Copiroliza biomasei și cărbunelui O analiză a efectelor parametrilor copololizei, proprietăților produsului,
Cui Quan
Departamentul de Științe și Inginerie a Mediului, Școala de Inginerie a Energiei și Energiei, Universitatea Xi'an Jiaotong, Xi'an, Shaanxi 710049, China
Ningbo Gao
Departamentul de Științe și Inginerie a Mediului, Școala de Inginerie a Energiei și Energiei, Universitatea Xi'an Jiaotong, Xi'an, Shaanxi 710049, China
Abstract
Preocupările din ultimele decenii cu privire la impactul asupra mediului și socio-economic al dependenței de combustibilii fosili au dus la apeluri la mai multe surse de energie regenerabile și alternative. Acest lucru a condus la un interes recent pentru coprololiza biomasei și a cărbunelui. S-au găsit numeroase recenzii legate de piroliza individuală a cărbunelui și a biomasei. Această revizuire se referă în principal la coprololiza cărbunelui și a biomasei și apoi compară rezultatele acestora cu cele obținute folosind detaliu piroliza cărbunelui și a biomasei. Este controversat dacă există comportamente sinergice sau aditive atunci când cărbunele și biomasa sunt amestecate în timpul copirolizei. În această revizuire, sunt discutate efectele parametrilor de reacție, cum ar fi tipurile de materie primă, raportul de amestecare, viteza de încălzire, temperatura și tipurile de reactoare asupra apariției sinergiei. De asemenea, sunt evidențiate principalele proprietăți ale produselor copirolitice. De asemenea, sunt sugerate câteva mecanisme sinergice posibile. În plus, în această lucrare sunt prezentate mai multe perspective bazate pe studii din literatura de specialitate.
1. Introducere
Cărbunele este cea mai abundentă sursă de energie a combustibililor fosili disponibilă pentru economia mondială, iar rezerva sa era de așteptat să dureze până la 200 de ani, comparativ cu aproximativ 65 de ani și, respectiv, 40 de ani pentru gazele naturale și respectiv pentru țițeiul. Piroliza cărbunelui este o metodă bună pentru producerea combustibililor lichizi și a altor substanțe chimice; cu toate acestea, randamentele acestor produse sunt limitate datorită conținutului redus de hidrogen din cărbune. Hidropiroliza, un proces de piroliză sub hidrogen, este o metodă eficientă pentru a îmbunătăți randamentul și calitatea gudronului, dar costul ridicat al hidrogenului pur împiedică aplicarea sa industrială. În consecință, este necesar să se furnizeze H2 pentru cărbune din alte materiale bogate în hidrogen, cum ar fi deșeuri de plastic, polimeri, reziduuri de petrol și gaz de cocserie.
Comparată cu deșeurile de plastic și așa mai departe, biomasa este o sursă de perspectivă pentru a înlocui combustibilii fosili în viitor, deoarece este abundentă, regenerabilă, curată și cu dioxid de carbon neutru. Atât biomasa, cât și cărbunele sunt purtători de energie solară acumulată. Profilul de formare schimbă însă natura și disponibilitatea celor doi combustibili. Diferența de compoziție de la biomasă la cărbune este ilustrată folosind o diagramă Van Krevelen în ceea ce privește raporturile hidrogen/carbon (H/C) și oxigen/carbon (O/H), așa cum este descris în Figura 1 [1]. S-a putut observa clar că, în comparație cu cărbunele, biomasa are o valoare mai mare a raportului H/C (1,26-1,58) și a raportului O/C (0,4-0,8). Conținutul mai mare de hidrogen din biomasă a indicat faptul că biomasa ar putea acționa ca donatori de hidrogen în copiroliza cu cărbunele. În plus, piroliza este în mod inerent menită să fie finalizată într-o atmosferă inertă, în timp ce prezența unui conținut mai mare de oxigen în biomasă oferă de fapt o creștere semnificativă a reactivității mediului de piroliză, facilitând conversia cărbunelui. Astfel, se poate aștepta un anumit efect de sinergie la coprocesarea biomasei cu cărbune.
Diagrama Van Krevelen care prezintă diferitele rapoarte H/C și O/C pentru diferite materii prime [1].
În această lucrare, a fost prezentată o imagine de ansamblu cuprinzătoare asupra copirolizei cărbunelui și biomasei. Interesul este de a ne concentra asupra efectelor sinergice sau a efectului aditiv între cărbune și biomasă în copoliza lor. Se evidențiază efectele parametrilor de reacție, cum ar fi tipurile de materie primă, raportul de amestecare, viteza de încălzire, temperatura și tipurile de reactoare asupra apariției sinergiei și asupra distribuției și proprietăților produselor copirolitice. Mai mult, au fost prezentate și câteva posibile mecanisme sinergice în timpul copirolizei amestecurilor de cărbune/biomasă.