Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1297
http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/123pdf
Быстрый пиролиз клетчатки Холманский А.С. (
[email protected]) (1), Сорокина Е.Ю. (2), Порев И.А. (1), Курганов А.А. (2) (1) ГНУ ВНИИ электрификации сельского хозяйства (2) Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН В результате быстрого пиролиза растительной биомассы без доступа кислорода образуются твердые, жидкие и газообразные горючие продукты [1]. Типичным примером растительной биомассы являются древесные опилки. Массовая доля целлюлозы в древесных опилках достигает ~70 %, остальные 30 % приходятся на лигнин, полимерная структура которого слабо поддается пиролизу и образует угольный остаток. Жидкий конденсат малолетучих продуктов быстрого пиролиза древесины представляет сложную смесь окисленных углеводородов и воды, содержание которой в 2 – 3 раза превосходит количество влаги в исходной древесине (~10% мас.). Эти данные указывают на высокую эффективность реакций образования воды при пиролизе. Основными компонентами жидкого конденсата по данным жидкостной хроматографии являются: фрагменты лигнина (15 – 30), низшие альдегиды (10 – 20), низшие органические кислоты (10 – 15), многоатомные углеводороды (5 – 10), фенол (2 – 5), низшие спирты (2 – 5), фурфурол (1 - 4), кетоны (1 – 5) (% мас.) [1]. В состав газообразных продуктов быстрого пиролиза входят органические и неорганические компоненты. Горючие жидкие и газообразные продукты пиролиза можно использовать в различных энергоустановках [1]. Таким образом, технология быстрого пиролиза является перспективным способом утилизации отходов деревообрабатывающей, пищевой, сельскохозяйственной промышленности, а также твердых бытовых отходов с высоким содержанием (до 50%) органики путем превращения их в энергоносители, сырье для стройматериалов и удобрений. В основе технологии быстрого пиролиза биомассы в различных установках лежит процесс передачи энергии от рабочей металлической поверхности на образец, содержащий органику, при непосредственном их контакте, при этом температура пиролиза определяется температурой металла. Эффективность быстрого пиролиза определяется, главным образом, температурой поверхности металла и длительностью контакта. Цель данной работы – провести методом газовой хроматографии сравнительное исследование состава газообразных продуктов быстрого пиролиза растительной биомассы различной природы и, на основании полученных данных, смоделировать вероятный механизм передачи энергии на дискретный элемент биомассы с последующей деструкцией ее целлюлозной основы (клетчатки). Экспериментальная часть. На установке, описанной в работе [2], при температурах 600 – 650оС проводили быстрый пиролиз древесных опилок, торфа и отходов производства растворимого кофе. Пиролизный газ (пирогаз), выходящий из реактора по специальному газоотводу, отбирали в емкости из политерефталата (объем 1.5-2
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1298
http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/123pdf
л). В некоторых опытах пирогаз частично освобождали от влаги, пропуская его через холодильник-конденсор. Газохроматографический анализ летучих органических компонентов биогаза выполняли методом высокоэффективной капиллярной газовой хроматографии на приборе «Биохром-1» (модель 21), снабженном пламенноионизационным детектором. В работе использовали полую кварцевую капиллярную колонку длиной 17 м и внутренним диаметром 0.32 мм с наружным металлическим защитным покрытием, содержащую в качестве неподвижной твердой фазы политриметилсилилпропин (ПТМСП). Фазу наносили следующим образом: полимер растворяли в толуоле,