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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».