Жидкое топливо - не только из нефти и рапса, но и из дерева





Вопросы использования альтернативного сырья для производства жидкого топлива для Украины весьма актуальны: собственной нефти у нас мало, а на мировом рынке она с каждым годом дорожает.

Именно поэтому в правительственных кругах активно обсуждалась проблема производства горючего из сельскохозяйственной культуры - рапса. Существует и еще один источник - это отходы лесопиления, деревообработки и целлюлозы-бумажного производства, в соответствующий способ можно зриджуваты, вследствие чего получать ценную химическое сырье и жидкое топливо.

Собственно, производство древесного спирта, на котором сейчас работают автомобили или не всей Бразилии, имеет давнюю историю. По некоторым данным, еще в 1887 году начали его производство в компании немецкого химика Эрнста Шеринга и использовали в парфюмерной и фармацевтической отраслях.

Основной компонент любого жидкого топлива - этанол. Именно его наличие в древесине и вызвала немалый интерес исследователей. К активизации их работы в конце 70-х годов прошлого века побудила энергетический кризис, обусловленная резким подорожанием нефти.

Фирмы США разрабатывают непрерывный процесс гидролиза измельченной сырья, содержит целлюлозу, применяя серную кислоту. Этанол, образующийся при ферментации сахаров, имеет одинаковую с бензином стоимость.

Жидкое биотопливо может быть использовано как дополнение к нефтяного топлива или частично заменить его.

Продукты, полученные при сжижения древесины, распределяются между водной и органической фазами. Последняя представляет собой елей и может рассматриваться как синтетическое топливо. Она содержит мало азота и серы и одновременно, по сравнению с нефтяным топливом, имеет большее содержание кислорода. Древесные масла содержат до 30% фенольных производных, до 4% легких кислотомиских соединений, менее 1% С7-С8-алкенов и С1-С4-алкибензолив. Другие тяжелые компоненты представлены нафтолом, метилированного нафтолом, дибензофуранов т.д.

Состав продуктов зависит от условий процесса и типа древесины, поскольку соотношение древесных компонентов (лигнина, целлюлозы, гемицеллюлозы) в разных пород не одинаково.

Исследовательские работы по сжижению древесины для получения жидкого топлива начались в конце 20-х годов прошлого века в странах, не имеющих собственных запасов нефти, - Германии, Англии, Швеции. Было доказано, что при обработке древесины органическими растворителями при повышенных температурах и давлении можно достичь полного или значительного преобразования ее в жидкие продукты.

Эффективность сжижения повышается в среде водорода в присутствии катализаторов гидрирования. Согласно немецким патентом от 1930 года полученным фирмой I. G. Farbenindustrie, при обработке еловой древесины этанолом и бензолом (1:1) при 280 Со и давлении до 16 МПа получено 54% жидких продуктов, растворенных в смеси спирта и бензола. Остаток составляет 17% от массы древесины.

Шведские биохимики Бергстрем и Цедерквист в 1933 году доказали, что при обработке в креозотовий фракции древесной смолы (температура выкипания - 200-255 Со) вся древесина переходит в жидкие продукты даже без применения катализаторов.

Российские ученые Козлов и Королева, исследуя в 1949 году процесс растворения опилок сосны и ели в различных растворителях, установили, что при постепенном нагревании древесины до 300 ° С (конечное давление в пределах 14 МПа) в сложной смеси, содержащей 35% бензола, 35 % этанола, 10% смоляных масел и 20% жидких продуктов растворения древесины, древесина растворяется полностью.

Сейчас термохимические сжижения древесины рассматривается как реальный перспективный способ получения жидкого топлива - заменителя нефтепродуктов. Многие ученые занимаются решением данной проблемы. Так, научный коллектив в составе Игер, Эллиота, Ога и Йогокамы разрабатывает способы сжижения древесины и ее субстратов путем обработки их растворами карбонатов щелочных металлов и монооксидом углерода и (или) водорода Выбор воды обусловлен тем, что полное сушки древесины является сложным и не экономическим , и она всегда будет присутствовать в реакционной массе, даже если не станет образовываться в процессе сжижения.
Другая группа разрабатывает способы каталитического гидрирования водных суспензий древесины с использованием металлических катализаторов. Из них наиболее известен так называемый PERC / ALBANY-процесс (или СО-процесс), который разрабатывается Питтсбургский энергетическим исследовательским центром (США).

По способу, разработанному упомянутым центром, древесину смешивают с рециркулюючою елеем добавляют около 5 частиц катализатора (5%-й водный раствор карбоната натрия) на 100 долей смеси и обрабатывают в среде монооксида углерода и водорода при 340-350 Со. Твердый остаток, который не растворился, направляют на газификацию. Неконденсируемых газы от процесса сжижения присоединяются к газогенераторного газа, очищается и направляется вместо монооксида углерода на стадию сжижения древесины. Выход масла с теплотворной способностью 29-33 МДж / кг составляет 70%.

Изучалось сжижения древесины путем ее обработки синтез-газом в этаноле, циклогексаноли, толуопи и терпинтинний елеем в присутствии металлизированных катализаторов (пентакарбонилу железа, оксида железа и т.п.). Выход масла, в условиях температуры до 230 Со, давления 6,5 кПа, в зависимости от соотношения Н2: СО, колеблется в пределах 4,5 - 32% от древесины. Масла для использования в качестве моторного топлива должны пройти гидрокрекинг.

В центре провели наблюдения над процессом сжижения древесины путем ее обработки водно-фенольной смесью в среде азота или кислорода в присутствии катализаторов. В типичном опыте 2,5 г древесины, 10 г фенола, 13,5 г воды и 0,8 реагентов обрабатывали при 350 Со под давлением 4 МПа в течение 40 минут. Сжижения целом завершилось за несколько минут. Состав нейтральных веществ не зависит от срока обработки, при температуре ниже 350 ° С сопровождается вуглеутворенням, поэтому срок прогрева до заданной темпаратуры необходимо сводить к минимуму.

В новом способе сжижения древесину высушенного бука нагревают при 523 - 603о К (250 - 330 Со) в течение 5 - 15 мин. В безводном глицерине с щелочным катализатором (карбонат натрия, гидрооксид калия, оксид кальция) при соотношении древесина / катализатор как 1 / 0 ,5-1, 5. Древесина полностью превращается в жидкие и газообразные продукты, частично растворимы.

В университете Шербрук (Канада) исследовали процесс пиролизу древесины тополя при температуре, равной или несколько большей 350 Со, под вакуумом. На основании полученных данных проектируется напивнеперервна установка производительностью 1 - 2 кг сырья в час для получения жидкого топлива и потенциальной химического сырья (на основе смолы.

Проблему получения жидкого топлива из отходов древесины можно разрешить на промышленном уровне. Многие страны, ограниченных в запасах нефти, одновременно имея излишки биомассы, давно пришли к подобному заключению. Современные цены на нефть побуждают к производству сжиженного топлива. При этом можно получить карбюраторные и дизельное топливо с более высоким октановым числом, чем при использовании добавок.








Last Advertisement
Login
Log in:  
Password:  
 
You must register to get additional capabilities in the system, Registration is free

Жидкое топливо - не только из нефти и рапса, но и из дерева - www.PromWood.com
Users OnLine: 
History forestry | Woodworking | Species of wood | Wood drying | Machinery and equipment | Finishing wood | Biofuel | Charcoal | Forest handbook | Охота