Повышение эффективности выхода горючей фракции пиролизной жидкости из растительного сырья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. На сегодняшний день в энергетической отрасли набирает популярность применение технологий, связанных с получением и использованием возобновляемой энергии (биоэнергии). Применение биоэнергии обусловлено постепенным исчерпыванием ископаемых ресурсов, использующихся топливно-энергетической промышленностью. Основой биоэнергетики являются способы получения энергии из биотоплива. На данный момент происходит активное развитие технологий получения и расширения спектра применения различных видов биотоплива.

Цель — оценить возможнсть повышения эффективности выхода горючей фракции, из жидких продуктов медленного пиролиза растительного сырья, используемой в производстве биотоплива.

Методы. Исследование проводилось экспериментально в два этапа на приведённых схемами экспериментальных установках по пиролизу растительного сырья и сепарации пиролизной жидкости. Первый этап заключался процесс получения жидких продуктов медленного пиролиза растительного сырья. Суть второго этапа заключалась в сепарации, полученных на первом этапе, жидких продуктов на отдельные фракции или компоненты, с целью выявления областей их применения. После каждого этапа проводился анализ химического состава полученных продуктов на жидкостном хроматографе.

Результаты. Описаны результаты исследований по получению пиролизной жидкости и сепарации жидких продуктов пиролиза на отдельные фракции дистиллята. В ходе исследований были получены жидкие продукты пиролиза: щепы сосны, щепы ели, кукурузного початка и сливовых косточек, которые разделили на жидкую и смолистую фракцию. Обе фракции проанализировали на предмет горения и выяснили, что жидкая фракция обладает горючими свойствами.

Заключение. Использование системы с двумя конденсаторами позволило повысить эффективность выхода жидких продуктов медленного пиролиза на 19% за счёт доулавливания горючих компонентов. В результате доулавливания увеличилась доля фуранов, кетонов, эфиров, входящих в состав горючей фракции. Горючая фракция, состоящая из: фуранов, кетонов, эфиров, альдегидов, спиртов, ангидросахаров, обладает горючими свойствами и можно предположить, что она подходит для производства биотоплива.

Об авторах

Виктор Георгиевич Сотников

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: vcvcvc12345678@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6202-5487
SPIN-код: 1064-0539

доцент кафедры «Переработка древесных материалов»

Россия, Казань

Рушан Гареевич Сафин

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: safin@kstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5790-4532
SPIN-код: 9071-4441

д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Переработка древесных материалов»

Россия, Казань

Айдар Ниязович Загиров

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: aidarzagirov98@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9804-4236
SPIN-код: 9949-8030

аспирант кафедры «Переработка древесных материалов»

Россия, Казань

Дина Анасовна Ахметова

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: pdm_d@list.ru
ORCID iD: 0009-0008-4722-4542
SPIN-код: 7782-0880

канд. техн. наук, доцент кафедры «Переработка древесных материалов»

Россия, Казань

Список литературы

  1. Lyu G, Wu S, Zhang H. Estimation and comparison of bio-oil components from different pyrolysis conditions. Frontiersin in Energy Research. 2015;3:1–11. doi: 10.3389/fenrg.2015.00028
  2. Safin RG, Sotnikov VG. Pyrogenetic processing of plant waste into activated carbon. Kazan: KNITU; 2022. (in Russ.) EDN: KMTICV
  3. Oasmaa A, Elliott DC, Korhonen J. Acidity of Biomass FastPyrolysis Bio-oils. Energy & Fuels. 2010;24:6548–6554. doi: 10.1021/ef100935r EDN: OAYSHL
  4. Huang X, Cheng D, Chen F, Zhan X. Reaction pathways of hemicellulose and mechanism of biomass pyrolysis in hydrogen plasma: A density functional theory study. Renew Energy. 2016;96:490–497. doi: 10.1016/j.renene.2016.04.080
  5. Akwasi AB, Charles AM, Neil G, Kevin BH. Production of bio-oil from alfalfa stems by fluidized-bed fast pyrolysis. Ind. Eng. Chem. Res. 2008;47:4115–4122. doi: 10.1021/ie800096g
  6. Safin RG, Sotnikov VG. Energy-saving installation for processing organic waste into fuel and adsorbents. Russian Chemical Journal. 2023;67(3):17–24. doi: 10.6060/rcj.2023673.3 (in Russ.) EDN: FFAIOC
  7. Sotnikov VG, Zagirov AN, Guryanov DA, et al. Review of existing installations for the production of pyrolysis fuel. Systems. Methods. Technologies. 2023;(3):117–122. doi: 10.18324/2077-5415-2023-3-117-122 (in Russ.) EDN: UWOPWM
  8. Goldfarb JL, Dou G, Salari M, Grinstaff MW. Biomass-based fuels and activated carbon electrode materials: An integrated approach to green energy systems. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2017;5:3046–3054. doi: 10.1021/acssuschemeng.6b02735
  9. Safin RG, Sotnikov VG, Zagirov AN, Miftakhov RA. Processing of organic waste into pyrolysis fuel. Systems. Methods. Technologies. 2022;4:116–125. doi: 10.18324/2077-5415-2022-4-116-125 (in Russ.) EDN: UZPNDX
  10. Safin RG, Sotnikov VG, Zagirov AN. Study of separation of pyrolysis gases at different moisture content of plant raw materials. Bulletin of the Orenburg State Agrarian University. 2023;(3):155–160. doi: 10.37670/2073-0853-2023-101-3-155-160 (in Russ.) EDN: WIBZVD.
  11. Zagirov AN, Sotnikov VG, Safin RG. Current state of complex processing of liquid pyrolysis products. Kazan: Shkola; 2024. (in Russ.) EDN: CWZQNE.
  12. Lehman J, Joseph S. Biochar for Environmental Management. Science and Technology. Washington: Earthscan; 2009.
  13. Safin RG, Sotnikov VG, Ziatdinov DF. Installation for the Processing of Plant Waste into Activated Carbon Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2023:809–818.
  14. Safin RG, Sotnikov VG, Ryabushkin DG, et al. Mixing condenser for the separation of pyrolysis gases. Woodworking industry. 2021;(4):45–55. (in Russ.) EDN: XIIIIN
  15. Bridgwater AV. Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass Bioenergy. 2012;(38):68–94. doi: 10.1016/j.biombioe.2011.01.048

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Растительные отходы: а — древесная щепа сосны и ели; b — кукурузный початок; c — сливовые косточки.

Скачать (213KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема экспериментальной установки пиролиза: 1 — камера пиролиза; 2 — муфельная печь; 3 — подогреваемый патрубок; 4 — первый конденсатор; 5 — мерная колба; 6 — второй конденсатор; 7 — вторая мерная колба.

Скачать (211KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема экспериментальной установки сепарации: 1 — нагревательная плита; 2 — емкость для исходного сырья; 3 — термометр; 4 — канал отвода паров; 5 — первый конденсатор; 6 — мерная колба; 7 — второй конденсатор; 8 — вторая мерная колба; 9 — пиролизная жидкость; 10 — крышка.

Скачать (213KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кинетические зависимости объёмного выхода конденсируемой пиролизной жидкости: а — при пиролизе с одним конденсатором; b — при пиролизе с двумя конденсаторами.

Скачать (252KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Химический состав жидких продуктов медленного пиролиза из различного сырья: а — при пиролизе с одним конденсатором; b — при пиролизе с двумя конденсаторами.

Скачать (221KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кинетические зависимости объёмного выхода фракций пиролизного дистиллята: а — при сепарации с одним конденсатором; b — при сепарации с двумя конденсаторами.

Скачать (350KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Химический состав жидкой фракции дистиллята из различного сырья: а — при пиролизе с одним конденсатором; b — при пиролизе с двумя конденсаторами: 1 — первый конденсатор, 2 — второй конденсатор.

Скачать (225KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).