве по комбинированному производству тепла и энергии Агентства по охране окружающей среды США (EPA).

Описание

Большинство биоэлектростанций используют системы сжигания с прямым сжиганием топлива.Они сжигают биомассу напрямую, чтобы произвести пар высокого давления, который приводит в действие турбогенератор для производства электроэнергии. В некоторых отраслях промышленности, связанных с биомассой, отводимый или отработанный пар электростанции также используется для производственных процессов или для обогрева зданий. Эти комбинированные системы производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) значительно повышают общую энергоэффективность примерно до 80% по сравнению со стандартными системами, работающими только на биомассе, с эффективностью примерно 20%. Сезонные потребности в отоплении повлияют на эффективность системы ТЭЦ.

Простая система выработки электроэнергии на биомассе состоит из нескольких ключевых компонентов. Для парового цикла это включает комбинацию следующих элементов:

• Оборудование для хранения и транспортировки топлива
• Камера сгорания / печь
• Котел
• Насосы
• Вентиляторы
• Паровая турбина
• Генератор
• Конденсатор
• Градирня
• Контроль выхлопа / выбросов
• Система управления (автоматизированная).

Системы прямого сжигания подают сырье биомассы в камеру сгорания или печь, где биомасса сжигается с избытком воздуха для нагрева воды в бойлере и образования пара. Вместо прямого сжигания некоторые развивающиеся технологии газифицируют биомассу для получения горючего газа, а другие производят пиролизные масла, которые можно использовать для замены жидкого топлива. Котельное топливо может включать древесную щепу, пеллеты, опилки или биомасло. Затем пар из котла расширяется через паровую турбину, которая вращается, чтобы запустить генератор и произвести электричество.

В целом, для всех систем, работающих на биомассе, требуется место для хранения топлива, а также какое-либо оборудование для обращения с топливом и средства контроля. Система, использующая древесную щепу, опилки или гранулы, обычно использует бункер или силос для краткосрочного хранения и внешний склад для хранения топлива для более крупных хранилищ. Автоматизированная система управления транспортирует топливо из внешнего хранилища с использованием некоторой комбинации кранов, штабелеукладчиков, регенераторов, фронтальных погрузчиков, ремней, шнеков и пневмотранспорта. Ручное оборудование, такое как фронтальные погрузчики, можно использовать для переноса биомассы из штабелей в бункеры, но этот метод потребует значительных затрат на рабочую силу и эксплуатацию оборудования и техническое обслуживание (O&M).Менее трудоемким вариантом является использование автоматических штабелеукладчиков для создания штабелей и регенераторов для перемещения щепы из штабелей в бункер или бункер для щепы.

В электроэнергетических системах, работающих на древесной стружке, обычно используется одна сухая тонна на мегаватт-час производства электроэнергии. Это приближение типично для систем с влажной древесиной и полезно для первого приближения требований к потреблению и хранению топлива, но фактическое значение будет варьироваться в зависимости от эффективности системы. Для сравнения, это эквивалентно 20% эффективности HHV с 17 MMBtu / т древесины.

Большая часть древесной щепы, производимой из сырых пиломатериалов, будет иметь влажность от 40% до 55% на влажной основе, что означает, что тонна зеленого топлива будет содержать от 800 до 1100 фунтов воды. Эта вода снизит извлекаемую энергию материала и снизит эффективность котла, так как вода должна испаряться на первых этапах сгорания.

Самые большие проблемы с установками, работающими на биомассе, связаны с обработкой и предварительной обработкой топлива. Это относится как к небольшим установкам с колосниковым обогревом, так и к большим установкам с подвесным обогревом.Сушка биомассы перед сжиганием или газификацией повышает общую эффективность процесса, но во многих случаях может быть экономически невыгодной.

Выхлопные системы используются для вывода побочных продуктов сгорания в окружающую среду. Средства контроля выбросов могут включать в себя циклон или мультициклон, рукавный фильтр или электрофильтр. Основная функция всего перечисленного оборудования — это контроль твердых частиц, и она указана в порядке увеличения капитальных затрат и эффективности. Циклоны и мультициклоны могут использоваться в качестве предварительных коллекторов для удаления более крупных частиц перед рукавным фильтром (тканевым фильтром) или электростатическим фильтром.

Кроме того, может потребоваться контроль выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и серы в зависимости от свойств топлива и местных, государственных и федеральных правил.

Как это работает?

В системе прямого сжигания биомасса сжигается в камере сгорания или печи для получения горячего газа, который подается в котел для выработки пара, который расширяется через паровую турбину или паровой двигатель для производства механической или электрической энергии.

В системе прямого сжигания переработанная биомасса является котельным топливом, который производит пар для работы паровой турбины и генератора для производства электроэнергии.

Типы и стоимость технологий

Есть множество компаний, в основном в Европе, которые продают маломасштабные двигатели и комбинированные теплоэнергетические системы, которые могут работать на биогазе, природном газе или пропане. Некоторые из этих систем доступны в Соединенных Штатах с мощностью от примерно 2 киловатт (кВт) и примерно 20 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час тепла до нескольких мегаватт (МВт). Кроме того, в настоящее время в Европе доступны маломасштабные (от 100 до 1500 кВт) паровые двигатели / генераторные установки и паровые турбины (от 100 до 5000 кВт), работающие на твердой биомассе.

В США прямое сжигание является наиболее распространенным методом производства тепла из биомассы. Установленная стоимость малых электростанций, работающих на биомассе, составляет от 3000 до 4000 долларов за кВт, а приведенная стоимость энергии — от 0,8 до 0,15 доллара за киловатт-час (кВтч).

Двумя основными типами систем прямого сжигания щепы являются камеры сгорания со стационарной и подвижной решеткой, также известные как топки с неподвижным слоем и камеры сгорания с атмосферным псевдоожиженным слоем.

Фиксированные системы

Существуют различные конфигурации систем с неподвижным слоем, но общей характеристикой является то, что топливо тем или иным образом доставляется на решетку, где оно вступает в реакцию с кислородом воздуха.Это экзотермическая реакция, при которой образуются очень горячие газы и пар в секции теплообменника котла.

Системы с псевдоожиженным слоем

В системе с циркулирующим псевдоожиженным слоем или с барботажным псевдоожиженным слоем биомасса сжигается в горячем слое взвешенных негорючих частиц, таких как песок. По сравнению с колосниковыми камерами сгорания системы с псевдоожиженным слоем обычно производят более полное преобразование углерода, что приводит к снижению выбросов и повышению эффективности системы.Кроме того, котлы с псевдоожиженным слоем могут использовать более широкий спектр исходного сырья. Кроме того, системы с псевдоожиженным слоем имеют более высокую паразитную электрическую нагрузку, чем системы с неподвижным слоем, из-за повышенных требований к мощности вентилятора.

Системы газификации биомассы

Небольшая модульная система биоэнергетики от Community Power Corporation

Хотя системы газификации биомассы встречаются реже, они аналогичны системам сжигания, за исключением того, что количество воздуха ограничено, и, таким образом, вырабатывается чистый топливный газ с полезной теплотворной способностью в отличие от сжигания, в котором отходящий газ не имеет полезной теплотворной способности. теплотворная способность.Чистый топливный газ обеспечивает возможность приводить в действие множество различных типов газовых первичных двигателей, таких как двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга, термоэлектрические генераторы, твердооксидные топливные элементы и микротурбины.

На эффективность системы прямого сжигания или газификации биомассы влияет ряд факторов, включая содержание влаги в биомассе, распределение и количество воздуха для горения (избыток воздуха), рабочую температуру и давление, а также температуру дымовых газов (выхлопных газов).

Приложение

Тип системы, наиболее подходящей для конкретного применения, зависит от многих факторов, включая доступность и стоимость каждого типа биомассы (например, щепа, пеллеты или бревна), стоимость конкурирующего топлива (например, мазут и природный газ), пиковые и годовые электрические нагрузки и затраты, размер и тип здания, доступность площадей, наличие рабочего и обслуживающего персонала, а также местные нормы выбросов.

Проекты, которые могут использовать как производство электроэнергии, так и тепловую энергию из энергетических систем, работающих на биомассе, часто являются наиболее рентабельными.Если место имеет предсказуемый доступ к круглогодичным доступным ресурсам биомассы, тогда некоторое сочетание производства тепла и электроэнергии из биомассы может быть хорошим вариантом. Транспортировка топлива составляет значительную часть его стоимости, поэтому в идеале ресурсы должны быть доступны из местных источников. Кроме того, на предприятии обычно необходимо хранить сырье для биомассы на месте, поэтому доступ на площадку и хранение являются факторами, которые следует учитывать.

Как и в случае с любой другой технологией электроснабжения на месте, система производства электроэнергии должна быть подключена к коммунальной сети.Правила присоединения могут быть другими, если система является комбинированной теплоэнергетической системой, а не только для производства электроэнергии. Возможность использовать чистые измерения также может иметь решающее значение для экономики системы.

Руководство Федеральной программы энергоменеджмента (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о требованиях к межсетевым соединениям и чистому учету.

Экономика

Основные статьи капитальных затрат для энергосистемы, работающей на биомассе, включают хранение топлива и оборудование для обращения с топливом, камеру сгорания, котел, первичный двигатель (например.грамм. турбина или двигатель), генератор, элементы управления, дымовая труба и оборудование для контроля выбросов.

Стоимость системы имеет тенденцию к снижению по мере увеличения размера системы. Для паровой системы, работающей только на электроэнергии (не комбинированной), мощностью от 5 до 25 МВт, затраты обычно составляют от 3000 до 5000 долларов за киловатт электроэнергии. Нормированная стоимость энергии для этой системы будет составлять от 0,08 до 0,15 доллара за кВтч, но она может значительно возрасти с расходами на топливо. Для больших систем требуется значительное количество материала, что приводит к увеличению расстояний транспортировки и затрат на материалы.Небольшие системы имеют более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание на единицу произведенной энергии и более низкую эффективность, чем большие системы. Следовательно, определение оптимального размера системы для конкретного приложения — это итеративный процесс.

Существует множество стимулов для производства энергии из биомассы, но они различаются в зависимости от политики федерального законодательства и законодательства штата. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® перечисляет стимулы для биомассы. Сроки программ стимулирования часто позволяют меньше времени на строительство, чем необходимо для проектов, связанных с биомассой.Кроме того, федеральные агентства часто не могут напрямую воспользоваться финансовыми стимулами для возобновляемых источников энергии, если они не используют другую структуру собственности.

Руководство

FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов в области возобновляемых источников энергии.

Интересно, что штат Массачусетс недавно исключил электричество, работающее на биомассе, из своего Стандарта портфеля возобновляемых источников энергии, потому что официальные лица штата не верили, что биомасса обеспечивает явное сокращение выбросов парниковых газов.Таким образом, проекты, связанные с использованием биомассы, больше не имеют права на получение сертификатов возобновляемой энергии, которые засчитываются для целей или финансирования возобновляемых источников энергии штата Массачусетс.

Оценка доступности ресурсов

Наиболее важными факторами при планировании энергетической системы на биомассе являются оценка ресурсов, планирование и закупки. В рамках процессов отбора и анализа осуществимости критически важно определить потенциальные источники биомассы и оценить необходимое количество топлива.

Если возможно, подробно определите способность потенциальных поставщиков производить и поставлять топливо, отвечающее требованиям оборудования, работающего на биомассе.Это может быть немного интенсивный процесс, поскольку он включает в себя определение нагрузки, которая будет обслуживаться, определение возможных производителей или поставщиков оборудования, работу с этими поставщиками для определения спецификации топлива и контакт с поставщиками, чтобы узнать, могут ли они соответствовать спецификации — и какая цена. Также необходимо оценить ежемесячные и годовые потребности в топливе, а также пиковое потребление топлива, чтобы помочь с обращением с топливом и определением размеров оборудования для хранения топлива.

Поскольку на большей части территории Соединенных Штатов нет установленной системы распределения древесной щепы, иногда бывает трудно найти поставщиков.Одно из предложений — связаться с региональной лесной службой США и государственной лесной службой. К другим ресурсам, к которым можно обратиться, относятся ландшафтные компании, лесопилки и другие переработчики древесины, свалки, лесоводы и производители деревянной мебели.

Оценки ресурсов биомассы на уровне округа также доступны в Интернете с помощью интерактивного инструмента картографии и анализа. Инструмент оценки биомассы был разработан Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) при финансовой поддержке EPA. Раньше оценка ресурсов обычно была статичной и не позволяла пользователям анализировать данные или манипулировать ими.Этот новый инструмент позволяет пользователям выбрать местоположение на карте, количественно оценить ресурсы биомассы, доступные в пределах определенного пользователем радиуса, и оценить общую тепловую энергию или мощность, которые могут быть произведены путем восстановления части этой биомассы. Инструмент действует как предварительный источник информации о сырье биомассы; однако он не может заменить оценку сырья на месте.

Доступные ресурсы биомассы в США.
Источник: NREL

Необходимо разработать процесс приема поставок биомассы и оценки свойств топлива.По состоянию на июль 2011 года национальные спецификации по древесной щепе отсутствуют, но разрабатываются региональные спецификации. Наличие спецификации помогает сообщать и обеспечивать соблюдение требований к микросхеме. Спецификация должна включать физические размеры, диапазон содержания влаги в топливе, энергосодержание, содержание золы и минералов, а также другие факторы, влияющие на обращение с топливом или его сгорание. Для обеспечения справедливой стоимости контракты на поставку топлива должны масштабировать закупочную цену обратно пропорционально содержанию влаги, поскольку более высокое содержание влаги значительно снижает эффективность сгорания и увеличивает вес транспортируемого материала.

Рекомендации по закупкам

Следующие ниже рекомендации имеют решающее значение для успеха любого проекта по производству энергии из биомассы.

• Полностью вовлекайте лиц, принимающих решения, и широкую общественность на этапах планирования и по мере достижения прогресса, особенно если система будет установлена ​​в общественном здании.
• Тесно сотрудничать с производителем или поставщиком оборудования, работающего на биомассе, для совместной работы над проектированием зданий и требованиями к оборудованию.
• Согласовать календарное планирование строительства с поставкой оборудования.Например, легче доставить и установить оборудование, если кран имеет доступ к месту установки.
• Определите маршрут доставки топлива, чтобы грузовики могли легко добраться до места хранения и при необходимости развернуться.

Эксплуатация и обслуживание

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание энергетических систем, работающих на биомассе, в основном состоят из затрат на топливо и рабочую силу. В остальном эти системы аналогичны другим системам производства электроэнергии на базе котлов. Эксплуатация является непрерывной, поэтому затраты на эксплуатацию, а также на покупку и хранение топлива необходимо оценивать вместе с общими затратами по проекту.

Особые соображения

Ниже приведены важные особенности электрических систем, работающих на биомассе.

Экологическая экспертиза / разрешение

Основной проблемой NEPA и выдачей разрешений для энергетической системы, работающей на биомассе, являются выбросы от сжигания. Следовательно, следует пересмотреть местные требования. Выбросы в атмосферу из системы биомассы зависят от конструкции системы и характеристик топлива. При необходимости можно использовать системы контроля выбросов для уменьшения выбросов твердых частиц и оксидов азота.Выбросы серы полностью зависят от содержания серы в биомассе, которое обычно очень низкое.

Хранение щепы требует внимательности, подготовки и внимательности. Когда стружка хранится в здании, существует вероятность скопления пыли от стружки на горизонтальных поверхностях и попадания внутрь оборудования. Обеспокоенность вызывает способность древесной щепы самовоспламеняться или самовоспламеняться при хранении в течение длительного времени, хотя встречается редко. Для получения дополнительной информации см. Информационный бюллетень OSHA по безопасности и охране здоровья «Горючая пыль в промышленности: предотвращение и смягчение последствий пожара и взрывов».

Это происходит из-за цепочки событий, которая начинается с биологического разложения органического вещества и может привести к тлею кучи. Критический диапазон влажности, поддерживающий самовозгорание, составляет примерно от 20% до 45%. Вероятность самовозгорания также увеличивается с увеличением размера кучи из-за увеличения глубины.

Чтобы помочь с этой проблемой, Управление пожарной охраны в Онтарио, Канада предоставляет следующие рекомендации:

• Место хранения должно быть хорошо дренированным и ровным, с твердым грунтом или вымощенным асфальтом, бетоном или другим твердым покрытием.На поверхности грунта между сваями не должно быть горючих материалов. Во дворе должны быть удалены сорняки, трава и подобная растительность. Переносные горелки с открытым пламенем для сорняков нельзя использовать на площадках для хранения щепы. Сваи не должны превышать 18 м (59 футов) в высоту, 90 м (295 футов) в ширину и 150 м (492 футов) в длину, если временные водопроводные трубы со шланговыми соединениями не проложены на верхней поверхности сваи.

• Между штабелями щепы и открытыми конструкциями, дворовым оборудованием или инвентарём должно сохраняться пространство, равное (а) удвоенной высоте сваи для горючего материала или зданий или (b) высоте сваи для негорючих зданий и оборудования.

• В местах скопления щепок курение запрещено.

Пожары древесной стружки могут быть вызваны другими факторами, такими как удары молнии, тепло от оборудования, искры от сварочных работ, лесные пожары и поджоги. Эти пожары иногда называют поверхностными пожарами, потому что они возникают и распространяются по внешней стороне сваи.

При хранении крайне важно поддерживать чистоту щепы. Когда щепа хранится на земле или гравии, часть этого материала часто собирается вместе со щепой и попадает в камеру сгорания.

21 февраля 2011 года EPA установило стандарты выбросов Закона о чистом воздухе для больших и малых котлов и мусоросжигательных заводов, которые сжигают твердые отходы и осадок сточных вод. Эти стандарты охватывают более 200 000 котлов и мусоросжигательных заводов, которые выделяют опасные загрязнители воздуха (HAP), также известные как токсичные вещества. Новые стандарты EPA должны соблюдаться при планировании проекта любого котла для сжигания топлива.

EPA также приняло Закон о чистом воздухе, разрешающий выбросы парниковых газов 2 января 2011 года.Этот процесс, также называемый «правилом адаптации», требует разрешения на производство парниковых газов, но не распространяется на более мелкие предприятия. Ожидается, что окончательные правила будут разработаны в течение трехлетнего исследовательского периода, но федеральные предприятия, использующие производство электроэнергии из биомассы в рамках нового строительного проекта, могут захотеть убедиться, что размер объекта, работающего на биомассе, не вызывает эти требования.

В 2009 году штат Массачусетс выпустил документ под названием «Нормы безопасности и выбросов котлов и печей на биомассе в северо-восточных штатах ».Хотя в этом документе содержится обзор существующих правил в этом регионе, он может быть полезным справочником для других частей страны.

Дополнительные ресурсы

Следующие дополнительные ресурсы могут предоставить более подробную информацию о производстве электроэнергии из биомассы.

Электроресурсы биомассы

Публикации

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курса.»

Рассел Бейли, П.Е.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации. «

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным.Я многому научился и они были

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе.»

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт. «

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Нашел класс

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны. You

— лучшее, что я нашел ».

Рассел Смит, П.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле это

человек узнает больше

от сбоев.»

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения. «

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент для ознакомления с курсом

материала до оплаты и

получает викторину.»

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса содержали хорошее, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает напечатанная викторина во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

предоставлено фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

пора искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и сдать

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правила. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий.»

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

аттестация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера ».

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал краток.

хорошо организовано. «

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предлагали курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину. «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях. »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться.

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много различные технические области за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Часто задаваемые вопросы: Бизнес по переработке и пиролизу шин

Что такое переработка шин?

Переработка шин позволяет регенерировать ценные материалы из отработанных шин экологически безопасным способом, чтобы: а) решить проблему огромного накопления изношенных шин и б) получить прибыль от перепродажи материала производителю резиновых изделий или производства продукции с добавленной стоимостью самостоятельно.

Изношенные шины могут быть переработаны в резину различных размеров, от резиновой крошки до резиновой крошки и тонкого резинового порошка. Продукция пользуется спросом в разных отраслях. Однако для создания успешного бизнеса по переработке шин необходимо учитывать различные факторы, такие как минимальная производственная мощность, технологии, добавляющие стоимость, долгосрочные контракты, сезонность и т. Д.

Для получения подробной информации, цен на материалы и финансовых грунтовок обращайтесь наша команда экспертов! Мы поможем вам понять все факторы, которые необходимо принять во внимание, прежде чем открыть бизнес по переработке шин.

Что такое пиролиз шин?

Пиролиз — это старая концепция. Однако пиролиз шин представляет собой зарождающийся рынок, который в последние годы переживает бум. Его обещание внести значительный вклад в круговую экономику во всем мире породило множество инвестиций, ведущих к крупным технологическим разработкам и новым рынкам.

Как и на любом развивающемся рынке, эти разработки представляют как большие возможности, так и серьезные проблемы.Есть много успехов, но также много необоснованных заявлений, неверно истолкованных спецификаций, эксплуатационных ошибок и непоследовательного принятия продуктов, образующихся при пиролизе шин. В Weibold мы постоянно отслеживаем накопленный коллективный опыт и ищем ориентиры, которые определят лучшие практики на развивающихся рынках.

Какие материалы используются при переработке и пиролизе шин?

Ниже мы перечисляем и описываем основные продукты переработки шин и пиролиза, а также некоторые области применения в производстве товаров народного потребления.

1. Материалы для вторичной переработки шин

   Стандартные технологии обработки резины позволяют получать три типа регенерированных материалов:

   • Резина для шин
   • Стальная проволока без содержания
   • Синтетический текстиль

   В то время как резина для шин является самым ценным из всех рекуперированных материалов при переработке шин и текстиль, и стальная проволока считаются побочными продуктами и не приносят значительной прибыли. Ниже мы подробно рассмотрим каждый тип материалов.

   1. Резина для шин

      Есть два основных фактора, влияющих на цены и применение переработанной резины: размер и чистота (из стали и волокна). Ниже приведен список переработанной резины для шин, отсортированный по размеру.

      • Стружка шин (≈50 мм)

        Стружка шин производится из грубых клочков шин с использованием того же первичного измельчителя, дополненного оборудованием для просеивания и рециркуляции. Шинные стружки такого размера могут продаваться как топливо из шин (TDF) или использоваться для производства резиновой крошки и тонкой резины, не содержащей металла и волокон.

      • Беспроволочная резиновая стружка (≈38-16 мм)

        Стружка от шин, не содержащая стали, также называется резиновой мульчей. Материал можно использовать в основном в озеленении и на детских площадках вместо обычной мульчи. Тщательная магнитная сепарация стали позволяет повысить ценность продукта.

      • Резиновая крошка (≈16-3 мм и меньше)

        Резиновая крошка — это гранулят без волокон и стали, который может использоваться в формованных изделиях, таких как коврики для детских площадок, резиновая плитка, оборудование для обеспечения безопасности движения, прорезиненный асфальт, синтетический газон, прорезиненные полы, звукоизоляционные панели, пористые дренажные системы и т. д.

      • Тонкий резиновый порошок (≈0,85-0,15 мм)

        Тонкий резиновый порошок — это высококачественный и дорогой материал, на 99,9% не содержащий металлов и 99,9% волокон. Тонкодисперсный резиновый порошок используется в уплотнениях, жидких и распыляемых покрытиях, мембранах, изоляционных системах, смесях термопластичных эластомеров, автомобильной технике, модифицированном каучуком асфальте и во многих других областях гражданского строительства.

   2. Сталь на основе шин

      Как правило, до 20 процентов шины состоит из высококачественной стальной проволоки, которая является ценным товаром, пользующимся большим спросом.Усовершенствованная система магнитной сепарации позволяет собирать и перепродавать стальную проволоку от шин на плавильные заводы, где она проходит дальнейшую обработку.

      Хотя сталь, полученная из шин, обычно продается по низким ценам и редко используется в производстве, исследователи утверждают, что огромный объем материала может быть успешно повторно использован в бетоне. Интересно, что для улучшения свойств бетона можно использовать не только стальную проволоку, но и синтетические волокна.

   3. Синтетический текстиль из шин

      Обычно шины содержат до 15% волокна и нейлона, которые могут использоваться в качестве добавки к топливу, полученному из шин, в цементных печах, в дополнение к армированному волокном бетону, стекловолокну, прессованным коврам , абсорбирующий очищающий материал и т. д.В настоящее время рынок шинного волокна находится в стадии активного развития.

      Несмотря на то, что этот материал сегодня не имеет широкого применения, исследователи утверждают, что текстильные полимерные волокна, используемые в качестве армирующего материала в легковых шинах, также имеют высокое качество и прочность и могут использоваться для предотвращения затвердевания бетона на ранние стадии, когда материал еще пластиковый. Некоторые исследовательские группы также показали, что текстильные волокна помогают предотвратить взрывное растрескивание бетона во время пожаров, и в настоящее время разрабатываются приложения для туннелей и зданий.

2. Продукты пиролиза шин

   Четыре основных продукта пиролиза шин:

   • Мазут
   • Восстановленный технический углерод (rCB)
   • Стальная проволока
   • Синтетический газ

   Последние два вида продукции называются побочными продуктами. В то время как сталь относительно легко продать, хотя и по сниженным ценам, синтетический газ не является ни продаваемым, ни годным к употреблению продуктом из-за его нестабильного качества.

   Однако мазут и регенерированная сажа — это продукты с большим коммерческим потенциалом.Подробнее о товарах ниже.

   1. Мазут

      При пиролизе шин масло составляет примерно 35-45% от веса в зависимости от вида термической обработки. Пиролизное масло из шин с широкой фракцией перегонки состоит из трех фракций с преобладанием средней дистиллятной фракции и не может рассматриваться как альтернативный компонент для смешивания товарного моторного топлива, мазута или топочного мазута перед очисткой и дополнительной обработкой.

      Основные области применения пиролизного масла для шин: морское топливо, топливо для автомобильных двигателей, топливо для стационарных двигателей (электрогенераторов) и топочное топливо, используемое тепловыми предприятиями.

      Область применения пиролизного масла зависит от местных и государственных нормативов. В странах со строгими экологическими нормами пиролизное масло, полученное из шин, может потребовать дистилляции и химической обработки и / или дополнительного процесса очистки, что, в свою очередь, улучшит его качество и эксплуатационные характеристики.

      Использование пиролизного масла, полученного из шин, в качестве компонента мазута для электростанций — одно из наиболее распространенных применений продукта. Обычно он не требует модификации конечной точки кипения (FBP) и химической обработки, а требует тщательной фильтрации, что значительно удешевляет производственный процесс по сравнению с его использованием в качестве моторного топлива или компонента морского дистиллятного бассейна для дизельных автомобилей, судов и стационарных дизельных двигателей. .

      Основная проблема при продаже мазута в разные страны — это содержание серы. Национальные правила различаются от страны к стране, но европейские правила особенно строги в отношении содержания серы в топливе.

      Чтобы успешно продавать пиролизное масло, полученное из шин (дизельные фракции), электростанциям или морским транспортным компаниям в качестве альтернативного компонента жидкого топлива, необходимы индивидуальный состав и повышение качества.

      Команда Weibold с радостью поможет вам выяснить, какие технические и химические параметры необходимо учитывать для построения успешного бизнеса по пиролизу шин и снабжения вашим маслом электростанций, морских транспортных компаний и стационарных дизельных агрегатов.

   2. Восстановленная сажа

      Восстановленная техническая сажа (rCB) составляет примерно от 30% до 45% от производства пиролиза шин. RCB используется как в системах рекуперации энергии, так и в качестве замены первичных CB в таких производственных приложениях, как краски, промышленные и автомобильные детали и резиновые изделия.

      RCB, полученный из шин, может оказаться экономически привлекательным и ценным продуктом, который может составлять значительную часть выручки завода.Чтобы сделать его товарным, могут потребоваться этапы постпиролизной обработки. Степень чистоты и объем обработки, необходимые для конечного продукта, будут иметь большое влияние на стоимость rCB и, следовательно, на общую рентабельность предприятия.

Что такое технологии переработки и пиролиза шин?

Ниже мы опишем различные методы производства и наиболее распространенные типы оборудования для переработки и пиролиза шин.

1. Вторичная переработка шин

   Для удовлетворения различных требований потенциальных применений резины, извлеченной из утильных шин, системы переработки и переработки должны иметь возможность производить товары с четко определенными характеристиками, которые подходят для использования в широком диапазоне применений. .

   В этом контексте технологии измельчения, измельчения и измельчения имеют решающее значение, поскольку они составляют основу процесса переработки. Качественное оборудование расширяет область применения переработанного материала.

   Выбор технологии влияет на качество резинового гранулята и порошков:

   • Размер
   • Форма
   • Поверхность
   • Чистота
   • Объем выпуска
   • Стоимость конечного продукта.

   Размер, форма, поверхность и чистота являются аспектами качества, которые вызывают одобрение материалов среди клиентов. Количество и стоимость выпуска — это аспекты, которые влияют на готовность клиентов покупать материал, следовательно, они являются долгосрочным успехом компании по переработке шин.

   По сути, есть две доступные технологии преобразования изношенных шин в резиновые гранулы и порошки, которые могут показать успешную историю в отрасли:

   1. Процесс при нормальной температуре (окружающей среды)

      Измельчение при комнатной температуре включает в себя все виды операций механического измельчения, которые проводятся при комнатной температуре. Преобладают операции ножевого измельчения, когда исходный материал измельчается в несколько этапов до все меньших и меньших размеров. Технология просеивания используется для классификации различных размеров в соответствии с требуемыми областями применения.В последнее время вальцовые мельницы стали предпочтительным выбором для переработчиков шин для производства резиновых порошков.

   2. Холодный (криогенный) процесс

      Исходный материал охлаждается до прим. минус 90 градусов Цельсия с помощью жидкого азота до тех пор, пока резина не станет «стекловидной». «Стекловидный» на самом деле не является техническим термином, но должен выражать только тот факт, что замороженный каучук можно легко разрушить, например, с помощью молотковые дробилки или дезинтеграторы с очень высокой энергией удара.

      В настоящее время примерно один процент резиновых гранулятов и порошков производится с помощью криогенных технологий. Несмотря на небольшое количество установок, есть несколько веских причин для использования криогенных процессов для определенных приложений.

      Хотя нам не известно о каких-либо промышленных установках, мы должны упомянуть третий способ утилизации шин.

   3. Процесс гидроабразивного измельчения

      В этом процессе применяется водоструйная очистка сверхвысокого давления (сверхвысокого давления) для измельчения резины с помощью роторных форсунок за одну операцию без какого-либо механического измельчения или использования химикатов.Этот процесс разработан для больших и очень больших шин, которые не могут быть переработаны обычным способом, таких как обычные шины OTR (внедорожные) или даже шины для открытой добычи диаметром 4 м.

2. Пиролиз шин

   Сегодня на рынке или в разработке существует множество технологических концепций пиролиза шин. Некоторые из них все еще находятся на экспериментальной стадии. Ядром любой пиролизной установки является реактор, разлагающий резиновую стружку без использования кислорода. Выбор технологии и ее поставщика должен производиться с учетом планируемой производственной мощности завода и технических характеристик выпускаемой продукции.

   Установки пиролиза шин являются капиталоемкими.

   В зависимости от местных поставок, рынка и нормативных требований могут потребоваться дополнительные инвестиции в этапы предварительной и последующей обработки, чтобы найти жизнеспособное решение для завода. Нормативные требования устанавливают регулируемые выбросы на предприятии. Требования к качеству и постоянству сырья контролируемого происхождения продиктованы целевыми спецификациями и качеством выпускаемой продукции. Требования к продукту rCB могут требовать дополнительной постпиролизной обработки сажи.Кроме того, в зависимости от выбранных целевых клиентов, масла, возможно, придется обессеривать и очищать, чтобы сделать их более привлекательными и повысить рентабельность.

   Подход Weibold к проектам пиролиза шин

   1. Развитие клиентов и продуктов перед выбором технологии
   2. Создание базового бизнеса для обеспечения денежного потока, поддерживающего работу (в основном, на основе продаж продуктов для рекуперации энергии) , на основе которых разрабатываются более сложные возможности и продуктовые линейки, которые увеличивают прибыль.
   3. Сильный акцент на контроле качества, стабильности и стоимости входящего сырья (либо путем выбора поставщика, либо посредством внутреннего контроля путем создания линии по переработке шин )
   4. Выбор поставщика технологий с подтвержденным опытом реализации экономически жизнеспособных эталонных проектов
   5. Создание технически подкованных ресурсов по продажам и поддержке, которые могут разрабатывать продукты в сотрудничестве с потенциальными клиентами.

   Свяжитесь с нами, если у вас возникнут проблемы с пиролизом, и позвольте нам помочь вам сделать правильный выбор в отношении концепций, технологий, сырья и рынков!

Как выбрать оборудование для переработки шин?

Если вы только собираетесь запустить свой первый бизнес по переработке шин или модернизировать существующий завод, вы должны искать надежное и высокопроизводительное оборудование. Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы описываем ниже важные параметры оборудования, которые вам необходимо учитывать перед запуском нового завода.

Входные и выходные мощности

Если вы хотите иметь эффективное оборудование, которое соответствовало бы потребностям вашего бизнеса, вам необходимо сравнить возможности оборудования с предполагаемым временем поставки и обработки. Если оборудование замедляет ваше производственное время, затраты на вашу деятельность растут и, таким образом, сокращают вашу прибыль. Единственные разумные оправдания замедления производства — это лучшее качество продукции и более высокая безопасность. Убедитесь, что ваша линия по переработке шин работает с высокой производительностью, чтобы у вас было достаточно свободного времени для внепланового обслуживания оборудования.

Отделение побочных продуктов

При переработке шин существует ряд модулей оборудования, и некоторые из них предназначены для разделения или очистки материала. Изношенные шины содержат не только резину, но и такие побочные продукты, как стальная проволока и текстиль. Это, с одной стороны, ценные продукты, но с другой стороны, их включение в резиновый гранулят или резиновый порошок может значительно снизить качество и цену вашего материала. Убедитесь, что вы нашли оборудование, которое максимизирует ваш потенциальный доход с наилучшим возможным конечным продуктом.

Требования к питанию

Энергоэффективность — один из краеугольных камней в бизнесе по переработке шин. Выбор неэффективного оборудования может нанести ущерб вашему бизнесу, поскольку может значительно увеличить ваши расходы. В конце концов, более высокие счета за электроэнергию могут повлиять на вашу прибыль. Тем не менее, важность этого параметра зависит от страны, в которой вы работаете, и местных цен на электроэнергию.

Рабочие требования (персонал)

Еще одним важным фактором является персонал, необходимый для эксплуатации вашего оборудования для переработки шин.Подобно тому, что мы рассматривали в электроэнергетике, трудоемкая бизнес-модель может оказаться хорошей, если вы работаете в странах с низким доходом и низкой минимальной заработной платой. Например, некоторым пресс-подборщикам для вторичной переработки требуется ручная обвязка тюков, а у других есть автоматическая обвязка. Если ваши затраты на рабочую силу высоки, подумайте о модернизации вашего завода с помощью автоматического оборудования.

Время работы

Чтобы убедиться, что оборудование будет надежно работать в течение многих лет, узнайте у производителей его рекомендуемое время работы.Простые арифметические расчеты помогут заранее спланировать расходы и дадут возможность финансово подготовиться к своевременной замене старого оборудования. Чтобы убедиться, что время работы, заявленное производителем, является правильным, найдите компании по переработке шин, которые уже используют такое же оборудование, и сравните теорию с фактами.

Запасные части и комплекты для обслуживания

Важно заранее знать, когда вашему оборудованию потребуются комплекты для капитального ремонта и замены.Во-первых, вам необходимо запланировать перерывы на время простоя в производственном графике. Во-вторых, вы должны быть финансово готовы к расходам на содержание. Сравните затраты на обслуживание оборудования разных производителей, а затем обратитесь к компаниям по переработке шин, которые уже эксплуатируют это оборудование. Еще раз сравните цифры, заявленные производителем, с фактами операторов. Чтобы всегда быть готовым к непредвиденным последствиям, убедитесь, что запасные части могут быть быстро доставлены на ваш объект в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Соображения безопасности

Безопасность чрезвычайно важна при работе с тяжелым оборудованием, и тем более при обработке материалов, которые могут быть опасными. Точно знайте, какие функции безопасности имеет оборудование, чтобы вы могли сравнивать разные модели и оборудование от разных производителей. Помните о многочисленных потенциальных опасностях возгорания резинового порошка во время производства для сотрудников, которые могут попасть в измельчители. В любом случае вы должны предотвращать несчастные случаи на вашем предприятии, и производители оборудования могут вам в этом помочь.

Поддержка клиентов производителем

Помните, что вы не просто покупаете оборудование, вы устанавливаете отношения с компанией, которая его производит. Не соглашайтесь на компанию, которая не предоставляет вам тех услуг, которых вы заслуживаете. Найдите отзывы, отзывы и другую информацию от людей, которые купили у компании, чтобы вы точно знали, на что вы идете и насколько вы можете быть довольны уровнем обслуживания. Вы также можете узнать о наградах и рейтингах агентств по маркетинговым исследованиям и обслуживанию клиентов.

Гарантия

Как правило, гарантия на оборудование для утилизации шин распространяется только на первый год эксплуатации, так как время работы оборудования во многом зависит от практики утилизации процессора. Тем не менее, вы должны убедиться, что получаете компенсацию и надлежащую техническую поддержку, если что-то пойдет не так. В этом капиталоемком бизнесе ваши меры предосторожности не будут лишними.

Мнение экспертов

Практически всегда поиск оборудования для рециклинга шин — сложный и трудоемкий процесс, требующий большого внимания и постоянного сопоставления данных, заявленных производителем, с реальными цифрами рециклеров шин.Людям, которые только начинают заниматься переработкой шин, может быть очень сложно собрать эту информацию и принять адекватное решение. Чтобы сэкономить время и деньги, следует обратиться к специалистам, которые дадут вам адекватный совет.

Weibold помогает как новым, так и хорошо зарекомендовавшим себя компаниям по переработке шин четко определить все плюсы и минусы оборудования. Наши сравнительные технические исследования уже поддержали ряд компаний по всему миру и сэкономили предприятиям вторичной переработки десятки тысяч долларов за счет снижения затрат и повышения производительности.

Чтобы заказать сравнительное техническое исследование, отправьте нам запрос по адресу [email protected], и мы поможем вам построить успешный бизнес по переработке шин.

Какие продукты с добавленной стоимостью можно производить из резины?

Переработка шин в такие материалы, как резиновая крошка без содержания стали и тонкий резиновый порошок, когда-то была прибыльным предприятием; однако из-за насыщения рынка в развитых странах компании по переработке шин могут захотеть сместить акцент с сырья на потенциально более дорогие потребительские товары, изготовленные из переработанного каучука или даже натурального каучука, которые можно заменить материалами, полученными из шин.Первым и до сих пор одним из наиболее жизнеспособных вариантов для переработчиков шин было бы инвестирование в прессы и формы для производства формованных изделий из резиновой крошки или резинового порошка. Другие варианты включают более сложные технологии, например смешивание переработанного резинового порошка с полиэтиленом или полипропиленом для получения термопластичных эластомеров (TPE).

Как правило, производство и продажа потребительских товаров дает более высокую прибыль, чем производство и распределение сырья, и тем не менее рынки изобилуют возможностями в области формованных изделий и других изделий с добавленной стоимостью из переработанного каучука.Наиболее распространенными примерами формованных изделий являются коврики для игровых площадок, напольная плитка для спортзалов, резиновые бордюры, изделия для обеспечения безопасности движения, изоляционные панели, маты для лошадей, ковры для крупного рогатого скота и т. Д. Однако необходимо продолжать вводить новшества и изобретать новые продукты. Из-за высокого предложения и относительно низких цен на переработанный каучук в большинстве стран ОЭСР с учетом быстро развивающихся технологий с каждым годом увеличивается количество формованных изделий из переработанного каучука.

В этой статье перечислены некоторые продукты из переработанной резины для шин, которые могут значительно увеличить прибыль предприятий по переработке шин.

Резиновые колеса для мусорных баков

Шасси из переработанной резины для шин | Фото: любезно предоставлено Gumiimpex

В Европе технология присутствует на рынке довольно давно, и многие компании, производящие и собирающие мусорные баки, муниципальные и промышленные мусорные контейнеры, начали использовать шасси из переработанной резины. Как правило, такие шасси не только создают более чистую окружающую среду, но и помогают компаниям снизить издержки производства — рыночная цена на такие товары заметно ниже.Примером такого производства может служить хорватская компания Gumiimpex.

Тем не менее, в развивающихся регионах, таких как, например, Северная Африка или Ближний Восток, таких производителей нет, и они импортируют резиновые колеса для мусорных баков от ключевых производителей в Европе и Азии. Многие страны мира оказались в аналогичной ситуации — огромные рыночные возможности на внутреннем и региональном рынках остаются неизученными.

Защитные изделия из переработанной резины

ADS Advance | Фото: любезно предоставлено Rosehill Security

Последние новости в сфере переработки шин включают информацию о британской компании Rosehill Security, которая начнет поставлять свои формованные продукты безопасности из переработанных шин, в том числе барьеры для защиты от агрессивных транспортных средств (HVM), баллистические блоки и Rapid and Impakt Defenders. Рынок США.По заявлению компании, недавно она подписала соглашение с ARX Perimeters, которое дает компании новое окно возможностей.

При производстве Rapid и Impakt Defenders используется переработанная резина для шин и используется полиуретан для придания дополнительной прочности. Продукт можно использовать практически на всех типах поверхностей, от дорог до стадионов. Их также можно применять в сочетании с мобильными системами периметра и высокозащищенными ограждениями — это обеспечит усиленную защиту.

Прорезиненные пути метро

Прорезиненные пути метро в Испании | Фото: SIGNUS

В Испании Acciona Infrastructure Group — компания, ранее объединившаяся с исследователями, испанским органом по утилизации шин SIGNUS и участниками индустрии переработки шин, изучала, как переработанные шины могут принести пользу муниципальным железнодорожным системам.Компания объяснила, что ее команда искала методы снижения шума от поездов на железных дорогах, добавив, что они также думали о том, как принести пользу окружающей среде.

В настоящее время 16-километровый маршрут метро, ​​в котором используется переработанная резина для шин, проходит между четырьмя точками в испанской Гранаде — Альболоте, Марасена, Гранада и Армилла; 13 из них находятся на поверхности и на 3 км тянутся под землей. По заявлению компании, инновация Acciona не требует огромных инвестиций для надлежащего обслуживания, а формованные резиновые прокладки для железнодорожных путей могут быть легко установлены.Кроме того, эта технология помогает превращать изношенные шины в ценные продукты, что значительно снижает проблему с окончанием срока службы шин. По данным компании, для производства одного метра гусениц необходимо примерно семь утильных шин.

Шпалы и крышки шпал из переработанной резины

Джованни Мария Де Лиси, основатель Green Rail | Фото: предоставлено Green Rail

Несколько лет назад было подписано совместное соглашение между испанской технологической компанией Indra и находящейся в Италии молодой компанией на экспериментальной стадии — Greenrail, которая занимается производством экологически чистых покрытий для железных дорог. галстуки из переработанных покрышек и пластика.Партнеры пытались разработать товары из переработанных шин и построить новые производственные линии, которые обслуживали бы железнодорожную отрасль. Помимо использования утильных шин, сотрудничество между Greenrail и Indra должно было сделать процесс обслуживания железных дорог более энергоэффективным, рентабельным, а также более безопасным. Indra отвечала за поставку встроенных электронных систем для обложек.

Совместное предприятие между компаниями могло бы стать мощным инструментом для преобразования отрасли, однако, согласно последней информации, полученной нашей командой, проект был приостановлен из-за неэффективного управления.

Маркетинговые исследования Weibold помогут вам определить новые рыночные возможности.

Успешный бизнес по переработке шин требует высокой окупаемости инвестиций, и помимо снижения эксплуатационных расходов необходимо продолжать внедрять инновации и искать новые источники доходов. Чтобы изучить возможности инновационных резиновых изделий, включая формованные резиновые изделия, свяжитесь с Weibold и рассмотрите наши специализированные маркетинговые исследования. 20-летний опыт Weibold включает не только экономическую сторону деятельности предприятий по переработке и пиролизу шин, но и производственные технологии.Напишите нам на [email protected], чтобы узнать больше о нашей работе!

Выбор между производством rCB и мазутом

Эта статья проливает свет на сложности и ограничения планирования и ведения бизнеса по пиролизу шин и показывает, как Weibold может помочь компаниям построить экономически устойчивые установки по пиролизу шин.

Пиролиз — это устаревшая концепция, тогда как пиролиз из отслуживших свой срок шин (ELT) — это новая область на незрелом рынке.Сегодня, в условиях постоянного стремления к экономике замкнутого цикла, этой технологии уделяется все больше внимания в сообществе по переработке шин — инвестиции в предприятия по пиролизу шин растут, технологии продолжают развиваться, и на мировом рынке появляется все больше операторов.

Несмотря на эти положительные тенденции, мы можем наблюдать множество заявлений, но пока лишь единичные свидетельства производственных успехов. Концептуализация и проектирование экономически жизнеспособной пиролизной установки по-прежнему остается сложной задачей — это область с множеством вариантов и многими переменными, в которой не существует единого наилучшего решения.Кроме того, существует множество подводных камней, таких как неправильно понятые требования, неисправная технология, отсутствие отраслевых стандартов или неадекватный контроль.

Существуют также регулирующие факторы, влияющие на экономику пиролиза ELT. Среди них: политика обращения с утилизируемыми шинами, предельные значения выбросов для предприятий, требования к анализу жизненного цикла, стандарты дизельной смеси для различных рынков (био, небиологические, морские и т. Д.), Ограничения по материалам для сжигания (rCB), ограничения по материалам деталей (rCB). и т. д.

Эти ограничения создают серьезные проблемы для планировщиков и операторов.Но, как и на любом развивающемся рынке, эти проблемы также представляют многообещающие возможности. Чтобы увидеть ограничения, эффекты и возможности, связанные с этими факторами, просмотрите таблицу ниже.

Одним из конкретных ограничений для предприятий пиролиза шин являются нормативные требования к низкому содержанию серы в дизельном и других видах топлива, на которые нацелены операторы пиролиза. Это конкретное ограничение удерживает многие операции от обеспечения контрактов на закупку с разумной маржой.

Размер капитальных затрат также имеет значение — цены на оборудование для пиролиза шин колеблются от 60 000 до 25 миллионов евро. А для того, чтобы построить успешную деятельность, могут потребоваться дополнительные вложения. Потребность в контроле качества и стабильности исходного сырья для отработанных шин, требований к мазуту и ​​спецификаций продукции покупателя CB чаще всего требует дополнительных стадий до- и постпиролизной обработки.

Наши финансовые инструменты позволяют нам точно моделировать и настраивать данную операцию для данного местоположения, ситуации с поставками сырья и рынка сбыта, определяя чувствительность операции к множеству параметров, таких как подпитка предложения, рабочая сила и мощность затраты, параметры пропускной способности, эффективность, размеры инвестиций, а также спецификации выходных материалов и достижимые диапазоны цен для TDF и rCB.

Проведя исследования и смоделировав самые разные операции, мы можем продемонстрировать, что, поскольку масла неизменно составляют от 40% до 50% производимых материалов, пиролизные установки обычно становятся жизнеспособными только тогда, когда и нефть, и продукты CB успешно продаются и монетизируются.

Основываясь на этом опыте, мы также можем сделать следующие общие наблюдения:

1. Экономия на масштабе имеет ключевое значение: более крупные предприятия вернут более высокую рентабельность инвестиций (IRR).
2. До тех пор, пока — по мере развития рынков и стандартов — рынки производителей (пластмассовые изделия, резиновые изделия, поверхности и краски, шины) не будут более широко принимать регенерированную сажу:
1. Продажи rCB будут в основном проданы для целей рекуперации энергии, маржа останется ниже давление
2. не будет места для ошибок в концепции и реализации установки

Поэтому для новых проектов пиролиза шин мы в Weibold разработали осмотрительный подход к планированию новой операции, который включает:

1. Развитие клиентов и продуктов, прежде чем делать выбор в пользу технологии.
2. Создание базового бизнеса для обеспечения денежного потока, поддерживающего работу (в основном, на основе продаж продуктов для рекуперации энергии), на основании чего разрабатываются более сложные возможности и продуктовые линейки, которые увеличивают прибыль для чистой прибыли
3. Сильный упор на контроль качества, постоянства и стоимости входящего сырья (либо путем выбора поставщика, либо посредством внутреннего контроля путем создания линии по переработке шин)
4. Выбор поставщика технологий с подтвержденным опытом реализации экономически жизнеспособных эталонных проектов
5. Создание технически подкованного ресурса по продажам и поддержке, который может разрабатывать продукты в сотрудничестве с потенциальными клиентами.

Для существующих предприятий по пиролизу шин мы рекомендуем тщательно изучить и найти потенциальных клиентов в пределах досягаемости предприятия, наладить с ними отношения и проанализировать их потребности. Только после того, как требования к продукту будут поняты в контексте продуктов покупателя, имеет смысл оценивать и выбирать поставщиков технологий и инвестировать в оборудование для переработки продуктов после пиролиза.

Краткое изложение этих результатов с примерами расчетов для различных конфигураций процесса можно найти в презентации, которую Weibold сделал на конференции по восстановленной саже в Берлине, май 2019 года.Презентацию можно отправить по запросу.

Существуют также возможности для операторов существующих заводов (особенно заводов периодической обработки) для значительного повышения производительности, производительности и качества продукции без необходимости использования оборудования для последующей обработки. Информация об этой программе обновления может быть отправлена ​​по запросу.

Чтобы снизить риски планирования, решить проблемы и изучить возможности на любом этапе проекта пиролиза шин, свяжитесь с Weibold и воспользуйтесь нашими специализированными услугами.Наши технико-экономические обоснования, модули исследования рынка, а также услуги по оценке технологий и финансовому моделированию могут помочь вам избежать ловушек, защитить ваши инвестиции, решить технические проблемы и повысить рентабельность. Напишите нам на [email protected], чтобы узнать больше о нашей работе!

Правила сбора шин при переработке и пиролизе шин

Изношенные и изношенные шины можно регулировать по-разному в зависимости от множества экономических факторов и законодательных вопросов в стране.В Европе, например, существует три различных модели обращения с изношенными и утилизированными шинами. В большинстве стран ЕС внедрена система ответственности производителей, в то время как в некоторых странах-членах ЕС действует система свободного рынка утилизации шин, а в некоторых — система ответственности государства, финансируемая за счет налогов. Ниже мы цитируем Европейскую ассоциацию производителей шин и резины (ETRMA), которая дает определения и описывает правила утилизации шин, регулирующие утильные шины в Европе.

Система свободного рынка

При либеральной системе законодательство устанавливает цели, которые должны быть достигнуты, но не назначает ответственные органы.Таким образом, все операторы в цепочке восстановления заключают контракты на условиях свободного рынка и действуют в соответствии с законодательством.

Это может быть подкреплено добровольным сотрудничеством между компаниями для обеспечения передового опыта. Системы либерального рынка действуют в Австрии, Швейцарии, Германии и Великобритании. В Соединенном Королевстве существует управляемый свободный рынок, то есть сборщики утильных шин и компании по переработке шин отчитываются непосредственно перед национальными властями.

Ответственность правительства

Во всем Европейском Союзе система ответственности правительства, финансируемая за счет налогов, используется только в Дании и Хорватии.В соответствии с механизмами налогообложения каждая страна несет ответственность за утилизацию утильных шин. Система финансируется за счет налогов, взимаемых с производителей шин.

Как правило, производители шин стремятся к тому, чтобы их продукция с истекшим сроком службы — утильные шины — поступала без вреда для окружающей среды. В соответствии с государственной системой ответственности производитель шин несет ответственность только за то, чтобы его продукция имела подходящий способ переработки и восстановления.

В связи с этим Европейская ассоциация производителей шин и каучуков (ETRMA) пишет:

«Задача состоит в том, чтобы собрать и вернуть все шины и предотвратить их попадание на незаконную свалку, или управлять их экспортом, чтобы гарантировать, что пункт назначения соответствует европейским требованиям i.е. что с ними обращаются в таких же экологических условиях, как и в Европе, и что они соответствуют юридическим предписаниям Директивы ЕС об отходах ».

ETRMA добавляет, что в Европе различные планы управления ставят перед собой задачу обеспечить соблюдение требуемых экологических стандартов, и что все стороны делают все возможное, чтобы обеспечить соблюдение нормативных требований. Однако, если компании по утилизации шин не позаботятся о них, «шины, покидающие границы ЕС, могут быть не полностью отслежены до их конечного пункта назначения.«ETRMA считает это слабым местом, которое необходимо устранить с помощью более строгих правил утилизации шин во всем мире.

Расширенная ответственность производителя

Ответственность производителя означает, что производитель шин несет полную или частичную ответственность за продукт, который находится на стадии постпотребительского жизненного цикла. А именно, в соответствии с этой системой производитель шин несет ответственность за то, чтобы шины, которые достигли стадии окончания срока службы, утилизировались ответственно и без вреда для окружающей среды.

В этой системе производитель несет ответственность за отходы, производимые потребителем. Закон определяет правовую базу и возлагает ответственность на производителей, то есть производителей и импортеров шин, за организацию и управление утилизацией шин.

Описание расширенной системы ответственности производителя. Инфографика: ETRMA

Согласно ETRMA, расширенная ответственность производителя «осуществляется различными способами от одной компании по переработке утильных шин, занимающейся сбором и обработкой шин в стране (например, в Португалии, Нидерландах или Швеции), через несколько Управляющие компании ELT (например, в Италии, Франции или Испании) или через индивидуальную ответственность производителя (Венгрия).

Закон дает этим компаниям право собирать и обрабатывать утильные шины в суммах, эквивалентных объемам шин, «проданных индивидуально или коллективно дочерними компаниями в течение того же или предыдущего года».

Финансирование сбора и переработки шин осуществляется за счет взносов на охрану окружающей среды, взимаемых авансом компаниями, производящими утилизирующие шины, аффилированными производителями шин и импортерами шин. Сборы первоначально взимаются производителями и дистрибьюторами шин и передаются компаниям по утилизации шин.

В большинстве стран ЕС производители шин отдают предпочтение системе расширенной ответственности.

Чтобы заказать наши консультационные услуги и исследования по вопросам правил утилизации шин, отправьте нам запрос по адресу [email protected], и мы поможем вам построить успешный бизнес по переработке шин.

Есть еще вопросы?

Weibold проводит индивидуальные исследования в области переработки и пиролиза шин, чтобы помочь вам начать и эффективно вести бизнес.Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших услугах.

Свяжитесь с нами чтобы узнать больше

границ | Моделирование устойчивой автономной системы пиролиза сосновой пыли со ступенчатой ​​конденсацией для оптимального извлечения бионефти

Введение

Общее введение

Возникла тенденция к созданию альтернатив с более высокой стоимостью преобразования отходов биомассы, таких как отходы лесопиления.Отходы лигноцеллюлозной биомассы стали привлекательным источником возобновляемого твердого, жидкого и газообразного топлива для отопления, энергетики и транспорта (Guedes et al., 2018). Хотя термохимические технологии преобразования биомассы в биотопливо, такие как газификация и синтез метанола и производство лигноцеллюлозного этанола, находятся на грани коммерциализации, они представляют собой типично крупные инвестиционные проекты, требующие высокой технической экспертизы, и может потребоваться еще десятилетие, чтобы полностью охватить развивающиеся страны (Charis et al., 2018). Пиролиз был определен как технология с низкими инвестициями, которая технически менее сложна, чем другие термохимические методы, и может быть краткосрочным и среднесрочным ответом на энергетическую бедность в развивающихся регионах, таких как юг Африки. Он также имеет преимущества высокой эффективности и эффективного использования сырья по сравнению с методами биологической конверсии, с высокими выходами жидкого топлива или промежуточного продукта, называемого «бионефть». Целью данного исследования является применение биомасла с более низкой стоимостью.Одним из привлекательных направлений является замещение тяжелого нефтяного топлива (HFO) в энергетике и судостроении, поскольку пиролизное масло обладает свойствами, совместимыми с HFO (Kass et al., 2018). Исследования характеристик и смешивания с HFO показали, что биомасло может смешиваться с HFO, повышая общую эффективность и снижая потребность в энергии для нагрева и перекачивания HFO в текучем состоянии (Kass, 2019a). Таким образом, мотивация для этого исследования состоит в том, чтобы предоставить альтернативный источник энергии, особенно для удаленных районов, отделенных от сети, где в основном расположены лесопильные заводы.

Энергичное биомасло удобно обрабатывать и транспортировать, но оно имеет недостатки, включая высокое содержание влаги и кислорода, низкий pH, нестабильность, твердые остатки и низкую теплотворную способность (Bridgwater, 2018). Эти свойства способствуют коррозии и эрозии биомасла; старение и разделение фаз, несовместимость с углеводородным топливом, проблемы с двигателем из-за блокировки форсунки твердыми частицами, высокие затраты на перекачку, плохое распыление и общее низкое качество топлива (Bridgwater, 2011).Чтобы получить более высокую отдачу от биомасел, они требуют некоторой модификации для изменения различных свойств перед их окончательным использованием. Обновление бионефти для транспортировки топлива с использованием строгих процессов переработки и сбыта является капиталоемким и все еще является областью исследований и разработок (IRENA, 2016). Альтернативой является получение полуобработанного биомасла для таких применений, как печи, котлы и замена HFO в морских и энергетических приложениях. Это можно сделать с помощью таких методов, как ступенчатая или фракционная конденсация и каталитический пиролиз, чтобы увеличить теплотворную способность, снизить pH, снизить содержание влаги и в целом улучшить качество и срок хранения масла.Растет интерес к каталитическому пиролизу (CP), при котором сырье смешивается с катализатором ( in-situ, CP) или взаимодействует с парами пиролиза ( ex-situ, CP). Катализатор способствует вторичным реакциям промежуточных продуктов, удаляя из них кислород с образованием оксидов углерода и водорода, значительно улучшая конверсию и селективность в отношении желаемых углеводородных компонентов в масляном продукте. В этом случае продукт будет иметь более высокую теплотворную способность, большую стабильность и более поддающийся последующей модернизации с меньшими затратами на более качественное топливо (Liu et al., 2014).

Поэтапная или фракционная конденсация — это альтернативный внутрипроизводственный метод улучшения качества биомасла, не требующий больших дополнительных инвестиций (Gooty, 2012; Papari and Hawboldt, 2018). Это связано с тем, что конденсаторы уже являются жизненно важной частью системы пиролиза для извлечения конденсируемых фракций. Поэтапная конденсация отличается от традиционных методов только тем, что температурные профили каскадных установок оптимизированы для извлечения определенных фракций в этих точках (Charis et al., 2020b). Температурный профиль обычно уменьшается от первой до последней стадии. В таком устройстве более тяжелые органические вещества («сухое масло») в основном рекуперируются в первом конденсаторе, а вода и кислоты — на последних ступенях. Это позволяет получить фракцию бионефти с более высокой стабильностью и низким содержанием воды, обычно <1–7,45 мас.% В первых конденсаторах, где температура обычно поддерживается выше 80 ° C. В таких условиях состав кислот составляет 2–3 мас.% Для этих фракций извлеченного бионефти по сравнению с 10–15% в нефракционированном бионефти.HHV «сухих» масел зависит от исходного сырья, наиболее многообещающий диапазон составляет от 22,6 МДж / кг до 36 МДж / кг по сравнению с 40 МДж / кг для HFO (Papari and Hawboldt, 2018; Charis et al., 2020b) . Это дешевое биомасло может потенциально заменить HFO в медленных морских или энергетических генераторах, разработанных для такого остаточного топлива с высокой вязкостью и значительным составом твердых частиц и влаги.

Хотя каталитическая модернизация предлагает преимущества более высокой селективности в отношении определенных соединений для топливных или химических применений, она сопряжена с дополнительными затратами на катализаторы, кондиционирование и процесс регенерации по сравнению с фракционной конденсацией (Liu et al., 2014; Йылдыз и др., 2016). Более того, катализаторы специфичны для части многих промежуточных продуктов разложения пиролиза и часто дезактивируются из-за образования кокса, который забивает активные центры (Yildiz et al., 2016). Существуют и другие проблемы при переходе от лабораторного к экспериментальному или промышленному масштабу с точки зрения режима обработки и технологии реактора. Выбор путей каталитической или фракционной конденсации или их гибрида может быть сделан с учетом соотношения затрат и выгод, получаемых с точки зрения качества масла, необходимого для последующего технологического процесса.

Базовый вариант, пробелы и перспективная модель

Простая лабораторная система, основанная на режиме промежуточного пиролиза, представленная Charis et al. (2020b) дал некоторые многообещающие результаты с теплотой сгорания сухого масла 36 МДж / кг. Однако система не была устойчивой из-за ее полной зависимости от внешнего источника электроэнергии и небольшого извлечения высококачественного сухого масла. Это исследование было направлено на определение стратегии повышения устойчивости этой системы пиролиза с точки зрения потребности системы в энергии, выхода и качества целевого продукта (сухого масла).ChemCAD, программное обеспечение для моделирования процессов, использовалось для моделирования пиролиза в режиме быстрого пиролиза (FP) с высоким общим извлечением жидкости и соответствующей высокой долей сухой нефти. Другое усовершенствование заключалось в использовании побочного продукта полукокса, чтобы активировать систему и сделать ее самодостаточной. Даже после достижения оптимальной температуры пиролиза неправильный температурный профиль в конденсаторах все еще может привести к дисбалансу в извлечении сухого масла с потоками отходов, все еще содержащими значительное количество масла.Имитационная модель ChemCAD может использоваться для оптимизации ступенчатых конденсационных установок с правильным температурным профилем путем изменения параметров конденсационной системы при оптимальной температуре пиролиза.

ChemCAD имеет то преимущество, что является дешевым программным обеспечением с конкурентоспособным оборудованием для моделирования процессов и фоновыми алгоритмами, предназначенными для обработки большинства основных процессов химической инженерии. Его использование снижает затраты и временные затраты на дальнейшие лабораторные анализы, особенно в тех случаях, когда приобретение всего необходимого оборудования является дорогостоящим.В целом, это модельное исследование было направлено на оптимизацию системы для извлечения бионефти приемлемого качества и количества в первых двух конденсаторах, с результатами, сравнимыми с литературными.

Общий обзор показывает, что большинство исследований по моделированию и имитационному моделированию охватывает целые системы пиролиза с технической и технико-экономической точки зрения (Onarheim et al., 2015; Shemfe et al., 2015; Bashir et al., 2017; Carrasco et al. , 2017), при этом некоторые из них сосредоточились на оптимизации ступенчатых систем конденсации для пиролиза биомассы.Одно исследование таких систем было проведено Krzywda и Wrzesińska (2020). Они смоделировали систему пиролиза для пластиковых отходов, используя ректификационную колонну в качестве реактора пиролиза и ряд конденсаторов, расположенных по-разному. Они утверждали, что конструкция ступенчатой ​​конденсационной установки влияет на количество и качество получаемых жидких фракций. Они также отметили, что это лучше, чем обычная нефракционированная конденсация, поскольку она позволяет отдельно извлекать масляные фракции с желаемыми свойствами, такими как высокая теплотворная способность.Возможно, их подход к моделированию упростился тем, что пластиковое пиролизное масло можно полностью охарактеризовать и в нем меньше соединений, свойства которых в основном доступны в пакетах моделирования процессов, по сравнению со сложным биомаслом. Не было обнаружено никаких аналогичных имитационных исследований, посвященных конденсации и фракционированию для пиролиза биомассы.

Материалы и методы

Построение имитационной модели

Общая концепция и поток

Новые концепции из цитируемых литературных работ были инновационным образом объединены, чтобы создать простую модель, которую можно использовать для прогнозирования комбинированного воздействия температур конденсатора на количество и качество извлекаемых нефтяных фракций.Выход и относительные количества некоторых отдельных продуктов реакции пиролиза учитываются в стехиометрической реакции. Это похоже на использование только реактора Aspen RYield, поддержанное Onarheim et al. (2015), за исключением того, что равновесный реактор, который использовался в ChemCAD, не учитывает температурную зависимость. Следовательно, выход при одной выбранной температуре пиролиза можно было смоделировать только в оптимальной точке. Три блока были смоделированы как стадии мгновенной конденсации, которые использовали встроенные данные равновесия пар-жидкость-жидкость для определения точек росы для компонентов в смеси.Температуры первого (первичного) и второго (вторичного) конденсатора варьировались отдельно, при этом температура двух других конденсаторов оставалась постоянной, с использованием исследования чувствительности. Обычно первичный конденсатор предназначен для извлечения тяжелых органических соединений, которые составляют фракцию масла с высокой теплотворной способностью, поэтому использовалась более высокая температура конденсации (> 100 ° C). Второй конденсатор тогда будет иметь более низкое значение, обычно от 50 до 90 ° C, чтобы обслуживать воду и органические вещества с более низкой молярной массой, такие как кислоты (Papari and Hawboldt, 2018).После того, как оптимальные температуры были установлены с помощью анализа чувствительности, моделирование ChemCAD было запущено при этих постоянных значениях, чтобы оценить общую производительность моделирования. Также была включена камера сгорания полукокса для извлечения энергии из полукокса и использования ее для предварительного нагрева биомассы до или после входа в реактор пиролиза, в зависимости от конструкции. На рисунке 1 представлена ​​упрощенная блок-схема, иллюстрирующая концепцию процесса.

РИСУНОК 1 . Общая технологическая карта процесса пиролиза.

Компоненты и реакции

Грубая химическая формула (C _138,4 H _176,6 O ₆₃ ) для биомассы была получена с использованием как приближенных результатов анализа, так и литературных данных (Таблица 1), при одновременном достижении правильного стехиометрического баланса реакция пиролиза. Эта сбалансированная реакция учитывала приблизительный выход бионефти, полукокса и топливного газа в экспериментах по пиролизу. Принятая формула должна была соответствовать эмпирическим формулам как из литературы, так и из этого исследования.Азот и сера не учитывались в эмпирических и молекулярных формулах из-за незначительного состава, а также для упрощения модели. Игнорирование этих двух факторов окажет незначительное влияние на количество или качество извлеченной бионефти, поскольку они будут в значительной степени сообщаться потоку топливного газа. Однако эти два фактора важно учитывать при проведении общего анализа потока или окружающей среды.

ТАБЛИЦА 1 . Определение эмпирической и гекулярной формулы с использованием литературы, экспериментальных данных и стехиометрических весов.

Отношения C / O и H / O 2,2 и 2,8 попадают в диапазоны 1,25–2,5 и 1,8–3, которые приведены в литературе и характеристическими данными.

Две основные стехиометрические реакции были сформулированы аналогично модели Freda et al. (2011). Модель предполагает, что метан является доминирующей составляющей углеводородного газа, наряду с оксидом углерода, диоксидом углерода и водородом. Другие газы, такие как C ₂ H ₂ , C ₂ H ₆ и C ₃ H ₆ , которые обычно в небольших количествах присутствуют в парах пиролиза, не были включены в уравнение из-за предел компонента.Обугленный представлен чистым углеродом. Уравнение 1 является основным уравнением пиролиза, а уравнение. 2 объясняет образование водорода косвенно, через небольшое преобразование метана.

C138.4h276.6O63 → C7H8O + 3C7H8O2 + 0.9C16h44 + 3C3H6O3 + 52C + 18h3O + 15Ch5 + 11CO + 9CO2 (1)

Стехиометрический весовой баланс Excel для первичной реакции (уравнение 1) показан в таблице 2.

ТАБЛИЦА 2 . Стехиометрический баланс массы Excel.

Стехиометрическая модель в Excel была скорректирована для удовлетворения большинства возможных ограничений или приемлемых результатов из литературы и ранее проведенных экспериментов.Например, выход полукокса может составлять 12-40 мас.% Для режимов промежуточно-быстрого пиролиза. В литературе по этим режимам также сообщается о выходе газа от 13 до 33 мас.% (Bridgwater, 2018; Reza et al., 2019).

Согласно Бриджуотеру. (2018), содержание влаги (MC) в биомасле FP может составлять от 15 до 50 вес.% Биомасла. При более высоких уровнях, особенно свыше 50 мас.%, Вода в масле вызывает разделение фаз. Такие составы с высоким содержанием воды типичны для промежуточных режимов пиролиза, в то время как FP обычно дает более высокие выходы нефти лучшего качества (Charis et al., 2020b). В этом моделировании общее количество воды, полученной в результате реакции, составляло 25 мас.% От общего выхода жидкости (~ 45 мас.%). Этот общий использованный выход является консервативной цифрой с учетом максимального значения 46,1 мас.%, Которое было получено Charis et al. (2020b) для биомасла сосны и пороговое значение 75 мас.%, Возможное для FP (Bridgwater, 2018). Четыре соединения использовались для представления органического био-масла из-за ограничений на количество соединений, которые могут быть введены в стехиометрическую реакцию в ChemCAD (т.е.е., 10). Результаты GCMS показали высокий процент площади пика фенолов (до 48%) и до 30% углеводородов, показывая, что эти соединения были сконцентрированы в сухих маслах. Необходимо было дополнительно подтвердить составы фактических весов из литературы. Лу и др. (2017) классифицировали соединения в бионефти как углеводороды (ароматические соединения, алканы, алкены и алкины), кислородсодержащие соединения (фураны, сложные эфиры, кетоны, альдегиды, спирты, простые эфиры и карбоновые кислоты) и гетероатомные соединения. Они сообщили, что бионефть обычно имеет состав 16-40 мас.% Углеводородов с прямой цепью и циклических углеводородов; не менее 40 мас.% кислородсодержащих соединений; 15–30 мас.% Сахаров и 1–3 мас.% Гетероатомных частиц.Используя как экспериментальные, так и литературные результаты, четыре соединения были отобраны для представления бионефти: два фенола, крезол и гваякол; Гексадекан, углеводород со средней цепью; и метоксиуксусная кислота, карбоновая кислота. Эта принятая модель содержит 58,7% кислородсодержащих соединений (фенолов и карбоновых кислот) и 21,4% углеводородов. Модель с полярными и неполярными соединениями также хороша с точки зрения аппроксимации профиля точки росы соединений в масле, которые определяют количество жидкости, извлекаемой в конденсаторах.

Модель технологического процесса

Технологическая схема ChemCAD для предложенной модели показана на рисунке 2. Предполагалось, что использованное сырье из сосновой пыли содержит 4,33 мас.% Влаги (MC), которое представлено отдельно от основного сырья как поток 6,50 кг / ч. Этот MC является достижимым для более длительных периодов сушки на воздухе (> 3 недель) в сухих и горячих условиях, в печи или при сушке (Simpson, 1999; Charis et al., 2020a). В реактор вводят 143,5 кг / ч сырья и 0,003 кг / ч инертного газообразного азота.Хотя фактический стендовый реактор, используемый для экспериментов, требовал внешнего нагрева (Charis et al., 2020b), была использована конструкция процесса самоподдерживающегося пиролиза. В этом более устойчивом случае для инициации реакции требуется электрическая энергия сети, после чего мы извлекаем достаточно энергии из полукокса, чтобы активировать процесс. Следовательно, поток сырья проходит через теплообменник, подогреватель 1, где его температура повышается до 500 ° C перед подачей в реактор. В реакторе поддерживается заданная температура (500 ° C), оптимальная для пиролиза сосновой пыли при атмосферном давлении.Система теплообменника обладает теоретической способностью повышать температуру сырья до ~ 650 ° C, поэтому ее можно регулировать в соответствии с требуемой температурой.

РИСУНОК 2 . Блок-схема ChemCAD.

Обугленный из реактора отделяется в камеру сгорания. Для обозначения извлечения всего углерода 95 мас.% Используется простой сепаратор, а не фактический сито или циклонный сепаратор, поскольку распределение частиц по размерам не было доступно. Затем полукокс сжигается, чтобы обеспечить тепло, необходимое для пиролиза.

Согласно Crombie and Mašek (2014), в различной литературе указано, что пиролиз биомассы требует 6–15% HHV в исходном сырье, при этом фактические значения находятся в диапазоне от 1,1 до 1,6 МДж / кг, в зависимости от сырья. В целях данного исследования верхний предел использовался для определения количества энергии, которое могло потребоваться для запуска пиролиза. Это означает, что для подачи 143,5 кг / час требуется 229,60 МДж / ч энергии. Считалось, что трех часов достаточно для образования достаточного количества полукокса для продолжения пиролиза.Между тем, энергия, необходимая в этот период (688,8 МДж / кг), подается через электрическую систему, доставляющую тепло через катушки, намотанные вокруг реактора. После этого процесс будет самостоятельным.

Уголь, произведенный в первый час (31,47 кг), должен иметь достаточно энергии для подачи в течение следующего часа, даже если для расчета энергетического потенциала использовались более низкие значения HHV из литературы и экспериментов, такие как 29 МДж / кг. этого гольца (912 МДж / ч) (Bridgwater, 2011; Crombie, Mašek, 2014; Charis et al., 2019). Тем не менее, необходимо, чтобы в первую очередь накапливалась хорошая инвентаризация полукокса и оставляла место для непредвиденных обстоятельств и неэффективности. Подробная информация о типе камеры сгорания и ее тепловой эффективности должна быть предоставлена ​​в будущих исследованиях по мере запуска пилотного проекта, помимо этого предварительного исследования. Мощность накачки для циркуляции теплоносителя на данном этапе не учитывается.

Остальные газообразные компоненты проходят через конденсаторы 1–3, где сухое бионефть восстанавливается в первом конденсаторе, полусухое масло во втором и смесь вода + небольшое количество масла в третьем.Термодинамический пакет UNIFAC был выбран для проведения моделирования пар / жидкость / твердое тело, которое более точно оценивает коэффициенты активности для более широкого диапазона размеров молекул.

Исследования по оптимизации конденсационной системы

Чувствительность общего расхода и чистоты масла к изменению температуры первичного конденсатора была проверена в диапазоне от 80 ° до 120 ° C. Общий массовый расход потока и его водный состав были основными параметрами, используемыми в качестве индикаторов количества и качества бионефти соответственно.Более высокие скорости потока означают более высокие выходы, в то время как составы с высоким содержанием воды означают низкое качество нефти (низкое HHV). Целью было найти хороший компромисс между этими двумя. Кислотный состав также использовался в качестве вторичного индикатора качества масла, более высокое содержание указывает на низкий, нежелательный pH.

После получения оптимального диапазона для первичного конденсатора, было зафиксировано наименьшее значение в диапазоне (96 ° C), в то время как вторичный конденсатор изменялся от 60 ° –100 ° C, чтобы найти оптимальную рабочую точку.Когда эта оптимальная точка была найдена, было проведено отдельное исследование чувствительности, чтобы определить, как поток и состав потока из вторичного конденсатора будут реагировать на изменение температуры первичного конденсатора от 80 ° до 120 ° C.

Результаты и анализ

Сначала представлены результаты исследований чувствительности к колебаниям температуры, так что массовые и энергетические балансы, количество и состав потокового потока основаны на оптимальных параметрах.

Оптимальные температуры первичного и вторичного конденсатора

Результат изменения температуры в первичном конденсаторе показан на Рисунке 3.Расходы гексадекана и крезола не показаны, поскольку платформа для анализа чувствительности допускает только ограниченное количество компонентов.

РИСУНОК 3 . Расход компонентов продукта из первичного конденсатора в зависимости от температуры.

Содержание воды в масле первичного конденсатора выше при более низких температурах (максимум ∼9,4 мас.% При 80 ° C) и уменьшается с повышением температуры. Однако, поскольку цель состояла в том, чтобы восстановить большую часть сухого масла в первичном конденсаторе, было критически важно выбрать точку с хорошим количеством выхода и приемлемым качеством масла.Температура 96 ° C была выбрана в качестве оптимальной для получения бионефти с содержанием воды около 4,4 мас.%. Можно выбрать более низкий состав воды, например 2,4 мас.% При температуре 102 ° C. Однако эти предпочтения будут зависеть от качества масла, которое может эффективно использоваться генератором HFO. Конечный диапазон температур обсуждается позже, также с учетом выхода и качества масла, которое будет получено из вторичного конденсатора.

На Рисунке 4 показано изменение общего потока продукта и расходов выбранных компонентов (включая воду) в зависимости от температуры вторичного конденсатора, при этом первичный конденсатор установлен на 96 ° C.

РИСУНОК 4 . Расход компонентов продукта в зависимости от температуры вторичного конденсатора.

Из этого анализа была выбрана температура 82 ° C с содержанием воды 7,5 мас.% И общим расходом 4,38 кг / ч, что дает общий расход для двух конденсаторов ~ 49 кг / ч. Папари и Хавболдт (2018) обсудили образцы биомасла сосны, которые имели состав воды 2,5 и 7,35 мас.% И HHV 24 МДж / кг и 23,5 МДж / кг соответственно; указывает на незначительные вариации HHV.Следовательно, ожидается, что содержание воды 7,5 мас.% Не приведет к значительному изменению HHV. Рисунок 4 также показывает, что ниже температуры 78 ° C во вторичном конденсаторе получается более высокий состав воды (> 13 мас.%). Это нашло отражение в реальной системе пиролиза, где второй и третий конденсаторы были все при 25 ° C; с высоким общим коэффициентом восстановления потока, но также с высоким процентным составом воды.

На рис. 5 показаны результаты отдельного исследования чувствительности для определения того, как поток и состав потока из вторичного конденсатора будут реагировать на изменение температуры первичного конденсатора.

РИСУНОК 5 . Выход и состав потока из вторичного конденсатора в зависимости от температуры первичного конденсатора.

Из этого графика можно получить диапазон состава воды от 7,5 до 10 мас.% В конденсаторе 2 при 82 ° C, когда в конденсаторе 1 поддерживается температура от 96 ° C до 110 ° C. Рекомендуемая температура пара на выходе по Charis et al. (2020b) составляла 110 ° C для первичного конденсатора, что давало сосновое биомасло с самым высоким HHV. Это хорошо согласуется с результатами моделирования.

Проверка модели

Перед представлением остальных результатов моделирования были проанализированы результаты оптимизации для проверки модели. Фактические циклы пиролиза со всеми условиями, предусмотренными в моделировании, не могли быть выполнены без модификации существующего оборудования, поэтому экспериментальная проверка была невозможна. Также не было аналогичного моделирования системы пиролиза биомассы для сравнительной оценки результатов. Тем не менее, было проведено большое количество экспериментальных исследований ступенчатой ​​конденсации для условий быстрого пиролиза, в которых опубликована чувствительность ключевых показателей эффективности к колебаниям в основном температуры первого и второго конденсатора.Ключевыми показателями эффективности были выход (количество) потока получаемого продукта и его водный состав (качество). Результаты этих исследований сравнивались с литературными данными, представленными в Таблице 3.

ТАБЛИЦА 3 . Сравнение результатов моделирования с литературными случаями ступенчатой ​​конденсации фракций.

Анализ чувствительности показал, что первичный конденсатор должен работать в диапазоне 96–110 ° C. Вторичный конденсатор следует поддерживать при 82 ° C, а в третьем — при 25 ° C или окружающих условиях.Между тем, в первичных конденсаторах в цитируемой литературе использовались температуры в диапазоне 102–115 ° C, при этом получали сухое масло с содержанием воды <1–6 мас.%. Рекомендуемый температурный диапазон 96–110 ° C в рамках настоящего исследования дает сухое масло с содержанием воды 2,4–4,4 мас.%. Pollard et al. (2012) результаты пиролиза красного дуба, в котором сухое масло второго конденсатора имело состав воды 9 мас.%, Согласуются с результатами моделирования в рамках этого исследования, бионефть вторичного конденсатора которого содержала 7,5–10 мас.% Воды для диапазон температур первичного конденсатора от 96 ° до 100 ° C.Поэтому результатам моделей можно доверять, поскольку они согласуются с выводами других исследований в литературе.

Потоки Потоки, массовые и энергетические балансы

Общие энергетические и массовые балансы процесса при оптимальных рабочих параметрах приведены в таблице 4. В таблице 5 показаны свойства всех потоковых потоков в соответствии с моделированием.

ТАБЛИЦА 4 . Общий энергетический и массовый балансы процесса.

ТАБЛИЦА 5 . Свойства всех потоковых потоков (из Excel).

Таблица 4 показывает, что сосновая пыль (143,5 кг / час) полностью разлагается на новые соединения, включая дополнительную воду (14,3 кг / час), неконденсирующиеся газы (55,15 кг / час), конденсируемые органические вещества (48,09 кг / час). и остаточный полукокс (26,97 кг / ч). Азот инертен, помогает транспортировать биомассу, поэтому не расходуется. Модель не предполагает потерь или утечек из других мест, кроме обозначенных выходов.

Таблица 5 показывает, что свойства, зависящие от температуры, такие как энтальпия, имеют самые широкие вариации.Основной поток от входа (поток 1) к главному выходу (поток 2 — выход пиролиза) принимает четыре температуры: 25 °, 600 °, 500 ° и возвращается к 25 ° C после прохождения через конденсаторы. Потоки побочного продукта принимают температуру, используемую в соседних конденсаторах. Давление практически постоянно на протяжении всего процесса, на уровне атмосферного. При сгорании полукокса образуется очень горячий поток (1102,5 ° C), который используется для предварительного нагрева биомассы до температуры пиролиза, в результате чего образуются отходящие дымовые газы до 754 ° С.47 ° С.

Предварительный экономический анализ

Чтобы оценить экономическую целесообразность получения такой производительности и выхода бионефти, был проведен предварительный экономический расчет. Он учитывает все основные затраты на сбор, обогащение и транспортировку биомассы, а также требования к мощности для инициирования пиролиза. В таблице 6 приведены расчеты стоимости производства 1 л биомасла с использованием данной модели.

ТАБЛИЦА 6 . Предварительный анализ затрат на производство бионефти в местных условиях.

Расчеты показывают, что стоимость производства биомасла составит около 0,10 доллара за литр по сравнению со стандартной продажной ценой около 0,36 доллара за литр биомасла (Kass, 2019b). В будущем экономический анализ необходимо будет расширить, чтобы включить в него фактическое производство электроэнергии, чтобы определить стоимость производства электроэнергии с использованием биомасла или его смесей с HFO. HFO продается по цене $ 0,45 / л и используется в судостроении и энергетике. Разумно предположить, что, поскольку HFO уже очень конкурентоспособно в качестве топлива для выработки электроэнергии по сравнению с дизельным топливом и углем, замена его более дешевым биотопливом снизит стоимость производства электроэнергии еще больше (Kass, 2019b).Таким образом, этот анализ показывает, что извлеченная фракция нефти дает конкурентоспособную стоимость производства.

Общее обсуждение

Эта работа представляет способ упрощения моделирования и оптимизации ступенчатой ​​системы конденсации в установке пиролиза биомассы. В связи с текущими ограничениями моделирования урожайности, зависящей от температуры, отдельные модели могут быть выполнены для других температур и биомасс, указав урожайность и относительный состав полученных компонентов.Затем методику, продемонстрированную в этой статье, можно использовать для определения оптимальной температуры конденсатора. Грубая химическая формула, выход и стехиометрия для любых новых видов биомассы должны быть определены с использованием рекомендованной процедуры, однако технологический поток и методология для оптимизации температур конденсатора будут такими же. Таким образом, шаблон технологической схемы можно воспроизвести для любой другой системы пиролиза биомассы.

Некоторые авторы, такие как Kabir et al. (2015); Krzywda и Wrzesińska (2020); Миччо (2015); Onarheim et al.(2015); Humbird et al. (2016) предприняли попытку моделирования быстрого пиролиза (FP) биомассы, что является сложной задачей из-за сложности таких систем. Это происходит из-за изменчивости и гетерогенности сырья биомассы, что затрудняет моделирование входных потоков, кинетики реакции и потенциально более тысячи видов, которые могут быть получены в результате изменений такой системы. Когда кто-то пытается учесть влияние переменных процесса, таких как температура и размер частиц исходного материала, на такую ​​систему, возможны многие результаты (Humbird et al., 2016). Это объясняет, почему прогностические модели, использующие кинетику реакций, редко применяются в общих процессах моделирования. Существует несколько кинетических моделей кинетики FP, поскольку их трудно вывести из первых принципов с учетом упомянутых факторов. Следовательно, моделирование большинства крупных процессов, используемых для технико-экономического анализа, избегает кинетики при моделировании реакторов и обычно определяет выход продукта. Onarheim et al. (2015) поддержали эти взгляды, добавив, что механизмы реакции на ФП древесины все еще плохо изучены.Они использовали блок RYield в Aspen, который выполняет вычисления для выходных потоков и условий на основе спецификаций доходности. Их модель FP была общим представлением лигноцеллюлозной биомассы, поэтому они использовали несколько источников для определения выходов, сырья и характеристик продукта. Однако изменчивость характеристик биомассы означает, что модель не была точной для некоторой биомассы. Некоторые авторы, такие как Kabir et al. (2015); Лестинский и Палит (2016); Jaroenkhasemmeesuk et al.(2020) использовали RYield в сочетании с реактором RGibbs, что полезно, когда кинетика и стехиометрия реакции неизвестны. Реактор RGibbs минимизирует свободную энергию Гиббса для продуктов из реактора RYield. Однако реактор Гиббса требует множества уравнений и четко определенных соединений и их свойств для повышения надежности (Jaroenkhasemmeesuk et al. 2020). Важно отметить, что ChemCAD не имеет реактора выхода, такого как Aspen, однако у него есть реактор Гиббса.Хорошая модель должна учитывать температурную зависимость как в выходе, так и в реакторе Гиббса, и в некоторых случаях авторы использовали только реактор выхода (Onarheim et al. 2015). Моделирование температурной зависимости пиролиза в реакторе Гиббса в одиночку непросто, особенно для соединений биомассы, таких как сосновая пыль, свойства которой полностью не охарактеризованы. Однако это не должно было стать проблемой, поскольку основное внимание уделялось оптимизации системы конденсации. Это все еще может быть сделано для фиксированной оптимальной температуры пиролиза с известными выходами и относительными составами соединений, полученными из экспериментальных результатов.

Эта стехиометрическая модель, использованная в этом моделировании, лучше, чем та, которая использовалась Freda et al. (2011), которые представили бионефть как пропанол в уравнении. 3. У них также были другие уравнения, включая преобразование метана (уравнение 2).

C100h220O40↔66.976C + 6.203C3H8O + 17.136h3O + 9.734h3 + 3.852CO + 6.404CO2 + 4.159Ch5 (3)

Модель подходит для их применения, поскольку они нацелены на использование «бионефти» в качестве источника энергии для поддержания жизнедеятельности. HHV пиролиза и пропанола соответствует бионефти.Однако использование пропанола в качестве модельного соединения для биомасла создает проблемы для ступенчатого процесса конденсации, поскольку он имеет более низкую точку кипения, а следовательно, более низкую точку росы, чем вода. Это означает, что сначала конденсируется вода, что является обратным фактическому процессу при фракционной конденсации.

Функция рекуперации энергии из побочного продукта полукокса полезна, и топливный газ также может быть направлен в реактор для совместного сжигания. ChemCAD показывает теоретическую возможность рекуперации тепла из полукокса.На практике будет важно использовать эффективную конструкцию теплообменника, совместимую с конкретным используемым реактором. Тепло может передаваться через рубашку вокруг реактора или непосредственно путем введения горячих газов в реактор. Выбор метода должен производиться с учетом преимуществ и недостатков каждого из них. В том маловероятном случае, когда энергия полукокса не соответствует потребляемой энергии, топливный газ также можно подавать в камеру сгорания.

Как упоминалось во введении, высококачественное масло используется в судовых двигателях с тяжелым газом или в генераторах энергии.Использование биомасла для замены HFO в качестве морского топлива — это частично испытанное применение, которое привлекло внимание из-за его большого потенциала (Kass, 2019a). Производство электроэнергии будет более приоритетным приложением в южноафриканском регионе из-за энергетической бедности в регионе, где электрификация большинства стран ниже 50% (Blimpo and Cosgrove-Davies, 2019). Совместимость биомасла с HFO была протестирована при соотношении компонентов смеси до 25 мас.% И обнаружила, что она снижает общую вязкость смеси, уменьшая потребность в перекачиваемой и тепловой энергии (Kass, 2019a).Если могут быть получены биомасла с лучшими топливными свойствами, такими как теплотворная способность, вязкость, температура вспышки, коэффициенты смешивания могут быть увеличены в пользу биомасла, и может появиться возможность полной замены HFO. Смешивание с бионефтью также снизит выбросы серы и технического углерода от HFO, которое подвергается более жесткому регулирующему контролю из-за этих двух загрязнителей.

Заключение

В этом исследовании была изучена и доказана возможность запуска энергетически самодостаточного процесса FP с общим выходом не менее одной трети веса сырья.Что еще более важно, исследование показало оптимальные параметры, которые можно использовать для восстановления высокого качества фракций сухого масла в первых двух конденсаторах. Например, для производительности, используемой в моделировании, можно извлечь 49 кг / ч (∼40 л / ч для удельного веса 1,2) масла хорошего качества, готового для использования в генераторах мазута. После этого установка может работать в течение установленного количества часов в день, что соответствует требуемому рациону топлива для питания генератора малой энергосистемы.Хотя возможно даже получение MC ниже 1 мас.% При более высоких температурах конденсатора, должен быть хороший компромисс между количеством и качеством получаемого масла. В долгосрочной перспективе было бы важно провести эксперимент с эффектами MC до 10 мас.% В генераторе жидкого топлива и максимальным порогом MC для устойчивой работоспособности. С другой стороны, индексы стабильности масел на этих уровнях MC также должны быть установлены для определения срока хранения биомасла перед использованием и необходимых количеств стабилизаторов (например,g., пропанол), которые можно добавить. Когда все эти проблемы решены, есть хороший аргумент в пользу производства электроэнергии с использованием биомасла средней степени очистки от пиролиза биомассы со ступенчатой ​​конденсацией.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы, дальнейшие запросы можно направить соответствующему автору.

Вклад авторов

GC, основной автор концептуализировал бумагу и имитационную модель. Он также написал статью. TN проверила техническую надежность и структуру статьи. GD и EM приняли участие в процессе надзора, проверки и проверки.

Благодарности

Мы благодарим Арпада Имре и Летисию Петреску из Университета Бабес Бойяи за полезные идеи, которыми они поделились во время лекций по моделированию и проектированию с использованием программного обеспечения для моделирования химической инженерии.Мы также благодарим Ботсванский международный университет науки и технологий и Йоханнесбургский университет за всю поддержку, которую они оказали в этой исследовательской работе.

Ссылки

Альварес-Альварес, П., Писарро, К., Баррио-Анта, М., Камара-Обрегон, А., Мария Буэно, Дж. Л., Альварес, А. и др. (2018). Оценка древесных пород для производства энергии из биомассы на северо-западе Испании. Леса 9 (4), 1–15. doi: 10.3390 / f60

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Башир, М., Ю., X., Хассан, М., и Маккави, Ю. (2017). Моделирование и анализ производительности быстрого пиролиза биомассы в солнечно-тепловом реакторе. ACS Sustain. Chem. Eng . 5 (5), 3795–3807. doi: 10.1021 / acssuschemeng.6b02806

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блимпо, М. П. и Косгроув-Дэвис, М. (2019). Доступ к электроэнергии в странах Африки к югу от Сахары: потребление, надежность и дополнительные факторы экономического воздействия . Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк.

CrossRef Полный текст

Бриджуотер, А.В. (2011). Обзор быстрого пиролиза биомассы и повышения качества продукта. Биомасса Биоэнергетика 38, 68–94. doi: 10.1016 / j.biombioe.2011.01.048

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bridgwater, T. (2018). Проблемы и возможности быстрого пиролиза биомассы: Часть I. Johnson Matthey Technol. Ред. . 62 (1), 118–130. doi: 10.1595 / 205651318×696693

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Carrasco, J. L., Gunukula, S., Boateng, A. A., Mullen, C.А., ДеСисто, У. Дж., И Уилер, М. К. (2017). Пиролиз лесных остатков: подход к технико-экономическому производству биотоплива. Топливо . 193, 477–484. doi: 10.1016 / j.fuel.2016.12.063

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Charis, G., Danha, G., and Muzenda, E. (2018). «Социально-экономические последствия биотоплива 2-го поколения в южной части Африки: критический обзор», Материалы международной конференции по промышленному проектированию и управлению операциями, Париж, Франция, 26–27 июля 2018 г. (Париж, Франция: ММНВ). 1373–1385.

Google Scholar

Charis, G., Danha, G., Muzenda, E., and Nkosi, N. P. (2019). «Био-масло из сосновых остатков — урожайность, качество и потенциальное применение. Практическое исследование по повышению ценности древесных отходов Зимбабве», Труды 7-й международной конференции по возобновляемым и устойчивым источникам энергии 2019 г., Агадир, Марокко, 27–30 ноября 2019 г. (Марокко: IRSEC). doi: 10.1109 / irsec48032.2019.

24

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Charis, G., Danha, G., and Muzenda, E.(2020a). Характеристики биомассы для последующего термохимического преобразования: сравнительное исследование сосновых опилок и Acacia tortilis. Процессы 8 (5), 546. doi: 10.3390 / pr8050546

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Charis, G., Danha, G., and Muzenda, E. (2020b). Оптимизация выхода и качества биомасла: сравнительное исследование Acacia tortilis и сосновой пыли. Процессы 8 (5), 551. doi: 10.3390 / pr8050551

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кромби, К., и Машек, О. (2014). Исследование возможности автономной системы медленного пиролиза в различных рабочих условиях. Биоресурсы. Технол . 162, 148–156. doi: 10.1016 / j.biortech.2014.03.134

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Freda, C., Braccio, G., and Sharma, V.K (2011). Моделирование пиролиза оливковых косточек во вращающейся печи. Therm. Sci . 15 (1), 145–158. doi: 10.2298 / tsci090

3b

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гути, А.Т. (2012). Фракционная конденсация паров биомасла . Канада: Западный университет.

Гедес Р. Э., Луна А. С. и Торрес А. Р. (2018). Рабочие параметры производства бионефти при пиролизе биомассы: обзор. J. Anal. Прил. Пирол . 129, 134–149. doi: 10.1016 / j.jaap.2017.11.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Humbird, D., Trendewicz, A., Braun, R., and Dutta, A. (2016). Одномерная модель быстрого пиролиза биомассы с кинетикой реакции, интегрированной в модель процесса aspen plus biorefinery. ACS Sustainable Chem. Eng . 5 (3), 2463–2470. doi: 10.1021 / acssuschemeng.6b02809

CrossRef Полный текст | Google Scholar

IRENA (2016). Инновационный взгляд на передовое жидкое биотопливо . Париж, Франция: IRENA, 132.

Jaroenkhasemmeesuk, C., Tippayawong, N., Ingham, D. B., and Pourkashanian, M. (2020). Моделирование процесса и моделирование установки быстрого пиролиза лигноцеллюлозной биомассы с использованием улучшенной химической кинетики в aspen Plus®. Сделки химической инженерии 78, 73–78.doi: 10.3303 / CET2078013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кабир М., Чоудхури А. и Расул М. (2015). Пиролиз городских зеленых отходов: моделирование, имитация и экспериментальный анализ. Энергии 8 (8), 7522–7541. doi: 10.3390 / en8087522

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kass, M., Abdullah, Z., Biddy, M., Drennan, C., Hawkins, T., Jones, S., et al. (2018). Понимание возможностей биотоплива для морских перевозок .Ок-Ридж, Теннесси: Национальная лаборатория Ок-Ридж, 26.

Касс, М. (2019a). Оценка биомасел для использования в судовых двигателях . Ок-Ридж, Теннесси: Национальная лаборатория Ок-Ридж.

Касс, М. (2019b). Оценка биомасел для использования в судовых двигателях. 3.5.5.1 . Ок-Ридж, Теннесси: Национальная лаборатория Ок-Ридж.

Krzywda, R., and Wrzesińska, B. (2020). Моделирование установки конденсации и фракционирования в установке пиролиза пластиковых отходов. Валоризация отходов и биомассы 10, 1–14.doi: 10.1007 / s12649-020-00994-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лестинский П. и Палит А. (2016). Пиролиз древесины с использованием моделирования aspen plus и промышленно применимой модели. GeoScience Engineering 62 (1), 11–16. doi: 10.1515 / gse-2016-0003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, К., Ван, Х., Карим, А.М., Сан, Дж. И Ван, Ю. (2014). Каталитический быстрый пиролиз лигноцеллюлозной биомассы. Chem. Soc. Ред. . 43 (22), 7594–7623.doi: 10.1039 / c3cs60414d

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, Й., Ли, Г. С., Лу, Ю. К., Фан, X., и Вэй, X. Y. (2017). Аналитические стратегии, связанные с детальной компонентной характеристикой бионефти, полученной из лигноцеллюлозной биомассы. Внутр. J. Anal. Chem . 2017, 1–19. doi: 10.1155 / 2017/23

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Miccio, M. (2015). Инструмент aspen plus® для моделирования пиролиза лигноцеллюлозной биомассы посредством равновесия и ранжирования основных переменных процесса. Внутр. J. Math. Модели Методы Прил. Sci . 9: 71–86.

Google Scholar

Наик, С., Гоуд, В. В., Рут, П. К., Якобсон, К., и Далай, А. К. (2010). Характеристика канадской биомассы для альтернативного возобновляемого биотоплива. Обновить. Энергия 35 (8), 1624–1631. doi: 10.1016 / j.renene.2009.08.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Onarheim, K., Solantausta, Y., and Lehto, J. (2015). Разработка моделирования процессов быстрого пиролиза древесины с использованием aspen plus. Energy Fuels 29 (1), 205–217. doi: 10.1021 / ef502023y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Папари С. и Хавболдт К. (2018). Обзор конденсационной системы для процесса пиролиза биомассы. Топливный процесс. Технол . 180, 1–13. doi: 10.1016 / j.fuproc.2018.08.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поллард, А.С., Ровер, М.Р., и Браун, Р.С. (2012). Характеристика извлеченной бионефти в виде ступенчатых фракций с уникальными химическими и физическими свойствами. J. Anal. Прил. Пирол . 93, 129–138. doi: 10.1016 / j.jaap.2011.10.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Reza, S., Ahmed, A., Caesarendra, W., Abu Bakar, M. S., Shams, S., Saidur, R., et al. (2019). Acacia holosericea : инвазивный вид для производства биоуголь, бионефти и биогаза. Биоинженерия 6 (2), 33. doi: 10.3390 / bioengineering6020033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шемфе, М. Б., Гу, С. и Ранганатан., П. (2015). Анализ технико-экономических показателей производства биотоплива и миниатюрной выработки электроэнергии за счет быстрого пиролиза биомассы и переработки биомассы. Топливо . 143, 361–372. doi: 10.1016 / j.fuel.2014.11.078

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Simpson, W. T. (1999). Общий технический отчет FPL; ГТР-113. «Глава 12 сушка и контроль содержания влаги и изменений размеров». Справочник по дереву — Древесина как технический материал . (Мэдисон, Висконсин: Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Лаборатория лесных товаров, 12.1–12.20, 463.

Google Scholar

Йилдиз, Г., Ронс, Ф., Ван Дурен, Р., и Принс, В. (2016). Проблемы разработки и эксплуатации процессов каталитического быстрого пиролиза древесной биомассы. Обновить. Поддерживать. Энергия Ред. . 57, 1596–1610. doi: 10.1016 / j.rser.2015.12.202

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Frontiers | Каталитический пиролиз пластиковых отходов: переход к биоперерабатывающим предприятиям на основе пиролиза

Введение

Производство и потребление пластиковых отходов растет тревожными темпами в связи с увеличением численности населения, быстрым экономическим ростом, постоянной урбанизацией и изменениями в образе жизни.Кроме того, короткий срок службы пластика ускоряет ежедневное производство пластиковых отходов. Мировое производство пластика оценивается примерно в 300 миллионов тонн в год и с каждым годом постоянно увеличивается (Miandad et al., 2016a; Ratnasari et al., 2017). Пластмассы состоят из нефтехимических углеводородов с добавками, такими как антипирены, стабилизаторы и окислители, которые затрудняют биоразложение (Ma et al., 2017). Переработка пластиковых отходов осуществляется по-разному, но в большинстве развивающихся стран открытая или свалка является обычной практикой для управления пластиковыми отходами (Gandidi et al., 2018). Удаление пластиковых отходов на свалки является средой обитания для насекомых и грызунов, которые могут вызывать различные типы заболеваний (Alexandra, 2012). Кроме того, стоимость транспортировки, рабочей силы и технического обслуживания может увеличить стоимость проектов по переработке (Gandidi et al., 2018). Кроме того, из-за быстрой урбанизации сокращается количество земель, пригодных для свалки, особенно в городах. Пиролиз — это распространенный метод преобразования пластиковых отходов в энергию в виде твердого, жидкого и газообразного топлива.

Пиролиз — это термическое разложение пластиковых отходов при различных температурах (300–900 ° C) в отсутствие кислорода до полученной жидкой нефти (Rehan et al., 2017). Различные виды катализаторов используются для улучшения процесса пиролиза пластиковых отходов в целом и повышения эффективности процесса. Катализаторы играют очень важную роль в повышении эффективности процесса, нацеливании на конкретную реакцию и снижении температуры и времени процесса (Serrano et al., 2012; Ratnasari et al., 2017).В процессах пиролиза пластмасс использовался широкий спектр катализаторов, но наиболее широко применяемыми катализаторами являются ZSM-5, цеолит, Y-цеолит, FCC и MCM-41 (Ratnasari et al., 2017). Каталитическая реакция во время пиролиза пластиковых отходов на твердых кислотных катализаторах может включать реакции крекинга, олигомеризации, циклизации, ароматизации и изомеризации (Serrano et al., 2012).

В нескольких исследованиях сообщалось об использовании микропористых и мезопористых катализаторов для преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и полукокс.Uemichi et al. (1998) провели каталитический пиролиз полиэтилена (ПЭ) с катализаторами HZSM-5. Использование HZSM-5 увеличило добычу жидкой нефти с составом ароматических углеводородов и изоалкановых соединений. Gaca et al. (2008) провели пиролиз пластиковых отходов с модифицированными MCM-41 и HZSM-5 и сообщили, что использование HZSM-5 дает более легкие углеводороды (C ₃ –C ₄ ) с максимальным содержанием ароматических соединений. Lin et al. (2004) использовали различные типы катализаторов и сообщили, что даже смешивание HZSM-5 с мезопористым SiO ₂ -Al ₂ O ₃ или MCM-41 привело к максимальной добыче жидкой нефти с минимальным выходом газа.Агуадо и др. (1997) сообщили о получении ароматических и алифатических соединений в результате каталитического пиролиза полиэтилена с HZSM-5, в то время как использование мезопористого MCM-41 снизило количество получаемых ароматических соединений из-за его низкой кислотной каталитической активности. Использование синтетических катализаторов улучшило общий процесс пиролиза и улучшило качество добываемой жидкой нефти. Однако использование синтетических катализаторов увеличивало стоимость процесса пиролиза.

Катализаторы NZ могут использоваться для решения экономических проблем каталитического пиролиза, который связан с использованием дорогих катализаторов.В последние годы Новая Зеландия привлекла к себе большое внимание своими потенциальными экологическими приложениями. Естественно, NZ встречается в Японии, США, Кубе, Индонезии, Венгрии, Италии и Королевстве Саудовская Аравия (KSA) (Sriningsih et al., 2014; Nizami et al., 2016). Месторождение Новой Зеландии в КСА в основном находится в Харрат Шама и Джаббал Шама и в основном содержит минералы морденита с высокой термической стабильностью, что делает его пригодным в качестве катализатора при пиролизе пластиковых отходов. Sriningsih et al. (2014) модифицировали NZ из Сукабуми, Индонезия, отложив переходные металлы, такие как Ni, Co и Mo, и провели пиролиз полиэтилена низкой плотности (LDPE).Gandidi et al. (2018) использовали NZ из Лампунга, Индонезия, для каталитического пиролиза твердых бытовых отходов.

Это первое исследование по изучению влияния модифицированного саудовского природного цеолита на качество продукта и выход при каталитическом пиролизе пластиковых отходов. Саудовский природный цеолитный катализатор был модифицирован с помощью новой термической активации (TA-NZ) при 550 ° C и кислотной активации (AA-NZ) с помощью HNO ₃ для улучшения его каталитических свойств. Каталитический пиролиз различных типов пластмассовых отходов (ПС, ПЭ, ПП и ПЭТ), как отдельных, так и смешанных в различных соотношениях, в присутствии катализаторов на основе модифицированного природного цеолита (NZ) в небольшом экспериментальном реакторе пиролиза проводился для первый раз.Были изучены качество и выход таких продуктов пиролиза, как жидкая нефть, газ и полукокс. Химический состав жидкой нефти анализировали с помощью ГХ-МС. Кроме того, обсуждались возможности и проблемы биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза.

Материалы и методы

Подготовка сырья и запуск реактора

Пластиковые отходы, используемые в качестве сырья в процессе каталитического пиролиза, были собраны в Джидде и включали продуктовые пакеты, одноразовые чашки и тарелки для сока и бутылки для питьевой воды, которые состоят из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полистирола (PS), и полиэтилентерефталатные (ПЭТ) пластмассы соответственно.Выбор этих пластиковых материалов был сделан на основании того факта, что они являются основным источником пластиковых отходов, производимых в КСА. Чтобы получить однородную смесь, все образцы отходов были измельчены на более мелкие кусочки размером около 2 см. ² . Каталитический пиролиз проводился с использованием отдельных или смеси этих пластиковых отходов в различных соотношениях (таблица 1). Использовали 1000 г сырья, по 100 г катализатора в каждом эксперименте. Саудовский природный цеолит (Новая Зеландия), собранный в Харрат-Шама, расположенном на северо-западе города Джидда, штат Южная Австралия (Nizami et al., 2016), был модифицирован термической и кислотной обработкой и использован в этих экспериментах по каталитическому пиролизу. NZ был измельчен в порошок (<100 нм) в шаровой мельнице (Retsch MM 480) в течение 3 часов при частоте 20 Гц / с перед модификацией и использованием в пиролизе. Для термической активации (ТА) NZ нагревали в муфельной печи при 550 ° C в течение 5 часов, а для кислотной активации (AA) NZ вымачивали в 0,1 М растворе азотной кислоты (HNO ₃ ) в течение 48 часов и непрерывно встряхивают с помощью цифрового шейкера IKA HS 501 со скоростью 50 об / мин.После этого образец промывали деионизированной водой до получения нормального pH.

Таблица 1 . Схема эксперимента.

Эксперименты проводились в небольшом пилотном реакторе пиролиза при 450 ° C, при скорости нагрева 10 ° C / мин и времени реакции 75 мин (рис. 1). Полученный выход каждого продукта пиролиза рассчитывали по массе после завершения каждого эксперимента. Характеристика добываемой жидкой нефти была проведена для исследования влияния состава сырья на качество жидкой нефти, полученной в присутствии модифицированного NZ.ТГА проводили на сырье для получения оптимальных условий процесса, таких как температура и время реакции (75 мин) в контролируемых условиях. В TGA брали 10 мкг каждого типа пластиковых отходов и нагревали со скоростью 10 ° C от 25 до 900 ° C в непрерывном потоке азота (50 мл / мин). Авторы этого исследования недавно опубликовали работу о влиянии состава сырья и природных и синтетических цеолитных катализаторов без модификации катализатора на различные типы пластиковых отходов (Miandad et al., 2017b; Rehan et al., 2017).

Экспериментальная установка

Небольшой пилотный реактор может использоваться как для термического, так и для каталитического пиролиза с использованием различного сырья, такого как пластмассы и биомасса (рис. 1). В этом исследовании модифицированные катализаторы NZ были добавлены в реактор с сырьем. Реактор пиролиза может вмещать до 20 л сырья, а максимальная безопасная рабочая температура до 600 ° C может быть достигнута при желаемых скоростях нагрева.Подробные параметры реактора пиролиза были опубликованы ранее (Miandad et al., 2016b, 2017b). При повышении температуры выше определенных значений пластиковые отходы (органические полимеры) превращаются в мономеры, которые переносятся в конденсатор, где эти пары конденсируются в жидкое масло. Для обеспечения температуры конденсации ниже 10 ° C и максимальной конденсации пара в жидкое масло использовалась система непрерывной конденсации с использованием водяной бани и охлаждающей жидкости ACDelco Classic.Добываемая жидкая нефть была собрана из резервуара для сбора нефти, и была проведена дальнейшая характеристика, чтобы раскрыть ее химический состав и характеристики для других потенциальных применений.

Аналитические методы

Пиролизное масло было охарактеризовано с использованием различных методов, таких как газовая хроматография в сочетании с масс-спектрофотометрией (ГХ-МС), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR),

бомбовый калориметр и TGA (Mettler Toledo TGA / SDTA851) с применением стандартных методов ASTM.Функциональные группы в пиролизном масле анализировали с помощью прибора FT-IR, Perkin Elmer’s, UK. Анализ FT-IR проводился с использованием минимум 32 сканирований со средним значением 4 см ^-1 ИК-сигналов в диапазоне частот 500-4000 см ^-1 .

Химический состав нефти изучался с помощью ГХ-МС (Shimadzu QP-Plus 2010) с детектором FI. Использовали капиллярную колонку GC длиной 30 м и шириной 0,25 мм, покрытую пленкой 5% фенилметилполисилоксана (HP-5) толщиной 0,25 мкм.Духовку устанавливали на 50 ° C на 2 минуты, а затем повышали до 290 ° C, используя скорость нагрева 5 ° C / мин. Температура источника ионов и линии передачи поддерживалась на уровне 230 и 300 ° C, а инжекция без деления потока применялась при 290 ° C. Библиотеку масс-спектральных данных NIST08s использовали для идентификации хроматографических пиков, и процентные доли пиков оценивались по их общей площади пика ионной хроматограммы (TIC). Высокая теплотворная способность (HHV) добытой жидкой нефти, полученной из различных типов пластиковых отходов, была измерена в соответствии со стандартным методом ASTM D 240 с помощью прибора Bomb Calorimeter (Parr 6200 Calorimeter), в то время как производство газа оценивалось с использованием стандартной формулы баланса масс. , учитывая разницу в весе жидкого масла и полукокса.

Результаты и обсуждение

ТГА-анализ сырья

ТГА был проведен для каждого типа пластиковых отходов в индивидуальном порядке, чтобы определить оптимальную температуру для термического разложения. Все типы пластиковых отходов демонстрируют сходное поведение при разложении с быстрой потерей веса углеводородов в узком диапазоне температур (150–250 ° C) (рис. 2). Максимальная деградация для каждого типа пластиковых отходов была достигнута в пределах 420–490 ° C. ПС и ПП показали одностадийное разложение, в то время как ПЭ и ПЭТ показали двухступенчатое разложение в контролируемых условиях.Одностадийное разложение соответствует присутствию углерод-углеродной связи, которая способствует механизму случайного разрыва с повышением температуры (Kim et al., 2006). Разложение полипропилена начинается при очень низкой температуре (240 ° C) по сравнению с другим сырьем. Половина углерода, присутствующего в цепи полипропилена, состоит из третичного углерода, который способствует образованию карбокатиона в процессе его термического разложения (Jung et al., 2010). Вероятно, это причина достижения максимальной деградации полипропилена при более низкой температуре.Начальная деградация PS началась при 330 ° C, а максимальная деградация была достигнута при 470 ° C. PS имеет циклическую структуру, и его деградация в термических условиях включает как случайную цепь, так и разрыв концевой цепи, что усиливает процесс его деградации (Demirbas, 2004; Lee, 2012).

Рисунок 2 . Термогравиметрический анализ (ТГА) пластиковых отходов ПС, ПЭ, ПП и ПЭТ.

PE и PET показали двухэтапный процесс разложения; начальная деградация началась при более низких температурах, а затем другая стадия разложения при более высокой температуре.Первоначальная деградация ПЭ началась при 270 ° C и медленно, но постепенно распространялась, пока температура не достигла 385 ° C. После этой температуры наблюдалась резкая деградация, и была достигнута 95% -ная деградация с дальнейшим повышением примерно на 100 ° C. Аналогичная двухэтапная картина разрушения наблюдалась для пластика ПЭТ, и первоначальное разложение начиналось при 400 ° C с резким снижением потери веса. Однако вторая деградация началась при несколько более высокой температуре (550 ° C). Первоначальное разложение ПЭ и ПЭТ может быть связано с присутствием некоторых летучих примесей, таких как добавка-наполнитель, используемая во время синтеза пластика (Димитров и др., 2013).

Различные исследователи сообщают, что деградация ПЭ и ПЭТ требует более высоких температур по сравнению с другими пластиками (Димитров и др., 2013; Риццарелли и др., 2016). Lee (2012) сообщил, что PE имеет длинноцепочечную разветвленную структуру и что его разложение происходит посредством разрыва случайной цепи, что требует более высокой температуры, в то время как разложение PET следует за случайным разрывом сложноэфирных звеньев, что приводит к образованию олигомеров (Dziecioł and Trzeszczynski, 2000). ; Lecomte and Liggat, 2006).Первоначальная деградация ПЭТ, возможно, была связана с присутствием некоторых летучих примесей, таких как диэтиленгликоль (Димитров и др., 2013). В литературе сообщается, что присутствие этих летучих примесей дополнительно способствует процессу разложения полимеров (McNeill and Bounekhel, 1991; Dziecioł and Trzeszczynski, 2000). Различие в кривых ТГА различных типов пластиков может быть связано с их мезопористой структурой (Chandrasekaran et al., 2015). Кроме того, Lopez et al. (2011) сообщили, что использование катализаторов снижает температуру процесса.Следовательно, 450 ° C можно было бы принять в качестве оптимальной температуры в присутствии активированного NZ для каталитического пиролиза вышеупомянутых пластиковых отходов.

Влияние сырья и катализаторов на выход продуктов пиролиза

Было исследовано влияние термической и кислотной активации NZ на выход продукта процесса пиролиза (рис. 3). Каталитический пиролиз индивидуального ПС-пластика с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ показал самый высокий выход жидкого масла 70 и 60%, соответственно, по сравнению со всеми другими изученными типами индивидуальных и комбинированных пластиковых отходов.О высоком выходе жидкой нефти при каталитическом пиролизе ПС сообщалось и в нескольких других исследованиях (Siddiqui, Redhwi, 2009; Lee, 2012; Rehan et al., 2017). Сиддики и Редхви (2009) сообщили, что ПС имеет циклическую структуру, что приводит к высокому выходу жидкой нефти при каталитическом пиролизе. Ли (2012) сообщил, что деградация полистирола происходит за счет разрывов как случайных цепей, так и концевых цепей, что приводит к образованию стабильной структуры бензольного кольца, которая усиливает дальнейший крекинг и может увеличивать добычу жидкой нефти.Более того, в присутствии кислотных катализаторов разложение PS происходит по карбениевому механизму, который далее подвергается гидрированию (меж / внутримолекулярный перенос водорода) и β-расщеплению (Serrano et al., 2000). Кроме того, разложение PS происходило при более низкой температуре по сравнению с другими пластиками, такими как PE, из-за его циклической структуры (Wu et al., 2014). С другой стороны, каталитический пиролиз PS дает более высокое количество полукокса (24,6%) с катализатором AA-NZ, чем с катализатором TA-NZ (15,8%).Ma et al. (2017) также сообщили о высоком производстве полукокса при каталитическом пиролизе полистирола с кислотным цеолитным (Hβ) катализатором. Высокие показатели образования полукокса были связаны с высокой кислотностью катализатора, которая способствует образованию полукокса за счет интенсивных вторичных реакций сшивания (Serrano et al., 2000).

Рисунок 3 . Влияние TA-NZ и AA-NZ на выход продуктов пиролиза.

Каталитический пиролиз ПП дает более высокое содержание жидкой нефти (54%) с катализатором AA-NZ, чем с катализатором TA-NZ (40%) (Рисунок 3).С другой стороны, катализатор TA-NZ дает большое количество газа (41,1%), что может быть связано с более низкой каталитической активностью катализатора TA-NZ. По данным Kim et al. (2002) катализатор с низкой кислотностью и участки поверхности по БЭТ с микропористой структурой способствуют начальному разложению полипропилена, что может привести к максимальному выделению газов. Обали и др. (2012) провели пиролиз полипропилена с катализатором, содержащим оксид алюминия, и сообщили о максимальной добыче газа. Более того, образование карбокатиона во время разложения полипропилена из-за присутствия третичного углерода в его углеродной цепи также может способствовать образованию газа (Jung et al., 2010). Syamsiro et al. (2014) также сообщили, что каталитический пиролиз PP и PS с активированным кислотой (HCL) природным цеолитным катализатором дает больше газов, чем процесс с термически активированным природным цеолитным катализатором, из-за его высокой кислотности и площади поверхности по БЭТ.

Каталитический пиролиз полиэтилена с катализаторами TA-NZ и AA-NZ дает аналогичные количества жидкого масла (40 и 42%). Однако наибольшее количество газов (50,8 и 47,0%) было произведено из полиэтилена при использовании AA-NZ и TA-NZ соответственно, по сравнению со всеми другими изученными типами пластмасс.Производство полукокса было самым низким в этом случае, 7,2 и 13,0% с AA-NZ и TA-NZ, соответственно. В различных исследованиях также сообщалось о более низком производстве полукокса при каталитическом пиролизе полиэтилена (Xue et al., 2017). Lopez et al. (2011) сообщили, что катализаторы с высокой кислотностью усиливают крекинг полимеров во время каталитического пиролиза. Увеличение крекинга в присутствии высококислотного катализатора способствует образованию газов (Miandad et al., 2016b, 2017a). Zeaiter (2014) провел каталитический пиролиз полиэтилена с цеолитом HBeta и сообщил о 95.7% выход газа из-за высокой кислотности катализатора. Batool et al. (2016) также сообщили о максимальном производстве газа при каталитическом пиролизе полиэтилена с высококислотным катализатором ZSM-5. Согласно Lee (2012) и Williams (2006), PE имеет длинноцепочечную углеродную структуру, и его разложение происходит случайным образом на более мелкие цепочечные молекулы за счет случайного разрыва цепи, что может способствовать образованию газа. Во время пиролиза полиэтилена, который удерживает только связи C-H и C-C, сначала происходит разрыв основной цепи макромолекулы и образование стабильных свободных радикалов.Далее происходили стадии гидрирования, ведущие к синтезу вторичных свободных радикалов (новая стабильная связь C-H), что приводило к β-разрыву и образованию ненасыщенной группы (Rizzarelli et al., 2016).

Каталитический пиролиз ПП / ПЭ (соотношение 50/50%) не выявил какой-либо значительной разницы в общих выходах продукта при использовании как AA-NZ, так и TA-NZ. Жидкое масло, полученное при каталитическом пиролизе PP / PE, составляло 44 и 40% от катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно. Небольшое снижение выхода жидкого масла из AA-NZ может быть связано с его высокой кислотностью.Syamsiro et al. (2014) сообщили, что AA-NZ с HCl имеет более высокую кислотность по сравнению с TA-NZ, дает меньший выход жидкой нефти и имеет высокий выход газов. Общий каталитический пиролиз PP / PE дает максимальное количество газа с низким содержанием полукокса. Высокая добыча газа может быть связана с присутствием ПП. Разложение полипропилена усиливает процесс карбокатиона из-за присутствия третичного углерода в его углеродной цепи (Jung et al., 2010). Кроме того, разложение полиэтилена в присутствии катализатора также способствует получению газа с низким выходом жидкого масла.Однако, когда каталитический пиролиз ПП и ПЭ проводился отдельно с ПС, наблюдалась значительная разница в выходе продукта.

Наблюдалась значительная разница в выходе жидкого масла 54 и 34% для каталитического пиролиза PS / PP (соотношение 50/50%) с катализаторами TA-NZ и AA-NZ, соответственно. Аналогичным образом наблюдалась значительная разница в выходе полукокса 20,3 и 35,2%, тогда как высокий выход газов составлял 25,7 и 30,8% при использовании катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно.Lopez et al. (2011) и Seo et al. (2003) сообщили, что катализатор с высокой кислотностью способствует процессу крекинга и обеспечивает максимальное производство газа. Кроме того, присутствие ПП также увеличивает газообразование из-за процесса карбокатиона во время разложения (Jung et al., 2010). Kim et al. (2002) сообщили, что при разложении полипропилена выделяется максимум газа в присутствии кислотных катализаторов.

Каталитический пиролиз PS с PE (соотношение 50/50%) в присутствии катализатора TA-NZ дает 44% жидкого масла, однако 52% жидкого масла было получено с использованием катализатора AA-NZ.Kiran et al. (2000) провели пиролиз PS с PE в различных соотношениях и сообщили, что увеличение концентрации PE снижает концентрацию жидкой нефти с увеличением содержания газа. Присутствие ПС с ПЭ способствует процессу разложения из-за образования активного стабильного бензольного кольца из ПС (Miandad et al., 2016b). Wu et al. (2014) провели ТГА ПС с ПЭ и наблюдали два пика, первый для ПС при низкой температуре, а затем деградацию ПЭ при высокой температуре.Более того, деградация PE следует за процессом цепи свободных радикалов и процессом гидрирования, в то время как PS следует за процессом цепи радикалов, включающим различные стадии (Kiran et al., 2000). Таким образом, даже с учетом явления разложения, PS приводил к более высокой деградации по сравнению с PE и давал стабильные бензольные кольца (McNeill et al., 1990).

Каталитический пиролиз ПС / ПЭ / ПП (соотношение 50/25/25%) показал несколько более низкий выход жидкого масла по сравнению с каталитическим пиролизом всех отдельных типов пластмасс.Выход масла для обоих катализаторов, TA-NZ и AA-NZ, в этом случае одинаков, 44 и 40% соответственно. Производство полукокса было выше (29,7%) с катализатором AA-NZ, чем (19,0%) с катализатором TA-NZ, что может быть связано с реакциями полимеризации (Wu and Williams, 2010). Кроме того, добавление ПЭТ с ПС, ПЭ и ПП (соотношение 20/40/20/20%) снизило выход жидкого масла до 28 и 30% в целом при использовании катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно, с более высокой фракции полукокса и газа. Демирбас (2004) провел пиролиз ПС / ПЭ / ПП и сообщил аналогичные результаты для выхода продукта.Аднан и др. (2014) провели каталитический пиролиз ПС и ПЭТ с использованием катализатора Al-Al ₂ O ₃ с соотношением 80/20% и сообщили только о 37% жидкой нефти. Более того, Yoshioka et al. (2004) сообщили о максимальном производстве газа и полукокса при незначительном производстве жидкой нефти при каталитическом пиролизе ПЭТ. Кроме того, о максимальном образовании полукокса сообщалось также при проведении каталитического пиролиза ПЭТ с другими пластиками (Bhaskar et al., 2004). Более высокое производство полукокса при пиролизе ПЭТ было связано с реакциями карбонизации и конденсации во время его пиролиза при высокой температуре (Yoshioka et al., 2004). Кроме того, присутствие атома кислорода также способствует высокому образованию полукокса при каталитическом пиролизе ПЭТ (Xue et al., 2017). Thilakaratne et al. (2016) сообщили, что образование свободных радикалов от бензола с двумя активированными углями является предшественником каталитического кокса при разложении ПЭТ.

Влияние катализаторов на состав жидкой нефти

Химический состав жидкого масла, полученного каталитическим пиролизом различных пластиковых отходов с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ, был охарактеризован методом ГХ-МС (рисунки 4, 5).На состав добываемой жидкой нефти влияют различные типы сырья и катализаторов, используемых в процессе пиролиза (Miandad et al., 2016a, b, c). Жидкое масло, полученное из отдельных типов пластмасс, таких как ПС, ПП и ПЭ, содержало смесь ароматических, алифатических и других углеводородных соединений. Ароматические соединения, обнаруженные в масле из ПС и ПЭ, были выше, чем ПП при использовании катализатора TA-NZ. Количество ароматических соединений увеличилось в масле из ПС и ПП, но уменьшилось в ПЭ при использовании катализатора AA-NZ.Мезопористый и кислотный катализатор приводит к производству углеводородов с более короткой цепью из-за его высокой крекирующей способности (Lopez et al., 2011). Однако микропористые и менее кислые катализаторы способствуют получению длинноцепочечных углеводородов, поскольку процесс крекинга происходит только на внешней поверхности катализаторов. В целом, в присутствии катализаторов PE и PP следуют механизму разрыва случайной цепи, в то время как PS следует механизму разрыва или разрыва концевой цепи (Cullis and Hirschler, 1981; Peterson et al., 2001). Разрыв концевой цепи приводит к образованию мономера, тогда как разрыв случайной цепи дает олигомеры и мономеры (Peterson et al., 2001).

Рис. 4. (A, B) ГХ-МС жидкого масла, полученного из различных типов пластиковых отходов с помощью TA-NZ.

Рис. 5. (A, B) ГХ-МС жидкого масла, полученного из различных типов пластиковых отходов с AA-NZ.

Жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза полиэтилена при использовании обоих катализаторов, давало в основном нафталин, фенантрен, нафталин, 2-этенил-, 1-пентадецен, антрацен, 2-метил-, гексадекан и т. Д. (Рисунки 4A, 5A. ).Эти результаты согласуются с несколькими другими исследованиями (Lee, 2012; Xue et al., 2017). Получение производного бензола показывает, что TA-NZ усиливает процесс ароматизации по сравнению с AA-NZ. Xue et al. (2017) сообщили, что промежуточные олефины, полученные в результате каталитического пиролиза ПЭ, далее ароматизируются внутри пор катализаторов. Тем не менее, реакция ароматизации далее приводит к образованию атомов водорода, которые могут усилить процесс ароматизации. Ли (2012) сообщил, что ZSM-5 производит больше ароматических соединений по сравнению с морденитным катализатором из-за его кристаллической структуры.

Есть два возможных механизма, которые могут включать разложение ПЭ в присутствии катализатора; отрыв гибридных ионов из-за присутствия сайтов Льюиса или из-за механизма иона карбения через добавление протона (Rizzarelli et al., 2016). Первоначально деградация начинается на внешней поверхности катализаторов, а затем продолжается с дальнейшей деградацией во внутренних порах катализаторов (Lee, 2012). Однако микропористые катализаторы препятствуют проникновению более крупных молекул, и, таким образом, соединения с более высокой углеродной цепью образуются в результате каталитического пиролиза полиэтилена с микропористыми катализаторами.Кроме того, в присутствии кислотных катализаторов из-за карбениевого механизма может увеличиваться образование ароматических и олефиновых соединений (Lee, 2012). Lin et al. (2004) сообщили о получении высокореакционных олефинов в качестве промежуточных продуктов во время каталитического пиролиза полиэтилена, которые могут способствовать образованию парафинов и ароматических соединений в добываемой жидкой нефти. Более того, присутствие кислотного катализатора и свободного атома водорода может привести к алкилированию толуола и бензола, превращая промежуточный алкилированный бензол в нафталин за счет ароматизации (Xue et al., 2017).

Жидкое масло, полученное каталитическим пиролизом ПС с ТА-НЗ и АА-НЗ, содержит различные виды соединений. Основными обнаруженными соединениями были альфа-метилстирол, бензол, 1,1 ‘- (2-бутен-1,4-диил) бис-, бибензил, бензол, (1,3-пропандиил), фенантрен, 2-фенилнафталин и т. Д. в добываемой жидкой нефти (Рисунки 4A, 5A). Жидкая нефть, полученная каталитическим пиролизом ПС с обоими активированными катализаторами, в основном содержит ароматические углеводороды с некоторыми парафинами, нафталином и олефиновыми соединениями (Rehan et al., 2017). Однако в присутствии катализатора было достигнуто максимальное производство ароматических соединений (Xue et al., 2017). Рамли и др. (2011) также сообщили о производстве олефинов, нафталина с ароматическими соединениями в результате каталитического пиролиза полистирола с Al ₂ O ₃ , нанесенных на катализаторы на основе Cd и Sn. Деградация ПС начинается с растрескивания на внешней поверхности катализатора, а затем следует преобразование внутри пор катализатора (Uemichi et al., 1999). Первоначально крекинг полимера осуществляется кислотным центром Льюиса на поверхности катализатора с образованием карбокатионных промежуточных продуктов, которые в дальнейшем испаряются или подвергаются риформингу внутри пор катализатора (Xue et al., 2017).

Каталитический пиролиз полистирола в основном производит стирол и его производные, которые являются основными соединениями в добываемой жидкой нефти (Siddiqui and Redhwi, 2009; Rehan et al., 2017). Превращение стирола в его производное увеличивалось в присутствии протонированных катализаторов из-за гидрирования (Kim et al., 2002). Шах и Ян (2015) и Укей и др. (2000) сообщили, что гидрирование стирола усиливается с увеличением температуры реакции. Огава и др. (1982) провели пиролиз ПС с алюмосиликатным катализатором при 300 ° C и обнаружили гидрирование стирола до его производного.Рамли и др. (2011) сообщили о возможном механизме деградации PS на кислотных катализаторах, который может происходить из-за атаки протона, связанного с кислотными центрами Бренстеда, что приводит к механизму карбениевых ионов, который далее подвергается β-расщеплению и позже сопровождается переносом водорода. Более того, реакции поперечного сшивания благоприятствовали сильные кислотные центры Бренстеда, и когда эта реакция происходит, завершение крекинга может в некоторой степени уменьшаться и увеличивать образование полукокса (Serrano et al., 2000). Кроме того, катализаторы оксид кремния-оксид алюминия не имеют сильных кислотных центров Бренстеда, хотя они могут не улучшать реакцию сшивки, но благоприятствуют процессу гидрирования. Таким образом, это может быть причиной того, что стирол не был обнаружен в жидком масле, однако его производное было обнаружено в больших количествах (Lee et al., 2001). Xue et al. (2017) также сообщили о деалкилировании стирола из-за задержки испарения внутри реактора, что может привести к усилению процесса риформинга и образованию производного стирола.TA-NZ и AA-NZ содержат большое количество оксида алюминия и диоксида кремния, что приводит к гидрированию стирола до его производного, что приводит к получению мономеров стирола вместо стирола.

Каталитический пиролиз полипропилена дает сложную смесь жидкого масла, содержащего ароматические углеводороды, олефины и соединения нафталина. Бензол, 1,1 ‘- (2-бутен-1,4-диил) бис-, бензол, 1,1’ — (1,3-пропандиил) бис-, антрацен, 9-метил-, нафталин, 2-фенил -, 1,2,3,4-тетрагидро-1-фенил-, нафталин, фенантрен и др.были основными соединениями, обнаруженными в жидкой нефти (Рисунки 4A, 5A). Эти результаты согласуются с другими исследованиями, в которых проводился каталитический пиролиз полипропилена с различными катализаторами (Marcilla et al., 2004). Кроме того, разложение ПП с помощью AA-NZ привело к максимальному образованию фенольных соединений. Более высокая продукция, возможно, была связана с наличием сильных кислотных центров, так как это способствует образованию фенольных соединений. Более того, присутствие высококислотного центра на катализаторах усиливает механизм олигомеризации, ароматизации и деоксигенации, что приводит к получению полиароматических и нафталиновых соединений.Dawood и Miura (2002) также сообщили о высоком образовании этих соединений в результате каталитического пиролиза полипропилена с высококислотным модифицированным HY-цеолитом.

Состав масла, полученного при каталитическом пиролизе полипропилена с полиэтиленом, содержит соединения, обнаруженные в масле из обоих видов сырья пластикового типа. Miandad et al. (2016b) сообщили, что состав сырья также влияет на качество и химический состав нефти. Жидкое масло, полученное каталитическим пиролизом ПЭ / ПП, содержит ароматические, олефиновые и нафталиновые соединения.Основными обнаруженными соединениями были: бензол, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис-, моно (2-этилгексил) сложный эфир, 1,2-бензолдикарбоновая кислота, антрацен, пентадекан, фенантрен, 2-фенилнафталин и т. д. (Рисунки 4B, 5B) . Юнг и др. (2010) сообщили, что образование ароматических соединений при каталитическом пиролизе PP / PE может происходить по механизму реакции Дильса-Альдера с последующим дегидрированием. Кроме того, каталитический пиролиз ПП и ПЭ, проводимый отдельно с ПС, в основном дает ароматические соединения из-за присутствия ПС.Жидкая нефть, полученная из ПС / ПП, содержит бензол, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис, 1,2-бензолдикарбоновую кислоту, дисооктиловый эфир, бибензил, фенантрен, 2-фенилнафталин, бензол, (4-метил- 1-деценил) — и так далее (Фигуры 4А, 5А). Каталитический пиролиз ПС с ПЭ в основном дает жидкую нефть с основными соединениями азулена, нафталина, 1-метил-, нафталина, 2-этенила, бензола, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис-, фенантрена, 2-фенилнафталина. , бензол, 1,1 ‘- (1-метил-1,2-этандиил) бис- и некоторые другие соединения (Рисунки 4B, 5B).Miskolczi et al. (2006) провели пиролиз ПС с ПЭ с соотношением 10 и 90%, соответственно, и сообщили о максимальном производстве ароматических углеводородов даже при очень низком соотношении ПС. Miandad et al. (2016b) сообщили, что термический пиролиз ПЭ с ПС без катализатора приводит к превращению ПЭ в жидкое масло с высоким содержанием ароматических углеводородов. Однако термический пиролиз единственного полиэтилена без катализатора превратил его в воск вместо жидкого масла из-за его сильной разветвленной длинноцепочечной структуры (Lee, 2012; Miandad et al., 2016б). Wu et al. (2014) провели ТГА ПС с ПЭ и сообщили, что присутствие ПС способствует разложению ПЭ из-за образования стабильных бензольных колец.

Химический состав пиролизного масла по различным функциональным группам был изучен методом FT-IR. Полученные данные выявили присутствие в масле ароматических и алифатических функциональных групп (рисунки 6, 7). Очень сильный пик при 696 см ^-1 наблюдался в большинстве жидких масел, полученных с использованием обоих катализаторов, что соответствует высокой концентрации ароматических соединений.Еще два очевидных пика были видны при 1456 и 1495 см ^-1 для C-C с одинарными и двойными связями, соответствующих ароматическим соединениям. Кроме того, в конце спектра сильные пики при 2850, 2923 и 2958 см ^-1 наблюдались во всех типах жидких масел, кроме PS, соответствующих C-H-отрезку соединений алканов. В целом жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза различных пластиковых отходов с использованием катализатора AA-NZ, показало больше пиков, чем образцы катализаторов TA-NZ.Эти дополнительные пики соответствуют ароматическим соединениям, алканам и алкеновым соединениям. Это указывает на то, что, как и ожидалось, AA-NZ имел лучшие каталитические свойства, чем TA-NZ. Различные исследователи сообщили о схожих результатах, что в жидкой нефти, полученной из PS, преобладали ароматические углеводороды. Tekin et al. (2012) и Panda and Singh (2013) также сообщили о присутствии ароматических углеводородов с некоторыми алканами и алкенами в результате каталитического пиролиза полипропилена. Kunwar et al. (2016) провели термический и каталитический пиролиз полиэтилена и сообщили, что полученная жидкая нефть содержит алканы и алкены в качестве основной функциональной группы.В целом, анализ FT-IR позволил лучше понять химический состав жидкого масла, полученного в результате каталитического пиролиза различных пластиковых отходов с использованием модифицированных NZ-катализаторов, и дополнительно подтвердил наши результаты GC-MS.

Рисунок 6 . FT-IR анализ жидкой нефти, полученной каталитическим пиролизом с TA-NZ.

Рисунок 7 . FT-IR анализ жидкой нефти, полученной каталитическим пиролизом с AA-NZ.

Возможное применение продуктов пиролиза

Жидкая нефть, полученная в результате каталитического пиролиза различных типов пластмассового сырья, содержит большое количество ароматических, олефиновых и нафталиновых соединений, которые содержатся в нефтепродуктах.Более того, высокая теплотворная способность добываемой жидкой нефти находится в диапазоне 41,7–44,2 МДж / кг (Таблица 2), что очень близко к энергетической ценности обычного дизельного топлива. Самая низкая HHV 41,7 МДж / кг была обнаружена в жидкой нефти, полученной из PS с использованием катализатора TA-NZ, тогда как самая высокая HHV в 44,2 МДж / кг была у PS / PE / PP с использованием катализатора AA-NZ. Таким образом, жидкое пиролизное масло, полученное из различных пластиковых отходов, может быть использовано в качестве альтернативного источника энергии. По данным Lee et al.(2015) и Rehan et al. (2016), производство электроэнергии возможно с использованием жидкого пиролизного масла в дизельном двигателе. Саптоади и Пратама (2015) успешно использовали жидкое пиролитическое масло в качестве альтернативы керосиновой печи. Кроме того, полученные ароматические соединения могут быть использованы в качестве сырья для полимеризации в различных отраслях химической промышленности (Sarker, Rashid, 2013; Shah, Jan, 2015). Кроме того, различные исследователи использовали добытую жидкую нефть в качестве транспортного топлива после смешивания с обычным дизельным топливом в различных соотношениях.Исследования проводились для изучения потенциала добываемой жидкой нефти в контексте характеристик двигателя и выбросов выхлопных газов транспортных средств. Nileshkumar et al. (2015) и Ли и др. (2015) сообщили, что соотношение смеси пиролитического жидкого масла и обычного дизельного топлива, равное 20: 80%, соответственно, дает аналогичные результаты по производительности двигателя, чем у обычного дизельного топлива. Более того, при том же смешанном соотношении выбросы выхлопных газов также были аналогичными, однако выбросы выхлопных газов увеличивались с увеличением количества смешанного пиролизного масла (Frigo et al., 2014; Мукерджи и Тамотаран, 2014).

Таблица 2 . Высокие значения нагрева (HHV) пиролизного масла из различного сырья с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ.

Остаток (полукокс), оставшийся после процесса пиролиза, можно использовать в нескольких экологических целях. Несколько исследователей активировали полукокс с помощью пара и термической активации (Lopez et al., 2009; Heras et al., 2014). Процесс активации увеличил площадь поверхности по БЭТ и уменьшил размер пор полукокса (Lopez et al., 2009). Кроме того, Бернандо (2011) модернизировал пластиковый уголь биоматериалом и провел адсорбцию (3,6–22,2 мг / г) красителя метиленового синего из сточных вод. Miandad et al. (2018) использовали полукокс, полученный при пиролизе пластиковых отходов ПС, для синтеза нового наноадсорбента двухслойных оксидов углерода-металла (C / MnCuAl-LDOs) для адсорбции конго красного (CR) в сточных водах. Кроме того, полукокс также может использоваться в качестве сырья для производства активированного угля.

Ограничения ГХ-МС анализа пиролизного масла

Существуют некоторые ограничения при проведении точного количественного анализа химических компонентов в пиролизном масле с использованием ГХ-МС.В этом исследовании мы использовали массовый процент различных химикатов, обнаруженных в образцах нефти, рассчитанный на основе площадей пиков, определенных с помощью колонки DP5-MS с нормальной фазой и FID. Идентифицированные пики были сопоставлены с NIST и библиотекой спектров банка масс. Соединения были выбраны на основе индекса сходства (SI> 90%). Дальнейшее сравнение с известными стандартами (CRM) позволило подтвердить идентифицированные соединения. Использованная колонка и детекторы ограничивались только углеводородами. Однако в действительности масло из большинства пластиковых отходов имеет сложную химическую структуру и может содержать другие группы неидентифицированных химических веществ, таких как сера, азот и кислородсодержащие углеводороды.Вот почему необходим более глубокий и точный качественный химический анализ, чтобы полностью понять химию пиролизного масла, с использованием расширенной калибровки и стандартизации и использования различных детекторов МС, таких как SCD и NCD, а также различных колонок для ГХ.

Возможности и проблемы биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза

Заводы по переработке отходов привлекают огромное внимание как решение для преобразования ТБО и других отходов биомассы в ряд продуктов, таких как топливо, энергия, тепло и другие ценные химические вещества и материалы.Различные типы биоперерабатывающих заводов, такие как биоперерабатывающий завод на базе сельского хозяйства, завод биопереработки животных отходов, завод по биопереработке сточных вод, завод по биопереработке на основе водорослей, завод по переработке пластиковых отходов, биоперерабатывающий завод на базе лесного хозяйства, биопереработка промышленных отходов, биопереработка пищевых отходов и т. Д., Могут быть разработаны в зависимости от тип и источник отходов (Gebreslassie et al., 2013; De Wild et al., 2014; Nizami et al., 2017a, b; Waqas et al., 2018). Эти биоперерабатывающие заводы могут сыграть важную роль в сокращении загрязнения окружающей среды отходами и выбросов парниковых газов.Кроме того, они приносят существенные экономические выгоды и могут помочь в достижении экономики замкнутого цикла в любой стране.

Биоперерабатывающий завод на основе пиролиза может быть разработан для обработки ряда отходов биомассы и пластиковых отходов с целью производства жидкого и газового топлива, энергии, биоугля и других более ценных химикатов с использованием комплексного подхода. Комплексный подход помогает достичь максимальных экономических и экологических выгод при минимальном образовании отходов. Существует множество проблем и возможностей для улучшения биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза, которые необходимо решать и оптимизировать, чтобы обеспечить максимальную выгоду.Хотя пиролизное масло содержит больше энергии, чем уголь и некоторые другие виды топлива, пиролиз сам по себе является энергоемким процессом, а нефтепродукт требует больше энергии для очистки (Inman, 2012). Это означает, что пиролизное масло может быть не намного лучше обычного дизельного топлива или другого ископаемого топлива с точки зрения выбросов парниковых газов, хотя для подтверждения этого необходимы более подробные исследования баланса массы и энергии в рамках всего процесса. Чтобы преодолеть эти технологические потребности в энергии, могут быть разработаны более передовые технологии с использованием интеграции возобновляемых источников энергии, таких как солнечная или гидроэнергетика, с пиролизными биоперерабатывающими заводами для достижения максимальных экономических и экологических выгод.

Доступность потоков отходов пластика и биомассы в качестве сырья для биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза — еще одна серьезная проблема, поскольку рециркуляция в настоящее время не очень эффективна, особенно в развивающихся странах. Газы, образующиеся при пиролизе некоторых пластиковых отходов, таких как ПВХ, токсичны, и поэтому технология очистки выбросов пиролиза требует дальнейшего совершенствования для достижения максимальных экологических преимуществ. Пиролизное масло, полученное из различных типов пластика, необходимо значительно очистить перед использованием в любом применении, чтобы обеспечить минимальное воздействие на окружающую среду.Высокое содержание ароматических веществ в пиролизном масле является хорошим, и некоторые ароматические соединения, такие как бензол, толуол и стирол, можно очищать и продавать на уже сложившемся рынке. Однако некоторые ароматические углеводороды являются известными канцерогенами и могут нанести серьезный вред здоровью человека и окружающей среде. Поэтому в этом отношении необходимо серьезное рассмотрение.

Другие аспекты оптимизации биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза, такие как новые появляющиеся передовые катализаторы, включая нанокатализаторы, должны быть разработаны и применены в процессах пиролиза для повышения качества и выхода продуктов, а также для оптимизации всего процесса.Рынок продуктов биопереработки на основе пиролиза должен быть создан / расширен, чтобы привлечь дополнительный интерес и финансирование, чтобы сделать эту концепцию более практичной и успешной. Точно так же необходимо больше внимания уделять проведению дальнейших исследований и разработок по обогащению концепции биопереработки и раскрытию ее истинного потенциала. Кроме того, очень важно провести подробную оценку экономического и экологического воздействия биоперерабатывающих заводов на стадии проектирования с использованием специализированных инструментов, таких как оценка жизненного цикла (ОЖЦ).LCA может анализировать воздействие биоперерабатывающего завода и всех продуктов на окружающую среду путем проведения подробных энергетических и материальных балансов на всех этапах жизненного цикла, включая добычу и переработку сырья, производство, распределение продуктов, использование, техническое обслуживание и утилизацию / переработку. Результаты LCA помогут определить устойчивость биоперерабатывающих заводов, что имеет решающее значение для принятия правильного решения.

Выводы

Каталитический пиролиз — многообещающий метод преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и другие продукты с добавленной стоимостью с использованием катализатора на основе модифицированного природного цеолита (NZ).Модификация катализаторов NZ была проведена с помощью новой термической (ТА) и кислотной (АК) активации, которая улучшила их каталитические свойства. Каталитический пиролиз PS дал наибольшее количество жидкой нефти (70 и 60%) по сравнению с PP (40 и 54%) и PE (40 и 42%) с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ соответственно. Химический состав пиролизного масла был проанализирован с помощью ГХ-МС, и было обнаружено, что большая часть жидкого масла дает высокое содержание ароматических веществ с некоторыми алифатическими и другими углеводородными соединениями.Эти результаты были дополнительно подтверждены анализом FT-IR, показывающим четкие пики, соответствующие ароматическим и другим углеводородным функциональным группам. Кроме того, жидкое масло, полученное из различных типов пластиковых отходов, имело более высокую теплотворную способность (HHV) в диапазоне 41,7–44,2 МДж / кг, как и у обычного дизельного топлива. Следовательно, он имеет потенциал для использования в различных энергетических и транспортных приложениях после дальнейшей обработки и очистки. Данное исследование является шагом к развитию биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза.Биоперерабатывающие заводы обладают огромным потенциалом для преобразования отходов в энергию и другие ценные продукты и могут помочь в достижении экономики замкнутого цикла. Однако, как обсуждалось выше, существует множество технических, эксплуатационных и социально-экономических проблем, которые необходимо преодолеть для достижения максимальных экономических и экологических выгод от биоперерабатывающих заводов.

Доступность данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в рукопись и / или дополнительные файлы.

Авторские взносы

RM провел эксперименты по пиролизу и помог в написании рукописи.HK, JD, JG и AH провели подробную характеристику продуктов процесса. MR и ASA проанализировали данные и письменные части рукописи. MAB, MR и A-SN исправили и отредактировали рукопись. ASA и IMII поддержали проект финансово и технически.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

MR и A-SN выражают признательность Центру передового опыта в области экологических исследований (CEES), Университету короля Абдель Азиза (KAU), Джидда, штат Калифорния, и Министерству образования штата Калифорния за финансовую поддержку в рамках гранта № 2 / S / 1438. Авторы также благодарны деканату научных исследований (DSR) КАУ за финансовую и техническую поддержку ОЕЭП.

Ссылки

Аднан А., Шах Дж. И Ян М. Р. (2014). Исследования разложения полистирола с использованием катализаторов на медной основе. J. Anal. Прил. Пироль . 109, 196–204. DOI: 10.1016 / j.jaap.2014.06.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агуадо, Дж., Сотело, Дж. Л., Серрано, Д. П., Каллес, Дж. А. и Эскола, Дж. М. (1997). Каталитическая конверсия полиолефинов в жидкое топливо на MCM-41: сравнение с ZSM-5 и аморфным SiO2 – Al ₂ O ₃ . Ener топливо 11, 1225–1231. DOI: 10.1021 / ef970055v

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Александра, Л.С. (2012). Твердые бытовые отходы: превращение проблемы в ресурсные отходы: проблемы, с которыми сталкиваются развивающиеся страны, специалист по городскому хозяйству . Всемирный банк. 2–4 стр.

Батул, М., Шах, А. Т., Имран Дин, М., и Ли, Б. (2016). Каталитический пиролиз полиэтилена низкой плотности с использованием инкапсулированных цетилтриметиламмонийных моновакантных блоков кеггина и ZSM-5. J. Chem. 2016: 2857162. DOI: 10.1155 / 2016/2857162

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бернандо, М.(2011). «Физико-химические характеристики углей, образующихся при совместном пиролизе отходов, и возможные пути повышения ценности», Chemical Engineering (Лиссабон: Universidade Nova de Lisboa), 27–36.

Бхаскар, Т., Канеко, Дж., Муто, А., Саката, Ю., Якаб, Э., Мацуи, Т. и др. (2004). Исследования пиролиза пластмасс PP / PE / PS / PVC / HIPS-Br, смешанных с ПЭТ, и дегалогенирование (Br, Cl) жидких продуктов. J. Anal. Прил. Пиролиз 72, 27–33. DOI: 10.1016 / j.jaap.2004.01.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чандрасекаран С. Р., Кунвар Б., Мозер Б. Р., Раджагопалан Н. и Шарма Б. К. (2015). Каталитический термический крекинг пластмассовых отходов постпотребительского производства с получением топлива. 1. Кинетика и оптимизация. Energy Fuels 29, 6068–6077. DOI: 10.1021 / acs.energyfuels.5b01083

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллис, К. Ф., и Хиршлер, М. М. (1981). Горение органических полимеров. Т.5. Лондон: Издательство Оксфордского университета.

Давуд А. и Миура К. (2002). Каталитический пиролиз c-облученного полипропилена (PP) над HY-цеолитом для повышения реакционной способности и селективности продукта. Polym. Деграда. Укол . 76, 45–52. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00264-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Вильд, П. Дж., Хейджген, В. Дж., И Госселинк, Р. Дж. (2014). Пиролиз лигнина для рентабельных лигноцеллюлозных биоперерабатывающих заводов. Биотопливо Биопрод.Биорефайнинг 8, 645–657. DOI: 10.1002 / bbb.1474

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демирбас А. (2004). Пиролиз муниципальных пластиковых отходов для утилизации углеводородов бензиновой марки. J. Anal. Прил. Пиролиз 72, 97–102. DOI: 10.1016 / j.jaap.2004.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Димитров, Н., Крехула, Л. К., Сирочич, А. П., и Хрняк-Мургич, З. (2013). Анализ переработанных бутылок из ПЭТ методом пиролизно-газовой хроматографии. Polym. Деграда. Stab. 98, 972–979. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2013.02.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Dziecioł, M., and Trzeszczynski, J. (2000). Летучие продукты термической деструкции полиэтилентерефталата в атмосфере азота. J. Appl. Polym. Sci. 77, 1894–1901. DOI: 10.1002 / 1097-4628 (20000829) 77: 9 <1894 :: AID-APP5> 3.0.CO; 2-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фриго, С., Сеггиани, М., Пуччини, М., и Витоло, С. (2014). Производство жидкого топлива путем пиролиза отработанных шин и его использование в дизельном двигателе. Топливо 116, 399–408. DOI: 10.1016 / j.fuel.2013.08.044

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гака, П., Джевецка, М., Калета, В., Козубек, Х., Новинска, К. (2008). Каталитическая деструкция полиэтилена на мезопористом молекулярном сите МСМ-41, модифицированном гетерополисоединениями. Польский J. Environ. Stud. 17, 25–35.

Google Scholar

Гандиди, И.М., Сусила, М. Д., Мустофа, А., Памбуди, Н. А. (2018). Термико-каталитический крекинг реальных ТБО в био-сырую нефть. J. Energy Inst. 91, 304–310. DOI: 10.1016 / j.joei.2016.11.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gebreslassie, Б. Х., Сливинский, М., Ван, Б., и Ю, Ф. (2013). Оптимизация жизненного цикла для устойчивого проектирования и эксплуатации заводов по биопереработке углеводородов с помощью быстрого пиролиза, гидроочистки и гидрокрекинга. Comput. Chem. Англ. 50, 71–91.DOI: 10.1016 / j.compchemeng.2012.10.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Херас, Ф., Хименес-Кордеро, Д., Гиларранц, М.А., Алонсо-Моралес, Н., и Родригес, Дж. Дж. (2014). Активация полукокса изношенных шин путем циклического жидкофазного окисления. Топливный процесс. Технол . 127, 157–162. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2014.06.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юнг С. Х., Чо М. Х., Канг Б. С. и Ким Дж. С. (2010). Пиролиз фракции отработанного полипропилена и полиэтилена для извлечения ароматических углеводородов БТК с использованием реактора с псевдоожиженным слоем. Топливный процесс. Technol. 91, 277–284. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2009.10.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х. С., Ким, С., Ким, Х. Дж. И Янг, Х. С. (2006). Тепловые свойства полиолефиновых композитов с наполнителем из биомки с различным типом и содержанием компатибилизатора. Thermochim. Acta 451, 181–188. DOI: 10.1016 / j.tca.2006.09.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж. Р., Юн, Дж. Х. и Пак, Д.W. (2002). Каталитическая переработка смеси полипропилена и полистирола. Polym. Деграда. Stab. 76, 61–67. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00266-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киран, Н., Экинчи, Э. и Снейп, К. Э. (2000). Переработка пластиковых отходов пиролизом. Resour. Консерв. Recycl. 29, 273–283. DOI: 10.1016 / S0921-3449 (00) 00052-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кунвар, Б., Мозер, Б. Р., Чандрасекаран, С.Р., Раджагопалан, Н., Шарма, Б. К. (2016). Каталитическая и термическая деполимеризация малоценного бытового полиэтилена высокой плотности. Энергия 111, 884–892. DOI: 10.1016 / j.energy.2016.06.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лекомте, Х.А., и Лиггат, Дж. Дж. (2006). Механизм разложения звеньев диэтиленгликоля в терефталатном полимере. Polym. Деграда. Stab. 91, 681–689. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К.Х. (2012). Влияние типов цеолитов на каталитическую очистку воскового масла пиролиза. J. Anal. Прил. Пироль . 94, 209–214. DOI: 10.1016 / j.jaap.2011.12.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, С., Ёсида, К., и Ёшикава, К. (2015). Применение отработанного пластикового пиролизного масла в дизельном двигателе с прямым впрыском: Для небольшой несетевой электрификации. Energy Environ. Res . 5:18. DOI: 10.5539 / eer.v5n1p18

CrossRef Полный текст

Ли, С.Ю., Юн, Дж. Х., Ким, Дж. Р. и Пак, Д. У. (2001). Каталитическая деструкция полистирола над природным клиноптилолитовым цеолитом. Polym. Деграда. Stab. 74, 297–305. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00162-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лин, Ю. Х., Янг, М. Х., Йе, Т. Ф., и Гер, М. Д. (2004). Каталитическое разложение полиэтилена высокой плотности на мезопористых и микропористых катализаторах в реакторе с псевдоожиженным слоем. Polym. Деграда. Stab. 86, 121–128.DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2004.02.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес, А., Марко д, И., Кабальеро, Б. М., Ларесгоити, М. Ф., Адрадос, А., и Торрес, А. (2011). Пиролиз муниципальных пластиковых отходов II: влияние состава сырья в каталитических условиях. Управление отходами . 31, 1973–1983. DOI: 10.1016 / j.wasman.2011.05.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес, Г., Олазар, М., Артеткс, М., Амутио, М., Элорди, Дж., И Бильбао, Дж. (2009). Активация паром пиролитического полукокса шин при различных температурах. J. Anal. Прил. Пироль . 85, 539–543. DOI: 10.1016 / j.jaap.2008.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, C., Yu, J., Wang, B., Song, Z., Xiang, J., Hu, S., et al. (2017). Каталитический пиролиз огнестойкого ударопрочного полистирола на различных твердых кислотных катализаторах. Топливный процесс. Technol. 155, 32–41. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2016.01.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марсилла, А., Бельтран, М. И., Эрнандес, Ф., и Наварро, Р. (2004). Дезактивация HZSM5 и HUSY при каталитическом пиролизе полиэтилена. Заявл. Катал. A Gen. 278, 37–43. DOI: 10.1016 / j.apcata.2004.09.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

McNeill, I.C., и Bounekhel, M. (1991). Исследования термической деструкции сложных полиэфиров терефталата: 1. Поли (алкилентерефталаты). Полимерная деградация. Stab. 34, 187–204. DOI: 10.1016 / 0141-3910 (91)

-C

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макнил, И.К., Зульфикар М. и Кусар Т. (1990). Подробное исследование продуктов термической деструкции полистирола. Polym. Деграда. Stab. 28, 131–151. DOI: 10.1016 / 0141-3910 (90)

-O

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М., Исмаил И. М. И. и Низами А. С. (2017b). Влияние видов пластиковых отходов на жидкое пиролизное масло. Внутр. Биодетериор. Биодеград . 119, 239–252. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.09.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М. и Низами А. С. (2016a). Каталитический пиролиз пластиковых отходов: обзор. Process Safety Environ. Защитить . 102, 822–838. DOI: 10.1016 / j.psep.2016.06.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Рехан М., Абуриазаиза А. С., Исмаил И. М. И. и Низами А. С. (2017a). Пластмассовые отходы превращаются в жидкое масло путем каталитического пиролиза с использованием природных и синтетических цеолитных катализаторов. Waste Manag. 69, 66–78. DOI: 10.1016 / j.wasman.2017.08.032

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Кумар Р., Баракат М. А., Башир К., Абуриазаиза А. С., Низами А. С. и др. (2018). Неиспользованное преобразование пластиковых отходов в углеродно-металлические LDO для адсорбции конго красного. J Colloid Interface Sci. 511, 402–410. DOI: 10.1016 / j.jcis.2017.10.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад, Р., Низами, А.С., Рехан, М., Баракат, М.А., Хан, М.И., Мустафа, А. и др. (2016b). Влияние температуры и времени реакции на конверсию отходов полистирола в жидкое пиролизное масло. Управление отходами . 58, 250–259. DOI: 10.1016 / j.wasman.2016.09.023

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Рехан М., Низами А. С., Баракат М. А. Э. Ф. и Исмаил И. М. (2016c). «Энергия и продукты с добавленной стоимостью от пиролиза пластиковых отходов» в Переработка твердых отходов для производства биотоплива и биохимии , ред.П. Картикеян, К. Х. Субраманиан и С. Мутху (Сингапур: Springer), 333–355.

Google Scholar

Miskolczi, N., Bartha, L., and Deak, G. (2006). Термическое разложение полиэтилена и полистирола в упаковочной промышленности на различных катализаторах до топливоподобного сырья. Polym. Деграда. Укол . 91, 517–526. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукерджи, М.К., и Тамотаран, П.С. (2014). Испытания на производительность и выбросы нескольких смесей отработанного пластикового масла с дизельным топливом и этанолом на четырехтактном двухцилиндровом дизельном двигателе. IOSR J. Mech. Гражданский Eng . 11, 2278–1684. DOI: 10.9790 / 1684-11214751

CrossRef Полный текст

Нилешкумар, К. Д., Яни, Р. Дж., Патель, Т. М., и Ратод, Г. П. (2015). Влияние смеси пластикового пиролизного масла и дизельного топлива на производительность одноцилиндрового двигателя CI. Внутр. J. Sci. Technol. Eng .1, 2349–2784.

Google Scholar

Низами А.С., Оуда О.К.М., Рехан М., Эль-Маграби А.М.О., Гарди Дж., Хассанпур А. и др. (2016). Потенциал природных цеолитов Саудовской Аравии в технологиях рекуперации энергии. Энергия 108, 162–171. DOI: 10.1016 / j.energy.2015.07.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Низами А. С., Рехан М., Вакас М., Накви М., Оуда О. К. М., Шахзад К. и др. (2017a). Заводы по переработке отходов: создание возможностей для экономики замкнутого цикла в развивающихся странах. Биоресурсы. Technol. 241, 1101–1117. DOI: 10.1016 / j.biortech.2017.05.097

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Низами, А.С., Шахзад, К., Рехан, М., Оуда, О.К.М., Хан, М.З., Исмаил, И.М.И. и др. (2017b). Создание завода по переработке отходов в Макке: путь вперед в преобразовании городских отходов в возобновляемые источники энергии. Заявл. Энергия . 186, 189–196. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2016.04.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обали, З., Сезги, Н. А., Догу, Т. (2012). Каталитическое разложение полипропилена на мезопористых катализаторах, содержащих оксид алюминия. Chem. Англ. J . 207, 421–425. DOI: 10.1016 / j.cej.2012.06.146

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Огава Т., Куроки Т., Идэ С. и Икемура Т. (1982). Восстановление производных индана из отходов полистирола. J. Appl. Polym. Sci. 27, 857–869. DOI: 10.1002 / app.1982.070270306

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панда, А.К. и Сингх Р. К. (2013). Экспериментальная оптимизация процесса термокаталитического разложения отработанного полипропилена до жидкого топлива. Adv. Энергия Eng . 1, 74–84.

Google Scholar

Петерсон, Дж. Д., Вязовкин, С., и Уайт, К. А. (2001). Кинетика термической и термоокислительной деструкции полистирола, полиэтилена и полипропилена. Macromol. Chem. Phys. 202, 775–784. DOI: 10.1002 / 1521-3935 (20010301) 202: 6 <775 :: AID-MACP775> 3.0.CO; 2-G

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рамли М. Р., Осман М. Б. Х., Арифин А. и Ахмад З. (2011). Сшитая сеть полидиметилсилоксана посредством механизмов присоединения и конденсации (RTV). Часть I: синтез и термические свойства. Polym. Деграда. Укол . 96, 2064–2070. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2011.10.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ратнасари Д. К., Нахил М. А. и Уильямс П. Т. (2017). Каталитический пиролиз пластиковых отходов с использованием ступенчатого катализа для производства углеводородных масел бензинового ряда. J. Anal. Прил. Пиролиз 124, 631–637. DOI: 10.1016 / j.jaap.2016.12.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рехан, М., Миандад, Р., Баракат, М. А., Исмаил, И. М. И., Алмилби, Т., Гарди, Дж. И др. (2017). Влияние цеолитных катализаторов на жидкое масло пиролиза. Внутр. Биодетериор. Биодеград. 119, 162–175. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.11.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рехан, М., Низами, А.С., Шахзад, К., Оуда, О.К. М., Исмаил, И. М. И., Алмилби, Т. и др. (2016). Пиролитическое жидкое топливо: источник возобновляемой энергии в Мекке. Источники энергии A 38, 2598–2603. DOI: 10.1080 / 15567036.2016.1153753

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Rizzarelli, P., Rapisarda, M., Perna, S., Mirabella, E.F., La Carta, S., Puglisi, C., et al. (2016). Определение полиэтилена в смесях биоразлагаемых полимеров и в компостируемых мешках-носителях методами Py-GC / MS и TGA. J. Anal. Прил.Пиролиз 117,72–81. DOI: 10.1016 / j.jaap.2015.12.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саптоади, Х., Пратама, Н. Н. (2015). Использование отработанного масла из пластмассы в качестве частичного заменителя керосина в кухонных плитах под давлением. Внутр. J. Environ. Sci. Dev . 6, 363–368. DOI: 10.7763 / IJESD.2015.V6.619

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саркер М. и Рашид М. М. (2013). Отработанная смесь пластиков из полистирола и полипропилена в легкое топливо с использованием катализатора Fe2O3. Внутр. J. Renew. Energy Technol. Res . 2, 17–28.

Google Scholar

Со, Й. Х., Ли, К. Х. и Шин, Д. Х. (2003). Исследование каталитической деструкции полиэтилена высокой плотности методом анализа углеводородных групп. J. Anal. Прил. Пироль . 70, 383–398. DOI: 10.1016 / S0165-2370 (02) 00186-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано Д. П., Агуадо Дж. И Эскола Дж. М. (2000). Каталитическая конверсия полистирола над HMCM-41, HZSM-5 и аморфным SiO ₂ –Al ₂ O ₃ : сравнение с термическим крекингом. Заявл. Катал. B: Окружающая среда. 25, 181–189. DOI: 10.1016 / S0926-3373 (99) 00130-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано Д. П., Агуадо Дж. И Эскола Дж. М. (2012). Разработка передовых катализаторов для переработки полиолефиновых пластмассовых отходов в топливо и химические вещества. ACS Catal. 2, 1924–1941. DOI: 10.1021 / cs3003403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шах, Дж., И Ян, М. Р. (2015). Влияние полиэтилентерефталата на каталитический пиролиз полистирола: Исследование жидких продуктов. J. Taiwan Inst. Chem. Англ. 51, 96–102. DOI: 10.1016 / j.jtice.2015.01.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сиддики, М. Н., и Редви, Х. Х. (2009). Пиролиз смешанных пластиков для восстановления полезных продуктов. Топливный процесс. Technol. 90, 545–552. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2009.01.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Срининси В., Саэроджи М. Г., Трисунарьянти В., Армунанто Р. и Фалах И. И. (2014).Производство топлива из пластиковых отходов LDPE на природном цеолите на основе металлов Ni, Ni-Mo, Co и Co-Mo. Proc. Environ. Sci. 20, 215–224. DOI: 10.1016 / j.proenv.2014.03.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Syamsiro, M., Cheng, S., Hu, W., Saptoadi, H., Pratama, N. N., Trisunaryanti, W., et al. (2014). Жидкое и газообразное топливо из пластиковых отходов путем последовательного пиролиза и каталитического риформинга над индонезийскими природными цеолитными катализаторами. Waste Technol. 2, 44–51. DOI: 10.12777 / Wastech.2.2.44-51

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Текин, К., Акалин, М. К., Кади, К., и Карагез, С. (2012). Каталитическое разложение отработанного полипропилена пиролизом. Дж. Энергия Инс . 85, 150–155. DOI: 10.1179 / 1743967112Z.00000000029

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тилакаратне, Р., Тессонье, Дж. П., и Браун, Р. К. (2016). Превращение метокси- и гидроксильных функциональных групп фенольных мономеров над цеолитами. Green Chem. 18, 2231–2239. DOI: 10.1039 / c5gc02548f

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэмичи Ю., Хаттори М., Ито Т., Накамура Дж. И Сугиока М. (1998). Поведение дезактивации цеолита и катализаторов кремнезема-оксида алюминия при разложении полиэтилена. Ind. Eng. Chem. Res. 37, 867–872. DOI: 10.1021 / ie970605c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэмичи, Ю., Накамура, Дж., Ито, Т., Сугиока, М., Гарфорт, А.А. и Дуайер Дж. (1999). Превращение полиэтилена в бензиновые топлива путем двухступенчатой ​​каталитической деградации с использованием диоксида кремния – оксида алюминия и цеолита HZSM-5. Ind. Eng. Chem. Res. 38, 385–390. DOI: 10.1021 / ie980341 +

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Укей, Х., Хиросе, Т., Хорикава, С., Такай, Ю., Така, М., Адзума, Н. и др. (2000). Каталитическое разложение полистирола на стирол и конструкция пригодного для повторного использования полистирола с диспергированными катализаторами. Catal.Сегодня 62, 67–75. DOI: 10.1016 / S0920-5861 (00) 00409-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вакас М., Рехан М., Абуриазаиза А. С. и Низами А. С. (2018). «Глава 17 — Биопереработка сточных вод на основе микробной электролизной ячейки: возможности и проблемы», в прогрессе и последние тенденции в микробных топливных элементах , ред. К. Датта и П. Кунду (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Elsevier Inc.), 347 –374. DOI: 10.1016 / B978-0-444-64017-8.00017-8

CrossRef Полный текст

Уильямс, П.Т. (2006). «Выход и состав газов и масел / парафинов от переработки отходов пластика». In Feeds Tock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics: преобразование пластиковых отходов в дизельное топливо и другое топливо , ред. Дж. Шейрс и В. Камински (Западный Суссекс: John Wiley & Sons Press), 285–309.

Google Scholar

Ву, К., и Уильямс, П. Т. (2010). Пиролиз – газификация пластмасс, смешанных пластмасс и реальных пластиковых отходов с катализатором Ni – Mg – Al и без него. Топливо 89, 3022–3032. DOI: 10.1016 / j.fuel.2010.05.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Дж., Чен, Т., Луо, X., Хан, Д., Ван, З., и Ву, Дж. (2014). TG / FTIR-анализ поведения при совместном пиролизе PE, PVC и PS. Waste Manag. 34, 676–682. DOI: 10.1016 / j.wasman.2013.12.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюэ, Ю., Джонстон, П., и Бай, X. (2017). Влияние режима контакта катализатора и газовой атмосферы при каталитическом пиролизе пластиковых отходов. Energy Conv. Manag. 142, 441–451. DOI: 10.1016 / j.enconman.2017.03.071

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йошиока, Т., Грауз, Г., Эгер, К., Камински, В., и Окуваки, А. (2004). Пиролиз полиэтилентерефталата в установке с псевдоожиженным слоем. Polym. Деграда. Stab. 86, 499–504. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2004.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeaiter, J. (2014). Исследование процесса пиролиза отходов полиэтилена. Топливо 133, 276–282. DOI: 10.1016 / j.fuel.2014.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

.