Экспериментальные исследования процессов комплексной переработки биомассы в синтез-газ и углеродные материалы

• Автор: Косов, Валентин Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
ГЛАВА 1. БИОМАССА И ТЕХНОЛОГИИ ЕЕ КОНВЕРСИИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОМАССЫ В ЭНЕРГЕТИКЕ, УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МЕТАЛЛУРГИИ
1.1 Биомасса: общие сведения и количественные оценки
1.2 Технологии конверсии биомассы
1.2.1. Сжигание
1.2.2. Газификация
1.2.3. Пиролиз
1.2.4. Торрификация
1.2.5. Биохимические технологии
1.3. Проблемы, связанные с применением углеродных материалов в металлургии
1.4 Экологические аспекты производства углеродных материалов и утилизации
биомассы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА КОНВЕРСИЕЙ ЛЕТУЧИХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА
2.1. Постановка задачи
2.2. Экспериментальная установка для изучения процесса конверсии летучих продуктов пиролиза в синтез-газ
2.3. Система измерений
2.4. Термогравиметрическое исследование процесса пиролиза биомассы
2.5. Получение газообразного топлива конверсией летучих продуктов пиролиза
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА МЕТОДОМ ГЕТЕРОГЕННОГО ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ НА ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕРОДНОЙ МАТРИЦЫ
3.1 Постановка задачи
3.2 Экспериментальная установка для изучения процесса пиролиза углеводородов на поверхности углеродной матрицы
3.3 Система измерений
3.4 Факторы, влияющие на процесс гетерогенного пиролиза углеводородов
3.4.1 Предварительная активация углеродной матрицы
3.4.2 Пиролиз различных видов углеводородов
3.4.3 Влияние температуры на скорость процесса пиролиза

3.4.4 Влияние исходного сырья на свойства углеродной матрицы
3.5 Исследование реакционной способности композитных углеродных материалов
ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ
4.1. Технология комплексной переработки биомассы
4.2. Химическая промышленность
4.3. Металлургическая промышленность
4.4. Автономное энергоснабжение
4.5. Апробация совместной работы пиролитического реактора и энергогенератора на
базе газопоршневого двинателя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Биомасса — крупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый энергетический ресурс (более 500 млн. т у.т./год). Понятие «биомасса» включает в себя все многообразие естественной растительной органики (древесина, торф, водоросли, трава), растительные отходы сельскохозяйственной деятельности (солома, шелуха подсолнечника, ботва, скорлупа орехов и т.п.), отходы промышленных производств, прежде всего лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности, целлюлозно-бумажных комбинатов, специально выращенные на энергетических плантациях быстрорастущие растения (сорго, репс, быстрорастущие сорта деревьев, таких как тополь, осина, ива), органическая часть бытовых отходов.
Условно биомассу можно разделить на два вида: первичную и вторичную. Первичная биомасса — это растения, водоросли, вторичная -отходы пищевой, деревоперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, полеводства (солома, сено), животноводства, твердые бытовые отходы и другое. Ежегодно в мире вырастает и накапливается в виде отходов 117 млрд. тонн биомассы. Из нее можно выработать энергии в 8 раз больше, чем на основе всего ископаемого сырья, добываемого за год.
Выделяют следующие группы биомассы по источникам: 1) древесина, древесные отходы, торф, трава; 2) отходы жизнедеятельности людей, включая производственную деятельность (бытовые отходы, лигнин и др.); 3) отходы сельскохозяйственного производства (куриный помёт, стебли, ботва); 4) специально выращиваемые высокоурожайные агрокультуры и растения. Для энергетического использования сухой биомассы наиболее эффективны термохимические технологии (сжигание, газификация, пиролиз)

В нашей стране накоплен значительный опыт в области эксплуатации отечественных и зарубежных установок, разработки и освоения новых технических решений по системам пиролиза различных углеводородов [67-70].
В качестве катализаторов пиролиза испытывались различные металлы, оксиды металлов и их соединения [71-77], однако эти катализаторы с точки зрения нефтехимии оказались неэффективными, т.к. катализировали преимущественно глубокий распад углеводородов с образованием водорода, метана и кокса. При этом выход газообразных продуктов повышается с 50 до 90% по сравнению с некаталитическим процессом.
Основной проблемой, препятствующей применению методов каталитического пиролиза для производства газообразного топлива, является высокая стоимость конечного продукта, которую можно оценить по стоимости жидких продуктов каталитического пиролиза. Так стоимость этилена в 2008 г. составляла 1000-1200 $/т [78], а в январе 2012 по данным Chemical Industry News & Intelligence [79] выросла до 1436 $/т.