Вакумдық пиролиз

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

М. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан Университеті

$C:\Users\User\Downloads\c4UUau_HhbM4aBnJ.jpg$

РЕФЕРАТ

Тақырыбы:

Орындаған :

Қабылдаған:

Тобы :

ШЫМКЕНТ 2022

Жоспар:

Кіріспе

БИОМАССА КӨМІРСУТЕКТЕРДІҢ КӨЗІ РЕТІНДЕ

НЕгізгі бөлім

Вакумдық пиролиз

Қондырғының негізгі технологиясы

Қорытынды

БИОМАССА КӨМІРСУТЕКТЕРДІҢ КӨЗІ РЕТІНДЕ

Мұнай және мұнай өнімдері бағасының күрт өсуімен байланысты мұнай дағдарысы, қазбалы отын ресурстарының шектеулілігі көмірсутектердің баламалы көздерін іздеуді күшейтті. Сондықтан, соңғы жылдары көптеген елдерде көмір, шымтезек, тақтатас, шайырлы құмдар, тіпті құрамында көміртегі бар тау жыныстарын өңдеуге негізделген көмірсутектердің баламалы көздеріне көптеген зерттеулер жүргізілді. Дегенмен, олардың барлығы таусылады. Көмірсутектердің ең перспективалы жаңартылатын көздерінің бірі биомасса болып табылады.

Жер шарында жыл сайын өсетін өсімдік биомассасының мөлшері ~200 млрд тонна деп анықталады. жалпы энергетикалық әлеуеті 3, 1021 Дж, бұл әлемдік қазба отын өндіру көлемінен ~ 10 есе. Алайда биомассаны жинау және кейіннен өңдеу қиын, өйткені. орталықтан жиналған биомассаның жекелеген түрлерінің бағасы (құрғақ негізде) (АҚШ доллары/тонна) : ағаш - 18-50; сабан - 25-35; астық - 80-130; мақта қалдықтары - 5-15; су өсімдіктері - 100-200.

Шартты түрде биомассаның барлық көздерін төрт негізгі топқа бөлуге болады.

1. Бірінші топ. Оған энергетикалық мақсатта арнайы өсірілген, айналу мерзімі 6-10 жылды құрайтын жер өсімдіктері жатады (территорияның қолда бар қорымен 20-40 жылдан астам болуы мүмкін) . 1 га ағаштардың орташа саны - 6730 болса, мұндай кешеннің өнімділігі жылына 250 мың тонна ағаш (пеште кептіру салмағы) құрайды.

2. Екінші топ. Ол әртүрлі органикалық қалдықтар мен қалдықтарды қамтиды, олар өз кезегінде келесілерге бөлінеді:

а) жануарлардың биологиялық қалдықтары (ірі қара мал көңі, құс саңғырығы және т. б. ) ;

б) ауыл шаруашылығы дақылдарын жинаудың қалдықтары және оларды өңдеудің жанама өнімдері: (қара бидай мен бидай сабаны, жүгері сабаны, мақта сабағы, жержаңғақ қабығы, картоп қалдықтары, күріш қабығы мен сабан және т. б. ) ;

в) ағаш кесу, кесу және ағаш өңдеу қалдықтары: (қабық, үгінділер, ағаш жоңқалары, жоңқалар және т. б. ) ;

г) өнеркәсіптік ағынды сулар (атап айтқанда, тоқыма, сүт және басқа тамақ өңдеу кәсіпорындары) ;

д) коммуналдық қалдықтар (қатты және ағынды сулар) .

3. Үшінші топқа су өсімдіктері - теңіз балдыры, алып балдырлар (қоңыр балдырлар), су гиацинттері (олар өте тез өседі және олардың энергетикалық потенциалы айтарлықтай жоғары (бармақ/га/жыл) : жаңа балдырлар - 29, 2, су гиацинті - 53, 6 ( салыстыру үшін қант қамысы - 40, 0) .

Шетелдерде соңғы жылдары микроскопиялық балдырларды көмірсутек шикізаты ретінде пайдалану, микробалдырлар биомассасын анаэробты өңдеу арқылы метан алу мақсатында олардың арзан жаппай өндірісін ұйымдастыру бойынша ауқымды зерттеулер жүргізілуде. Олардың өнімділігі өте жоғары: олар 1 тәулікте массасын 3-5 есе арттырады, бұл тропиктік ағаштардың өнімділігінен бірнеше есе жоғары.

4. Төртінші топ - өсімдік және жануар текті майлар.

Экологиялық тұрғыдан барлық биомасса қазба отындарына қарағанда қауіпсіз шикізат болып саналады. Биомассаның кез келген түрін жағу кезінде түзілетін негізгі ластаушы заттардың мөлшері (шығару шамасы) минералды шикізат көздерін өңдеу кезіндегіден әлдеқайда төмен. Дегенмен, биомассаның кемшіліктері мыналарды қамтиды:

1. жоғары ылғалдылық;

2. сұйық көмірсутектерге қарағанда ~ 2 есе төмен калориялылығы төмен.

Сондықтан биомассаның энергетикалық әлеуетін арттыру және оны одан әрі пайдалану ыңғайлылығы үшін биомассаны тікелей термохимиялық түрлендіру жолымен биомассаны газ немесе сұйық отынға (әсіресе шикі биомұнайға) өңдеу, одан әрі оның сапасын табиғи көмірсутек аналогтары деңгейіне дейін арттыру.

Ылғалдылығына байланысты биомассаны өңдеу технологиясы әртүрлі және термохимиялық немесе биологиялық әдістермен өңдеуге бөлінеді.

Сонымен, шикізаттың ылғалдылығы <50% болғанда, биомассаны термохимиялық түрлендіру қолайлы.

Ылғалдылығы >60% болғанда биологиялық өңдеу әдістеріне артықшылық беріледі.

Термохимиялық өңдеу әдістеріне: газдандыру, пиролиз және сұйылту жатады, нәтижесінде биомассаға қарағанда энергия сыйымдылығы әлдеқайда жоғары сұйық және газ тәрізді отын алынады.

Биологиялық анаэробты өңдеуді, этанолды және ацетобутанолды ашытуды қамтиды.

Биомассаны термохимиялық түрлендірудің жалпы схемасы суретте көрсетілген. Бұл процестердің барлығы жоғары температурада, кейде жоғары қысымда жүреді.

Биомассаны газдандыру (ағаш немесе басқа лигноцеллюлозды шикізат) генератор немесе отын газын алудың негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Процесс әдетте атмосфералық оттегі бар су буының қатысуымен (ауаны үрлеу немесе бу-ауаны газдандыру) немесе оттегімен (оттекті жарылыс немесе бу-оттегі газдандыру) жүзеге асырылады. «Генератор газы» деп аталатын мұндай газдарды алу технологиясы өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Биомассаны газдандыру процесі атмосфералық қысымда және ~ 800 0С температурада газдандырғыштарда жүргізіледі. Бұл жағдайда биомассаның органикалық заттарының толық емес жануы орын алады. Ауа үрлеуі бар газификаторда әдетте төмен калориялы газ (2, 98-5, 59 МДж/м3 жылулық шамасы), ал оттекті газдатқышта орташа калориялы газ (7, 45-13, 04 МДж/м3) алынады.

Есептеулер бойынша 1 кг биомассадан 2-3 м3 газ алынады. Іштен жанатын қозғалтқыштардағы 1 литр мұнай отынын (дизель немесе мотор) газбен алмастыру үшін 3-4 кг биомасса, ал электр энергиясының бірлігін (кВт/сағ) өндіру үшін - 1, 2-1, 4 кг биомасса қажет.

Биомассаның пиролизі сұйық отынның, газдардың және көмірдің пайда болуымен оттегінің болмауында қыздырылғанда жүзеге асырылады. Пиролизді ажыратыңыз

1. Бір сатылы буланумен (сұйық өнімдердің шығымы 30% дейін) ;

2. Кезеңдік буланумен (сұйық өнімдердің шығымы 40% дейін) ;

3. Вакуумдық пиролиз (сұйық өнімдердің шығымы 50%-дан жоғары) .

Барлық жағдайларда пиролиз өнімдерінің шығымы процестің шарттарына және шикізат түріне байланысты.

Сонымен, 100 кг құрғақ қарағай қабығын және үгінділерді бір сатылы булану арқылы өңдеу кезінде (кг) алуға болады: сұйық отын - 25 кг, көмір - 25 кг, конденсацияланбайтын газдар - 18 кг және су буы - 32 кг. Пиролиз процесінің түрлендіргіші 427-760°С температурада жұмыс істейді (сұйық өнімдердің шығымы 30% дейін) .

Биомассаны сатылы булану арқылы пиролиз арқылы сұйық отынға айналдыру процесі 40%-ға дейін шығымдылығымен сұйық отын алуға мүмкіндік береді. Бірдей технологияны 500°С температурада шикізаттың сұйық қабатымен пайдаланған кезде соңғы өнімнің шығымы 65% дейін артады.

Вакумдық пиролиз

Канадада әзірленген вакуумдық пиролиз деп аталатын төмен қысымдағы биомасса пиролизінің тағы бір процесі шығымы >50% сұйық отын өндіруді қамтиды (процестің технологиялық режимдері хабарланбайды) .

Биомассаны сұйылту - сұйық ортадағы ұсақталған биомассаны сілтілі катализатордың қатысуымен көміртегі тотығымен әрекеттесу арқылы сұйық отын алу процесі. Реакция жоғары қысымда (15-25 МПа) және 300-350°C температурада 10-30 минут бойы жүреді. Мұндай өңдеуге кез келген дерлік алдын ала дренаждалған, ұсақталған және тоқтатылған биомасса (ағаш, шөптер, тұрмыстық қатты қалдықтар) ұшырауы мүмкін. Биомассаның сұйылту өнімі қайнау температурасы 200-350°С болатын тұтқыр сұйықтық, бөлме температурасында жартылай қатты күйге дейін полимерлене алады.

Қондырғының негізгі технологиясы

Қондырғының негізгі технологиялық бөлімдері бөлімдер болып табылады:

1. биомассаны (ағашты) алдын ала өңдеу;

2. синтез газын өндіру бөлімі;

3. реактор бөлімі;

4. сұйылту өнімдерін бөлу бөлімі.

Ағашты алдын ала өңдеу бөлімінде биомасса (ағаш жоңқалары түрінде) кептіріледі, ұсақталады және өндірілген мазуттың қайта өңделген бөлігімен араластырылады. Алынған суспензия 200 °C температураға дейін қызады және 23 МПа қысыммен реакторға жіберіледі, мұнда катализатор ретінде натрий карбонатының ерітіндісі және көміртегі тотығы мен сутегі газдарының қоспасы болған кезде бір температурада. температурасы 340 °C және қысымы 23 МПа, биомасса сұйылтылған. Сұйылту процесінде пайда болған газдар сұйық фазадан бөлініп, бастапқы биомассаны қыздыру үшін қажетті технологиялық жылуды алуға пайдаланылады.

Микробалдырларды мотор отындарын өндіруге пайдалану бойынша қызықты зерттеулердің бірі Американың Күн энергиясы ғылыми-зерттеу институтында жүргізілуде. Институтта жасалған жоба бойынша 2010 жылға қарай АҚШ микробалдырларды пайдалана отырып, жылына 60-160 мың л/га сұйық отын (бензин және дизель отыны) өндіруді көздеп отыр. Бұл әдіспен алынған бензин, бағалау бойынша, 0, 41-0, 53 доллар/литр болады. Болжам бойынша, осылайша еліміздің жалпы энергетикалық балансындағы үлесі 8 пайызды құрайтын сұйық отынның айтарлықтай көлемін алуға болады.

Микробалдырларда липидтердің көп мөлшері (70% дейін) бар, бұл өте маңызды, өйткені олар кейін бензин мен дизель отынына айналады. Липидтер микробалдырларда (жинақталады) негізінен триглицеридтер түрінде, ішінара изопреноидтар, фосфолипидтер, гликолипидтер және көмірсутектер түрінде болады. Балдырлардың қарапайым түрлерінің жоғары өсу қарқынына қол жеткізу және олардың липидтік құрамын арттыру үшін гендік инженерия әдістері қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.