Пиролизный котел отзывы владельцев: Отзывы на твердотопливные пиролизные котлы утилизаторов длительного горения серии СИВ

Содержание

принцип работы, отзывы владельцев, преимущества и недостатки

В течение долгого времени твердое топливо значительно уступало жидкому и газообразному. Это объяснялось тем, что сжигание дров или угля недостаточно эффективно. Несмотря на данный факт, твердотопливные котлы по-прежнему остаются актуальным. Проблема их эффективности была решена с появлением пиролизных моделей, рассчитанных на длительное горение.

Пиролиз: что это?

Еще в давние времена люди поняли, что сжигание дров не является лучшим способом освобождения энергии. Наиболее эффективным оказалось использование древесного угля. В то время еще не было известно, что процесс выжигания угля назывался пиролизом. По сути, это распад органических веществ, возможный под воздействием высокой температуры. Чтобы такой распад не стал простым сжиганием, необходимо ограничить доступ кислорода. Для этого ранее использовались угольные ямы, однако важным недостатком данного способа считалась утрата энергии, которая выделяется в процессе выжигания угля. Чтобы избежать этого, были созданы специальные пиролизные котлы.

Принцип работы и устройство оборудования

Пиролизные котлы представляют собой подобие домашней лаборатории, которая выделяет из древесины газ, необходимый для отопления. В целом пиролиз широко используется в промышленности. Речь идет о распаде органических соединений на простые вещества. Это возможно при ограниченном кислороде и высокой температуре.

Пиролизный котел является двухкамерным оборудованием, в верхней части которого происходит пиролиз древесины при температуре 200–800˚C . В результате осуществляется распад на газ и древесный уголь. Смесь выделенного газа и воздуха поступает в нижнюю камеру, где сгорает при температуре около 1000–1200˚C . При этом выделяется много тепла. По сути, в современных пиролизных котлах происходит сжигание газа, а не дров, поэтому КПД составляет около 95%.

Использование оборудования по отзывам владельцев несложное, ведь горение газа легче поддается контролю, а значит, процесс управления можно автоматизировать.

Как уже упоминалось ранее, топка котла разделена на 2 камеры, между которыми расположена решетка. В верхней части происходит тление и пиролизация топлива. Газ с потоком воздуха попадает во вторую камеру, где есть форсунка из шамота. Подобные топки характеризуются высоким аэродинамическим сопротивлением, потому что здесь применяется принудительная тяга.

Пиролизные котлы делятся на несколько видов по месту размещения камеры сгорания:

  • верхний загрузочный отсек – в данном случае газ после сгорания топлива перемещается по трубе и поступает в нижнюю часть топки, а зола осыпается в камеру дожига, благодаря чему происходит ее частое очищение;
  • нижняя камера – такой вариант считается более предпочтительным, ведь продукты переработки сразу же попадают в дымоход, а значит, агрегат будет реже нуждаться в очищении, но для обустройства дымохода потребуются дополнительные затраты.

Стоит отметить, что для функционирования оборудования может использоваться 2 типа вентиляции:

  • естественная – нуждается в высоком дымоходе, что обеспечивает мощную тягу;
  • принудительная – в данном случае необходимо подключение к электросети и наличие системы насосов.

Длительность работы котла зависит от температуры, типа топлива, а также качества теплоизоляции жилища. В любом случае подобные пиролизные котлы считаются более эффективными в отличие от традиционных твердотопливных моделей.

Особенности эксплуатации

Перед запуском котла необходимо ознакомиться с особенностями его функционирования. В отличие от традиционных твердотопливных аналогов загрузочный бункер такой модели нуждается в предварительном прогревании. Когда температура в этом достигнет 500–800˚C , можно загружать твердое топливо. После этого останется запустить пиролизный режим и активизировать дымосос.

Упомянутая последовательность действий сделает возможным медленное сжигание топлива. В результате происходит эффективное выделение пиролизного газа, а значит, в жилище будет поддерживаться оптимальный температурный режим.

Подходящее топливо

Владельцы такого оборудования в своих отзывах упоминают, что для отопления подойдет различное твердое топливо. Это может быть уголь, торф и древесина. Естественно, выбранный вариант сказывается на длительности горения:

  • 5 часов – мягкая древесина;
  • 6 часов – твердая древесина;
  • 8 часов – бурый уголь;
  • 10 часов – черный уголь.

Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение сухим дровам влажностью до 20% и длиной в 45–60 см. Благодаря им вырабатывается много тепла, а срок эксплуатации котла продлевается. Если таких качественных дров нет, можно воспользоваться другим органическим топливом:

  • пеллеты;
  • древесные отходы;
  • некоторые разновидности торфа;
  • каменный уголь;
  • отходы пищевой отрасли, в составе которых есть целлюлоза.

Необходимо помнить о том, что пиролизные котлы будут иметь белое пламя и не начнут выделять побочных продуктов при условии использования топлива, влажность которого не превышает 20%. Если этот параметр более высокий, неизбежно выделение водяного пара, что приведет к образованию копоти и ухудшению теплотворной способности.

Преимущества

Современные пиролизные котлы пользуются огромным спросом. Здесь топливо полностью сгорает, а значит, не придется регулярно очищать оборудование от сажи. Отдельно стоит упомянуть отсутствие едкого дыма. Поскольку топливо сгорает практически полностью, выделение отходов минимально. Соответственно, подобные газогенераторы считаются более экономичными. Также это позволяет применять для пиролиза отходы швейного производства. Использование качественного топлива обеспечивает работу котла в течение 12 часов на одной закладке.

Традиционные твердотопливные котлы из-за особенностей топлива всегда плохо поддавались управлению, однако использование пиролиза помогает решить проблему. Поскольку основное горение осуществляется в камере дожига, функционирование подобного оборудования возможно в автоматическом режиме.

Недостатки

Если вы хотите приобрести пиролизный котел, обязательно обратите внимание на его недостатки.

  • Прежде всего, стоит отметить высокую цену. Естественно, расходы окупятся в процессе использования оборудования, однако до этого необходимо будет сделать крупное вложение.
  • Для использования агрегата потребуется топливо определенной влажности. Если этот показатель составляет 30% и более, материал нужно самостоятельно досушить. В противном случае котел погаснет.
  • Гашение пиролизной камеры может произойти из-за недостаточно высокой температуры теплоносителя. Чтобы избежать этого, в некоторых случаях целесообразно установить обходную трубу. Такое решение усложнит конструкцию и сделает систему менее эффективной.
  • Во многих моделях для создания принудительной тяги используются воздушные насосы. Соответственно, котел придется подключить к электрической сети.

Рекомендации по выбору оборудования

Если вы уверены, что сможете постоянно покупать сухие дрова или самостоятельно просушивать их в домашних условиях, то можете смело покупать пиролизный котел. В противном случае следует отдать предпочтение современному оборудованию, топка которого рассчитана на пиролизное и традиционное сжигание топлива. Такое устройство может работать на дровах, влажность которых достигает 35–45%.

Если проблем с топливом нет, обратите внимание на загрузочную камеру. Сюда должны помещаться дрова размером в 55–65 см. В обеих камерах должно иметься покрытие из керамзитобетона. Благодаря ему внутри устройства поддерживается оптимальный температурный режим, что обеспечивает качественное сжигание выбранного топлива и защиту стенок изделия от прогорания.

Отзывы владельцев

Я приобрел пиролизный котел на 30 кВт прошлой осенью. Благодаря этому устройству экономия за тот отопительный сезон составила 60%. Думаю, в этом году полностью окуплю расходы на оборудование.

Игорь, Красноярск

Централизованное отопление сильно подорожало, поэтому мы с мужем решили купить пиролизный котел. Он отлично справляется с обогревом жилья, при этом загружать топливо приходится всего 1–2 раза в день. Единственная проблема – досушивание древесины. Почему-то нам никак не удается приобрести дрова влажностью не более 30%.

Ирина, Владивосток

Я купил для маленького офиса небольшой пиролизный котел на 12 кВт. Пока использовал только древесину клена. Обслуживание котла не вызывает трудностей, а сажи практически нет. Доволен покупкой и в будущем планирую приобрести такое оборудование для нескольких цехов.

Сергей, Калининград

Современные пиролизные котлы можно использовать для отопления жилья и производственных помещений. Такое оборудование очень простое в использовании, ведь оно автоматизированное. Конечно, его стоимость довольно высокая, но она окупится буквально за 2–3 отопительных сезона.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Твердотопливные котлы отзывы. Пиролизные котлы отзывы. Рейтинг котлов

Отзывы о котлах, опубликованные на разных сайтах, в подавляющем большинстве – искусственные. Почему? Сколько лично Вы оставили отзывов о котлах или другом товаре на сайтах в интернете? А сколько Ваших родственников или знакомых оставили отзыв?. . Это очень редкий случай, когда кто-то решит потратить время и написать обзор о своей покупке.

Но если отзывы о котлах есть – кто-то же их оставляет?..  Кто?

  • Производители сами пишут хвалебные отзывы о котлах от имени мнимых покупателей и публикуют их на своих сайтах и других ресурсах.
  • Конкуренты оставляют друг другу отзывы от якобы недовольных клиентов. Это черные методы. Не достойные уважения.
  • Агентства. Есть ресурсы, где можно заказать тему и количество отзывов (как положительных, так и отрицательных).

Как правило отзывы оставляют те, кто чем-то сильно недоволен или возмущен. Садятся и пишут. А когда все отлично работает, то как-то и не возникает желания оставлять резюме. Ведь Вы покупаете оборудование для того, чтобы оно работало. Например, став владельцем нового чайника, было бы странно бросаться писать отзыв: «О чудо! Чайник кипятит воду!» По умолчанию понятно, что технику производят, чтобы она работала.

Отзывы о котлах на сайтах производителей модерируются. Даже если Вы напишите свои впечатления и нажмете кнопку «опубликовать», Ваш отзыв все равно сначала попадет на проверку к модератору сайта. Негативные отзывы игнорируются, а положительные публикуются.

Зная все эти моменты и, чтобы не вводить в заблуждение читателей, на сайте отсутствует раздел «отзывы о котлах». Мы сделали лучше: обзор настоящих вопросов, с которыми часто сталкиваются покупатели. Вместо того, чтобы публиковать искусственные отзывы о котлах, мы объединили вопросы, которые задают реальные пользователи отопительного оборудования (от разных производителей).

Отзывы о котлах и вопросы с которыми сталкиваются после покупки котла.

1. Время работы котла заявленное в рекламе и фактическое: где правда?

Ситуация:

Информация в рекламных буклетах в магазинах и на сайтах производителей обещает: «котел работает от 6 до 24 часов на 1 загрузке топлива». Обычно, Покупатель замечает из этой информации «ДО 24 ЧАСОВ» и не обращает внимание на «ОТ 6 ЧАСОВ». Надеется и верит, что его котел будет работать именно 24 часа, а не 6. Загрузка топливом будет 1 раз в сутки, а не 3-4 раза. После установки и начала эксплуатации котла первое что проверяется – это продолжительность его работы на одной закладке топлива. Так как это самая ожидаемая характеристика. Иногда оказывается, что длительность горения на 1 загрузке топлива даже меньше, чем заявленное в рекламе. Конечно это может быть связано с тем, что после первого запуска система не прогрета, помещение не аккумулировало достаточное количество тепла, часто не окончены строительные работы и в помещении высокая влажность. Потребление энергии в данный момент больше, чем было расчетное количество. Котел работает в форсированном режиме.

Котлы разных производителей.

Однако, скоро выясняется, что даже средние значения продолжительности непрерывной работы котла на 1 загрузке, указанные производителем, можно достичь только если выполнить и соблюдать ряд условий:

  • использовать идеально сухие дрова (рекомендуют бук, дуб влажностью до 20%)
  • максимально загружать камеру топливом без пустот и зазоров
  • оборудовать систему отопления теплоаккумулятором
  • использовать программаторы и термостаты
  • идеально утеплить помещение (снизить потери тепла до минимума).

И еще одна наглядная и одна скрытая причина непродолжительного горения котла:

  1. Изначально слишком маленькая камера загрузки топлива.
  2. Практически все производители резко завышают реальную мощность котла, вводя в заблуждение покупателя. Покупатель рассчитывает на паспортные данные.

Котлы «БРИК».

Котлы «БРИК» имеют сверх увеличенную камеру загрузки топлива. Например, в модели «BRICK XL» мощностью 120 кВт объем камеры равен 1 м3. Соответственно понятно, что от котла, в котором лежит запас топлива в большом объеме, можно ожидать длительной работы без частых дозагрузок. От котла «БРИК» реально можно ожидать работы 12-24 часа в сутки на одной закладке топлива. Мощность котла «БРИК» калибруется контрольно-измерительной аппаратурой. Заявленная мощность – соответствует реальной.

 

2. Расход дров: ожидание и реальность.

Ситуация:

Среди преимуществ твердотопливных котлов одним из ключевых пунктов является доступность топлива, ассортимент и большой выбор поставщиков. Например, в случае с газовым или электрическим котлом возможности сменить поставщика практически нет, потребитель оказывается заложником монополистов и вынужден соглашаться с постоянно повышающими тарифами на природный газ и электричество. Есть много справочных данных и статей, где сопоставляется теплотворность разных видов топлива. Все больше покупателей принимают решение стать обладателем именно твердотопливного котла и отказаться от газовых и электрических отопительных приборов (если конечно это позволяет помещение). Расчетные справочные данные количества полученной теплоты в результате сгорания дров следует учитывать только в том случае, если котел был сконструирован правильно, эффективно генерирует тепло и передает его теплоносителю. КПД котла должно быть не менее 85%.

Котлы разных производителей.

Многие продавцы и производители в эксплуатационных данных на котлы специально занижают расход дров, чтобы подвигнуть к покупке именно этого «экономного» оборудования. Здравый смысл говорит нам о том, что это просто наивно и смешно рассматривать классические котлы традиционного горения как экономящие топливо. Классические котлы – это оборудование, которое стоит дешево, но «съедает» потом большие суммы, требуя очень частой загрузки дров, сжигая их много и неэффективно. КПД котла традиционного горения не достигает 70%. Действительно важно знать способен ли котел сжигая дрова, добывать всю пользу из топлива, может ли передать сгенерированное тепло теплоносителю или оно уходит в дымоходную трубу. Обеспечить оптимальный, экономный расход дров может только пиролизный котел, который работает стабильно, добивается практически полного сгорания дров и имеет правильную конструкцию и эффективную систему теплообмена.

Котлы «БРИК».

Пиролизные Котлы «БРИК» благодаря правильной конструкции, надежной и умной электроники TECH zPID, вытяжному вентилятору обеспечивают стабильное горение топлива в строго определенном слое. Нет перерасхода дров. Первичный воздух в ограниченном количестве поступает в нижний пласт топлива, где происходит тление и газогенерация. Дрова, которые находятся над этим слоем не участвуют в процессе горения и медленно постепенно опускаются вниз, занимая место уже использованного топлива. Газ, насыщенный углеродом, выделившийся в процессе пиролиза, не уходит в атмосферу. Проходя сквозь форсунки, газ воспламеняется. Генерируется большое количества тепла. Температура в камере горения пиролизных газов достигает 1200℃. Котел «БРИК» дополнительно в своей конструкции имеет еще и камеру дожига пиролизных газов. Это позволяет добиться практически полного сгорания углерода, выбросы в атмосферу загрязняющих веществ даже ниже допустимой нормы. Турбулизаторы замедляют скорость прохождения горячих газов сквозь трубы теплообменника, происходит максимальный отбор сгенерированного тепла. КПД котла «БРИК» до 91%. Расход дров действительно экономный.

 

3. Не стабильное горение (пропажа факела).

Ситуация:

На каналах YouTube множество видеороликов, где демонстрируется зрелищное горение пиролизных газов. Мощный яркий факел вырывается сквозь форсунки, разделяется на более мелкие языки, заворачивается в красивые вихревые потоки. Потенциальный покупатель, находясь под воздействием увиденного, предвкушает покупку такого котла.

Котлы разных производителей.

После первого запуска пиролизного котла действительно можно наблюдать этот мощный красивый факел пламени. Неприятный сюрприз его пропажи может случиться неожиданно. Восстановить стабильное горение (тот самый факел) иногда бывает очень сложно. Есть множество причин или факторов его пропажи из-за которых не возможно добиться стабильного пиролизного горения: конструкция форсунок, воздуховодов, способ подачи воздуха, схема газообменных процессов, футеровка котла. Весь этот комплекс вопросов отвечает за стабильный факел и полноценное горение пиролизных газов. Пиролизный котел – это сложное конструкторское решение. Лучше лично увидеть котел не на выставочном стенде, а в реальной работе.

Котлы «БРИК».

Конструкторы котлов «БРИК» предусмотрели разные режимы эксплуатации отопительного оборудования в оптимальных и сложных условиях, в том числе и на разных видах топлива. Инженерные решения нашли свое воплощение в конструкции модельного ряда котлов «БРИК». Схема работы отопительного оборудования исключает ряд причин нестабильного горения. Котлы «БРИК» разработаны именно так, чтобы факел был всегда.

 

4. Не развивает заявленную мощность: куда смотреть перед покупкой?

Производитель часто завышает мощностные характеристики своих изделий, чтобы произвести впечатление на покупателя и чтобы выгодно конкурировать по цене с аналогичным оборудованием (той же мощности других производителей). Покупатель, надеясь на заявленные характеристики, сталкивается с тем, что котел, работая на полную мощность, не справляется со своей задачей.

Котлы разных производителей.

Выясняя почему это произошло, клиент узнает, что мощность котла зависит от комплекса условий:

  • площадь теплообменника должна равняться примерено 1 м2 на 10 кВт мощности
  • площадь колосниковой части должна быть не менее расчетной
  • конструктив котла должен предполагать все условия для поддержания стабильного горения факела
  • предусмотрена система дожига пиролизных газов для максимального отбора тепловой энергии
  • скорость прохождения раскаленных газов внутри теплообменника должна быть такой, чтобы был эффективный процесс теплопередачи.

В целях экономии материалов и в погоне за низкой себестоимостью изделия, производитель резко занижает эти расчетные показатели. И вместо реальной мощности котла указывает теоретическую, которую нельзя получить в реальных эксплуатационных условиях.

Котлы «БРИК».

Мощность котлов «БРИК» можно проверить контрольно-измерительными приборами на постоянно действующем стенде. Заявленная мощность равняется реальной. Площадь теплообменника и колосниковой решетки рассчитывалась по формулам и соответствует требуемым данным. Для примера:

  • котел 120кВт имеет площадь теплообменника 12,4 м2
  • котел 90кВт имеет площадь теплообменника 9,3 м2
  • котел 60кВт имеет площадь теплообменника 6,2 м2
  • котел 30кВт имеет площадь теплообменника 3,1 м2

Контроллер, который управляет подачей первичного и вторичного воздуха в зону горения, обеспечивает экономный расход топлива и эффективное его горения. Большая площадь камеры дожига пиролизных газов позволяет добиться практического полного сгорания топлива. Турбулизаторы повышают коэффициент полезного действия котла.

 

5. Износ керамики (футеровка котла): большой сюрприз.

Ситуация:

Теплонагруженные части котла должны быть футерованы огнеупорным материалом, который защищает металлические поверхности котла от разрушительного воздействия высоких температур. Футеровка также аккумулирует тепло и способствует стабильному горению в пиролизных котлах.

Котлы разных производителей.

Футеровка котла встречается из разных материалов: керамическая футеровка, термобетон специального состава, огнеупорные барьеры из шамотного кирпича. Эта конструкция крепится посредством специальных термоустойчивых смесей, герметиков. Во время работы котла футеровка подвергается частым тепловым разнонаправленным нагрузками. Высокий диапазон изменения температур, попадание на футеровку влажного топлива или даже воды (снега) безусловно разрушает футеровку. Не исключены механические повреждения от падения крупнокускового топлива (дров) при загрузке или деформация во время чистки котла. Производитель указывает сроки использования футеровки, рассчитанные с той позиции, что котел будет обслужиться аккуратно и на футеровку не будет попадать влага. Элементы футеровки не попадают под гарантию и являются расходным материалом. Однако, рассматривая конструкции котлов, покупатель понимает, что столкнулся с невозможностью заменить отдельные части или всю футеровку самостоятельно. Требуется специальный инструмент, смеси, растворы, герметики, опытный каменщик. Кроме того, покупатель вынужден покупать у производителя весь этот комплект футеровки по очень высокой цене, так как он изготавливается только ним и только для этого оборудования.

Котлы «БРИК».

В котле «БРИК» разработана система футеровки из стандартного шамотного кирпича, который Вы можете приобрести в любом строительном магазине. Схема установки этих кирпичей проста и не требует навыков. Кирпич устанавливается без растворов и герметиков. При необходимости подрезка кирпича в размер производится с помощью ручной углошлифовальной машины. Не требуется полная замена футеровки. Можно заменить лишь отдельные изношенные части. Стойкость шамотного кирпича выше, чем стойкость термобетона, поэтому замена будет требоваться гораздо реже.

 

6. Влажность и укладка дров: то, о чем умолчали.

Ситуация:

На сайтах продавцов и производителей часто встречается ярко выделенная информация, что их котлы имеют уникальную возможность сжигать дрова влажностью до 70%. Также обещают сжигание щепы, опилок и другого сыпучего топлива. При этом не всегда рядом можно найти уточнение, что такая возможность реальна лишь при частичной загрузке сыпучего влажного топлива (10-30% от общего объема качественных сухих дров).

Котлы разных производителей.

Покупатель считает, что он приобретает изделие способное генерировать тепло из влажных дров, щепы, отходов древесины. На самом деле при внимательном прочтении инструкции или паспорта к котлу выясняется, что добавлять такое топливо можно лишь в очень ограниченном процентном количестве. Укладка топлива при этом должна происходить небольшими слоями: не допускается высокий слой сыпучего топлива. Оно должно быть перемешано с крупнокусковыми дровами. Далее всегда следует предупреждение, что использование сырого топлива снизит мощность котла и может привести к его быстрому износу.

Котлы «БРИК».

Топливом для котлов «БРИК» могут быть поленья, крупные куски дров, тонкие обрезки, щепа, опилки, хвоя, листья, биотопливо, солома, лузга подсолнуха, шелуха зерновых. Влажность: до 70%. Пропорция: не требуется. Есть влажные опилки? Можно сразу загрузить весь топливный бункер на все 100% влажными опилками. Есть щепа? Аналогично! Сыпьте всю! Дрова? Пожалуйста. Хотите смесь? Не имеет значения: котел «БРИК» будет работать стабильно хорошо.

 

7. Просачивание дыма сквозь двери.

Ситуация:

Эта проблем всегда:

  • присутствует в пиролизных котлах с дутьевым (нагнетающим) вентилятором.
  • отсутствует в котлах, оборудованных вытяжным вентилятором (дымососом).

Котлы разных производителей.

Большинство производимых пиролизных котлов оснащены нагнетающим вентилятором. Такие вентиляторы создают внутри котла избыточное давление. Дым ищет самый близкий и легкий выход. При условии, что двери не достаточно идеально примыкают к корпусу котла или уплотнитель со временем потерял эластичность – дым будет просачиваться сквозь двери наружу (в помещение). Это может создавать опасность для здоровья и жизни людей.

Котлы «БРИК».

Эта проблема отсутствует в котлах «БРИК», которые оборудованы вытяжными вентиляторами (дымососами). Воздух не вдувается в камеру горения, а вытягивается из котла. Нет повышенного давления. Создается разряженная атмосфера. Дым принудительно вытягивается из котла в дымоход. Жесткие требования к естественной тяге отсутствуют, высота дымохода может быть значительно меньшей, чем в случае работы котла с нагнетающим вентилятором. Скорость вращения лопастей дымососа регулируется контроллером с шагом в 1%. Отсутствует фаза «СТОП». Риск скопления пиролизных газов в камере загрузки топлива практически равен нулю. Безопасная работа котлов «БРИК».

 

8. Засорение и прогорание каналов подачи первичного и вторичного воздуха.

Ситуация:

Во время работы котла на колосниках возникает слой золы и несгораемый остаток, содержащийся в малой доле в топливе или сопутствующий ему (земля, песок). Эта масса накапливается на колосниках и перекрывает отверстия подачи первичного и вторичного воздуха. Процесс выделения пиролизных газов замедляется, а потом прекращается полностью.

Котлы разных производителей.

Производителями котлов рекомендуется для прочистки каналов подачи воздуха остановить работу котла, извлечь все топливо из камеры горения и прочистить подающие воздух отверстия. Можно представить какая сложная и неприятная эта процедура. Умолчим уже о необходимости остановить работу котла, особенно если это происходит при минусовой температуре и есть риск заморозить систему отопления. Еще один момент: во время интенсивного горения топлива – воздуховоды, выполненные из металла, находятся в высокотемпературном слое угля, прогорают и перестают нести свою функцию. Замена таких воздуховодов очень тяжела и требует сварных и слесарных работ. Без их исправного состояния не возможна работа пиролизного котла.

Котлы «БРИК».

Котел «БРИК» имеет запатентованную конструкцию камеры горения, которая оборудована каналами подачи воздуха, омываемыми водой. А значит отсутствует риск прогорания металлических частей, по которым подается воздух в зоны первичного и вторичного горения. Имеется прямой доступ для чистки отверстий. чтобы поддерживать стабильное горение, можно в любой момент прочистить воздушные каналы и наслаждаться эффективной, бесперебойной работой пиролизного котла «БРИК».

 

Во всех этих тезисах Вы можете убедиться лично! Нам есть что Вам рассказать и показать! Реальные факты. Настоящие цифры. Постоянная работа.

Котел пиролизный твердотопливный – отзывы владельцев популярных моделей

Устройство и виды

Такое устройство, как пиролизный котел, представляет из себя довольно сложный механизм, практически домашняя лаборатория. Он вырабатывает древесный газ, непосредственно при помощи которого и происходит процесс отопления помещения. А происходит это, благодаря распаду органических соединений при воздействии на них высокой температуры, а также при условии ограниченности в притоке кислорода.

Данное устройство представляет из себя агрегат, оснащенный двумя камерами. Загрузочная камера, которая расположена вверху, работает при температуре 200-800 градусов, именно при таких температурах начинаются экзотермические реакции пиролиза. Дрова при таких условиях начинают распад на две фракции: древесного угля и пиролизного газа, который в свою очередь состоит из СО с небольшими примесями СО2.

Затем образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в камеру дожига, находящуюся внизу, температура горения в этой камере достигает 1100—1200 градусов. Соответственно, происходит выделение большого количества тепла, которое и предназначается для отопления помещения.

После камер расположен дымовой тракт, именно в нем полученное тепло отдается в отопительную систему, в этом тракте происходит скопление сажи. Таким образом получается, что для получения тепла котел сжигает не дрова, а полученный газ, при этом КПД составляет порядка 86-91%.

Данные виды котлов оборудованы переключателем тяги, он нужен для розжига устройства. Сначала, когда происходит запуск устройства, он какое-то время горит, как котел прямого горения. А когда перекрывают задвижку, он начинает работать в режиме пиролиза. Итак рассмотрим, в чем же различие видов данных устройств.

Регулятор тяги пиролизного котла

Различия в расположении камеры, где происходит поджиг:

  • Нижнее расположение. Является более популярным, поскольку более удобно закладывать дрова. Хотя, и тут есть ряд недостатков, отходы горения дров осыпаются в камеру, где происходит дожиг, камера нуждается в частой чистке, нужно постоянно обеспечивать сильную тягу.
  • Верхнее расположение. Плюсом является сконструированная система для дымовых газов, которые проходят через форсунки камеры сгорания, затем перемещаются в дымоход. А из минусов, это дымовой тракт, для того, чтобы его сделать, нужно много материала.

Различия в типе тяги:

  • Естественная. Не зависит от электроэнергии, необходимо наличие большого дымохода, а это довольно затратно.
  • Принудительная, надув. В конструкции предусмотрены дымососы и дутьевой вентилятор, которые управляются автоматикой. Как следствие, они зависимы от электричества. Продолжительность полезного горения составляет приблизительно 5 часов, а это почти на 18% выше, нежели у устройств, работающих от естественной тяги.
    Принудительный наддув пиролизного котла

Различия в размере дымового тракта, это то место, где тепло передается в отопительный контур. Чем больше его длина, тем выше коэффициент полезного действия, однако, вместе с этим и увеличивается необходимость в более частой его очистке.

Плюсы и минусы

К плюсам твердотопливных пиролизных котлов можно отнести следующее:

  • Практически полностью сгорает используемое для топки сырье. Это показатель высокой степени экологичности, минимальное количество вредных выбросов, она практически в 2 раза меньше, чем у стандартного котла, который работает на твердом топливе.
  • Простота в уходе и обслуживании,так как при сгорании образуется очень мало золы.
  • Легкая доступность сырья, а также нет необходимости в сильном измельчении дров.
  • Достаточно прост в обслуживании, если нет возможности отапливать дом из центральной газовой магистрали, по затратам является хорошей альтернативой.
  • Нет необходимости в частой загрузке дров, необходимо это делать всего 2 раза в день. Продолжительность горения одной загрузки порядка 9-14 часов.
  • Достаточно быстро способен прогреть отопительный контур дома.

К недостаткам относится следующее:

  • Высокая рыночная стоимость.
  • Необходимость загрузки топлива.

Популярные модели

Естественно, покупая себе подобное устройство стоит подробно изучить рынок и представленные на нем модели, также не будет лишним изучить отзывы владельцев пиролизных котлов. Это поможет сделать правильный выбор пиролизного котла. К наиболее популярным моделям относятся Буржуй, Гейзер, Мотор сич, Очаг. Далее рассмотрим более подробно данные модели.

Буржуй К

Котел Буржуй К изготовлен из стали толщиной 3 мм, что позволяет минимизировать теплопотери. Может отопить площадь до 200 м2, в зависимости от выбранной модели. Если котел загружен полностью, продолжительность его работы составляет 8-9 часов. Данный вид устройства не зависим от электричества. Невысокая рыночная стоимость порядка 300 $. Зарекомендовал себя, как надежный аппарат, может работать на различном топливе.

Пиролизный котел Буржуй К

Троян

Пиролизный котел Троян имеет высокий коэффициент полезного действия порядка 92%, характерен равномерным нагревом отопительной системы. Котлы Траян серия ТР оборудована надежной системой механической автоматики. Линейка представлена моделями различной мощности от 10 до 30 кВт, это позволит вам выбрать агрегат в соответствии с вашей площадью помещения.

Пиролизный котел Траян

Например 10 кВт рассчитана на 80 м2, 15 кВт до 160 м2, 30 кВт до 330 м2. Необходимо в среднем 3 загрузки топливом в сутки. К достоинствам относится наличие системы безопасности от перегрева отопительной системы. Есть возможность установить ТЭН, очень удобно, если существует нехватка дров, также можно комбинировать эти способы обогрева. Рыночная стоимость порядка 700 $.

Очаг

Рассмотрим на модели Очаг КП-100, может отопить помещение площадью до 1000 м2, оснащен автоматикой, при помощи которой есть возможность установить желаемую температуру. Есть возможность загрузки больших дров длиной до 70 см, время горения полностью загруженной камеры составляет примерно 9 часов, все зависит от помещения, насколько в нем качественное утепление. Относительно невысокий КПД порядка 80%. На панели управления отображается температура выходящего тепла, отображена мощность работы вентилятора.

Пиролизный котел Очаг КП-100

Атмос

Устройство Атмос DC 24 RC оборудовано вытяжным вентилятором, топливо для топки — брикеты диаметром до 100 мм и на дровах, как исключение, иногда можно использовать уголь в брикетах. Камера сгорания оборудована поворотной колосниковой решеткой благодаря чему обеспечивается хорошее горение. Устройство способно нагреться за несколько минут. Коэффициент полезного действия 91%. Достаточно высокая рыночная стоимость порядка 1400 $.

Пиролизный котел Атмос

Мотор Сич

Устройство Мотор Сич 16 кВт рассчитано на продолжительное горение, оборудовано большой загрузочной камерой, одной загрузки хватает примерно на 12 часов работы, естественно, это цифра усредненная, все зависит от качества утепления помещения, от окон, дверей. Высокий КПД порядка 93%.

Пиролизные котлы Мотор Сич

Теплообменники изготовлены бесшовным способом, что позволяет минимизировать потери передаваемого тепла. Корпус выполнен из высококачественной стали толщиной 8 мм. Может работать на дровах, отходах древесного производства, торфе. Способен отопить площадь до 190 м2, за сутки необходимо две загрузки. Рыночная стоимость 1300 $.

Гейзер

Модель Гейзер ПК 20 расчитана на обогрев помещения площадью до 200 м2, с потолками не выше 3 метров. Оборудован автоматической системой управления. Необходимо две загрузки в сутки, КПД 87%, зарекомендовал себя как достаточно надежный котел, неприхотливый в обслуживании, стоимость его 900 $.

Пиролизные котлы Гейзер

Топливо для пиролизных котлов

Как показывает многолетняя практика, данный вид котла может продуктивно работать практически на любом твердом топливе. Разница будет заключаться в продолжительности горения, и частоте загрузки.

Например древесина из мягких пород горит 5 часов, твердых 6 часов, время горения угля около 9 часов. Однако, необходимо учитывать технические характеристики каждого конкретного котла.

Ниже приведен список топлива для пиролизных котлов:

  • Отходы древесного производства.
  • Пеллеты.
  • Брикет.
  • Торф.
  • Уголь.

Отзывы пользователей

Предлагаем ознакомиться с отзывами пользователей, которые дают свою оценку оборудованию.

Пиролизный котел можно изготовить своими руками. Инструкцию, чертежи и схемы Вы найдете здесь.

Пиролизные котлы «Гейзер»: достоинства, характеристики и отзывы

При выборе отопительного прибора для дома, владельцы стараются приобрести максимально эффективное и экономичное устройство, при этом еще и по доступной цене. Одним из немногих, кто подходит под эти требования это пиролизный котел «Гейзер». Благодаря использованию особой технологии сжигания топлива он способен работать более эффективно чем классические модели. В этом обзоре мы расскажем о его конструкции и особенностях, а также приведем основные технические характеристики и отзывы владельцев.

Производитель твердотопливных котлов «Гейзер», костромская компания ООО «КЗКО», на рынке теплового оборудования уже 10 лет. Помимо отопительных котлов, она также выпускает воздухогрейные и банные печи. В процессе производства используются только высококачественные материалы и самые современные технологии, что позволяет добиться высокого качества производимой продукции.

Конструкция и технические характеристики

Первое, на что обращаешь внимание при взгляде на котел «Гейзер» – это его массивный стальной корпус, внутри которого располагаются две камеры для сжигания топлива, окруженные водяной рубашкой. На передней панели имеются массивные дверцы для доступа в различные секции котла.



Фото 1: Пиролизный бытовой котел «Гейзер» с водяной рубашкой

Если кратко описать процесс пиролиза, то это раздельное сжигание твердой и газообразной составляющей топлива. Для этих целей в отопительном котле «Гейзер» и предусмотрены несколько различных камер. В первой из них, называемой топочной, твердое топливо располагается на колосниках и медленно тлеет при недостатке кислорода. В процессе тления выделяется древесный газ, который поднимается в камеру дожига, расположенную выше, где и сгорает при смешивании со вторичным воздухом, выделяя огромное количества тепла.


Пиролизное горение, в отличии от классического способа сжигания топлива, использует его более эффективно. Золы практически на остается, а дымовые газы не содержат вредных примесей и состоят практически полностью из углекислого газа и водяных паров. Это положительно сказывается как на КПД пиролизных котлов, который может достигать 90%, так и на экологичности самого прибора.



Фото 2: Твердотопливный котел длительного горения «Гейзер»

Давайте внимательно рассмотрим конструкцию котла «Гейзер». Под его декоративными панелями с теплоизоляцией находится стальной корпус состоящий из трех секций окруженных теплообменником. Самая нижняя секция — это зольник. Он предназначен для сбора золы и подачи первичного воздуха в топочную камеру расположенную прямо над ним.


Зольник и топку разделяет колосниковая решетка на которой и тлеет топливо. Для загрузки топлива на передней панели имеется широкая дверца. Образовавшееся в процессе тления зола, скапливается в зольнике сквозь отверстия в колосниковой решетке, а выделившийся газ направляется в самую верхнюю часть котла – камеру дожига пиролизных газов.


В этой части котла, отделенной от топки направляющей пластиной, по всей длине расположены трубки подачи вторичного воздуха. Смесь пиролизного газа и вторичного воздуха сгорает здесь при высокой температуре. Летучие продукты горения, через камеру отвода дымовых газов поступают в патрубок дымохода, откуда уже через дымовую трубу выводятся в атмосферу.



Фото 3: Водогрейный котел «Гейзер» пиролизного типа

Котел «Гейзер» не требует наличия электропитания. Он работает на естественной тяге, в отличии от множества других устройств пиролизного типа, где тяга обеспечивается принудительно, с помощью дымососа. По своему устройству, «Гейзер» очень напоминает пиролизный котел длительного горения «Траян», о котором мы рассказывали в одном из наших прошлых обзоров на сайте kotlydlyadoma.ru.


Всего выпускается 8 типоразмеров котлов «Гейзер» мощностью от 10 до 100 кВт. Они предназначены для отопления жилых и производственных помещений площадью от 100 до 1000 м². В качестве топлива могут использовать сухие дрова и различные древесные отходы, опилки, уголь. Основные технические характеристики:











Марка ПК-10 ПК-15 ПК-20 ПК-30 ПК-35 ПК-50 ПК-75 ПК-100
Мощность, кВт 10 15 20 30 35 50 75 100
Площадь помещения, м² до 100 до 150 120-250 250-350 350-450 450-600 600-750 до 1000
КПД, % 85
Емкость теплообменника, л 18 23 28 45 48 65 78 90
Диаметр дымохода, мм 130 150 200 250
Высота дымовой трубы, м 7 8 9 10 11 11-13
Длина поленьев, мм 450 550 650 750 950
Цена, руб 46 200 50 890 55 490 68 840 75 240 120 990 164 130 189 090

Как видите, производитель выпускает большой ряд моделей в широком ценовом диапазоне. Можно без труда подобрать устройство требуемой мощности для каждого конкретного помещения.


Преимущества котлов «Гейзер»



Принимая решение о покупке, прежде всего обращают внимание на достоинства конкретной модели, которые выделяют ее из ряда подобных. Давайте рассмотрим, в чем же преимущества пиролизных котлов «Гейзер»:



  • Экономичность

    В котле «Гейзер» топливо горит значительно дольше, в сравнении с традиционным способом сжигания. На отопительный сезон вам его потребуется меньше, отсюда и экономия средств.


  • Большой выбор топлива

    Вы можете сжигать практически любое органическое твердое топливо с влажностью менее 20%. Это могут быть дрова или отходы деревообработки, уголь или кокс.


  • Электронезависимость

    Регулировка и управление процессом работы котла производится механически и не требует наличия электропитания. Устройство можно использовать для отопления в самых отдаленных от цивилизации уголках.


  • Эффективность

    Благодаря использованию метода пиролиза, топливо сгорает практически полностью. Этим достигается высокий КПД котла 85%.


  • Экологичность

    В процессе горения золы образуется совсем чуть-чуть, а дымовые газы большей частью состоят из водяных паров. Тем самым «Гейзер» не наносит ущерба окружающей среде.


  • Легкость обслуживания и очистки

    На стенках и в зольнике котла «Гейзер» скапливается минимальное количество золы и чистить его требуется редко.

Все эти плюсы относятся ко всему семейству отопительных приборов работающих по принципу пиролиза. Основным достоинством котла «Гейзер» является энергонезависимость, так как большинство моделей, таких как например котел длительного горения на твердом топливе «Прометей» работают на принудительной тяге, обеспечение которой требует наличия электропитания.


Отзывы владельцев

Никто лучше реального владельца не расскажет о плюсах и минусах прибора. Давайте посмотрим что говорят пользователи котлов «Гейзер» об их работе:


В недавнем времени остро стал вопрос покупки нового отопительного котла в загородный дом, по причине выхода из строя его предшественника. При поиске замены твердо решил, что брать надо только пиролизный и в итоге приобрел «Гейзер» ПК-20. Первое впечатление: тяжелый, массивный, основательный. Еле затащили его в котельную. С установкой и обвязкой проблем не возникло – все предельно просто. Топлю дровами. Топка объемная, дров помещается много. Одной закладки хватает на 12 часов работы. Очень удобно, после постоянной беготни к прежнему твердотопливному котлу. Единственный минус – требуются сухие дрова, но это как я понял, проблема всех пиролизников.


Юрий Владимирович, Томск



Фото 4: Сборка отопительного котла «Гейзер» пиролизного горения

Выбирая котел для отопления своего частного дома, я долго думал что брать: автоматический пеллетный котел «Валдай» или пиролизный «Гейзер». В итоге выбрал «Гейзер» так как с пеллетами в нашем регионе пока еще туго. Первое что удивило — электропитание не требуется, все управление механическое, так что электричество подведенное в котельную с расчетом на пеллетник так и не пригодилось. Подключение стандартное – подача, обратка, дымоход. При работе дымоход теплый, можно спокойно держать на нем руку, что говорит о качественном теплосъеме внутри котла. По расходу ситуация следующая: полная загрузка раз в 10 часов. Нареканий по работе нет, посмотрим что будет дальше.


Анатолий Павлович, Красноярск



Фото 5: Склад котлов «Гейзер» на твердом топливе в городе Костроме

Многие мои соседи уже используют котлы «Гейзер» и в конце концов решил купить и я. Доставили быстро, благо производство находится неподалеку. С монтажом пришлось покопаться, так как «Гейзер» несколько больше моего прежнего котла, но в итоге благополучно установил и запустил. При первом запуске присутствовал какой-то посторонний запах, возможно сгорало какое-то внутреннее покрытие, в дальнейшем все пошло нормально. Впечатлила длительность работы на одной закладке дров – ночью докладывать не приходится. Механический регулятор вполне сносно обеспечивает поддержку установленной температуры в отопительной системе. Вообщем доволен как слон, дома снова тепло и уютно.


Дмитрий Николаевич, Кострома


В дополнение к нашему обзору посмотрите видео котлах «Гейзер» на ютуб:




В заключении хочется сказать, что «Гейзер» идеально подходит тем, кому важна экономичность и надежность. Цены на пиролизные устройства несколько выше чем, на обычные, но высокая стоимость быстро окупается за счет экономии топлива. Поэтому если ваш бюджет не сильно ограничен, советуем вам купить котел «Гейзер» и на деле испытать все его преимущества.

Пиролизный котел Дакон / Dakon KP Pyro

Сегодня у нас «на закуску» пиролизные котлы под маркой Dakon. И, уж поскольку это известная марка в «твердотопливной среде», то было бы странно, если бы у нее не было котлов длительного горения. В России у дилеров представлены газогенераторные пиролизные котлы Dakon KP Pyro, мощность которых составляет от 18 до 40 киловатт, они предназначены для сжигания древесных отходов и дров.

Максимальная влажность используемого топлива — до 20%. Котел пиролизный Дакон Пиро обеспечивает экологичную и экономную работу — сжигание в камере с керамической форсункой повышает КПД (показатель коэффициента полезного действия может достигать 85%). И хотя некоторые скептики утверждают, что такое невозможно, тем не менее, это так.

Пиролизные котлы Dakon KP Pyro высокоэффективны — сжигание топлива обеспечено экологически безопасным разложением древесины на небольшое количество золы и древесный газ.

Пиролизные котлы Dakon KP Pyro известны в странах Союза Независимых Государств (СНГ), то есть на всем пространстве бывшего СССР, именно благодаря двухкамерному теплообменнику, расположенному и в загрузочной (верхней) камере и в камере сгорания (нижней).

Керамическая форсунка располагается между этими двумя камерами. Верхняя камера предназначается для газификации топлива при помощи раскаленных газов, которые нагнетаются вентилятором. Через керамическую форсунку выделяющийся древесный газ последовательно поступает в нижнюю камеру, где и производится его сжигание.

Котлы длительного горения Dakon очень качественны, поскольку топка облицована шамотной футеровкой и жароустойчивыми керамическими сегментами, повышающими эффективность сжигания топлива, одновременно при этом являясь катализатором.

Таблица характеристик пиролизного котла Дакон Пиро / Dakon Pyro:

  • Электрическое питание: частота 50 Гц, напряжение 230 В.
  • Температура контура отопления СО: от 65 до 95 градусов Цельсия
  • Рабочее давление отопительного контура СО: до 2 бар.

Котел Dakon KP Pyro – плюсы и минусы

Положительные стороны этого довольно добротно и аккуратно сделанного котла (это кивок в сторону некоторых отечественных изделий – могли бы делать так же):

  • Котел Дакон имеет большую камеру загрузки топлива, что способствует сразу же увеличению периода работы без внимания со стороны хозяина или истопника.
  • Котел Дакон Пиро предназначен для сжигания поленьев, диаметр которых не превышает 130 миллиметров. Максимальная длина поленьев находится в прямой зависимости от размеров камеры сгорания в используемом котле.
  • Котел Dakon KP Pyro имеет керамическую форсунку, которая значительно улучшает процессы сжигания, дожигая пиролизные газы в верхней камере сгорания.
  • Отопительный котел Дакон очень просто регулировать — к примеру, регулировка первичного воздуха не вызывает никаких проблем даже у новичков, которые не знакомы с процессами.
  • Котел пиролизный Дакон Пиро обладает уникальным современным дизайном.
  • Из этого теплогенератора можно выгребать золу 1 раз за отрезок времени от 3 до 7 дней.
  • Большая загрузочная камера позволяет увеличивать интервалы времени между загрузками топливом.

Как видите плюсов достаточно много. Из минусов можно отметить не самую гуманную цену, особенно сейчас, когда дилеры вынуждены повышать цены на свои котлы ввиду сложной экономической обстановки в отрасли.

 

Еще немного теории из дилерских буклетов

Как уже было отмечено выше, котел Дакон очень прост в эксплуатации — регулировка мощностных показателей происходит за счёт особой конструкции камеры сгорания с возможностью подачи вторичного и первичного воздуха, а также всасывания — для этого используется дутьевой вентилятор с настраиваемой частотой вращения.

Для этого теплогенератора предусмотрена возможность подсоединения внешних регулирующих устройств – программатора либо же термостата, регулируемого комнатной температурой.

Есть еще один большой плюс – продуманная система удержания дымовых газов при открывании топочной дверцы. Когда вам необходимо подкинуть дров, движение дымовых газов в топке таково, что нет выброса дыма в помещение котельной. Естественно при этом дымоход для ТТ котла должен соответствовать требованиям производителя.

Пиролизный котел Dakon KP Pyro отзывы владельцев

Твердотопливные котлы Dakon отзывы про себя собирают достаточно приличные. Нет резкого негатива или всеобщего восхищения. Нормальные рабочие лошадки.

На этот пиролизный Дакон отзывы имеются следующие:

Валентин Сапко, Калуга: Почитал на Форумхаусе про Дакон отзывы и решил приобрести котел этой марки. А чтобы не подкладывать дровишки каждые 3 часа, выбрал пиролизник Пиро. Мощности 18 квт мне хватает за глаза, отапливаем дом на 80 квадратных метров. Зачем взяли такую мощность? А меньше нельзя купить, меньше у нас и нет. Это самая маленькая мощность, которая есть в фирме – поставщике.
Установку они же делали. Все рассказали, надо сказать, толковые ребята. Этот сезон отопления первый. Зато сразу после КЧМ чувствуешь, что вещь купил и поставил. Горение одной закладки – 6-8 часов. Нет там заявленных 12 часов. Да мне и не надо.

Есть еще отзывы на пиролизные котлы Dakon KP Pyro:

Автандил Звигоев, Моква: Нам установили Dakon Kp Pyro 18 осенью 2013 года. Как раз, когда мы закончили закрывать контур дома. Завели коробку под крышу, поставили окна и двери, развели электричество по дому – самые основные линии.
Тогда установили дымоход и в котельную затащили котел. Поставили его тогда на временную подставку, несколько кирпичей. И с тех пор он так и стоит на этих кирпичах. Потому что куча других забот более важных. А котел Dakon со своими обязанностями спокойно справляется, топим его 2 раза в сутки.
Тут писали, что не держит он 12 часов. Ну да, горения нет 12 часов, но дом температуру держит спокойно. Чего зря дрова жечь. Утепляйте дом!

Вот такой вот интересный пиролизный Dakon – греет себе и греет. Знай, дровишки подкидывай. Жаль, нельзя вставить здесь «добродушный смайл», движок сайта не позволяет.

Если у вас есть отзывы по котлу Dakon, пишите внизу в форме комментариев. Там же можно и пообщаться по этой модели котла.

Спецификация. Котел Дакон Пиро поставляется в полном сборе, с облицовкой и монтированной тепловой изоляцией.

Пеллетный котёл или пиролизный? Что выбрать?

 К нам поступает много вопросов от владельцев загородных домов по выбору котла отопления. Помимо подбора мощности и места установки, есть и такие: Что выбрать – пеллетный котёл или пиролизный?

Причина вопроса ясна: пеллетные котлы уже достаточно широко известны в стране, а владельцев пиролизных котлов в России мало – и, соответственно, отзывов по ним гораздо меньше. Однако, в последнее время, пиролизные котлы стали активно рекламировать в СМИ, как «самые эффективные и экономичные». Вот люди и хотят разобраться и сделать с нашей помощью правильный выбор.

Активная рекламная кампания пиролизных котлов — это следствие принятого в Европе закона по нормативам выбросов в атмосферу от котлов. Закон по выбросам «Класс 5», который запрещает прямое сжигание древесины в низкоэкономичных котлах (читай – в «буржуйках»).

Поэтому и спрос на «новые» пиролизные котлы, резко возрос: никому не хочется платить штрафы. И ведущие немецкие и австрийские производители таких котлов, на этом подъеме спроса, развернули интенсивную рекламу, чтобы занять и российский рынок.

Но чем, же так хороши пиролизные котлы?

Преимущественно, меньшим объемом вредных выбросов в атмосферу и большим КПД при работе на дровах. Но, как говорит английская пословица: The Devil is in the details. То есть: «Дьявол кроется в деталях».

А вот и детали.

  • — технология пиролиза твердого топлива (дров – в частности) достаточно сложна: слишком много показателей надо контролировать одновременно, чтобы получить пиролизное горение.

В пиролизных котлах используется принцип высокотемпературного разложения твердого топлива и дожигание продуктов разложения дров в специальной камере. То есть сначала надо нагреть топливо при недостатке кислорода, чтобы образовались продукты пиролиза (метиловый спирт, уксусная кислота, бензол, фуран). Кроме того, в большом количестве образуется монооксид углерода: СО – ядовитый горючий газ, который сгорает вместе с другими продуктами в специальной камере, давая «основное» тепло. Да, и не стоит забывать о нелетучих продуктах неполного пиролиза – например  дегте, который образуется в трубах и который периодически надо убирать… 

В промышленных котлах предусмотрены технические решения, обеспечивающие безопасность, а вот в «бытовых» маломощных – гарантировать их безопасную эксплуатацию слишком сложно. Собственно, именно поэтому установка пиролизных котлов в жилых домах предусмотрена только лишь в отдельных помещениях. 

  • — сложность конструкции. Оригинальные пиролизные котлы западного производства  дорого стоят — в розницу около 8 000 евро.

В России можно найти пиролизные котлы намного дешевле. Но их функционал будет значительно ниже — и добиться условий именно пиролизного горения в таких котлах будет значительно сложнее, а порой даже невозможно. И ваш «пиролизник» будет работать не намного лучше дровяной печи.

Продавцы пиролизных котлов заявляют о двух, казалось бы «неубиваемых» преимуществах:

— автономная работа на одной загрузке достигает 12 часов

— топливом для котла может служить чуть ли не всё что угодно.

Но! никто из продавцов обычно не указывает, что инструкция по эксплуатации пиролизных котлов предусматривает использование  дров с содержанием влаги не более 20%. А это —  древесина с естественной сушкой не менее года, причем в сухом помещении. А влажность обыкновенных дров составляет 40% — 50%. 

Кроме того, после сгорания «объемной» закладки дров (а иначе процесс пиролиза просто не запустится), надо удалить золу. А зольность дров достигает 20%. То есть при сжигании 100 кг дров образуется до 20 кг золы,  которую куда-то надо девать. Да и возиться с таким количеством золы – занятие хлопотное

В общем, использование «стандартной» древесины или, как надеются будущие пользователи, «всего подряд» — превращают этот высокотехнологичный агрегат в обычный неэкономичный дровяной котел, в котором о качественном процессе пиролиза не может идти и речи.

 Пеллетные котлы

 Так чем же пеллетные котлы могут быть лучше пиролизных?

  • -прежде всего, основным топливом таких котлов и каминов являются пеллеты –  гранулы из прессованных опилок и стружек. Их стандартная влажность – до 10 % , что сразу подразумевает высокую теплоту сгорания и высокий КПД.
  • -пеллеты фасуются в полиэтиленовые мешки и сразу готовы к использованию и длительному хранению. Причем плотность пеллет выше плотности дров,  поэтому места для их хранения нужно намного меньше.
  • -при работе котла или камина дозирование пеллет и их подача в топку осуществляется в автоматическом режиме – то есть работа на одной загрузке варьируется от одних суток до недели и более. При этом розжиг, переключение мощностей, отслеживание температуры воды и воздуха – все происходит в автоматическом режиме.
  • зольность у пеллет – менее 1%. То есть после сгорания 100 кг пеллет получается менее 1 кг золы.
  • -в конструкцию пеллетного котла заложена гарантированная безопасность. Так что для владельцев домов площадью до 200 кв. м. не нужно отдельное помещение для пеллетного котла — он спокойно может стоять как в прихожей, так и в комнате.
  • — цена пеллетного котла сравнима с пиролизными котлами, произведенными в России. И уж точно, они намного дешевле, чем зарубежные пиролизники.

На сегодняшний день топливо-пеллеты можно достать в любой части России. И их использование в котлах отопления сейчас рассматривается только как положительный момент.

 Единственный недостаток, оставшийся в обоих видах котлов – это их энергозависимость. Для правильного и равномерного горения пеллет и пиролиза дров, необходим контроллер который будет управлять работой вентилятора поддува. И тот и другой нуждаются в электричестве. Однако сейчас и эту проблему можно решить путём применения ИБП.

А как же пиролизные котлы без автоматики? Да, такие котлы есть. Однако процесс пиролиза в них настраивается очень тяжело. Надо каждый раз учитывать качество дров, их количество и естественную тягу, создаваемую высокой трубой. Для этого нужно постоянно находиться рядом с котлом не только во время закладки, но и во время его работы. А иначе, это будет всё тот же простой дровяной котёл

И возникает вопрос – а надо ли покупать дорогую технику, чтобы работать при ней истопником?

Пеллетный котел или камин при отключении электроэнергии остановит подачу пеллет в топку, которая через одну-две минуты просто-напросто погаснет. Это и позволяет ставить их в жилых помещениях – пожарная безопасность гарантируется, и угореть невозможно.

Дизайн пеллетных котлов и каминов разрабатывался в расчете на установку в жилых помещениях в качестве детали интерьеров. Цветовая гамма оборудования, материалы отделки, передовые  инженерные и дизайнерские решения пеллетного оборудования отмечались на европейских выставках в Милане, Вероне и Франкфурте.

Тут как раз и стоит обратить отдельное внимание на пеллетные аквакамины «Termal», которые объединяют функциональность (отопление всего дома) и привлекательный внешний вид.

В общем, подводя итоги – если вы приверженец дровяного отопления (с поленницами дров в сарае, кучами золы на участке и свободным помещением для отдельной котельной), то можете выбрать пиролизный котел.

 

Если же вы цените чистоту и свободное место в своем доме, безопасность и эффективность (а также возможность вечерами смотреть на живой огонь, сидя в кресле)

– то приобретайте пеллетный котел или камин.

…И последние две цифры.

Во-первых, КПД пеллетных котлов – в среднем  90%. То есть столько же, сколько и у настоящих пиролизных котлов.

И во-вторых, при пересчете на эффективность, стоимость пеллет вполне сопоставима со стоимостью дров.

Окончательный выбор за вами…

 

 

Пиролизные котлы: отзывы владельцев

Отопительные системы длительного горения. Пиролизные котлы
отзывы владельцев – вся правда об экономичности, достоинства и недостатки.

О пиролизных котлах много положительных и отрицательных мнений, полно легенд и пересудов. Действительно ли эта техника столь экономична и позволят почти не тратиться на дрова и уголь? С какими проблемами сталкиваются при эксплуатации?

 

«Начитался рекламы про пиролизные котлы, ожидания после покупки не оправдались. Обещали горение в течение 12 часов, реально закладки дров хватает на 5-6 часов. Плюс – деготь оседает, надо часто чистить. Специалисты сказали, надо дрова сухие исключительно брать и повысить температуру горения, тогда и длительно увеличится. Но – пока не получилось достичь рекламных показателей». 

 

«Несколько лет назад купили себе очень дорогой пиролизный котел Viessmann с керамической камерой. Впечатления только положительные – за 3 года работает безотказно, чистить не так уж и часто надо, реальная длительность горения составляет около 8 часов на обычных сухостойных дровах. Первое время немного парились с настройкой пламени, но секрет прост – нужно дать котлу разгореться». 

 

«Хочу рассказать о котле Троян. После того, как стал перемерзать газ (намучились зимой), купили этот котел – несмотря на то, что надо подкладывать дрова, получается очень экономично и комфортно. Реальное время горения 6-7 часов, чистим раз в 3-4 дня, если брикетами топить, то еще реже. Удобная штука». 

 

«После обычного котла приобрел пиролизный – разница реально
есть. Быстро сдох вентилятор – заменил его на вентилятор печки от машины на 12В. Все работает отлично. А если поколдовать с заслонками, можно добиться
естественного поддува и пиролизные газы горят сами! Конечно, все не так
радужно, как в рекламе, хватает на 5-6 часов, но все равно экономичнее, чем
обычные твердотопливные модели».

Как видно, на отзывы показывают, что все далеко не так идеально, как в рекламе, но все равно КПД этих видов отопителей выше, чем у обычных «буржуек». При выборе лучше смотреть котлы с керамическим нутром, либо обращать внимание на модели из стали от 6 мм толщиной. В противном случае корпус может прогорать, либо подвергаться коррозии. 

Кроме того, импортные котлы отличаются качеством сборки – в них нет щелей, они не воняют, КПД повыше. Хотя российские модели тоже можно назвать неплохими.

 

Теги:автономное отопление

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Отопительные котлы «Каракан»: отзывы покупателей

В России широкое распространение получило садово-огородное товарищество. Практически у каждого жителя страны сегодня есть небольшой участок земли с домом, где семья проводит летние месяцы, а иногда и раннюю весну.

Отличным решением для отопления такой постройки станет недорогой и простой котел, ремонтом которого при необходимости вы сможете справиться своими силами. Это оборудование производится на заводе в г. Новосибирске.Компания присутствует на рынке уже 20 лет, а также производит электрические котлы, а также различные комплектующие для систем отопления.

Отзывы потребителей о конструкции котлов марки «Каракан»

Газовый котел «Каракан», отзывы о котором часто помогают принять правильное решение, представляет собой устройство, которое, по мнению покупателей, предельно простое. В стальном корпусе, защищенном водяной рубашкой, находится топка. На лицевой панели предусмотрена удобная дверца для загрузки дров и угля.Внизу топки размещены чугунные решетки, через отверстия в которых зола попадает в зольник.

По словам пользователей, ящичек зольника довольно легко чистить, потому что он выдвигается. Если возникнет необходимость в чистке, зольник можно снять и опорожнить от твердых продуктов сгорания. Если вы рассматриваете котлы «Каракан», рекомендуется заранее прочитать отзывы о них. По ним можно узнать, что конвективный дымоход находится вверху оборудования.Он отделен от камеры сгорания заполненным водой навесом на шарнирах, улучшающим теплоотдачу.

Дополнительные возможности

Гнездо для подключения блока ТЭН находится с одной из сторон. Блоки предназначены для предотвращения замерзания теплоносителя в системе при простое оборудования или увеличении интервала между загрузками топлива. Пользователям нравится, что в моделях мощностью 10 и 15 кВт есть варочные поверхности. Другие типоразмеры имеют возможность подключения горелки на месте зольного ящика.

Отзывы о подключении и установке котлов от производителя «Каракан»

Котлы «Каракан», отзывы о которых, надо признать, не всегда положительные, следует устанавливать и подключать по определенной технологии. Это связано с тем, что любое твердотопливное оборудование выступает одним из узлов системы отопления, а эффективность таких устройств зависит от качества конструкции и правильности монтажа системы отопления.

Этот процесс осуществляется в соответствии с санитарными нормами и правилами, ниже приведены некоторые моменты, на которые следует обратить внимание.Например, потребителям рекомендуется правильно оборудовать помещение, которое необходимо дополнить системой вентиляции. У потребителя должен быть доступ к дымоходу. Вентиляция должна иметь возможность менять воздух каждые три часа. К этому объему воздуха необходимо добавить объем воздушной смеси для поддержания горения.

Потребители не рекомендуют устанавливать отопительное оборудование на поверхностях из горючих материалов. Если в котельной есть деревянные полы, а в загородных домах именно так, то монтаж следует проводить на металлическом листе миллиметрового диаметра, который следует дополнить прокладкой из асбестокартона.Котлы «Каракан», отзывы о которых позволят сделать правильный выбор, при эксплуатации должны соответствовать всем требованиям пожарной безопасности. Для этого перед устройством необходимо ограждать пространство в один квадратный метр. От агрегата до стен комнаты должно оставаться около 50 см, при этом со стороны блока ТЭН расстояние должно быть таким, чтобы при необходимости можно было провести обслуживание котла. Потребители подчеркивают, что возможно подключение к кирпичной или стальной дымовой трубе.Требования к сечению и размерам указаны в инструкции. Использование кирпичного дымохода очень удобно, ведь труба имеет размеры кирпича, что, по мнению покупателей, упрощает подключение.

Рекомендации потребителей

Основываясь на собственном опыте, ряд пользователей советуют устанавливать заслонку на выходе из дымовой трубы. Если сравнивать работы по подключению и обвязке оборудования марки «Каракан» с работами по твердотопливному бытовому оборудованию с чугунным теплообменником, то первое будет намного проще.Покупатели объясняют это тем, что другие устройства не столь чувствительны к низким температурам обработки и не предполагают необходимости организации подмешивания горячего теплоносителя из источника.

Отзывы о котле Каракан-8 ТПЭ

Котлы «Каракан», отзывы о которых рекомендуется прочитать перед покупкой такого оборудования, могут иметь разную мощность, что сказывается на стоимости устройств. Например, модель, указанная в подзаголовке, обойдется потребителю в 10300 руб.Это устройство мощностью 8 кВт, по мнению пользователей, способно отапливать дом общей площадью 80 м 2 2 . Из отзывов покупателей можно узнать, что это оборудование будет работать эффективно, если здание соответствует нормам теплоизоляции, а его потолки находятся в пределах от 2,5 до 3 м.

Модель имеет стальную варочную панель на одну конфорку и может быть дополнительно укомплектована электрической вставкой. Размеры котла компактные, что очень нравится потребителям, они составляют 570 х 360 х 610 мм.Для погрузки можно использовать бревна длиной до 480 мм, что больше по сравнению с моделью Каракан-10.

Если вы решили приобрести твердотопливный котел «Каракан», перед посещением магазина рекомендуется ознакомиться с отзывами о нем. Из них вы узнаете, что оборудование, описанное в этом разделе, отлично подходит для стальных дымоходов. Выход дымохода имеет диаметр от 115 до 120 мм. Он расположен вертикально, направлен вверх и может быть подсоединен к стальной круглой трубе.Это избавляет от необходимости использовать переходник, что, по мнению покупателей, позволяет дополнительно сэкономить и освобождает место в доме.

Доработка котла

Если вы привыкли к высокотемпературным котлам, вы можете воспользоваться возможностью вырасти до желаемой высоты. Для хранения бытовой техники и дров можно собрать тумбу с выдвижным ящиком. Пользователи утверждают, что этот вариант идеально подходит для небольших дымоходов. Техника недорогая и имеет множество преимуществ, к тому же такой выбор считается оптимальным для компактной конструкции, где на счету каждый сантиметр площади.

Отзывы о модели «Каракан-15 ТПЭВ»

Котел «Каракан-15», отзывы о котором будут представлены ниже, обойдется потребителям в 20400 рублей. Это оборудование предназначено для работы не только на угле, но и на дровах. С его помощью можно будет отапливать помещение более внушительной площади, которая достигает 150 м 2 . Модель имеет стальную варочную поверхность на 2 конфорки, контур горячего водоснабжения и может быть дополнена электрической вставкой.

Потребителям нравится, что в дополнение к этому они могут использовать пульт дистанционного управления, автоматический регулятор тяги и предохранительный клапан избыточного давления.Этот котел «Каракан», отзывы покупателей о котором только самые положительные, оборудован термометром, с помощью которого можно будет контролировать температуру теплоносителя. Стоит отметить, что есть съемный переходник для стального круглого дымохода диаметром 150 мм.

Отзывы о котле «Каракан-30 ТЭГВ»

В продаже имеется котел «Каракан-30 ТЭГВ», отзывы о котором будут представлены ниже. Это оборудование имеет КПД в пределах 75% и открытую камеру сгорания.Это одноконтурное оборудование характеризуется максимальной тепловой мощностью 30 кВт. Многим потребителям нравится то, что элементы управления механические, что не только продлевает срок службы устройства, но и упрощает его использование.

Вам придется установить это устройство на полу, и вы можете провести эти работы самостоятельно. В качестве материала первичного теплообменника используется сталь, а для поддержания температуры используются нагревательные элементы, мощность которых составляет 9 кВт. Максимальная температура охлаждающей жидкости 95 ° C, в контуре должно быть давление воды 2 бара или меньше.Данный котел отопления «Каракан», отзывы о котором позволят сделать правильный выбор, является энергонезависимым оборудованием, что расширяет область применения устройства.

Заключение

Перед тем, как выбрать ту или иную модель твердотопливного котла марки Каракан, нужно обратить внимание на отзывы и особенности описываемого оборудования. Котлы «Каракан», отзывы владельцев о которых могут быть не только положительными, отличаются тем, что максимальная площадь обогрева может быть меньше указанной в техническом паспорте.

Некоторые потребители даже считают, что это оборудование считается устаревшим и сегодня уступает мировым аналогам. Привлечь клиентов можно невысокой стоимостью и простотой конструкции.

Границы | Каталитический пиролиз пластиковых отходов: переход к биоперерабатывающим предприятиям на основе пиролиза

Введение

Производство и потребление пластиковых отходов растет тревожными темпами в связи с увеличением численности населения, быстрым экономическим ростом, постоянной урбанизацией и изменениями в образе жизни.Кроме того, короткий срок службы пластика ускоряет ежедневное производство пластиковых отходов. Мировое производство пластика оценивается примерно в 300 миллионов тонн в год и с каждым годом постоянно увеличивается (Miandad et al., 2016a; Ratnasari et al., 2017). Пластмассы состоят из нефтехимических углеводородов с добавками, такими как антипирены, стабилизаторы и окислители, которые затрудняют биоразложение (Ma et al., 2017). Переработка пластиковых отходов осуществляется по-разному, но в большинстве развивающихся стран утилизация пластиковых отходов на открытом воздухе или на свалках является обычной практикой (Gandidi et al., 2018). Удаление пластиковых отходов на свалки является средой обитания для насекомых и грызунов, которые могут вызывать различные типы заболеваний (Alexandra, 2012). Кроме того, стоимость транспортировки, рабочей силы и технического обслуживания может увеличить стоимость проектов по переработке (Gandidi et al., 2018). Кроме того, из-за быстрой урбанизации сокращается количество земель, пригодных для свалки, особенно в городах. Пиролиз — это распространенный метод преобразования пластиковых отходов в энергию в виде твердого, жидкого и газообразного топлива.

Пиролиз — это термическое разложение пластиковых отходов при различных температурах (300–900 ° C) в отсутствие кислорода до полученной жидкой нефти (Rehan et al., 2017). Различные виды катализаторов используются для улучшения процесса пиролиза пластиковых отходов в целом и повышения эффективности процесса. Катализаторы играют очень важную роль в повышении эффективности процесса, нацеливании на конкретную реакцию и снижении температуры и времени процесса (Serrano et al., 2012; Ratnasari et al., 2017).В процессах пиролиза пластмасс использовался широкий спектр катализаторов, но наиболее широко применяемыми катализаторами являются ZSM-5, цеолит, Y-цеолит, FCC и MCM-41 (Ratnasari et al., 2017). Каталитическая реакция во время пиролиза пластиковых отходов на твердых кислотных катализаторах может включать реакции крекинга, олигомеризации, циклизации, ароматизации и изомеризации (Serrano et al., 2012).

В нескольких исследованиях сообщалось об использовании микропористых и мезопористых катализаторов для преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и полукокс.Uemichi et al. (1998) провели каталитический пиролиз полиэтилена (ПЭ) с катализаторами HZSM-5. Использование ХЗСМ-5 увеличило добычу жидкой нефти с составом ароматических углеводородов и изоалкановых соединений. Gaca et al. (2008) провели пиролиз пластиковых отходов с модифицированными MCM-41 и HZSM-5 и сообщили, что использование HZSM-5 дает более легкие углеводороды (C 3 –C 4 ) с максимальным содержанием ароматических соединений. Lin et al. (2004) использовали различные типы катализаторов и сообщили, что даже смешивание HZSM-5 с мезопористым SiO 2 -Al 2 O 3 или MCM-41 привело к максимальной добыче жидкой нефти с минимальным выходом газа.Агуадо и др. (1997) сообщили о получении ароматических и алифатических соединений в результате каталитического пиролиза полиэтилена с HZSM-5, в то время как использование мезопористого MCM-41 снизило количество получаемых ароматических соединений из-за его низкой кислотной каталитической активности. Использование синтетических катализаторов улучшило общий процесс пиролиза и улучшило качество добываемой жидкой нефти. Однако использование синтетических катализаторов увеличивало стоимость процесса пиролиза.

Катализаторы NZ могут использоваться для решения экономических проблем каталитического пиролиза, который связан с использованием дорогих катализаторов.В последние годы Новая Зеландия привлекла к себе большое внимание своими потенциальными экологическими приложениями. Естественно, что NZ встречается в Японии, США, Кубе, Индонезии, Венгрии, Италии и Королевстве Саудовская Аравия (KSA) (Sriningsih et al., 2014; Nizami et al., 2016). Месторождение Новой Зеландии в КСА в основном находится в Харрат Шама и Джаббал Шама и в основном содержит минералы морденита с высокой термической стабильностью, что делает его пригодным в качестве катализатора при пиролизе пластиковых отходов. Sriningsih et al. (2014) модифицировали NZ из Сукабуми, Индонезия, отложив переходные металлы, такие как Ni, Co и Mo, и провели пиролиз полиэтилена низкой плотности (LDPE).Gandidi et al. (2018) использовали NZ из Лампунга, Индонезия, для каталитического пиролиза твердых бытовых отходов.

Это первое исследование по изучению влияния модифицированного саудовского природного цеолита на качество продукта и выход при каталитическом пиролизе пластиковых отходов. Саудовский природный цеолитный катализатор был модифицирован с помощью новой термической активации (TA-NZ) при 550 ° C и кислотной активации (AA-NZ) с помощью HNO 3 для улучшения его каталитических свойств. Каталитический пиролиз различных типов пластмассовых отходов (ПС, ПЭ, ПП и ПЭТ), как отдельных, так и смешанных в различных соотношениях, в присутствии катализаторов на основе модифицированного природного цеолита (NZ) в небольшом экспериментальном реакторе пиролиза проводился для первый раз.Были изучены качество и выход таких продуктов пиролиза, как жидкая нефть, газ и полукокс. Химический состав жидкой нефти анализировали с помощью ГХ-МС. Кроме того, были обсуждены возможности и проблемы биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза.

Материалы и методы

Подготовка сырья и запуск реактора

Пластиковые отходы, используемые в качестве сырья в процессе каталитического пиролиза, были собраны в Джидде и включали продуктовые пакеты, одноразовые чашки и тарелки для сока и бутылки для питьевой воды, которые состоят из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полистирола (PS), и полиэтилентерефталатные (ПЭТ) пластмассы соответственно.Выбор этих пластиковых материалов был сделан на основании того факта, что они являются основным источником пластиковых отходов, производимых в КСА. Для получения однородной смеси все образцы отходов измельчали ​​на более мелкие кусочки размером около 2 см. 2 . Каталитический пиролиз проводился с использованием отдельных или смеси этих пластиковых отходов в различных соотношениях (таблица 1). Использовали 1000 г сырья, по 100 г катализатора в каждом эксперименте. Саудовский природный цеолит (Новая Зеландия), собранный в Харрат-Шама, расположенном на северо-западе города Джидда, штат Калифорния (Nizami et al., 2016), был модифицирован термической и кислотной обработкой и использован в этих экспериментах по каталитическому пиролизу. NZ измельчали ​​до порошка (<100 нм) в шаровой мельнице (Retsch MM 480) в течение 3 ч при частоте 20 Гц / с перед модификацией и использованием в пиролизе. Для термической активации (ТА) NZ нагревали в муфельной печи при 550 ° C в течение 5 часов, а для кислотной активации (AA) NZ вымачивали в 0,1 М растворе азотной кислоты (HNO 3 ) в течение 48 часов и непрерывно встряхивают с помощью цифрового шейкера IKA HS 501 со скоростью 50 об / мин.После этого образец промывали деионизированной водой до получения нормального pH.

Таблица 1 . Схема эксперимента.

Эксперименты проводились в небольшом пилотном реакторе пиролиза при 450 ° C, при скорости нагрева 10 ° C / мин и времени реакции 75 мин (рис. 1). Полученный выход каждого продукта пиролиза рассчитывали по массе после завершения каждого эксперимента. Характеристика добываемой жидкой нефти была проведена для исследования влияния состава сырья на качество жидкой нефти, полученной в присутствии модифицированного NZ.ТГА проводили на сырье для получения оптимальных условий процесса, таких как температура и время реакции (75 мин) в контролируемых условиях. В TGA брали 10 мкг каждого типа пластиковых отходов и нагревали со скоростью 10 ° C от 25 до 900 ° C в непрерывном потоке азота (50 мл / мин). Авторы этого исследования недавно опубликовали работу о влиянии состава сырья и природных и синтетических цеолитных катализаторов без модификации катализатора на различные типы пластиковых отходов (Miandad et al., 2017b; Rehan et al., 2017).

Экспериментальная установка

Небольшой пилотный реактор может использоваться как для термического, так и для каталитического пиролиза с использованием различного сырья, такого как пластмассы и биомасса (рис. 1). В этом исследовании модифицированные катализаторы NZ были добавлены в реактор с сырьем. Реактор пиролиза может вместить до 20 л сырья, а максимальная безопасная рабочая температура до 600 ° C может быть достигнута при желаемых скоростях нагрева.Подробные параметры реактора пиролиза были опубликованы ранее (Miandad et al., 2016b, 2017b). При повышении температуры выше определенных значений пластиковые отходы (органические полимеры) превращаются в мономеры, которые переносятся в конденсатор, где эти пары конденсируются в жидкое масло. Для обеспечения температуры конденсации ниже 10 ° C и максимальной конденсации пара в жидкое масло использовалась система непрерывной конденсации с использованием водяной бани и охлаждающей жидкости ACDelco Classic.Добываемая жидкая нефть была собрана из резервуара для сбора нефти, и была проведена дальнейшая характеристика, чтобы раскрыть ее химический состав и характеристики для других потенциальных применений.

Аналитические методы

Пиролизное масло охарактеризовано с использованием различных методов, таких как газовая хроматография в сочетании с масс-спектрофотометрией (ГХ-МС), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR),

Бомбовый калориметр и ТГА (Mettler Toledo TGA / SDTA851) с применением стандартных методов ASTM.Функциональные группы в пиролизном масле анализировали с помощью прибора FT-IR, Perkin Elmer’s, UK. Анализ FT-IR проводился с использованием минимум 32 сканирований со средним значением 4 см -1 ИК-сигналов в диапазоне частот 500-4000 см -1 .

Химический состав нефти изучался с помощью ГХ-МС (Shimadzu QP-Plus 2010) с детектором FI. Использовали капиллярную колонку GC длиной 30 м и шириной 0,25 мм, покрытую пленкой 5% фенилметилполисилоксана (HP-5) толщиной 0,25 мкм.Духовку устанавливали на 50 ° C на 2 минуты, а затем повышали до 290 ° C, используя скорость нагрева 5 ° C / мин. Температура источника ионов и линии передачи поддерживалась на уровне 230 и 300 ° C, а инжекция без деления потока применялась при 290 ° C. Библиотеку масс-спектральных данных NIST08s использовали для идентификации хроматографических пиков, и процентное содержание пиков оценивалось по их общей площади пика ионной хроматограммы (TIC). Высокая теплотворная способность (HHV) добытой жидкой нефти, полученной из различных типов пластиковых отходов, была измерена в соответствии со стандартным методом ASTM D 240 с помощью прибора Bomb Calorimeter (Parr 6200 Calorimeter), в то время как производство газа оценивалось с использованием стандартной формулы баланса масс. , учитывая разницу в весе жидкого масла и полукокса.

Результаты и обсуждение

ТГА-анализ сырья

ТГА был проведен для каждого типа пластиковых отходов в индивидуальном порядке, чтобы определить оптимальную температуру для термического разложения. Все типы пластиковых отходов демонстрируют сходное поведение при разложении с быстрой потерей веса углеводородов в узком диапазоне температур (150–250 ° C) (рис. 2). Максимальная деградация для каждого типа пластиковых отходов была достигнута в пределах 420–490 ° C. ПС и ПП показали одностадийное разложение, в то время как ПЭ и ПЭТ показали двухступенчатое разложение в контролируемых условиях.Одностадийное разложение соответствует присутствию углерод-углеродной связи, которая способствует механизму случайного разрыва с повышением температуры (Kim et al., 2006). Разложение полипропилена начинается при очень низкой температуре (240 ° C) по сравнению с другим сырьем. Половина углерода, присутствующего в цепи полипропилена, состоит из третичного углерода, который способствует образованию карбокатиона в процессе его термического разложения (Jung et al., 2010). Вероятно, это причина достижения максимальной деградации полипропилена при более низкой температуре.Начальная деградация PS началась при 330 ° C, а максимальная деградация была достигнута при 470 ° C. PS имеет циклическую структуру, и его деградация в термических условиях включает как случайную цепь, так и разрыв концевой цепи, что усиливает процесс его деградации (Demirbas, 2004; Lee, 2012).

Рисунок 2 . Термогравиметрический анализ (ТГА) пластиковых отходов ПС, ПЭ, ПП и ПЭТ.

PE и PET показали двухэтапный процесс разложения; начальная деградация началась при более низких температурах, а затем другая стадия разложения при более высокой температуре.Первоначальная деградация ПЭ началась при 270 ° C и медленно, но постепенно распространялась, пока температура не достигла 385 ° C. После этой температуры наблюдалась резкая деградация, и была достигнута 95% -ная деградация с дальнейшим повышением примерно на 100 ° C. Аналогичная двухэтапная картина разрушения наблюдалась для пластика ПЭТФ, и первоначальное разложение начиналось при 400 ° C с резким снижением потери веса. Однако вторая деградация началась при несколько более высокой температуре (550 ° C). Первоначальное разложение ПЭ и ПЭТ может быть связано с присутствием некоторых летучих примесей, таких как добавка-наполнитель, используемая во время синтеза пластика (Димитров и др., 2013).

Различные исследователи сообщают, что деградация ПЭ и ПЭТ требует более высоких температур по сравнению с другими пластиками (Димитров и др., 2013; Риццарелли и др., 2016). Lee (2012) сообщил, что PE имеет длинноцепочечную разветвленную структуру и что его разложение происходит за счет разрыва случайной цепи, что требует более высокой температуры, в то время как разложение PET следует за случайным разрывом сложноэфирных звеньев, что приводит к образованию олигомеров (Dziecioł and Trzeszczynski, 2000 ; Lecomte and Liggat, 2006).Первоначальная деградация ПЭТ, возможно, была связана с присутствием некоторых летучих примесей, таких как диэтиленгликоль (Димитров и др., 2013). В литературе сообщается, что присутствие этих летучих примесей дополнительно способствует процессу разложения полимеров (McNeill and Bounekhel, 1991; Dziecioł and Trzeszczynski, 2000). Различие в кривых ТГА различных типов пластиков может быть связано с их мезопористой структурой (Chandrasekaran et al., 2015). Кроме того, Lopez et al. (2011) сообщили, что использование катализаторов снижает температуру процесса.Следовательно, 450 ° C можно было бы принять в качестве оптимальной температуры в присутствии активированного NZ для каталитического пиролиза вышеупомянутых пластиковых отходов.

Влияние сырья и катализаторов на выход продуктов пиролиза

Было исследовано влияние термической и кислотной активации NZ на выход продукта процесса пиролиза (рис. 3). Каталитический пиролиз индивидуального ПС-пластика с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ показал самый высокий выход жидкого масла 70 и 60%, соответственно, по сравнению со всеми другими изученными типами индивидуальных и комбинированных пластиковых отходов.О высоком выходе жидкой нефти при каталитическом пиролизе ПС сообщалось и в нескольких других исследованиях (Siddiqui, Redhwi, 2009; Lee, 2012; Rehan et al., 2017). Сиддики и Редхви (2009) сообщили, что ПС имеет циклическую структуру, что приводит к высокому выходу жидкой нефти при каталитическом пиролизе. Ли (2012) сообщил, что деградация полистирола происходит за счет разрывов как случайных цепей, так и концевых цепей, что приводит к образованию стабильной структуры бензольного кольца, которая усиливает дальнейший крекинг и может увеличивать добычу жидкой нефти.Кроме того, в присутствии кислотных катализаторов разложение PS происходит по карбениевому механизму, который далее подвергается гидрированию (меж / внутримолекулярный перенос водорода) и β-расщеплению (Serrano et al., 2000). Кроме того, разложение PS происходило при более низкой температуре по сравнению с другими пластиками, такими как PE, из-за его циклической структуры (Wu et al., 2014). С другой стороны, каталитический пиролиз PS дает более высокое количество полукокса (24,6%) с катализатором AA-NZ, чем с катализатором TA-NZ (15,8%).Ma et al. (2017) также сообщили о высоком производстве полукокса при каталитическом пиролизе полистирола с кислотным цеолитным (Hβ) катализатором. Высокие показатели образования полукокса были обусловлены высокой кислотностью катализатора, которая способствует образованию полукокса за счет интенсивных вторичных реакций сшивания (Serrano et al., 2000).

Рисунок 3 . Влияние TA-NZ и AA-NZ на выход продуктов пиролиза.

Каталитический пиролиз полипропилена дает более высокое содержание жидкой нефти (54%) с катализатором AA-NZ, чем с катализатором TA-NZ (40%) (рис. 3).С другой стороны, катализатор TA-NZ дает большое количество газа (41,1%), что может быть связано с более низкой каталитической активностью катализатора TA-NZ. По данным Kim et al. (2002) катализатор с низкой кислотностью и участки поверхности по БЭТ с микропористой структурой способствуют начальному разложению полипропилена, что может привести к максимальному выделению газов. Обали и др. (2012) провели пиролиз полипропилена с катализатором, содержащим оксид алюминия, и сообщили о максимальной добыче газа. Более того, образование карбокатиона во время разложения полипропилена из-за присутствия третичного углерода в его углеродной цепи также может способствовать образованию газа (Jung et al., 2010). Syamsiro et al. (2014) также сообщили, что каталитический пиролиз PP и PS с активированным кислотой (HCL) природным цеолитным катализатором дает больше газов, чем процесс с термически активированным природным цеолитным катализатором, из-за его высокой кислотности и площади поверхности по БЭТ.

Каталитический пиролиз полиэтилена с катализаторами TA-NZ и AA-NZ дает аналогичные количества жидкого масла (40 и 42%). Однако наибольшее количество газов (50,8 и 47,0%) было произведено из полиэтилена при использовании AA-NZ и TA-NZ соответственно, по сравнению со всеми другими изученными типами пластмасс.Производство полукокса было самым низким в этом случае, 7,2 и 13,0% с AA-NZ и TA-NZ, соответственно. В различных исследованиях также сообщалось о более низком производстве полукокса при каталитическом пиролизе полиэтилена (Xue et al., 2017). Lopez et al. (2011) сообщили, что катализаторы с высокой кислотностью усиливают крекинг полимеров во время каталитического пиролиза. Увеличение крекинга в присутствии высококислотного катализатора способствует образованию газов (Miandad et al., 2016b, 2017a). Zeaiter (2014) провел каталитический пиролиз полиэтилена с цеолитом HBeta и сообщил о 95.7% выход газа из-за высокой кислотности катализатора. Batool et al. (2016) также сообщили о максимальном производстве газа при каталитическом пиролизе полиэтилена с высококислотным катализатором ZSM-5. Согласно Lee (2012) и Williams (2006), PE имеет длинноцепочечную углеродную структуру, и его разложение происходит случайным образом на более мелкие цепочечные молекулы за счет случайного разрыва цепи, что может способствовать образованию газа. Во время пиролиза полиэтилена, который удерживает только связи C-H и C-C, сначала происходит разрыв основной цепи макромолекулы и образование стабильных свободных радикалов.Далее происходили стадии гидрирования, ведущие к синтезу вторичных свободных радикалов (новая стабильная связь C-H), что приводило к β-разрыву и образованию ненасыщенной группы (Rizzarelli et al., 2016).

Каталитический пиролиз ПП / ПЭ (соотношение 50/50%) не выявил какой-либо существенной разницы в общих выходах продукта при использовании как AA-NZ, так и TA-NZ. Жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза PP / PE, составляло 44 и 40% от катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно. Небольшое снижение выхода жидкого масла из AA-NZ может быть связано с его высокой кислотностью.Syamsiro et al. (2014) сообщили, что AA-NZ с HCl имеет более высокую кислотность по сравнению с TA-NZ, дает меньший выход жидкой нефти и имеет высокий выход газов. Общий каталитический пиролиз PP / PE дает максимальное количество газа с низким содержанием полукокса. Высокая добыча газа может быть связана с присутствием ПП. Разложение полипропилена усиливает процесс карбокатиона из-за присутствия третичного углерода в его углеродной цепи (Jung et al., 2010). Кроме того, разложение полиэтилена в присутствии катализатора также способствует получению газа с низким выходом жидкого масла.Однако, когда каталитический пиролиз ПП и ПЭ проводился отдельно с ПС, наблюдалась значительная разница в выходе продукта.

Наблюдалась значительная разница в выходе жидкого масла 54 и 34% для каталитического пиролиза PS / PP (соотношение 50/50%) с катализаторами TA-NZ и AA-NZ, соответственно. Аналогичным образом наблюдалась значительная разница в выходе полукокса 20,3 и 35,2%, тогда как высокий выход газов составлял 25,7 и 30,8% при использовании катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно.Lopez et al. (2011) и Seo et al. (2003) сообщили, что катализатор с высокой кислотностью способствует процессу крекинга и обеспечивает максимальное производство газа. Кроме того, присутствие ПП также увеличивает газообразование из-за процесса карбокатиона во время разложения (Jung et al., 2010). Kim et al. (2002) сообщили, что при разложении полипропилена выделяется максимум газа в присутствии кислотных катализаторов.

Каталитический пиролиз полистирола с полиэтиленом (соотношение 50/50%) в присутствии катализатора TA-NZ дает 44% жидкого масла, однако 52% жидкого масла было получено с использованием катализатора AA-NZ.Kiran et al. (2000) провели пиролиз PS с PE при различных соотношениях и сообщили, что увеличение концентрации PE снижает концентрацию жидкой нефти с увеличением количества газа. Присутствие ПС с ПЭ способствует процессу разложения из-за образования активного стабильного бензольного кольца из ПС (Miandad et al., 2016b). Wu et al. (2014) провели ТГА ПС с ПЭ и наблюдали два пика, первый для ПС при низкой температуре, а затем деградацию ПЭ при высокой температуре.Более того, деградация PE следует за цепным процессом свободных радикалов и процессом гидрирования, в то время как PS следует за процессом радикальной цепочки, включая различные стадии (Kiran et al., 2000). Таким образом, даже с учетом явления разложения, PS приводил к более высокой деградации по сравнению с PE и давал стабильные бензольные кольца (McNeill et al., 1990).

Каталитический пиролиз ПС / ПЭ / ПП (соотношение 50/25/25%) показал несколько более низкий выход жидкого масла по сравнению с каталитическим пиролизом всех отдельных типов пластмасс.Выход масла для обоих катализаторов, TA-NZ и AA-NZ, в этом случае одинаков, 44 и 40% соответственно. Производство полукокса было выше (29,7%) с катализатором AA-NZ, чем (19,0%) с катализатором TA-NZ, что может быть связано с реакциями полимеризации (Wu and Williams, 2010). Кроме того, добавление ПЭТ с ПС, ПЭ и ПП (соотношение 20/40/20/20%) снизило выход жидкого масла до 28 и 30% в целом при использовании катализаторов TA-NZ и AA-NZ, соответственно, с более высокой фракции полукокса и газа. Демирбас (2004) провел пиролиз ПС / ПЭ / ПП и сообщил аналогичные результаты для выхода продукта.Аднан и др. (2014) провели каталитический пиролиз ПС и ПЭТ с использованием катализатора Al-Al 2 O 3 с соотношением 80/20% и сообщили только о 37% жидкой нефти. Более того, Yoshioka et al. (2004) сообщили о максимальном производстве газа и полукокса при незначительном производстве жидкой нефти при каталитическом пиролизе ПЭТ. Кроме того, о максимальном образовании угля сообщалось также при проведении каталитического пиролиза ПЭТ с другими пластиками (Bhaskar et al., 2004). Более высокое производство полукокса при пиролизе ПЭТ связано с реакциями карбонизации и конденсации во время его пиролиза при высокой температуре (Yoshioka et al., 2004). Кроме того, присутствие атома кислорода также способствует высокому образованию полукокса при каталитическом пиролизе ПЭТ (Xue et al., 2017). Thilakaratne et al. (2016) сообщили, что образование свободных радикалов от бензола с двумя активированными углями является предшественником каталитического кокса в результате разложения ПЭТ.

Влияние катализаторов на состав жидкой нефти

Химический состав жидкого масла, полученного каталитическим пиролизом различных пластиковых отходов с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ, был охарактеризован методом ГХ-МС (Рисунки 4, 5).На состав добываемой жидкой нефти влияют различные типы сырья и катализаторов, используемых в процессе пиролиза (Miandad et al., 2016a, b, c). Жидкое масло, полученное из отдельных типов пластмасс, таких как ПС, ПП и ПЭ, содержало смесь ароматических, алифатических и других углеводородных соединений. Ароматические соединения, обнаруженные в масле из ПС и ПЭ, были выше, чем ПП при использовании катализатора TA-NZ. Количество ароматических соединений увеличилось в масле из ПС и ПП, но уменьшилось в ПЭ при использовании катализатора AA-NZ.Мезопористый и кислотный катализатор приводит к производству углеводородов с более короткой цепью из-за его высокой крекирующей способности (Lopez et al., 2011). Однако микропористые и менее кислые катализаторы способствуют получению длинноцепочечных углеводородов, поскольку процесс крекинга происходит только на внешней поверхности катализаторов. В целом, в присутствии катализаторов PE и PP следуют механизму разрыва случайной цепи, в то время как PS следует механизму разрыва или разрыва концевой цепи (Cullis and Hirschler, 1981; Peterson et al., 2001). Разрыв концевой цепи приводит к образованию мономера, тогда как разрыв случайной цепи дает олигомеры и мономеры (Peterson et al., 2001).

Рис. 4. (A, B) ГХ-МС жидкого масла, полученного из различных типов пластиковых отходов с помощью TA-NZ.

Рис. 5. (A, B) ГХ-МС жидкого масла, полученного из различных типов пластиковых отходов с AA-NZ.

Жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза полиэтилена, при использовании обоих катализаторов, давало в основном нафталин, фенантрен, нафталин, 2-этенил-, 1-пентадецен, антрацен, 2-метил-, гексадекан и так далее (рисунки 4A, 5A. ).Эти результаты согласуются с несколькими другими исследованиями (Lee, 2012; Xue et al., 2017). Получение производного бензола показывает, что TA-NZ усиливает процесс ароматизации по сравнению с AA-NZ. Xue et al. (2017) сообщили, что промежуточные олефины, полученные в результате каталитического пиролиза полиэтилена, в дальнейшем ароматизируются внутри пор катализаторов. Тем не менее, реакция ароматизации далее приводит к образованию атомов водорода, которые могут усилить процесс ароматизации. Ли (2012) сообщил, что ZSM-5 производит больше ароматических соединений по сравнению с морденитным катализатором из-за его кристаллической структуры.

Есть два возможных механизма, которые могут включать разложение полиэтилена в присутствии катализатора; отрыв гибридных ионов из-за присутствия сайтов Льюиса или из-за механизма иона карбения через добавление протона (Rizzarelli et al., 2016). Первоначально деградация начинается на внешней поверхности катализаторов, а затем продолжается с дальнейшей деградацией во внутренних порах катализаторов (Lee, 2012). Однако микропористые катализаторы препятствуют проникновению более крупных молекул, и, таким образом, соединения с более высокой углеродной цепью образуются в результате каталитического пиролиза полиэтилена с микропористыми катализаторами.Кроме того, в присутствии кислотных катализаторов из-за карбениевого механизма может увеличиваться образование ароматических и олефиновых соединений (Lee, 2012). Lin et al. (2004) сообщили о получении высокореакционных олефинов в качестве промежуточных продуктов во время каталитического пиролиза полиэтилена, которые могут способствовать образованию парафинов и ароматических соединений в добываемой жидкой нефти. Более того, присутствие кислотного катализатора и свободного атома водорода может привести к алкилированию толуола и бензола, превращая промежуточный алкилированный бензол в нафталин за счет ароматизации (Xue et al., 2017).

Жидкое масло, полученное каталитическим пиролизом ПС с ТА-НЗ и АА-НЗ, содержит различные виды соединений. Основными обнаруженными соединениями были альфа-метилстирол, бензол, 1,1 ‘- (2-бутен-1,4-диил) бис-, бибензил, бензол, (1,3-пропандиил), фенантрен, 2-фенилнафталин и т. Д. в добываемой жидкой нефти (Рисунки 4A, 5A). Жидкая нефть, полученная каталитическим пиролизом ПС с обоими активированными катализаторами, в основном содержит ароматические углеводороды с некоторыми парафинами, нафталином и олефиновыми соединениями (Rehan et al., 2017). Однако в присутствии катализатора было достигнуто максимальное производство ароматических соединений (Xue et al., 2017). Рамли и др. (2011) также сообщили о производстве олефинов, нафталина с ароматическими соединениями в результате каталитического пиролиза полистирола с Al 2 O 3 , нанесенных на катализаторы Cd и Sn. Деградация ПС начинается с растрескивания на внешней поверхности катализатора, а затем следует преобразование внутри пор катализатора (Uemichi et al., 1999). Первоначально крекинг полимера осуществляется кислотным центром Льюиса на поверхности катализатора с образованием карбокатионных промежуточных продуктов, которые в дальнейшем испаряются или подвергаются риформингу внутри пор катализатора (Xue et al., 2017).

Каталитический пиролиз полистирола в основном производит стирол и его производные, которые являются основными соединениями в добываемой жидкой нефти (Siddiqui and Redhwi, 2009; Rehan et al., 2017). Превращение стирола в его производное увеличивалось в присутствии протонированных катализаторов из-за гидрирования (Kim et al., 2002). Шах и Ян (2015) и Укей и др. (2000) сообщили, что гидрирование стирола усиливается с увеличением температуры реакции. Огава и др. (1982) провели пиролиз ПС с алюмосиликатным катализатором при 300 ° C и обнаружили гидрирование стирола до его производного.Рамли и др. (2011) сообщили о возможном механизме деградации PS на кислотных катализаторах, который может происходить из-за атаки протона, связанного с кислотными центрами Бренстеда, что приводит к механизму карбениевых ионов, который далее подвергается β-расщеплению и позже сопровождается переносом водорода. Более того, реакции поперечного сшивания благоприятствовали сильные кислотные центры Бренстеда, и когда эта реакция происходит, завершение крекинга может в некоторой степени уменьшаться и увеличивать образование полукокса (Serrano et al., 2000). Кроме того, катализаторы оксид кремния-оксид алюминия не имеют сильных кислотных центров Бренстеда, хотя они могут не улучшать реакцию сшивки, но благоприятствуют процессу гидрирования. Таким образом, это может быть причиной того, что стирол не был обнаружен в жидком масле, однако его производное было обнаружено в больших количествах (Lee et al., 2001). Xue et al. (2017) также сообщили о деалкилировании стирола из-за задержки испарения внутри реактора, что может привести к усилению процесса риформинга и образованию производного стирола.TA-NZ и AA-NZ содержат большое количество оксида алюминия и диоксида кремния, что приводит к гидрированию стирола до его производного, что приводит к получению мономеров стирола вместо стирола.

Каталитический пиролиз полипропилена дает сложную смесь жидкого масла, содержащего ароматические углеводороды, олефины и соединения нафталина. Бензол, 1,1 ‘- (2-бутен-1,4-диил) бис-, бензол, 1,1’ — (1,3-пропандиил) бис-, антрацен, 9-метил-, нафталин, 2-фенил -, 1,2,3,4-тетрагидро-1-фенил-, нафталин, фенантрен и др.были основными соединениями, обнаруженными в жидкой нефти (Рисунки 4A, 5A). Эти результаты согласуются с другими исследованиями, в которых проводился каталитический пиролиз полипропилена с различными катализаторами (Marcilla et al., 2004). Кроме того, разложение ПП с помощью AA-NZ привело к максимальному образованию фенольных соединений. Более высокая продукция, возможно, была связана с наличием сильных кислотных центров, так как это способствует образованию фенольных соединений. Более того, присутствие высококислотного центра на катализаторах усиливает механизм олигомеризации, ароматизации и деоксигенации, что приводит к получению полиароматических и нафталиновых соединений.Dawood и Miura (2002) также сообщили о высоком образовании этих соединений в результате каталитического пиролиза полипропилена с высококислотным модифицированным HY-цеолитом.

Состав масла, полученного в результате каталитического пиролиза полипропилена с полиэтиленом, содержит соединения, обнаруженные в масле из обоих видов сырья пластикового типа. Miandad et al. (2016b) сообщили, что состав сырья также влияет на качество и химический состав нефти. Полученное жидкое масло каталитического пиролиза ПЭ / ПП содержит ароматические, олефиновые и нафталиновые соединения.Основными обнаруженными соединениями были: бензол, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис-, моно (2-этилгексил) сложный эфир, 1,2-бензолдикарбоновая кислота, антрацен, пентадекан, фенантрен, 2-фенилнафталин и т. д. (Рисунки 4B, 5B) . Юнг и др. (2010) сообщили, что образование ароматических соединений при каталитическом пиролизе PP / PE может происходить по механизму реакции Дильса-Альдера с последующим дегидрированием. Кроме того, каталитический пиролиз ПП и ПЭ, проводимый отдельно с ПС, в основном дает ароматические соединения из-за присутствия ПС.Полученная жидкая нефть из ПС / ПП содержит бензол, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис, 1,2-бензолдикарбоновую кислоту, дисооктиловый эфир, бибензил, фенантрен, 2-фенилнафталин, бензол, (4-метил- 1-деценил) — и так далее (Фигуры 4А, 5А). Каталитический пиролиз ПС с ПЭ в основном дает жидкую нефть с основными соединениями азулена, нафталина, 1-метил-, нафталина, 2-этенила, бензола, 1,1 ‘- (1,3-пропандиил) бис-, фенантрена, 2-фенилнафталина. , бензол, 1,1 ‘- (1-метил-1,2-этандиил) бис- и некоторые другие соединения (Рисунки 4B, 5B).Miskolczi et al. (2006) провели пиролиз ПС с ПЭ с соотношением 10 и 90%, соответственно, и сообщили о максимальном производстве ароматических углеводородов даже при очень низком соотношении ПС. Miandad et al. (2016b) сообщили, что термический пиролиз ПЭ с ПС без катализатора приводит к превращению ПЭ в жидкое масло с высоким содержанием ароматических углеводородов. Однако термический пиролиз единственного полиэтилена без катализатора превратил его в воск вместо жидкого масла из-за его сильной разветвленной длинноцепочечной структуры (Lee, 2012; Miandad et al., 2016б). Wu et al. (2014) провели ТГА ПС с ПЭ и сообщили, что присутствие ПС способствует разложению ПЭ из-за образования стабильных бензольных колец.

Химический состав пиролизного масла по различным функциональным группам был изучен методом FT-IR. Полученные данные выявили присутствие в масле ароматических и алифатических функциональных групп (рисунки 6, 7). Очень сильный пик при 696 см. -1 наблюдался в большинстве жидких масел, полученных с использованием обоих катализаторов, что соответствует высокой концентрации ароматических соединений.Еще два очевидных пика были видны около 1,456 и 1,495 см. -1 для C-C с одинарными и двойными связями, соответствующих ароматическим соединениям. Кроме того, в конце спектра сильные пики при 2,850, 2,923 и 2,958 см -1 наблюдались во всех типах жидких масел, кроме PS, соответствующих C-H-отрезку соединений алканов. В целом жидкое масло, полученное в результате каталитического пиролиза различных пластиковых отходов с использованием катализатора AA-NZ, показало больше пиков, чем образцы катализаторов TA-NZ.Эти дополнительные пики соответствуют ароматическим соединениям, алканам и алкеновым соединениям. Это указывает на то, что, как и ожидалось, AA-NZ имел лучшие каталитические свойства, чем TA-NZ. Различные исследователи сообщили о схожих результатах, что в жидкой нефти, полученной из PS, преобладали ароматические углеводороды. Tekin et al. (2012) и Panda and Singh (2013) также сообщили о присутствии ароматических углеводородов с некоторыми алканами и алкенами в результате каталитического пиролиза полипропилена. Kunwar et al. (2016) провели термический и каталитический пиролиз полиэтилена и сообщили, что полученная жидкая нефть содержит алканы и алкены в качестве основной функциональной группы.В целом, анализ FT-IR позволил лучше понять химический состав жидкого масла, полученного в результате каталитического пиролиза различных пластиковых отходов с использованием модифицированных NZ-катализаторов, и дополнительно подтвердил наши результаты GC-MS.

Рисунок 6 . FT-IR анализ жидкой нефти, полученной каталитическим пиролизом с TA-NZ.

Рисунок 7 . FT-IR анализ жидкой нефти, полученной каталитическим пиролизом с AA-NZ.

Возможное применение продуктов пиролиза

Жидкая нефть, полученная в результате каталитического пиролиза различных типов пластмассового сырья, содержит большое количество ароматических, олефиновых и нафталиновых соединений, которые содержатся в нефтепродуктах.Более того, HHV добываемой жидкой нефти было обнаружено в диапазоне 41,7–44,2 МДж / кг (Таблица 2), что очень близко к энергетической ценности обычного дизельного топлива. Самая низкая HHV 41,7 МДж / кг была обнаружена в жидкой нефти, полученной из PS с использованием катализатора TA-NZ, тогда как самая высокая HHV в 44,2 МДж / кг была из PS / PE / PP с использованием катализатора AA-NZ. Таким образом, жидкое пиролизное масло, полученное из различных пластиковых отходов, может использоваться в качестве альтернативного источника энергии. По данным Lee et al.(2015) и Rehan et al. (2016), производство электроэнергии возможно с использованием жидкого пиролизного масла в дизельном двигателе. Саптоади и Пратама (2015) успешно использовали жидкое пиролитическое масло в качестве альтернативы керосиновой печи. Кроме того, полученные ароматические соединения могут быть использованы в качестве сырья для полимеризации в различных отраслях химической промышленности (Sarker, Rashid, 2013; Shah, Jan, 2015). Кроме того, различные исследователи использовали добытую жидкую нефть в качестве транспортного топлива после смешивания с обычным дизельным топливом в различных соотношениях.Исследования проводились для изучения потенциала добываемой жидкой нефти в контексте характеристик двигателя и выбросов выхлопных газов транспортных средств. Nileshkumar et al. (2015) и Ли и др. (2015) сообщили, что соотношение смеси пиролитического жидкого масла и обычного дизельного топлива, равное 20: 80%, соответственно, дает аналогичные результаты по производительности двигателя, чем у обычного дизельного топлива. Более того, при том же смешанном соотношении выбросы выхлопных газов также были аналогичными, однако выбросы выхлопных газов увеличивались с увеличением количества смешанного пиролизного масла (Frigo et al., 2014; Мукерджи и Тамотаран, 2014).

Таблица 2 . Высокие значения нагрева (HHV) пиролизного масла из различного сырья с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ.

Остаток (полукокс), оставшийся после процесса пиролиза, можно использовать в нескольких экологических целях. Несколько исследователей активировали полукокс с помощью пара и термической активации (Lopez et al., 2009; Heras et al., 2014). Процесс активации увеличил площадь поверхности по БЭТ и уменьшил размер пор полукокса (Lopez et al., 2009). Кроме того, Бернандо (2011) модернизировал пластиковый уголь биоматериалом и провел адсорбцию (3,6–22,2 мг / г) красителя метиленового синего из сточных вод. Miandad et al. (2018) использовали полукокс, полученный при пиролизе пластиковых отходов ПС, для синтеза нового наноадсорбента двухслойных оксидов углерода-металла (C / MnCuAl-LDOs) для адсорбции конго красного (CR) в сточных водах. Кроме того, полукокс также может использоваться в качестве сырья для производства активированного угля.

Ограничения ГХ-МС анализа пиролизного масла

Есть некоторые ограничения при проведении точного количественного анализа химических компонентов в пиролизном масле с помощью ГХ-МС.В этом исследовании мы использовали массовый процент различных химикатов, обнаруженных в образцах нефти, рассчитанный на основе площадей пиков, определенных с помощью колонки DP5-MS с нормальной фазой и FID. Идентифицированные пики были сопоставлены с NIST и библиотекой спектров банка масс. Соединения были выбраны на основе индекса сходства (SI> 90%). Дальнейшее сравнение с известными стандартами (CRM) позволило подтвердить идентифицированные соединения. Использованная колонка и детекторы ограничивались только углеводородами. Однако в действительности масло из большинства пластиковых отходов имеет сложную химическую структуру и может содержать другие группы неустановленных химических веществ, таких как сера, азот и кислородсодержащие углеводороды.Вот почему необходим более глубокий и точный качественный химический анализ, чтобы полностью понять химию пиролизного масла, с использованием расширенной калибровки и стандартизации и использования различных детекторов МС, таких как SCD и NCD, а также различных колонок для ГХ.

Возможности и проблемы биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза

Заводы по переработке отходов привлекают огромное внимание как решение для преобразования ТБО и других отходов биомассы в ряд продуктов, таких как топливо, энергия, тепло и другие ценные химические вещества и материалы.Различные типы биоперерабатывающих заводов, такие как биоперерабатывающий завод на базе сельского хозяйства, завод биопереработки животных отходов, завод по биопереработке сточных вод, завод по биопереработке на основе водорослей, завод по переработке пластиковых отходов, биоперерабатывающий завод на базе лесного хозяйства, биопереработка промышленных отходов, биопереработка пищевых отходов и т. Д., Могут быть разработаны в зависимости от тип и источник отходов (Gebreslassie et al., 2013; De Wild et al., 2014; Nizami et al., 2017a, b; Waqas et al., 2018). Эти биоперерабатывающие заводы могут сыграть важную роль в сокращении загрязнения окружающей среды отходами и выбросов парниковых газов.Кроме того, они приносят существенные экономические выгоды и могут помочь в достижении экономики замкнутого цикла в любой стране.

Биоперерабатывающий завод на основе пиролиза может быть разработан для обработки ряда отходов биомассы и пластиковых отходов с целью производства жидкого и газового топлива, энергии, биоугля и других более ценных химикатов с использованием комплексного подхода. Комплексный подход помогает достичь максимальных экономических и экологических выгод при минимальном образовании отходов. Существует множество проблем и возможностей для улучшения биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза, которые необходимо решать и оптимизировать, чтобы обеспечить максимальную выгоду.Хотя пиролизное масло содержит больше энергии, чем уголь и некоторые другие виды топлива, пиролиз сам по себе является энергоемким процессом, а нефтепродукт требует больше энергии для очистки (Inman, 2012). Это означает, что пиролизное масло может быть не намного лучше обычного дизельного топлива или другого ископаемого топлива с точки зрения выбросов парниковых газов, хотя для подтверждения этого необходимы более подробные исследования баланса массы и энергии в рамках всего процесса. Чтобы преодолеть эти технологические потребности в энергии, могут быть разработаны более передовые технологии с использованием интеграции возобновляемых источников энергии, таких как солнечная или гидроэнергетика, с пиролизными биоперерабатывающими заводами для достижения максимальных экономических и экологических выгод.

Доступность потоков отходов пластика и биомассы в качестве сырья для пиролизных биоперерабатывающих заводов является еще одной серьезной проблемой, поскольку переработка в настоящее время не очень эффективна, особенно в развивающихся странах. Газы, образующиеся при пиролизе некоторых пластиковых отходов, таких как ПВХ, токсичны, и поэтому технология очистки выбросов пиролиза требует дальнейшего совершенствования для достижения максимальных экологических преимуществ. Пиролизное масло, полученное из различных типов пластика, необходимо значительно очистить перед использованием в любом применении, чтобы обеспечить минимальное воздействие на окружающую среду.Высокое содержание ароматических веществ в пиролизном масле является хорошим, и некоторые ароматические соединения, такие как бензол, толуол и стирол, могут быть очищены и проданы на уже устоявшемся рынке. Однако некоторые ароматические углеводороды являются известными канцерогенами и могут нанести серьезный вред здоровью человека и окружающей среде. Поэтому в этом отношении необходимо серьезное рассмотрение.

Другие аспекты оптимизации биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза, такие как новые появляющиеся передовые катализаторы, включая нанокатализаторы, должны быть разработаны и применены в процессах пиролиза для повышения качества и выхода продуктов, а также для оптимизации всего процесса.Рынок продуктов биопереработки на основе пиролиза должен быть создан / расширен, чтобы привлечь дополнительный интерес и финансирование, чтобы сделать эту концепцию более практичной и успешной. Точно так же необходимо больше внимания уделять проведению дальнейших исследований и разработок по обогащению концепции биоперерабатывающего завода и раскрытию ее истинного потенциала. Кроме того, очень важно провести подробную оценку экономического и экологического воздействия биоперерабатывающих заводов на стадии проектирования с использованием специализированных инструментов, таких как оценка жизненного цикла (ОЖЦ).LCA может анализировать воздействие биоперерабатывающего завода и всех продуктов на окружающую среду путем проведения подробных энергетических и материальных балансов на всех этапах жизненного цикла, включая добычу и переработку сырья, производство, распределение продуктов, использование, техническое обслуживание и утилизацию / переработку. Результаты LCA помогут определить устойчивость биоперерабатывающих заводов, что имеет решающее значение для принятия правильного решения.

Выводы

Каталитический пиролиз — перспективный метод преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и другие продукты с добавленной стоимостью с использованием модифицированного природного цеолита (NZ) катализатора.Модификация катализаторов NZ была проведена с помощью новой термической (ТА) и кислотной (АК) активации, которая улучшила их каталитические свойства. Каталитический пиролиз PS дал наибольшее количество жидкой нефти (70 и 60%) по сравнению с PP (40 и 54%) и PE (40 и 42%) с использованием катализаторов TA-NZ и AA-NZ соответственно. Химический состав пиролизного масла был проанализирован с помощью ГХ-МС, и было обнаружено, что большая часть жидкого масла дает высокое содержание ароматических веществ с некоторыми алифатическими и другими углеводородными соединениями.Эти результаты были дополнительно подтверждены анализом FT-IR, показывающим четкие пики, соответствующие ароматическим и другим углеводородным функциональным группам. Кроме того, жидкое масло, полученное из различных типов пластиковых отходов, имело более высокую теплотворную способность (HHV) в диапазоне 41,7–44,2 МДж / кг, как и у обычного дизельного топлива. Следовательно, он может быть использован в различных энергетических и транспортных приложениях после дальнейшей обработки и очистки. Данное исследование является шагом к развитию биоперерабатывающих заводов на основе пиролиза.Биоперерабатывающие заводы обладают огромным потенциалом для преобразования отходов в энергию и другие ценные продукты и могут помочь в достижении экономики замкнутого цикла. Однако, как обсуждалось выше, существует множество технических, эксплуатационных и социально-экономических проблем, которые необходимо преодолеть для достижения максимальных экономических и экологических выгод от биоперерабатывающих заводов.

Доступность данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в рукопись и / или дополнительные файлы.

Взносы авторов

RM провел эксперименты по пиролизу и помог в написании рукописи.HK, JD, JG и AH провели подробную характеристику продуктов процесса. MR и ASA проанализировали данные и письменные части рукописи. MAB, MR и A-SN исправили и отредактировали рукопись. ASA и IMII поддержали проект финансово и технически.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

MR и A-SN выражают признательность Центру передового опыта в области экологических исследований (CEES), Университету короля Абдель Азиза (KAU), Джидда, штат Калифорния, и Министерству образования штата Калифорния за финансовую поддержку в рамках гранта № 2 / S / 1438. Авторы также благодарны деканату научных исследований (DSR) КАУ за финансовую и техническую поддержку ОЕЭП.

Список литературы

Аднан А., Шах Дж. И Ян М. Р. (2014). Исследования разложения полистирола с использованием катализаторов на медной основе. J. Anal. Прил. Пирол . 109, 196–204. DOI: 10.1016 / j.jaap.2014.06.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агуадо, Дж., Сотело, Дж. Л., Серрано, Д. П., Каллес, Дж. А. и Эскола, Дж. М. (1997). Каталитическая конверсия полиолефинов в жидкое топливо на MCM-41: сравнение с ZSM-5 и аморфным SiO2 – Al 2 O 3 . Ener топливо 11, 1225–1231. DOI: 10.1021 / ef970055v

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Александра, Л.С. (2012). Твердые бытовые отходы: превращение проблемы в ресурсные отходы: проблемы, с которыми сталкиваются развивающиеся страны, специалист по городскому хозяйству . Всемирный банк. 2–4 стр.

Батул, М., Шах, А. Т., Имран Дин, М., и Ли, Б. (2016). Каталитический пиролиз полиэтилена низкой плотности с использованием инкапсулированных цетилтриметиламмониевых моновакантных блоков кеггина и ZSM-5. J. Chem. 2016: 2857162. DOI: 10.1155 / 2016/2857162

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бернандо, М.(2011). «Физико-химические характеристики углей, образующихся при совместном пиролизе отходов, и возможные пути повышения ценности», в Chemical Engineering (Лиссабон: Universidade Nova de Lisboa), 27–36.

Бхаскар, Т., Канеко, Дж., Муто, А., Саката, Ю., Якаб, Э., Мацуи, Т. и др. (2004). Исследования пиролиза пластмасс PP / PE / PS / PVC / HIPS-Br, смешанных с ПЭТ, и дегалогенирование (Br, Cl) жидких продуктов. J. Anal. Прил. Пиролиз 72, 27–33. DOI: 10.1016 / j.jaap.2004.01.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чандрасекаран С. Р., Кунвар Б., Мозер Б. Р., Раджагопалан Н. и Шарма Б. К. (2015). Каталитический термический крекинг пластмассовых отходов постпотребительского производства с получением топлива. 1. Кинетика и оптимизация. Energy Fuels 29, 6068–6077. DOI: 10.1021 / acs.energyfuels.5b01083

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллис, К. Ф., и Хиршлер, М. М. (1981). Горение органических полимеров. Т.5. Лондон: Издательство Оксфордского университета.

Давуд А. и Миура К. (2002). Каталитический пиролиз c-облученного полипропилена (PP) над HY-цеолитом для повышения реакционной способности и селективности продукта. Polym. Деграда. Укол . 76, 45–52. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00264-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Вильд, П. Дж., Хьюджген, В. Дж., И Госселинк, Р. Дж. (2014). Пиролиз лигнина для рентабельных лигноцеллюлозных биоперерабатывающих заводов. Биотопливо Биопрод.Биорефайнинг 8, 645–657. DOI: 10.1002 / bbb.1474

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демирбас А. (2004). Пиролиз муниципальных пластиковых отходов для утилизации углеводородов бензиновой марки. J. Anal. Прил. Пиролиз 72, 97–102. DOI: 10.1016 / j.jaap.2004.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Димитров, Н., Крехула, Л. К., Сирочич, А. П., и Хрняк-Мургич, З. (2013). Анализ переработанных бутылок из ПЭТ методом пиролизно-газовой хроматографии. Polym. Деграда. Stab. 98, 972–979. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2013.02.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Dziecioł, M., and Trzeszczynski, J. (2000). Летучие продукты термической деструкции полиэтилентерефталата в атмосфере азота. J. Appl. Polym. Sci. 77, 1894–1901. DOI: 10.1002 / 1097-4628 (20000829) 77: 9 <1894 :: AID-APP5> 3.0.CO; 2-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фриго, С., Сеггиани, М., Пуччини, М., и Витоло, С. (2014). Производство жидкого топлива путем пиролиза отработанных шин и его использование в дизельном двигателе. Топливо 116, 399–408. DOI: 10.1016 / j.fuel.2013.08.044

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гака, П., Джевецка, М., Калета, В., Козубек, Х., Новинска, К. (2008). Каталитическая деструкция полиэтилена на мезопористом молекулярном сите МСМ-41, модифицированном гетерополисоединениями. Польский J. Environ. Stud. 17, 25–35.

Google Scholar

Гандиди, И.М., Сусила, М., Д. Мустофа, А., Памбуди, Н. А. (2018). Термико-каталитический крекинг реальных ТБО в био-нефть. J. Energy Inst. 91, 304–310. DOI: 10.1016 / j.joei.2016.11.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gebreslassie, Б. Х., Сливинский, М., Ван, Б., и Ю, Ф. (2013). Оптимизация жизненного цикла для устойчивого проектирования и эксплуатации заводов по биологической переработке углеводородов с помощью быстрого пиролиза, гидроочистки и гидрокрекинга. Comput. Chem. Англ. 50, 71–91.DOI: 10.1016 / j.compchemeng.2012.10.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Херас, Ф., Хименес-Кордеро, Д., Гиларранц, М.А., Алонсо-Моралес, Н., и Родригес, Дж. Дж. (2014). Активация полукокса изношенных шин путем циклического жидкофазного окисления. Топливный процесс. Технол . 127, 157–162. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2014.06.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юнг, С. Х., Чо, М. Х., Кан, Б. С., Ким, Дж. С. (2010). Пиролиз фракции отработанного полипропилена и полиэтилена для извлечения ароматических углеводородов БТК с использованием реактора с псевдоожиженным слоем. Топливный процесс. Technol. 91, 277–284. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2009.10.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х. С., Ким, С., Ким, Х. Дж. И Янг, Х. С. (2006). Тепловые свойства полиолефиновых композитов с наполнителем из биомки с различным типом и содержанием компатибилизатора. Thermochim. Acta 451, 181–188. DOI: 10.1016 / j.tca.2006.09.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж. Р., Юн, Дж. Х. и Пак, Д.W. (2002). Каталитическая переработка смеси полипропилена и полистирола. Polym. Деграда. Stab. 76, 61–67. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00266-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киран, Н., Экинчи, Э. и Снейп, К. Э. (2000). Переработка пластиковых отходов пиролизом. Resour. Консерв. Recycl. 29, 273–283. DOI: 10.1016 / S0921-3449 (00) 00052-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кунвар, Б., Мозер, Б. Р., Чандрасекаран, С.Р., Раджагопалан, Н., Шарма, Б. К. (2016). Каталитическая и термическая деполимеризация малоценного бытового полиэтилена высокой плотности. Энергия 111, 884–892. DOI: 10.1016 / j.energy.2016.06.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лекомте, Х.А., и Лиггат, Дж. Дж. (2006). Механизм разложения звеньев диэтиленгликоля в терефталатном полимере. Polym. Деграда. Stab. 91, 681–689. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К.Х. (2012). Влияние типов цеолитов на каталитическую очистку воскового масла пиролиза. J. Anal. Прил. Пирол . 94, 209–214. DOI: 10.1016 / j.jaap.2011.12.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли С., Йошида К. и Йошикава К. (2015). Применение отработанного пластикового пиролизного масла в дизельном двигателе с прямым впрыском: Для небольшой несетевой электрификации. Energy Environ. Res . 5:18. DOI: 10.5539 / eer.v5n1p18

CrossRef Полный текст

Ли, С.Ю., Юн, Дж. Х., Ким, Дж. Р. и Пак, Д. У. (2001). Каталитическая деструкция полистирола над природным клиноптилолитовым цеолитом. Polym. Деграда. Stab. 74, 297–305. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (01) 00162-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лин, Ю. Х., Янг, М. Х., Йе, Т. Ф. и Гер, М. Д. (2004). Каталитическое разложение полиэтилена высокой плотности на мезопористых и микропористых катализаторах в реакторе с псевдоожиженным слоем. Polym. Деграда. Stab. 86, 121–128.DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2004.02.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес А., Марко Д. И., Кабальеро Б. М., Ларесгоити М. Ф., Адрадос А. и Торрес А. (2011). Пиролиз муниципальных пластиковых отходов II: влияние состава сырья в каталитических условиях. Управление отходами . 31, 1973–1983. DOI: 10.1016 / j.wasman.2011.05.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес, Г., Олазар, М., Артете, М., Амутио, М., Элорди, Дж., И Бильбао, Дж. (2009). Активация паром пиролитического полукокса шин при различных температурах. J. Anal. Прил. Пирол . 85, 539–543. DOI: 10.1016 / j.jaap.2008.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, C., Yu, J., Wang, B., Song, Z., Xiang, J., Hu, S., et al. (2017). Каталитический пиролиз огнестойкого ударопрочного полистирола на различных твердых кислотных катализаторах. Топливный процесс. Technol. 155, 32–41. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2016.01.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марсилла, А., Бельтран, М. И., Эрнандес, Ф., и Наварро, Р. (2004). Дезактивация HZSM5 и HUSY при каталитическом пиролизе полиэтилена. Заявл. Катал. A Gen. 278, 37–43. DOI: 10.1016 / j.apcata.2004.09.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

McNeill, I.C., и Bounekhel, M. (1991). Исследования термической деструкции сложных полиэфиров терефталата: 1. Поли (алкилентерефталаты). Полимерная деградация. Stab. 34, 187–204. DOI: 10.1016 / 0141-3910 (91) -C

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макнил, И.К., Зульфикар М. и Кусар Т. (1990). Подробное исследование продуктов термической деструкции полистирола. Polym. Деграда. Stab. 28, 131–151. DOI: 10.1016 / 0141-3910 (90)

-O

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М., Исмаил И. М. И. и Низами А. С. (2017b). Влияние видов пластиковых отходов на жидкое пиролизное масло. Внутр. Биодетериор. Биодеград . 119, 239–252. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.09.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Абуриазаиза А. С., Рехан М. и Низами А. С. (2016a). Каталитический пиролиз пластиковых отходов: обзор. Process Safety Environ. Защитить . 102, 822–838. DOI: 10.1016 / j.psep.2016.06.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Баракат М. А., Рехан М., Абуриазаиза А. С., Исмаил И. М. И. и Низами А. С. (2017a). Пластмассовые отходы превращаются в жидкое масло путем каталитического пиролиза с использованием природных и синтетических цеолитных катализаторов. Waste Manag. 69, 66–78. DOI: 10.1016 / j.wasman.2017.08.032

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Кумар Р., Баракат М. А., Башир К., Абуриазаиза А. С., Низами А. С. и др. (2018). Неиспользованное преобразование пластиковых отходов в углеродно-металлические LDO для адсорбции конго красного. J Colloid Interface Sci. 511, 402–410. DOI: 10.1016 / j.jcis.2017.10.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад, Р., Низами, А.С., Рехан, М., Баракат, М.А., Хан, М.И., Мустафа, А. и др. (2016b). Влияние температуры и времени реакции на конверсию отходов полистирола в жидкое пиролизное масло. Управление отходами . 58, 250–259. DOI: 10.1016 / j.wasman.2016.09.023

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миандад Р., Рехан М., Низами А. С., Баракат М. А. Э. Ф. и Исмаил И. М. (2016c). «Энергия и продукты с добавленной стоимостью от пиролиза пластиковых отходов», в Переработка твердых отходов для производства биотоплива и биохимии , ред.П. Картикеян, К. Х. Субраманиан и С. Мутху (Сингапур: Springer), 333–355.

Google Scholar

Miskolczi, N., Bartha, L., and Deak, G. (2006). Термическое разложение полиэтилена и полистирола в упаковочной промышленности на различных катализаторах до топливоподобного сырья. Polym. Деграда. Укол . 91, 517–526. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукерджи, М.К., и Тамотаран, П.С. (2014). Испытания на производительность и выбросы нескольких смесей отработанного пластикового масла с дизельным топливом и этанолом на четырехтактном двухцилиндровом дизельном двигателе. IOSR J. Mech. Гражданский Eng . 11, 2278–1684. DOI: 10.9790 / 1684-11214751

CrossRef Полный текст

Нилешкумар, К. Д., Яни, Р. Дж., Патель, Т. М., и Ратод, Г. П. (2015). Влияние смеси пластикового пиролизного масла и дизельного топлива на производительность одноцилиндрового двигателя CI. Внутр. J. Sci. Technol. Eng .1, 2349–2784.

Google Scholar

Низами А.С., Оуда О.К.М., Рехан М., Эль-Маграби А.М.О., Гарди Дж., Хассанпур А. и др. (2016). Потенциал природных цеолитов Саудовской Аравии в технологиях рекуперации энергии. Энергия 108, 162–171. DOI: 10.1016 / j.energy.2015.07.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Низами А. С., Рехан М., Вакас М., Накви М., Оуда О. К. М., Шахзад К. и др. (2017a). Заводы по переработке отходов: создание возможностей для экономики замкнутого цикла в развивающихся странах. Биоресурсы. Technol. 241, 1101–1117. DOI: 10.1016 / j.biortech.2017.05.097

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Низами, А.С., Шахзад, К., Рехан, М., Оуда, О.К.М., Хан, М.З., Исмаил, И.М.И. и др. (2017b). Создание завода по переработке отходов в Макке: путь вперед в преобразовании городских отходов в возобновляемые источники энергии. Заявл. Энергия . 186, 189–196. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2016.04.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обали, З., Сезги, Н. А., Догу, Т. (2012). Каталитическое разложение полипропилена на мезопористых катализаторах, содержащих оксид алюминия. Chem. Англ. J . 207, 421–425. DOI: 10.1016 / j.cej.2012.06.146

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Огава Т., Куроки Т., Идэ С. и Икемура Т. (1982). Восстановление производных индана из отходов полистирола. J. Appl. Polym. Sci. 27, 857–869. DOI: 10.1002 / app.1982.070270306

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панда, А.К. и Сингх Р. К. (2013). Экспериментальная оптимизация процесса термокаталитического разложения отработанного полипропилена до жидкого топлива. Adv. Энергия Eng . 1, 74–84.

Google Scholar

Петерсон, Дж. Д., Вязовкин, С., Уайт, К. А. (2001). Кинетика термической и термоокислительной деструкции полистирола, полиэтилена и полипропилена. Macromol. Chem. Phys. 202, 775–784. DOI: 10.1002 / 1521-3935 (20010301) 202: 6 <775 :: AID-MACP775> 3.0.CO; 2-G

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рамли М. Р., Осман М. Б. Х., Арифин А. и Ахмад З. (2011). Сшитая сеть полидиметилсилоксана посредством механизмов присоединения и конденсации (RTV). Часть I: синтез и термические свойства. Polym. Деграда. Укол . 96, 2064–2070. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2011.10.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ратнасари Д. К., Нахил М. А. и Уильямс П. Т. (2017). Каталитический пиролиз пластиковых отходов с использованием ступенчатого катализа для производства углеводородных масел бензинового ряда. J. Anal. Прил. Пиролиз 124, 631–637. DOI: 10.1016 / j.jaap.2016.12.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рехан, М., Миандад, Р., Баракат, М. А., Исмаил, И. М. И., Альмилби, Т., Гарди, Дж. И др. (2017). Влияние цеолитных катализаторов на жидкое масло пиролиза. Внутр. Биодетериор. Биодеград. 119, 162–175. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.11.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рехан, М., Низами, А.С., Шахзад, К., Оуда, О.К. М., Исмаил, И. М. И., Алмилби, Т. и др. (2016). Пиролитическое жидкое топливо: источник возобновляемой энергии в Мекке. Источники энергии A 38, 2598–2603. DOI: 10.1080 / 15567036.2016.1153753

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Риццарелли, П., Раписарда, М., Перна, С., Мирабелла, Э. Ф., Ла Карта, С., Пуглиси, К., и др. (2016). Определение полиэтилена в смесях биоразлагаемых полимеров и в компостируемых мешках-носителях методами Py-GC / MS и TGA. J. Anal. Прил.Пиролиз 117,72–81. DOI: 10.1016 / j.jaap.2015.12.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саптоади, Х., Пратама, Н. Н. (2015). Использование отработанного масла из пластмассы в качестве частичного заменителя керосина в кухонных плитах под давлением. Внутр. J. Environ. Sci. Dev . 6, 363–368. DOI: 10.7763 / IJESD.2015.V6.619

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саркер М. и Рашид М. М. (2013). Отработанная смесь пластиков из полистирола и полипропилена в легкое топливо с использованием катализатора Fe2O3. Внутр. J. Renew. Energy Technol. Res . 2, 17–28.

Google Scholar

Со, Й. Х., Ли, К. Х. и Шин, Д. Х. (2003). Исследование каталитической деструкции полиэтилена высокой плотности методом анализа углеводородных групп. J. Anal. Прил. Пирол . 70, 383–398. DOI: 10.1016 / S0165-2370 (02) 00186-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано Д. П., Агуадо Дж. И Эскола Дж. М. (2000). Каталитическая конверсия полистирола над HMCM-41, HZSM-5 и аморфным SiO 2 –Al 2 O 3 : сравнение с термическим крекингом. Заявл. Катал. B: Окружающая среда. 25, 181–189. DOI: 10.1016 / S0926-3373 (99) 00130-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано Д. П., Агуадо Дж. И Эскола Дж. М. (2012). Разработка передовых катализаторов для переработки полиолефиновых пластмассовых отходов в топливо и химические вещества. ACS Catal. 2, 1924–1941. DOI: 10.1021 / cs3003403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шах, Дж., И Ян, М. Р. (2015). Влияние полиэтилентерефталата на каталитический пиролиз полистирола: исследование жидких продуктов. J. Taiwan Inst. Chem. Англ. 51, 96–102. DOI: 10.1016 / j.jtice.2015.01.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сиддики, М. Н., и Редви, Х. Х. (2009). Пиролиз смешанных пластиков для восстановления полезных продуктов. Топливный процесс. Technol. 90, 545–552. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2009.01.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Срининси В., Саэроджи М. Г., Трисунарьянти В., Армунанто Р. и Фалах И. И. (2014).Производство топлива из пластиковых отходов ПВД на природном цеолите на основе металлов Ni, Ni-Mo, Co и Co-Mo. Proc. Environ. Sci. 20, 215–224. DOI: 10.1016 / j.proenv.2014.03.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Syamsiro, M., Cheng, S., Hu, W., Saptoadi, H., Pratama, N. N., Trisunaryanti, W., et al. (2014). Жидкое и газообразное топливо из пластиковых отходов путем последовательного пиролиза и каталитического риформинга на природных цеолитных катализаторах Индонезии. Waste Technol. 2, 44–51. DOI: 10.12777 / Wastech.2.2.44-51

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Текин, К., Акалин, М. К., Кади, К., и Карагез, С. (2012). Каталитическое разложение отработанного полипропилена пиролизом. Дж. Энергия Инс . 85, 150–155. DOI: 10.1179 / 1743967112Z.00000000029

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тилакаратне Р., Тессонье Дж. П. и Браун Р. К. (2016). Превращение метокси- и гидроксильных функциональных групп фенольных мономеров над цеолитами. Green Chem. 18, 2231–2239. DOI: 10.1039 / c5gc02548f

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэмичи Ю., Хаттори М., Ито Т., Накамура Дж. И Сугиока М. (1998). Поведение дезактивации цеолита и катализаторов кремнезема-оксида алюминия при разложении полиэтилена. Ind. Eng. Chem. Res. 37, 867–872. DOI: 10.1021 / ie970605c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэмичи, Ю., Накамура, Дж., Ито, Т., Сугиока, М., Гарфорт, А.А. и Дуайер Дж. (1999). Превращение полиэтилена в бензиновые топлива путем двухступенчатой ​​каталитической деградации с использованием диоксида кремния – оксида алюминия и цеолита HZSM-5. Ind. Eng. Chem. Res. 38, 385–390. DOI: 10.1021 / ie980341 +

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Укей, Х., Хиросе, Т., Хорикава, С., Такай, Ю., Така, М., Адзума, Н. и др. (2000). Каталитическое разложение полистирола на стирол и конструкция пригодного для повторного использования полистирола с диспергированными катализаторами. Катал.Сегодня 62, 67–75. DOI: 10.1016 / S0920-5861 (00) 00409-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вакас М., Рехан М., Абуриазаиза А. С. и Низами А. С. (2018). «Глава 17 — Биопереработка сточных вод на основе ячейки микробного электролиза: возможности и проблемы», в прогрессе и последние тенденции в микробных топливных элементах , под редакцией К. Датта и П. Кунду (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Elsevier Inc.), 347 –374. DOI: 10.1016 / B978-0-444-64017-8.00017-8

CrossRef Полный текст

Уильямс, П.Т. (2006). «Выход и состав газов и масел / парафинов от переработки отходов пластика». In Feeds Tock Recycling и пиролиз пластиковых отходов: преобразование пластиковых отходов в дизельное топливо и другое топливо , ред. Дж. Шейрс и В. Камински (Западный Суссекс: John Wiley & Sons Press), 285–309.

Google Scholar

Ву, К., и Уильямс, П. Т. (2010). Пиролиз – газификация пластмасс, смешанных пластмасс и реальных пластиковых отходов с катализатором Ni – Mg – Al и без него. Топливо 89, 3022–3032. DOI: 10.1016 / j.fuel.2010.05.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, J., Chen, T., Luo, X., Han, D., Wang, Z., and Wu, J. (2014). TG / FTIR-анализ поведения при совместном пиролизе PE, PVC и PS. Waste Manag. 34, 676–682. DOI: 10.1016 / j.wasman.2013.12.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюэ, Ю., Джонстон, П., и Бай, X. (2017). Влияние режима контакта катализатора и газовой атмосферы при каталитическом пиролизе пластиковых отходов. Energy Conv. Manag. 142, 441–451. DOI: 10.1016 / j.enconman.2017.03.071

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йошиока, Т., Грауз, Г., Эгер, К., Камински, В., и Окуваки, А. (2004). Пиролиз полиэтилентерефталата в установке с псевдоожиженным слоем. Polym. Деграда. Stab. 86, 499–504. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2004.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeaiter, J. (2014). Исследование процесса пиролиза отходов полиэтилена. Топливо 133, 276–282. DOI: 10.1016 / j.fuel.2014.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обзор последних лабораторных исследований и коммерческих разработок в области быстрого пиролиза и улучшения качества

Пиролизное масло представляет собой сложную смесь кислородсодержащих соединений с содержанием воды до ~ 30-40%. В зависимости от процесса охлаждения, используемого при конденсации паров пиролиза, сырая бионефть может образовывать двухфазную систему, в которой молекулы распределены между двумя фазами в зависимости от их растворимости.Желательно проводить реакции на границе раздела вода / масло, которые могут как повысить топливную ценность молекул, так и влиять на фазовую миграцию на основе растворимости, избегая фракционирования путем нагревания, что, как известно, отрицательно влияет на бионефть. Мы разработали новую концепцию реакции / разделения, основанную на семействе восстанавливаемых наногибридных катализаторов, которые одновременно стабилизируют эмульсии в двухфазном биомасле. Эти наноструктурированные твердые частицы демонстрируют уникальное преимущество в оптимизации переработки биомассы, где несмешиваемость и термическая нестабильность сырой бионефти значительно усложняют процедуры очистки.Эти новые гибриды катализатор / эмульгатор могут катализировать реакции с высокой? -Фазовой селективностью? либо в водной, либо в органической фазах. Эти катализаторы получают путем сплавления углеродных нанотрубок с частицами оксидов металлов, что приводит к получению двухсторонних наногибридных твердых частиц, которые способны стабилизировать водно-масляные эмульсии, образуя жесткую пленку на границе раздела жидкость-жидкость капель и увеличивая кажущуюся вязкость капель. система . Оксид металла в наногибриде действует как гидрофильная сторона эмульгатора и как катализатор реакций конденсации в водной фазе.Соответственно, небольшие оксигенаты, растворимые в воде, с низкой топливной ценностью, конденсируются посредством альдольной конденсации, кетонизации или этерификации, приводя к продуктам, которые больше не являются водорастворимыми молекулами и поэтому мигрируют в органическую фазу. Используемый оксид может различаться по кислотно-основным характеристикам. Некоторые из испытанных оксидов металлов: MgO, SiO2, TiO2 и ZnO. В органической фазе переходные металлы, такие как Pd, Ni и Cu, были нанесены на гидрофобные углеродные нанотрубки наногибридов, чтобы катализировать реакции деоксигенации, в том числе симпозиум TCS2010 по термическим и каталитическим наукам для биотоплива и биопродуктов — Submit Abstract 3/20 / 10 22:51 http: // www.ucs.iastate.edu/mnet/tcs2010/form1/respond.html Стр. 2 из 2, чтобы катализировать реакции деоксигенации, включая гидрирование, гидрогенолиз или декарбонилирование, происходящие на масляной стороне эмульсии. Мы выполнили двухфазный катализ гидродеоксигенации и конденсации с высокими выходами, используя эти негибридные катализаторы для нескольких систем, представляющих интерес для очистки биомассы. Реакции проводили в реакторе полупериодического действия с жидкостью, состоящей из трех слоев масла / эмульсии / воды и с непрерывным потоком водорода, при температурах в диапазоне 80-250 ° C и давлениях (300-900 фунтов на квадратный дюйм), достаточно высоких для поддержания вода в жидком состоянии.[1] М. Шен, Д. Э. Ресаско, Langmuir, 25, 10843 (2009).

[2] С. Кроссли, Дж. Фариа, М. Шен и Д. Э. Ресаско, Science, 327, 68 (2009).

Почему пиролиз и «пластик для топлива» не решают проблему пластмасс — Низкое воздействие на жизнь, обучение, продукты и услуги

Инженер-энергетик д-р Эндрю Роллинсон объясняет, почему пиролиз и использование пластика в топливе не являются устойчивым решением проблемы пластика.


Ситуация усугубляется распадом мирового рынка рециклинга, и кажется, что большинство правительств и местных властей во всем мире хватаются за соломинку, чтобы найти быстрое решение проблемы пластиковых отходов.Пластик накапливается на суше и угрожает биосфере из-за загрязнения океанов. В то же время большинство правительств проявляют болезненный страх сделать что-либо, что может препятствовать непрерывному экономическому росту.

Таким образом, в качестве будущего решения предлагаются такие решения

Wonder, как пиролиз «пластика в топливо» (1) и экологически чистая энергия из отходов (EfW). Ведь если бы такие машины были способны просто и устойчиво преобразовывать пластик в топливо или энергию, тогда граждане могли бы чувствовать себя побужденными покупать больше и тратить больше, освобожденные от чувства вины, зная, что все, что они видели и хотели, можно было купить.

Но это предположение по своей сути ошибочно. Пиролиз пластика никогда не может быть устойчивым. В недавнем академическом журнале я подробно объясняю, почему эта концепция термодинамически недоказана, практически неправдоподобна и экологически необоснованна (2).

Пиролиз происходит, когда твердое органическое вещество нагревается, что приводит к выделению газов, масел и угля, отсюда этимологический корень этого слова «разрыхление или изменение в результате пожара». Это старая технология, которая раньше применялась путем нагревания древесины для производства таких веществ, как метанол, ацетон и креозот, до нефтехимической очистки.Когда древесина подвергается медленному пиролизу, полукокс называется «древесным углем»; когда уголь подвергается пиролизу, полукокс называется «коксом»; а с пластмассами обугливание почти не образуется или вообще не образуется.

Р. Фладд, Tractatus Secundi Pars VII De Motu. in libros quatuor divisa, стр. 433–468 (Oppenheim: de Bry, 1618).

Современное понятие состоит в том, чтобы пиролизовать пластик (и другие бытовые отходы) в газ или нефть, которые затем можно использовать как товар, неизменно как «топливо», самостоятельно. При этом игнорируется тот факт, что пиролиз является энергозатратным процессом: для обработки отходов необходимо затратить больше энергии, чем можно фактически восстановить.Это никогда не может быть устойчивым.

А что с топливом от этих непродуманных схем? Все продукты пиролиза EfW или продукты «пластик для топлива» должны сжигаться для высвобождения энергии, при этом выделяется такое же количество диоксида углерода, как если бы пластик сжигался напрямую. Существование продукта было всего лишь промежуточным этапом в процессе сжигания ископаемого топлива.

Но идея еще более неосмотрительна. У концепции пиролиза пластмасс есть существенные недостатки.Уже почти сто лет негласно известно, что этот вид отходов практически несовместим с этими технологиями (3). Кроме того, в получаемых продуктах концентрируются тяжелые металлы и диоксины, что делает их непригодными в качестве топлива, поскольку при сгорании они выбрасываются в окружающую среду.

Несмотря на это, многие правительства продолжают тратить миллионы, обманывая общественность, в поисках «инноваций», которые содержат устойчивый ответ. Они игнорируют вышеупомянутые научные предпосылки и следы коммерческих неудач (4).

Были привлечены также академические исследования, привлеченные конкурсами на получение финансовых вознаграждений. Поскольку во многих странах преобладает грантовое финансирование, которое связывает промышленность, инновации и академические исследования, возникли этические опасности, которые привели к отравленным плодам (2).

Многие современные академические исследовательские статьи представляют пиролиз с положительной коннотацией, оценивая его с точки зрения эффективности «рекуперации энергии» или «преобразования». И это несмотря на огромные общие потребности в энергии.В одном исследовании концепция была описана как «высокая эффективность», но результаты показали, что система работала с большой отрицательной эффективностью, потребляя от 5 до 87 раз больше энергии, чем можно было бы получить из продуктов пиролиза.

Графический отрывок из: Роллинсон, А., Оладехо, Дж. М. 2019. «Запатентованные промахи», осведомленность об эффективности и заявления о самоокупаемости в области пиролиза энергии из сектора отходов. Ресурсы, сохранение и переработка, 141, стр. 233-242.

Возможно, хуже всего то, что некоторые исследовательские группы недавно заявили, что пиролизные установки могут быть автономными.Поступая таким образом, они совершают грубую ошибку, которая подвергает их мгновенной дискредитации, поскольку они игнорируют второй закон термодинамики. Такое безумие сродни устаревшей погоне за вечным двигателем.

Вечное движение невозможно, потому что оно нарушает законы термодинамики. Эти законы лежат в основе всей инженерии и, по сути, всех универсальных взаимодействий. Первый закон гласит, что энергия должна быть сохранена — то, что входит, должно выходить наружу. Второй закон гласит, что всякий раз, когда происходит передача энергии, некоторая величина всегда должна теряться в окружении системы (измеряется как «энтропия»).

Нерушимость второго закона, возможно, лучше всего объяснил Артур Эддингтон в его знаменитых Гиффордских лекциях (5):

«Есть и другие законы, в которые у нас есть веские основания верить, и мы считаем, что гипотеза, нарушающая их, крайне маловероятна; но невероятность расплывчата и не предстает перед нами как парализующий набор цифр, в то время как вероятность нарушения второго закона может быть выражена цифрами, которые ошеломляют ».

Как только человек полностью понимает эти законы, безумие таких схем и софизм корпоративных попыток заявить о «устойчивости» становится очевидным.Поэтому важно понять эту концепцию, если человечество когда-либо хочет совершить переход к устойчивому будущему.

Пиролиз никогда не может быть надежным ответом на неудобную правду Big Plastic. Это заключается в широкомасштабной реализации стратегий «сокращения» и «повторного использования», наряду с предпочтением создавать продукты со встроенной возможностью вторичной переработки и / или рассчитанные на длительный срок службы. Слон в комнате — это капитализм (6) и культура одноразового использования, которую создала нынешняя версия этой экономической системы, постоянно требующая новых рынков, увеличения продаж, большего потребления и большего количества отходов.

С полным текстом статьи можно бесплатно ознакомиться здесь в разделе «Ресурсы, сохранение и переработка» до 23 декабря 2018 г.

1. Фан, А. Как мы можем превратить пластиковые отходы в экологически чистую энергию. Разговор, 1 октября 2018 г.

2. Роллинсон, А., Оладехо, Дж. М. 2019. «Запатентованные промахи», осведомленность об эффективности и заявления о самоокупаемости в секторе пиролизной энергии из отходов. Ресурсы, сохранение и переработка, 141, стр. 233-242.

3.Мавропулос, А. 2012. История газификации твердых бытовых отходов глазами г-на Хакана Риландера (онлайн), 19 апреля 2012 г.

4. Тангри, Н., Уилсон, М. 2017. Газификация и пиролиз отходов: процессы с высоким риском и низким выходом при обращении с отходами. Анализ технологических рисков (онлайн).

5. Эддингтон А.С., Природа физического мира, 1927. Издательство Кембриджского университета: Лондон. С. 68-71.

6. Пиготт, А. Капитализм убивает в мире популяции диких животных, а не «человечество».Разговор, 1 ноября 2018 г.


Доктор Эндрю Роллинсон специализируется на исследованиях маломасштабной газификации биомассы и является автором книги Газификация: успех с маломасштабными системами , опубликованной Lowimpact.org.

Пилотные испытания пиролизных систем и анализ использования твердых отходов в котлах

Сводка

Предпосылки
При переработке красного мяса образуются твердые отходы.Удаление твердых отходов часто связано с высокими затратами, что дает бойням стимул для сокращения образования твердых отходов. Некоторые твердые отходы, такие как навоз и содержимое брюшины, являются неизбежным результатом переработки красного мяса, но влияние других, таких как одноразовая упаковка и оборудование, можно свести к минимуму путем разумной покупки и переработки. К твердым отходам, которые в настоящее время перерабатываются, относятся: неорганический органический картон из котловой золы и бумага; люминесцентные лампы; пуговицы; твердые частицы; отработанное масло; батареи; пластмасса. Большинство образующихся твердых отходов — 85% — являются органическими по своей природе и с выгодой перерабатываются путем переработки — мясных отходов и кости, компостирование — твердые частицы, восстановление рудника и шлам.
В свете роста цен на энергию становится все более целесообразным использовать твердые отходы для производства биоэнергии. Энергия может быть получена из твердых отходов, например, путем пиролиза или сжигания в котлах. Основная проблема окружающей среды, связанная с твердыми отходами мясоперерабатывающих предприятий, связана с различными твердыми веществами, которые необходимо отправлять на свалки. Возможные воздействия на окружающую среду включают загрязнение почвы или воды, загрязнение атмосферы и выбросы парниковых газов.
Исследования
В целях снижения воздействия твердых отходов на окружающую среду MLA и AMPC поддерживают мясоперерабатывающую промышленность в следующих областях: сокращение производства твердых отходов; мониторинг производимых отходов; улучшение процедур обработки и упаковки; рассмотрение жизненного цикла новой покупки; улучшение методов очистки; восстановление продукции; восстановление энергии из отходов. сжигание отходов, таких как отходы и шлам, в котлах пиролиз ила или обезвоживание потоков отходов переработка отходов в новый продукт, например компост Разработка новых продуктов с добавленной стоимостью — удобрения, компост, корма для домашних животных
Проект А.ENV.0106 включал полномасштабную техническую, коммерческую и экологическую оценку отходов пузо и осадка DAF, совместно сжигаемых в существующих котлах. Проект охватывал следующие контракты: A.ENV.0124, A.ENV.0125, A.ENV.0126 и A.ENV.0127.
Проект A.ENV.0110 включал аналогичное испытание, совместное сжигание отходов пуза в существующих котлах. Этот проект охватывал следующие контракты: A.ENV.0120, A.ENV.0121, A.ENV.0122, A.ENV.0123.
Результаты
С 2003 года количество твердых отходов, отправляемых на свалки, сократилось на 57%.В результате переработки красного мяса образуются твердые отходы.

Обзор промежуточного пиролиза как технологии конверсии биомассы для совместного производства бионефти и адсорбции Biochar

Повестка дня по использованию и эффективному преобразованию биомассы была поднята для облегчения экологических проблем и уменьшения зависимости от ископаемого топлива. Промежуточный пиролиз может обрабатывать различные биомассы и одновременно производить бионефть и адсорбционный биочаг.Цель данной обзорной статьи — оценить целесообразность промежуточного пиролиза для совместного производства бионефти и адсорбционного биоугля. Было отмечено, что попутно производимая бионефть имеет высокое качество, стабильность и смешиваемость, что позволяет использовать ее непосредственно в существующих двигателях или легко смешивать. Полученный совместно biochar хорош для адсорбции, но не устойчив к микробной атаке и, следовательно, непригоден для обработки почвы, кроме гидрометаллургии. Поскольку с помощью этого процесса можно обрабатывать отходы биомассы, это дает возможность для дальнейших исследований в областях, где отходов много и они реже используются.Чтобы повысить эффективность этой технологии для совместного производства, необходимо работать над оптимизацией параметров, проектированием эффективных реакторов и использованием катализатора.

1. Введение

Постоянно растущий спрос на энергию и заботу о защите окружающей среды привел к инновациям в области соответствующего преобразования невозобновляемых источников энергии и использования возобновляемых источников энергии [1, 2]. В настоящее время большое внимание уделяется возобновляемым источникам энергии, таким как биомасса. Использование как свежей, так и отработанной биомассы выгодно с точки зрения рекуперации энергии и защиты окружающей среды [3, 4].Эффективное использование отходов считается основой экономики замкнутого цикла, эффективного преобразования энергии и защиты окружающей среды [5]. В развивающихся странах отходы органической биомассы могут обеспечивать около 20-40% первичной энергии [6], а их эффективное преобразование может обеспечить устойчивую энергетику и экологию.

Существуют различные методы преобразования биомассы, включая прямое сжигание, биологические и термохимические [7, 8], но термохимические преобразования имеют преимущества перед другими [9, 10].Они эффективны, безвредны для окружающей среды, быстрые, с низкими эксплуатационными расходами и трудозатратами, избирательны в выборе конкретного продукта и способны преобразовывать биомассы, которые не конкурируют с пищевыми продуктами, такими как отходы биомассы [11]. Среди многообещающих инноваций был признан пиролиз в эффективном преобразовании биомассы [11] в полезные продукты: твердые, жидкие и газообразные. Пиролиз — это термохимическое разложение органического вещества в отсутствие кислорода [12]. Распределение и качество продуктов зависят от эффективного контроля параметров процесса, типа реактора и сырья [13, 14].Продукты, которые нашли широкое применение в результате пиролиза, — это бионефть и биоуголь. Biochar, полученный в результате процессов пиролиза, может использоваться в качестве адсорбционного агента и, следовательно, может сократить использование ископаемого топлива в производстве постоянно растущего спроса на адсорбенты [15]. Бионефть, полученная при пиролизе биомассы, может использоваться напрямую или в смеси в двигателях и, таким образом, заменять ископаемые масла.

Реакция пиролиза может протекать как медленная, промежуточная, быстрая или мгновенная, в зависимости от рабочих параметров процесса.В таблице 1 представлен диапазон рабочих параметров и распределение продуктов для различных категорий процессов пиролиза. Можно видеть, что медленный и быстрый пиролиз нацелены на биочаг и бионефть, соответственно, тогда как промежуточный пиролиз производит оба одновременно. Сообщается, что промежуточный пиролиз представляет собой тип пиролиза, который обеспечивает хорошее распределение и качество трех продуктов [5, 16–18] и, следовательно, возможность совместного производства бионефти и адсорбционного биоугля.


Свойство Медленно Промежуточное Быстрое Мгновенное
Скорость нагрева (° C) (Скорость нагрева)1–1 1–10 10–200 > 1000
Размер исходного материала (мм) 5–50 1–5 <1 <0,5
Температура реакции (° C) 400–500 400–650 850–1250 > 1000
Время пребывания в паре (с) 300–550 0,5–20 0,5–10 <1
Содержание исходной воды (%) До 40 До 40 << 10 << 10
Выход бионефти (%) 20–50 35– 50 60–75 60–75
Выход биочара (%) 25–35 25–40 10–25 10–25
Выход газа (%) 20–50 20–30 10–30 10–30

В связи с высоким спросом на бионефть и адсорбционный биоугля, потребность в утилизации отходов, потребность в дополнительных процедурах обработки бионефти быстрого пиролиза, а также в низком качестве и количестве биоугля, полученного в результате быстрого пиролиза, промежуточный пиролиз кажется подходящим вариантом. .Эта новая технология считается многообещающей, особенно при совместном производстве и использовании различной биомассы. Несколько исследователей опубликовали публикации о промежуточном пиролизе из различного сырья и реакторов, условиях процесса и катализаторах и определили преимущества этого процесса. В отличие от других реакций пиролиза, промежуточное соединение, как сообщается, обладает такими преимуществами, как низкая рабочая температура, способность обрабатывать ряд сырьевых материалов и получение продуктов высокого качества [19–22].Tinwala et al. [23] исследовали агропромышленные биомассы и отходы на стационарном пиролизере, определили распределение бионефти 20,5–47,5% и угля 27,5-40% и пришли к выводу, что бионефть может заменить печное масло. Мохаммед и др. [24] изучили использование скорлупы арахиса в реакторе с вертикальным неподвижным слоем и выяснили, что, помимо прочего, органическая фаза имеет хорошее качество и может использоваться в качестве прекурсора для химических веществ. В других публикациях по промежуточному пиролизу также сообщается о его эффективности при обработке отходов и производстве качественных продуктов бионефти и биоугля [25–28].

Данные, к которым был получен доступ, проливают свет на использование промежуточного пиролиза для получения пригодных для использования бионефти и биоугля. Данные о характеристиках и количестве продукта доступны из различных видов сырья и реакторов. Данные по промежуточному пиролизу на некоторых видах сырья и реакторах показывают, что побочные продукты имеют высокое качество и могут использоваться напрямую или с минимальной обработкой по сравнению с другими процессами. Поскольку этот метод только появляется и подходит для совместного производства, должны быть доступны данные о сравнении качества продукции с другими производственными процессами.В настоящее время такое сравнение недостаточно документировано. Таким образом, сравнение может сделать больший акцент на его использовании при одновременном использовании упомянутых выше преимуществ. Таким образом, цель данной обзорной статьи — рассмотреть возможности использования промежуточного пиролиза в совместном производстве бионефти и адсорбционного биоугля. Эти совместно производимые продукты должны быть высокого качества, чтобы их можно было использовать напрямую или с небольшой модернизацией. Это было сделано путем сравнения продуктов быстрого, медленного и промежуточного пиролиза, биодизеля, ископаемого дизельного топлива и коммерчески активированного угля.Исследование также направлено на рассмотрение возможностей использования промежуточного пиролиза при утилизации постоянно растущих и сложных отходов, с которыми трудно справиться с помощью быстрого пиролиза.

2. Промежуточный пиролиз

Промежуточный пиролиз — это пиролиз, который находится между быстрым и медленным пиролизом. Из Таблицы 1 видно, что промежуточный пиролиз имеет хорошее распределение продукта и, следовательно, может использоваться при совместном производстве биоугля, бионефти и газа [35]. Сообщается, что по сравнению с другими категориями промежуточный пиролиз является гибким для различных материалов и имеет хорошее распределение продукта, двухфазную бионефть, высокое качество и сухой биоуголь [5, 16–18, 31, 36–38].Его способность обрабатывать отходы биомассы дает преимущества для использования в развивающихся странах, где биомасса отходов, таких как твердые бытовые отходы, в настоящее время является проблемой [12, 37]. Исследователи также документально подтвердили, что он содержит легко разделяемые жидкие фазы, а органическая фаза имеет свойства, аналогичные свойствам биодизеля [37, 39–43]. Органическая фаза может быть смешана на 50% с ископаемой жидкостью [37]. Его водная фаза также полезна для производства биогаза и этанола, поскольку она содержит C 2 -C 6 сахаров, гидроксикислоты, олигомеры и водорастворимые фенолы [28, 35].Это дает преимущества не только небольшого повышения качества бионефти по сравнению с маслом быстрого пиролиза, но и полного использования всех продуктов. Промежуточный пиролиз позволяет обрабатывать сырье с высоким содержанием влаги, и когда это происходит, биоуголь приобретает свойства активированного угля за счет всестороннего взаимодействия с паром [37].

Указанные выше преимущества указывают на то, что промежуточный пиролиз подходит для совместного производства бионефти и адсорбционного биоугля. Опубликованные данные следует проанализировать и сделать вывод о том, могут ли они заменить другие категории при преобразовании биомассы, особенно когда требуется совместное производство.В следующих разделах оцениваются свойства этих продуктов и сравниваются их с продуктами из других категорий и доступными коммерческими продуктами, ископаемым дизельным топливом, биодизелем и активированным углем.

2.1. Biochar

Это твердый, богатый углеродом продукт, полученный путем пиролиза, с качеством, сопоставимым с техническим углем, с большим количеством углерода и меньшим количеством кислорода и водорода [44, 45]. Он имеет микропористую структуру, которая используется для контроля качества почвы и действует как активированный уголь при удалении из раствора таких металлов, как хром, кадмий, никель, ртуть, свинец, золото и серебро [46–50].

Промежуточный biochar имеет свойства, подходящие для энергии и адсорбции [20]. Это сухая, высокоэнергетическая, хрупкая структура с меньшим содержанием пыли и смол и, следовательно, менее токсична [51, 52]. По теплотворной способности он аналогичен полубитуминозному углю [39]. Он также подходит в качестве адсорбента, и его качество повышается с увеличением содержания влаги в сырье [37]. Поскольку при промежуточном пиролизе можно обрабатывать сырье с высоким содержанием влаги, можно ожидать, что он будет иметь высококачественный биоуголь, поскольку пар действует как активирующие агенты.

Хороший адсорбент всегда должен обладать высокой адсорбционной способностью, скоростью адсорбции, механической прочностью и износостойкостью, характеристиками реактивации и хорошим гранулометрическим составом [53]. Biochar, который будет использоваться в качестве адсорбента с высокой абсорбционной способностью и сродством к металлам, — это вещества с более низким содержанием углерода, высоким содержанием азота и кислорода, а также более низкими отношениями C / N и более высокими отношениями O / C и H / C, более высоким объемом пор и выше. pH [54]. Он всегда производится при низкой температуре пиролиза при большом времени пиролиза.Помимо медленного пиролиза, промежуточный пиролиз может быть хорошим методом производства биоугля, который может действовать как активированный уголь.

В таблице 2 представлены доступные опубликованные данные по биоуглям, полученным при медленном, промежуточном и быстром пиролизе, а также по промышленному активированному углю. Оценка того, имеет ли биоуголь, полученный в результате промежуточного пиролиза, более высокое качество для использования в качестве активированного угля, осуществляется путем оценки свойств различных производственных технологий и коммерчески активированного угля. Видно, что биоуголь от промежуточного пиролиза более сухой (0.7–4%), чем быстрый (3–6%) и медленный (2–42%) пиролиз. Высокое содержание влаги в промышленном активированном угле выше, чем в промежуточном продукте из-за воды, введенной во время активации. Более низкое содержание влаги выгодно при транспортировке и хранении. С точки зрения адсорбции эффект незаметен, так как влагосодержание не влияет на адсорбционную способность [55].

% базис


Свойство Категория пиролиза Промышленный активированный уголь
Медленный Быстрый Промежуточное содержание 8
2–42 [57, 58] 3–6 [59, 60] 0.7–4 [21, 61] 1–12 [62–67]
Летучие вещества (%), в пересчете на сухое вещество 7–41 [57, 58, 68–70] 11–27 [ 59, 60] 15–29 [21, 25] 7–21 [64–66]
Зольность (%), в пересчете на сухой остаток 1,4–9 [58, 68, 70] 8–12 [59, 60] 3–14 [19, 21, 25, 39] 2–13 [62, 64, 71]
Фиксированный уголь, сухая основа 26–91 [57 , 68–70, 72] 58–75 [59, 60] 55–65 [21, 25] 76–89 [64, 66]
pH 6–12 [58, 69, 70, 73] 7–11 [59, 73] 8–9.6 [19, 20] 5–8 [62, 64, 74]
Углерод (%), беззольный сухой 45–85 [57, 68, 70, 72] 63–89 [ 59, 75] 65–85 [19–21, 39, 61] 49–64 [66, 71]
Водород (%), сухой без золы 0,3–7 [57, 68, 70, 73] 0,3–4 [59, 73, 75] 0,5–4 [19, 20, 39, 61] 0,5–4,52 [66, 67]
Азот (%), сухой беззольный 0,2–3 [57, 68, 73] 0.5–5 [59, 73, 75] 0,1–3 [19, 25, 39, 61] 0,1–2 [66, 67]
Кислород (%), без золы 0,2– 19 [57, 68, 73] 0,2–24 [59, 73, 75, 76] 2,2–23 [19, 20, 39, 61] 31–34 [66, 67, 71]
Средняя удельная площадь (м 2 / г) 0,4–370 [58, 70, 72] 15–110 [60, 77] 100–250 [19] 500–2058 [67 , 74, 78–81]
Общий объем пор (см 3 / г) 0.0013–0,14 [72, 82] 0,1–1 [60, 75] 0,05–0,16 [19, 25] 0,05–1,5 [64, 74, 78, 81]
Соотношение H: C (мольное соотношение) 0,02–0,61 [70, 73, 83, 84] 0,05–0,59 [85–87] 0,06–0,86 [23, 24, 88] 0,24–1,1 [89–91]
Отношение C: N (молярное соотношение) 80–177 [73, 92] 117–180 [85–87] 73–155 [21, 23] 104–135 [67, 89]
Отношение O: C (молярное соотношение) 0.08–0,4 [73, 84, 92] 0,05–0,18 [85–87] 0,1–0,23 [17, 23, 24, 88] 0,18–0,52 [67, 90]

Хотя зола не является обязательной, ее состав имеет решающее значение, поскольку на выбор металла для адсорбции влияет состав золы, который может либо препятствовать, либо способствовать процессу. Между сравниваемыми предметами нет большой разницы в содержании золы. Адсорбция также регулируется pH.При адсорбции металлов увеличение pH одновременно увеличивает адсорбцию, но ограничивается определенным уровнем [56]. Из таблицы 2 видно, что биоуголь от промежуточного пиролиза имеет диапазон pH (8–9,6), близкий к активированному углю (5–8), и, таким образом, эффективен при адсорбции металлов по сравнению с быстрой (7–11) и медленной (6– 12).

Скорость адсорбции контролируется большим объемом пор [53]. По литературным данным, biochar от быстрого пиролиза имеет более высокий объем пор (0,1–1 см 3 / г), близкий к активированному углю (0.05–1,5 см 3 / г) по сравнению с промежуточным (0,05–0,16 см 3 / г) и медленным менее 0,14 см 3 / г (Таблица 2). Более высокому значению порового объема биоугля при быстром пиролизе способствуют высокие рабочие температуры [93, 94]. Это делает biochar из промежуточного продукта лучше, чем из медленного пиролиза. Кроме того, хороший адсорбент должен обладать высокой адсорбционной способностью, которая определяется площадью поверхности. Из опубликованных данных в Таблице 2, биоуголь от промежуточного пиролиза имеет большую площадь поверхности (100–250 м 2 / г) по сравнению с быстрым (15–110 м 2 / г), но меньше по сравнению с активированным углем (500 –2058 м 2 / г).Большая площадь поверхности в biochar медленного и промежуточного пиролиза обусловлена ​​большим временем пребывания по сравнению с быстрым пиролизом [95, 96]. Это позволяет использовать biochar из промежуточного пиролиза для процесса активации по сравнению с biochar быстрого пиролиза.

С точки зрения соотношений H: C, C: N и O: C, при которых хороший адсорбент должен иметь более низкие отношения C / N и более высокие отношения O / C и H / C, biochar от промежуточного пиролиза предпочтительнее в качестве адсорбента по сравнению с те из biochar медленного и быстрого пиролиза.Эти соотношения для промежуточного пиролиза biochar очень близки к таковым для активированного угля. Важное замечание: biochar от промежуточного пиролиза является скорее адсорбционным, чем стабильным из-за высоких соотношений H: C и O: C. Высокое содержание H: C (низкая ароматичность) и высокое содержание алифатических групп позволяют легко атаковать микробов [97]. Устойчивость к микробной реакции всегда достигается, когда отношение кислорода к углероду меньше 0,2 [98]. Таким образом, промежуточный пиролизный биоуголь обладает большей адсорбцией, чем стабильностью, и, следовательно, его трудно использовать для адсорбции почвы.Таким образом, он подходит для гидрометаллургической адсорбции.

2.2. Бионефть

Бионефть можно определить как конденсированный продукт пиролиза, который представляет собой вязкую органическую жидкость темно-коричневого цвета, состоящую из нескольких сложных кислородсодержащих соединений [99]. Он имеет вязкую нерастворимую в воде смолу, в основном олигомерную лигнинсодержащую фракцию, которая имеет тенденцию самопроизвольно выпадать в осадок в присутствии большого количества воды [100]. Он термически нестабилен из-за большого количества кислорода. Например, при хранении более двух месяцев становится труднее воспламенить и сжечь, чем свежее бионефть [100].В составе бионефти преобладают фенольная группа (около 31%), карбонильная группа, за которой следует карбоксильная группа [27, 101].

Бионефть, которая в основном производится в результате быстрого пиролиза, имеет плохую горючесть и меньшую смешиваемость, поэтому ее трудно использовать непосредственно в обычных двигателях [39]. Это связано с высокой вязкостью, содержанием кислорода и воды. Он также имеет низкую термическую стабильность и высокую коррозионную активность. Это связано с тем, что при быстром пиролизе часть сырья просто сжижается и существенно не обновляется структура молекулы, и, следовательно, химически активные химические соединения все еще находятся в масле [102].Таким образом, бионефть от быстрого пиролиза не может быть использована без предварительной обработки. Это добавляет дополнительные затраты с точки зрения дополнительных процессов и используемых катализаторов. Бионефть обладает хорошими свойствами по сравнению с биодизелем и ископаемым дизельным топливом и поэтому может использоваться напрямую или с небольшой модернизацией.

По сравнению с бионефтью от быстрого пиролиза, бионефть от промежуточного пиролиза имеет улучшенные физические и химические свойства, такие как низкое содержание кислорода в бионефти, лучшую смешиваемость нефти с ископаемым топливом и высокую теплотворную способность [27].Сообщается, что он содержит небольшое количество смолы и менее реакционноспособную смолу [103, 104]. Эти улучшения свойств позволяют легко использовать бионефть в существующих двигателях. В таблице 3 обобщены свойства бионефти от промежуточного и быстрого пиролиза и сравниваются его свойства с дизельным и биодизельным топливом. Всегда хорошее топливо должно иметь низкое содержание влаги, золы, серы, кислорода и азота, а также большое количество углерода, водорода и высокую теплотворную способность.

%

%7–15,3 [20, 39, 61, 104, 108, 109]

Свойство Промежуточное Быстрое Дизельное топливо Биодизель

15–30 [107, 110–112] 0,05 [108, 113] 0,05 [108, 114–116]
Зола (%), по сухому веществу 0,16–0,23 [20, 39, 108] 0,01–1,5 [99, 111] <0,1 [108, 111] <0,2 [108, 114, 115]
C (%), без золы в сухом виде 49–74 [18, 20, 27, 39, 104, 108, 109] 54–61 [98, 107, 110, 111] 85,6 [108 , 110, 117] 78.86 [108, 115, 116]
S (%), без сухой золы 0,1–3,3 [18, 27, 104, 108, 109] 0,03–0,3 [112, 118] <0,8 [108, 110] <0,74 [108, 114–116]
O (%), без золы 8,72–33 [18, 20, 39, 104, 108, 109] 35– 40 [107, 110, 111] 1,01 [108, 117] 8,36–11 [115, 116, 119]
H (%), без золы 6,79–10,6 [18, 20, 27, 39, 61, 104, 108, 109] 5.5–7 [107, 110] 13,37 [108, 117] 11–13 [108, 115, 116]
N (%), без золы в сухом виде 0,1–5,8 [18, 20, 27, 39, 104, 108, 109] 0,4–2 [99, 112] <0,1 [108, 117] 0,1 [108, 115, 116]
Плотность (г / куб. при 25 o C 0,95–1,082 [39, 104, 108] 1,14–1,2 [107, 110, 111, 120] 0,82 [108, 110] 0,88 [108, 115, 116]
Вязкость (сП), при 40 o C 2.82–98 [39, 104, 109] 15–100 [111, 112] 1,9–4,1 [108, 110, 113] 1,9–6 [108, 114–116]
HHV ( МДж / кг) 22–40 [18, 20, 26, 27, 38, 39, 61, 104, 108, 109] 16–19 [98, 107, 110, 111] 45–47 [ 108, 110, 113] 35–40 [115, 116, 121]

Судя по опубликованным данным (Таблица 3), промежуточная бионефть имеет низкую зольность (<0,23), т. Е. сравнимо с биодизелем (<0.2%) и ископаемое дизельное топливо (<0,1%), которое имеет высокое качество по сравнению с бионефтью быстрого пиролиза, которая может достигать 0,15%. Это приводит к повышению качества по сравнению с бионефтью быстрого пиролиза (до 1,5%). Содержание воды в топливе не требуется, так как она снижает теплотворную способность, вызывает коррозию и увеличивает вязкость [105]. Высокое содержание воды также вызывает разделение фаз, вызывая коррозию, проблемы в горелке и образование эмульсии [106]. Кроме того, высокое содержание снижает теплотворную способность, стабильность, плотность и повышает pH [105, 107].По сравнению с бионефтью быстрого пиролиза, бионефть промежуточного пиролиза имеет меньшее количество воды (2–15%) по сравнению с нефтью быстрого пиролиза (15–30%) (Таблица 3). По сравнению с ископаемым топливом и биодизелем, можно увидеть, что он может быть хорошим кандидатом при смешивании с ископаемым топливом для получения смеси с низким содержанием воды.

Высокое количество водорода и углерода повышает качество масла, а низкое количество кислорода, серы и азота снижает загрязнение. Как видно из таблицы 3, бионефть промежуточного пиролиза имеет высокое количество углерода (49–74%) и водорода (6–11%) по сравнению с бионефтью быстрого пиролиза (водород 4–7% и углерод 54–61%) и приближается к биодизелю и ископаемое топливо.Бионефть промежуточного пиролиза имеет меньшее количество кислорода (8–33%) по сравнению с маслом быстрого пиролиза (35–40%) и близким к биодизелю (8%). Высокое количество кислорода в масле вызывает нестабильность масла, низкое энергосодержание, низкую смешиваемость и увеличивает pH [105]. Это дает промежуточное пиролизное масло более выгодное, чем быстрое пиролизное масло, и, следовательно, кандидат для смешивания с ископаемым топливом.

Высокая вязкость вызывает затруднение притока и, как следствие, проблемы при сгорании. Промежуточный пиролиз имеет низкую вязкость (2–98 сП) по сравнению с маслом быстрого пиролиза (15–100 сП) и близок к биодизельному и ископаемому дизельному топливу (Таблица 3).Это облегчает сжигание и транспортировку. Низкая вязкость и смешиваемость из-за низкого содержания кислорода в промежуточном пиролизном масле позволяет легко смешивать его с биодизелем или ископаемым дизельным топливом и, следовательно, легко использовать в обычном двигателе по сравнению с быстрым пиролизным маслом. Легкость смешивания также связана с присутствием около 12% метиловых эфиров жирных кислот в промежуточной бионефти пиролиза [42]. Прежде всего, промежуточное пиролизное масло имеет более высокую теплотворную способность (24–40 МДж / кг), которая близка к биодизелю (35–40 МДж / кг) и ископаемому дизельному топливу (45 МДж / кг) (Таблица 3).Это делает его пригодным для использования в качестве топлива и, помимо вышеперечисленных дополнительных преимуществ, превосходит бионефть быстрого пиролиза.

3. Промежуточный пиролиз как подходящий процесс утилизации отходов

Высокий спрос на продукты питания и лесные товары для постоянно растущего населения привел к увеличению производства отходов. Этот рост населения и отходов оказывает давление на невозобновляемые источники энергии и окружающую среду [122]. Плохая обработка отходов, приводящая к загрязнению и потере энергии, широко распространена в развивающихся странах.Если эти отходы хорошо обработаны, они могут генерировать 20-40% первичной энергии в развивающихся странах [123], а при правильном преобразовании могут помочь снизить давление сырья для производства бионефти и адсорбционного биоугля.

Важной задачей является эффективная переработка этих отходов как с экологической, так и с экономической точки зрения. Отходы содержат широкий спектр компонентов, которые требуют тщательной обработки перед утилизацией. Они могут содержать большое количество воды, что может вызвать затруднения при прямом сгорании, а также при быстром и мгновенном пиролизе.Они также могут содержать лигноцеллюлозные материалы, которые затрудняют биохимический процесс. Из-за трудностей при сборе и транспортировке строительство крупных заводов может быть неэкономичным. Все вышеперечисленные проблемы ставят задачу эффективного использования отходов при существующих распространенных методах переработки. Следовательно, необходим метод, позволяющий учесть эти проблемы.

Промежуточный пиролиз считается эффективным и экологически безопасным средством обработки отходов. Он обладает способностью обрабатывать сложные малоценные и высокозольные отходы, такие как сточные воды и шлам после удаления краски, которые не могут быть обработаны быстрым пиролизом [37].Он может работать с различными типами сырья, крупными размерами, с высокой влажностью, а также экономично работает на заводе любого размера и, таким образом, может обрабатывать отходы [12]. Этот процесс более надежен и устойчив и, следовательно, подходит для малых и средних масштабов [31]. Использование больших размеров и производство бионефти прямого использования позволяет снизить затраты на малых и средних предприятиях. Таким образом, промежуточный пиролиз является хорошим кандидатом для обработки отходов с минимальной предварительной обработкой или без нее, при этом получаются продукты хорошего качества.Поскольку промежуточный пиролиз является кандидатом на совместное производство адсорбционного биоугля и бионефти, переработка отходов может быть технологией, служащей ресурсам и окружающей среде.

Исследование промежуточного пиролиза производственной бионефти Eucalyptus sp. и Picea abies. древесные отходы обнаружили, что необходимость в улучшении бионефти практически отсутствует по сравнению с быстрым пиролизом таких отходов [31]. Изучение органической части твердых бытовых отходов выявило образование бионефти, которая является стабильной и неньютоновской [5].Исследование Del Pozo et al. [124] на кожуре кофейного серебра привело к увеличению энергии biochar и biooil с 200-500 тонн эквивалента галловой кислоты в год. Исследование отходов винограда (выжимки винограда) в 2021 году, проведенное Del Pozo et al. [125] указал, что промежуточный пиролиз более эффективен, чем торрефикация при переработке этих отходов и производстве антиоксидантов. Исследование также показало производство как хорошего биоугля, так и бионефти с двумя разделенными частями. Исследование Yang et al. [126] предположил, что использование промежуточного пиролиза отходов в Китае может быть прибыльным без дочерних компаний.Промежуточный пиролиз осадка сточных вод и осадка очистки от краски показал, что бионефть имеет высокое содержание углерода и водорода и, следовательно, высокую теплотворную способность, сравнимую с биодизелем, с легкостью хранения и транспортировки на экономическом уровне [26]. Также было доказано, что промежуточный пиролиз отходов рисовой соломы компенсирует углекислый газ, чем остальные типы [32]. Другие промежуточные исследования пиролиза отходов, таких как органическая фракция твердых бытовых отходов [12], жом сахарного тростника [127], жом сахарного тростника и шелуха овса [128], куриный помет для производства удобрений и тепла [5], шелуха пшеницы [27], отработанные шины [129] и скорлупа арахиса Bambara [24] оценили преимущества промежуточного пиролиза.Эти хорошие результаты указывают на эффективность промежуточного пиролиза в конверсии отходов по сравнению с распространенными в настоящее время технологиями. Благодаря своей способности к совместному производству бионефти и адсорбционного биоугля, отходы являются хорошим потенциальным сырьем для совместного производства.

4. Возможности и проблемы промежуточного пиролиза

Промежуточный пиролиз — это относительно новая технология, но она продемонстрировала больше преимуществ, таких как способность обрабатывать сложное сырье [130]. Он производит три продукта, качество которых можно использовать напрямую или с небольшим обновлением [52, 131].У него есть большие шансы стать жизнеспособной технологией, особенно при обработке отходов, которые в настоящее время накапливаются во всем мире, и, следовательно, снизить стоимость обработки исходного сырья и повышения качества продукции. У него также есть большие возможности для работы на малых и средних предприятиях, поскольку он по-прежнему экономически выгоден в небольших масштабах. Он также имеет большие возможности в совместном производстве бионефти и адсорбционного биоугля, который практически не требует модернизации. Такие перспективные возможности открылись с точки зрения экономической выгоды от обработки скорлупы кокосовых орехов для получения высококачественной бионефти [132], комбинированного производства тепла и энергии при промежуточном пиролизе, связанного с экономикой и окружающей средой [37].В других исследованиях, например, как указано в разделе 4 по утилизации отходов, промежуточный пиролиз дает возможность рекуперировать энергию и защищать окружающую среду от отходов биомассы.

Проблемы, с которыми сталкивается эта новая технология, включают использование водной фазы, которая содержит определенное количество энергии. Исследование, проведенное Торри и Фаббри [28], показало, что его использование в производстве биогаза требует предварительной обработки или использования катализаторов. Кроме того, хорошее распределение и качество зависят от контроля параметров [132] и использования соответствующих реакторов.Некоторые перспективные реакторы спроектированы, другие находятся в стадии разработки [130]. Сейчас подходящее время для расширения исследований по оптимизации параметров совместного производства адсорбционного биоугля и бионефти. Кроме того, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы включить использование катализатора для повышения качества продукции.

5. Заключение

В этой обзорной статье проанализирована возможность использования промежуточного пиролиза в качестве новой технологии при совместном производстве бионефти и адсорбционного биоугля.Наблюдаемые преимущества хорошего распределения продукта и одновременного производства бионефти и биоугля делают его кандидатом на совместное производство бионефти и адсорбционного биоугля. Анализ показал, что органическая бионефть имеет высокое качество, сопоставимое с биодизелем и ископаемым маслом. Он имеет высокую теплотворную способность, низкую вязкость, высокую стабильность и смешиваемость, что делает его лучше бионефти, полученной при быстром пиролизе. Кроме того, сравнение показало, что биоуголь от промежуточного пиролиза более подходит для гидрометаллургической адсорбции и, таким образом, используется в качестве активированного угля.Также было понято, что он может эффективно обрабатывать отходы различного состава, высокого содержания влаги и большого размера и, таким образом, стать кандидатом на совместное производство бионефти и активированного угля для постоянно увеличивающегося количества отходов.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *