Пиролизная печь на отработанном масле: Устройство пиролизных котлов и печей на отработанном масле

Содержание

Печи на отработанном масле Тепламос: от Т-603 к НТ

В августе 2011 года наша компания объявила о старте продаж печи на отработанном масле Тепламос НТ. Данные модели пришли на смену успешной и хорошо продаваемой модели Тепламос Т-603 и, по сути, являются ее продолжением.

В этой обзорной статье мы расскажем об основных отличиях печи на отработанном масле новой серии НТ от старой версии Т-603.

Если говорить исключительно об отличиях и обновлениях, то самый важное и главное отличие новых обогревателей на отработанном масле — это используемый метод сжигания топлива. В печи на отработке Т-603 использовался широко распространенный и применяемый почти всеми иностранными и отечественными производителями капельно-испарительный метод.


Суть метода проста и эффективна. Для пуска обогревателя сначала необходимо было немного налить диз.топлива на чугунную тарелку, находящуюся внутри отопителя, и поджечь его для того, чтобы тарелка раскалилась. Это гарантировало дальнейшее воспламенение топлива.

Далее, при помощи регулятора подачи топлива необходимо начать подачу масла на предварительно раскаленную тарелку, на которой и происходило сгорание отработанного масла и выделение тепла. Вентилятор, который установлен позади теплообменника, автоматически включался, и обдувал теплообменник с внешней стороны, тем самым происходит теплообмен. Подогретый теплый воздух поступал в помещение, отработанные холодные газы выходили через дымоход, на улицу.


Печь на отработке Тепламос НТ имеет совершенно иной принцип сжигания — пиролизный. Этот новый метод для рынка неавтоматических печей впервые применен в промышленном производстве!

Суть метода в следующем: Снять верхнюю крышку отопителя и камеры сгорания, добавить внутрь теплообменника 100-200 грамм отработанного масла и осуществить поджиг, при помощи смоченной в диз.топливе и подожженной тряпки или ветоши. Далее необходимо включить всего две клавиши: сеть и подача топлива. Топливо, при помощи блока подачи топлива начинает поступать в предварительно разогретую пиролизную чашу сгорания, которая находится на дне камеры сгорания. По мере нагрева камеры сгорания и пиролизной чаши (до 10 минут), горение в пиролизной чаще прекращается и начинается выделение пиролизного газа, который сгорает в струях воздуха, поступающего по воздуховоду крышки камеры сгорания. При горении пиролизного газа выделяется тепло, которое снимается с камеры сгорания при помощи вентилятора (модели НТ-602, НТ-603, НТ-605). У модели НТ-612 тепло передается в помещение за счет естественной конвекции.


Пиролизный метод сжигания отработанных масел достигается за счет особой конструкции камеры сгорания и специально сконструированной крышки камеры сгорания с воздухоподающей трубой. Сверху крышки расположено отверстие большого диаметра для естественной подачи воздуха внутрь, а по всему телу воздухопадающей трубки, в определенном порядке высверлено множество небольших отверстий, необходимых для выделения пиролизных газов. Новая конструкция и новый принцип сжигания позволяет иметь более высокий КПД, чем у своего предшественника, а также обеспечивает более полное сгорание отработки масла.

Так как при работе оборудования применяются принципиально разные технологии сжигания отработанных масел, то и камера сгорания и теплообменник существенно различаются.

Камера сгорания печи на отработке Тепламос Т-603 состояла из следующих компонентов: сама камера сгорания, с установленной в нее тарелкой для сжигания отработанных масел, а также верхним кольцом и цилиндром-дожигателем. Их картинки расположены ниже.

 

Камера сгорания печи на отработанном масле Тепламос НТ пиролизного типа, за счет применения нового принципа сжигания отработанных масел, не требует такого большого количества разных элементов в камере сгорания. Она состоит из камеры сгорания, пиролизной чаши и воздухопадающей трубки с отверстиями. Их картинки также расположены ниже.

 

Раз уж мы упомянули о тарелках, то очень важным отличием является тарелка, на которой происходит сжигание отработки.

 
У печи на отработанном масле Тепламос Т-603 использовалась чугунная тарелка большого диаметра. Вес такой тарелки — 6 кг.

Бывали случаи, когда чугунная тарелка от высоких температур или от неаккуратного использования выходила из строя.

Обновленная тарелка у печей на отработке Тепламос НТ выполнена из нержавеющей стали, что существенно продлит срок службы этой важной запасной части. Пиролизная чаша имеет более высокие борта, в отличие от чугунной тарелки Т-603.Также, из-за пиролизного типа сжигания масел, диаметр тарелки в 4 раза меньше, чем у чугунной тарелки Т-603. Вес обновленной тарелки из нержавеющей стали — меньше 1 кг.

 
И у чугунной тарелки, и у пиролизной чаши из нержавеющей стали предусмотрена скоба, за которую при помощи кочерги с длинной ручкой ее можно поддеть и вытащить из камеры сгорания, например для проведения технического обслуживания. Кстати, кочерги тоже различаются.

Трость, которая поставлялась с обогревателем Т-603 более длинная, и имеет на своем конце совок, для очистки тарелки от несгоревшего отработанного масла.

У печей НТ трость гораздо компактнее, и не имеет на конце совка.


Важное обновление заключается в модернизации электродвигателя насоса подачи отработанного масла.

В старых обогревателях применялся стандартный электродвигатель. В обновленных обогревателях, электродвигатель доработан и стал более сбалансированным и плавным в работе. Кстати, на новых аппаратах НТ установлен цифровой счетчик, который будет показывать то количество отработанного масла, которое вы сожгли в печи. Счетчик расхода топлива у печи на отработке Т-603 не был предусмотрен из-за конструктивных особенностей аппарата.

Если говорить о мощности, то печь на отработанном масле Тепламос Т-603 имела один диапазон мощности: от 20 до 35 квт/час.

Обновленный модельный ряд печей на отработанном масле имеет уже 4 модели: НТ-612, с тепловой мощностью от 5 до 15 квт/час; НТ-602, с тепловой мощностью от 5 до 20 квт/час; НТ-603, с тепловой мощностью 16-30 квт/час и НТ-605 с тепловой мощностью 35-50 квт/час.

За счет этих изменений обновленный ряд печей Тепламос имеет гораздо меньшие габаритные размеры и вес.

Для примера сравним Т-603 и ее одноклассника в новом модельном ряду Тепламос — НТ- 603.

Напомним, что обе модели имеют мощность около 30 квт/час.

Габариты Т-603 (ДхШхВ, мм): 930x640x1190. Вес 97 кг.

Габариты НТ-603(ДхШхВ, мм):490х620х850. Вес 40 кг.

Разница видна невооруженным взглядом.

Надеемся, что на смену печи на отработанном масле Тепламос Т-603 пришли действительно более современные и серьезные модели, которые будут радовать своих покупателей простотой в работе и обслуживании, а также заметной эффективностью.


Никакая часть этой статьи не может быть воспроизведена в какой-либо форме и какими-либо средствами, будь то электронные или механические, и опубликована в Интернете если на это нет письменного разрешения владельца авторских прав. © ТермоАльянс, 2011.

устройство и варианты изготовления своими руками

Отслужившее свой срок индустриальное масло является ценным углеводородным сырьём, подлежащим утилизации. Один и способов его применения заключается в сжигании в специальных печах. Печка на отработке способна обогреть жилое и производственное помещение, а сделать ее можно своими руками.

Содержание статьи

Технологии применения

Существуют различные технологии, позволяющие использовать отработанное масло:

  • тонкая очистка от загрязняющих частиц и суспензий и подготовка для вторичного использования;
  • разделение на фракции в установках для крекинга с целью получения жидкого печного топлива;
  • непосредственное сжигание в специально оборудованных топочных камерах, которыми для этой цели может быть оборудован котёл или печка.

Вторичное использование масел по прямому назначению возможно далеко не всегда. Для этой цели годится не любое вторичное сырьё. Очистке с целью повторного использования обычно подвергается отработка одного типа масла (а не смесь различных продуктов). Например, слитое трансмиссионное масло очищается от металлической стружки, твёрдых и жидких загрязнений, после чего вновь заливается в редуктор.

Для осуществления крекинг-процесса требуется наличие оборудования, которое обычно используется на нефтеперерабатывающих заводах. Таким образом, для переработки надо перевозить сырье на специализированные предприятия.

Использование отработки в качестве готового топлива более удобно, его можно осуществлять на месте. Для этой цели пригодно масло любого типа, а также произвольные смеси различных видов масел.

Целесообразность использования отработанного масла

На рынке отопительных агрегатов представлен широкий выбор котлов, воздушных обогревателей и печей заводского изготовления, рассчитанных на сжигание отработанных масел. Они представляют собой разновидность агрегатов, работающих на жидком топливе. Такие установки могут применяться в системах водяного и воздушного отопления зданий различного назначения, таких как жилой коттедж, загородный домик, производственный цех или офис, складское помещение, гараж, теплица.

Обратите внимание! В экономическом отношении применение отопления на отработке имеет важное преимущество – низкую стоимость топлива.

В наибольшей степени это имеет отношение к предприятиям, осуществляющим обслуживание различных видов техники, связанное с заменой масла. Кроме пунктов автосервиса, сюда относятся все крупные промышленные предприятия, имеющие машинный парк автомобильной, строительной и другой техники, депо организаций железнодорожного транспорта, обслуживающие дизельные электровозы.

Все производственные субъекты, перечисленные выше, имеют некоторый, постоянно пополняемый объём отработанных смазочных материалов, подлежащих утилизации. Она, в свою очередь, требует определённых затрат, в том числе и со стороны владельца вторичного сырья. В таких условиях использование отработки в качестве жидкого топлива может принести прямую выгоду.

Рассмотреть возможность организации отопления с использованием масляной отработки также имеет смысл, когда есть возможность дёшево приобретать это топливо регулярно и в достаточных количествах.

Принцип работы горелок на отработке

Отработанное масло как жидкое топливо имеет свои особенности. Во-первых, оно существенно гуще дизельного топлива, по консистенции ближе к мазуту. Во-вторых, и это более важно, отработка чаще всего содержит различные твёрдые и жидкие включения. Это мельчайшая металлическая стружка, образующаяся в результате износа трущихся металлических поверхностей, частицы кокса, возникающие при воздействии на масло высоких температур. При сборе отработанного масла в него могут попадать влага, охлаждающие жидкости и другие посторонние включения.

Особенности технологии сжигания отработанных масел заключаются в следующем:

  • необходимость предварительной очистки отработки от механических загрязнителей;
  • разогрев масла перед подачей в камеру сгорания, обеспечивающий повышение текучести топлива и испарение влаги;
  • особая конструкция самой камеры сгорания, обеспечивающая горение не жидкой субстанции, а паров перегретого масла.

Центральным элементом большинства конструкций горелок котлов и печей на отработке является тарельчатая деталь, на плоскую поверхность которой подаётся предварительно разогретое масло. В процессе работы тарелка разогревается до очень высокой температуры, благодаря чему масло на ней мгновенно испаряется и вспыхивает. Дозированная подача разогретого масла производится через форсунку или капельницу. Изменением интенсивности подачи отработки регулируется нагрузка котла или печки.

Виды конструкций

Полное сгорание такого вида топлива, как масляная отработка, возможно только при его испарении или газификации. Все котлы и печи на отработке используют различные методы газификации. По этому признаку все агрегаты подразделяются на две категории. К первой относятся котлы и печи, осуществляющие предварительную газификацию топлива (имеющие горелки Бабингтона с наддувом). Ко второй – агрегаты, оборудованные испарителями, газифицирующими отработку в процессе сгорания (капельные и пиролизные).

Горелки с наддувом

В основе таких конструкций лежит принцип, запатентованный в своё время Робертом Бабингтоном. Первоначально горелки Бабингтона использовались в котлах и печах, работающих на дизельном топливе. Впоследствии такие горелки стали применяться в некоторых агрегатах, предназначенных для использования в качестве топлива смеси отработанных масел. Принцип работы печей для отработки с наддувом заключается в следующем.

Предварительно разогретая отработка под действием небольшого давления или самотёком подаётся на некую поверхность, обычно имеющую форму полусферы, в которой имеется одно или несколько отверстий малого диаметра. К отверстиям с обратной стороны поверхности подведены трубки, по которым поступает сжатый воздух. При попадании капель горячего масла в струи воздуха, происходит распыление топлива, то есть образование топливно-воздушной смеси, которая подаётся в камеру сгорания. Так обеспечивается оптимальный баланс паров топлива с кислородом, благодаря чему происходит практически полное сгорание отработки.

Избытки масла, которые не были распылены струями воздуха, стекают по поверхности вниз, возвращаясь вновь в топливный бак. Подача воздуха может осуществляться компрессором или напорным вентилятором.

Горелки с капельной подачей топлива

Конструкции такого типа считаются наиболее простыми, поэтому чаще всего используются при кустарном изготовлении горелок своими руками. Камеры сгорания агрегатов капельного типа обычно устроены следующим образом.

В нижней части камеры располагается ключевой элемент конструкций этого вида – чаша-испаритель, на которой происходит процесс горения. Предварительно разогретая отработка подаётся по трубке небольшого диаметра и каплями или тонкой струйкой падает на чашу. Раскалившаяся в процессе горения чаша мгновенно испаряет поступающую жидкость, пары которой тут же воспламеняются. Основная часть камеры сгорания располагается выше испарителя.

Пиролизные котлы на отработке

Процесс пиролиза характеризуется тем, что горение топлива и газифицированных горючих компонентов, называемых пиролизным газом, происходит раздельно. Обычно пиролизные котлы отличаются протеканием процесса горения при недостатке кислорода. Однако данное условие не является обязательным. В какой-то мере пиролиз имеет место при любом сгорании различных веществ.

При горении паров масляной отработки также происходят процессы пиролиза, в результате которого выделяется газ, содержащий горючие компоненты. В конструкциях пиролизных печей созданы условия для полного использования энергии, содержащейся в газах. Для этой цели несколько изменяется устройство камеры сгорания. Удлиняется путь, который проходят горящие газы, движущиеся в направлении дымовой трубы.

Конструктивно это достигается следующим образом. Камера сгорания окружается водяной рубашкой, снабжённой вертикальными сквозными проходами для раскалённых газов, в которых продолжают догорать пиролизные компоненты.

Масляная отработка, поступающая в камеру сгорания печи, испаряется и воспламеняется в нижней области камеры. При этом часть вещества сгорает сразу, выделяя тепло, другая часть под воздействием температуры подвергается пиролизному разложению. Продукты этого разложения вместе с раскалёнными газами поднимаются в верхнюю область камеры, нагревая при этом водяную рубашку печи или котла. По ходу своего движения продукты пиролиза продолжают тлеть в условиях недостатка кислорода, потреблённого открытым пламенем сгоревшей части топлива.

Далее горящие газы, достигая закрытого верхнего торца, двигаются через проходы в водяной рубашке. Они направляются опять вниз, где располагается выход к дымовой трубе. На протяжении этого зигзагообразного пути происходит догорание частиц топлива, сопровождающееся теплоотдачей от камеры сгорания к водяной рубашке.

Очевидно, что такой замысловатый путь догорающие газы не в состоянии пройти только под воздействием естественной конвекции. Для обеспечения работоспособности такого устройства печи необходимо наличие дополнительного дутья. Принудительный приток воздуха обеспечивается обычно вентилятором с регулируемыми оборотами, направляющим воздух вниз камеры сгорания. Для увеличения экономичности печи или котла забираемый из атмосферы воздух перед подачей в камеру сгорания можно нагревать, используя тепло выходящих дымовых газов.

Печь на отработке из газового баллона

Следует заметить, что цены на заводские агрегаты, рассчитанные на сжигание масляной отработки довольно высоки. Это относится как к европейским, так и отечественным продуктам. С другой стороны, основы конструкции камеры сгорания таких отопительных приборов очень просты. Эти два обстоятельства привели к тому, что многие пытаются самостоятельно изготовить печку на отработке, при этом имеется множество успешных примеров.

Печь-буржуйка отличается от котла тем, что отапливает то помещение, в котором она установлена путём нагревания окружающего воздуха своими стенками. Как отопительное устройство печь уместно использовать для обогрева гаража, сарая, небольшой мастерской.

При выборе подручных материалов, из которых можно сварить печь своими руками, мастера часто останавливаются на газовых баллонах. Действительно, форма и размер этих ёмкостей почти идеально подходят для изготовления корпуса печи. Чаще используются резервуары от газобаллонного оборудования автомобилей, которые имеют форму цилиндра с закруглёнными торцами.

В торце баллона, который будет располагаться внизу, прорезается отверстие для приваривания перфорированной трубы диаметром около 100 мм. Это будет камера сгорания. Перфорированная часть располагается внутри баллона.

Чашей-испарителем будет служить нижний выпуклый торец баллона. Подача топлива осуществляется через трубу, проходящую насквозь через верхний торец, а выпускная труба приваривается к боковой поверхности баллона в его верхней части.

Вместе с подачей топлива следует предусмотреть принудительное нагнетание воздуха в камеру сгорания. Для этого часто используют автомобильные вентиляторы, производительность которых можно регулировать, изменяя напряжение питания.

Для изготовления печки на отработке своими руками нужны чертежи, которые необходимо составить самостоятельно, либо воспользоваться готовыми.

Как изготовить печь из листового металла

Использовать листовой металл при изготовлении самодельной печи в некотором смысле предпочтительней, чем газовый баллон. Стальной лист можно выбрать большей, чем стенки баллона, толщины, что обеспечит более длительную эксплуатацию. По возможности следует выбирать жаропрочную сталь, которая будет лучше работать в условиях высоких температур.

Корпус печи при таком выборе материала будет иметь прямоугольную форму. В остальном конструкция камеры сгорания может быть такой же, как у газобаллонного аналога. Плоская форма верхнего торца печи на отработке может быть использована как варочная поверхность, на которой можно вскипятить чайник и приготовить еду.

Чтобы увеличить площадь варочной поверхности, ввод топлива с наддувом можно осуществлять через боковую стенку агрегата. Схема для изготовления своими руками печи на отработанном масле поможет правильно выбрать материал и выполнить оптимальный раскрой.

Меры безопасности

При эксплуатации печей и котлов, работающих на масляной отработке, следует помнить, что они являются объектами повышенной пожарной опасности в той же мере, как и любые другие отопительные агрегаты на жидком топливе.

Во избежание неконтролируемого возгорания в помещении, где работает печь, необходимо соблюдение следующих правил:

  • применять следует только тот вид топлива, на который рассчитан используемый агрегат;
  • применяемое топливо не должно содержать воду, что чревато резким её закипанием в камере сгорания с последующим выбросом пара с горящим маслом;
  • условия хранения отработки должны исключать ее возгорание и попадание в нее влаги.

Кроме пожарной опасности необходимо помнить о токсичности продуктов горения, удаляемых дымовой трубой. По этой причине очень важно постоянно следить за исправностью системы удаления дымовых газов и не допускать их скопления в обогреваемом помещении.

При использовании отопительных агрегатов заводского производства безопасный уровень эксплуатации обеспечивается соблюдением всех пунктов инструкции для пользователя, а также своевременным и полным проведением мероприятий по техническому обслуживанию оборудования.

Кроме перечисленного, существует достаточно серьёзная опасность получения ожога о печную поверхность, которая разогревается до очень высокой температуры. Расположение устройства должно сводить к минимуму возможность случайного прикосновения к его поверхности незащищённой кожей.

Печь на отработанном масле своими руками: инструкция и чертежи

Автор Татьяна На чтение 7 мин. Опубликовано

В нежилых помещениях, в которые не проведены способы обогрева, устанавливаются небольшие обогревающие установки.

Одной из таких конструкций является печь на отработанном масле своими руками. Она строится без труда. Необходимо только выбрать подходящий тип сооружения.

Типы печей

Существует два типа печей на отработке, доступные для самостоятельной постройки: буржуйки открытого типа и капельные устройства. Их объединяет тип используемого топлива и простота конструкций, которая по сути обычная пиролизная печь.

Буржуйки открытого типа

Буржуйка на отработанном масле открытого типа действуют по следующему принципу: 

  1. Необходимо залить масло в емкость, расположенную в нижней части конструкции.
  2. После топливо поджигается сквозь проем.

Так как работает печь без дозатора, контролировать подачу и горение масло в такой системе достаточно сложно. Куда легче это делать, если используется закрытая печь:

Закрытая печь подразумевается наличие крышки для перекрытия кислорода. Когда масло разгорится, отверстие закрывается крышкой. Усиление процесса горения происходит благодаря воздуху, проникающего в конструкцию через отверстия.

Преимущества буржуйки открытого типа:

  • топливом может быть машинное масло или любое твердое сырье;
  • простота конструкции;
  • компактные размеры печи на отработанном масле и низкий вес;
  • не требуется возводить фундамент, оборудовать специальную дымоходную трубу.

Недостатки буржуйки открытого типа:

  • должна иметься защита во избежание возгорания от элементов горения, которые выходят из топки;
  • при несоблюдении правил безопасности можно получить серьезные ожоги;
  • большое количество потребляемого топлива.

Лучше всего буржуйка подойдет для отопления на отработанном масле помещения непродолжительное время. Из-за невозможности быстро затушить печь на отработанном масле с наддувом, в нее заливают строго определенное количество масла.

Капельные печи

Принцип работы печи на отработанном масле немногим сложнее, чем у буржуек:

Масло из баллона поступает в чашу по каплям. Сама чаша раскалена до высокой температуры, из-за чего в момент соприкосновения масла с поверхностью топливо моментально испаряется и сгорает. Капельная печь считается более безопасной из-за возможности дозирования поступающего топлива. Наддув воздуха осуществляется при помощи вентилятора.

Капельные печи имеют следующие достоинства:

  • компактные габариты;
  • эффективность отопления в течение долгого времени;
  • подача топлива осуществляется автоматически из баллона.

Капельные печи имеют следующие недостатки:

  • обеспечить достаточную очистку отработанного топлива перед использованием в качестве топлива для печи;
  • организация подачи топлива по каплям;
  • проблемы с топливным насосом, когда нет возможности регулирования производительности устройства.

Особенности самодельного оборудования

Оба типа печей на отработавшем масле, построенные своими руками, имеют серьезные недостатки (рассмотренные выше). По этим причинам такие средства обогрева редко используются в жилых помещениях, но мини печь на отработанном масле можно часто встретить в гаражах, теплицах, постройках для содержания скота и в любом другом месте, где отсутствуют горючие материалы.

Основные чертежи и общие схемы по строительству печей нередко дорабатываются при помощи водяных рубашек и водогрейных змеевиков. В итоге получается система водяного отопления на отработанном масле, дешевая в обслуживании.

Но возможны такие доработки только в случае автоматического поступления масла, иначе контролировать функционирование системы будет невозможно.

Как сделать печь своими руками

Изготовление печи на отработке возможно самостоятельно, для чего потребуется сделать чертеж. Взять его можно из интернета или создать лично с нуля.

К использованию рекомендуются готовые чертежи, ведь такая схема печи на отработанном масле не имеет ошибок, которые можно допустить при самостоятельно черчении.

Чертежи и схемы

При самостоятельном создании печи на отработанном масле, воспользуемся следующими проверенными чертежами и схемами:

Или можно взять одним из представленных ниже:

Необходимые инструменты

При строительстве печи на отработанном масле своими руками потребуются следующие инструменты:

  • болгарка;
  • дрель;
  • рулетка;
  • сварочный аппарат;
  • шлифовальный круг.

Дополнительно потребуется растворитель и краска, которой будет покрыта построенная печь на отработанном масле своими руками.

Этапы монтажа

Сама процедура создания печи заключена в следующих этапах:

  1. Подготовка заготовок согласно чертежу. Места среза обрабатываются, чтобы убрать заусенцы.
  2. Соединение деталей нижнего бака. Для изготовления дна используется листовой металл, который приваривается к корпусу, в качестве чего используется труба, при помощи уголков или обрезков от трубы.
  1. Сверлятся отверстия в верхнем отрезке трубы (минимум 10 сантиметровой).
  2. Крышки нижнего банка соединяются при помощи сварки.
  3. Устанавливается заслонка, перекрывающая подачу кислорода в нижний бак. Для крепления используется простая заклепка.
  1. Соединяются детали верхнего бака.
  2. Приваривается труба с просверленными отверстиями к крышке верхней камеры. Также устанавливается перегородка, которая предотвратит выход пламени за пределы печи и увеличит эффективность нагрева.
  3. Крышка с дымоотводящей трубой приваривается к верхней камере.
  4. Для увеличения жесткости к верхней камере приваривается перфорированная труба. Для аналогичного результата могут быть добавлены стяжки между крышкой нижнего бака и камерой сверху.
  5. Верхняя часть печи надевается на нижний бак.
  6. Зачищаются все сварные швы, удаляется ржавчина.
  7. Очищенная построенная печка покрывается кремнийорганической краской. Она позволит увеличить эксплуатационный срок.
  8. Присоединение печи к дымоходу, высота которого должна превышать четыре метра для улучшения тяги.
  1. При необходимости подключения водяного контура к печи необходимо подсоединить его к верхней камере. Подсоединение напрямую не является безопасным вариантом. Чтобы исключить вероятность выплеска нагретого масла, рекомендуется использовать отдельный бак.

Специальный бак изготавливается любой формы, но обязательно должен соответствовать одному нюансу – прилегать к верхней камере, иначе часть тепла будет расходоваться впустую. Банк должен быть оборудован двумя штуцерами: для нагретой воды (сверху) и для остывшей обратки (снизу). На выходе из бака должны иметься приборы для отслеживания температуры и давления.

Правильная эксплуатации

После постройки печи, нужно правильно и грамотно ее эксплуатировать.

Розжиг

Проблема эксплуатации печи возникают при наступлении холодного сезона. Зимой пары масла не смогут гореть, так как возможно это только при достаточном нагревании. Из-за этого приходится использовать сторонние жидкости в качестве розжига (бензин, спирт). Розжиг наливают тонким слоем на масло, после чего поджигают.

Нагревание начнется после прогревания верхнего слоя масла. Тогда печь начнет функционировать в стандартном режиме. После этого можно открыть вентиль на шланге, через который будет подаваться масло в печь. Чтобы остановить подачу топлива потребуется только перекрыть вентиль.

Очистка

Чтобы очистить печь от образовавшегося при эксплуатации нагара, необходимо использовать металлические ерши или мелкий гравий. При использовании второго варианта камни закидываются в дымовую трубу. Совершая путь до топочной камеры через дымоход, камень отобьет скопившуюся сажу. Гравий и сажа попадают в поддон.

Если правильно эксплуатировать печь, то она сможет прослужить продолжительный срок. Использовать такие способы обогрева в жилом доме не рекомендуется из-за выделяемого запаха, о чем говорят отзывы.

Техника безопасности

Печь на отработанном масле является источником высокой вероятности возгорания. Особенно опасными являются открытие поверхности, нагреваемые до крайне высоких температур.

При эксплуатации необходимо соблюдать технику безопасности:

  1. В камеру сгорания не должна попадать любая жидкость.
  2. В комнате, где установлена печка на отработанном масле, должен иметься огнетушитель. В интернете есть большое количество видео, где показаны последствия тушения масла водой.
  3. В месте установки не должно иметься сквозняков. Порыв ветра может стать причиной выноса пламени через трубу.
  4. Диаметр должен превышать 100 мм.
  5. Любые другие деревянные поверхности близ печки на отработанном масле должны также быть обшиты негорючим материалом.
  6. Нельзя заливать масло в раскаленную печь.
  7. Пол под печью должен изготавливаться из несгораемых материалов. Если полы деревянные, то на них можно обшить металлом.
  8. Рядом с печью не должны складироваться горючие и сгораемые материалы. Поэтому отработанное масло должно храниться отдельно.

Если попытаться потушить печь для гаража на отработанном масле водой, то это приведет только к увеличению площади горения. Устранять очаг можно только при помощи порошкового или химического огнетушителя.

Самодельные печи является отличным прибором для отопления, на который не требуется тратить больших средств. Для лучшего распределения тепла в помещении, к печи подключается водяная система. Для безопасного использования печки на отработанном масле необходимо следовать правилам эксплуатации.

Видео: печь на отработке.

Пиролизный котел на отработанном масле

котел на отработке/

котел на отработке/Воздуховод в пиролизной камере.cdw

котел на отработке/воздуховод в горелке горизонтальный.m3d

котел на отработке/воздуховод в горелке. m3d

котел на отработке/Воздуховод в пиролизной камере горизонтальный участок.cdw

котел на отработке/воздуховод к подогревателю d57.m3d

котел на отработке/вход-выход воды d57.m3d

котел на отработке/Дымовые трубки в сборе.a3d

котел на отработке/Дымоход d133.m3d

котел на отработке/Дымоход.cdw

котел на отработке/Корпус (труба внешняя).cdw

котел на отработке/Котёл на отработке.a3d

котел на отработке/Котёл на отработке.jpg

котел на отработке/Котел на отработке в сборе.cdw

котел на отработке/Крышка котла верхняя.cdw

котел на отработке/Крышка котла нижняя.cdw

котел на отработке/Крышка котла нижняя.m3d

котел на отработке/Крышка котла.m3d

котел на отработке/Крышка пиролизной камеры.cdw

котел на отработке/Крышка пиролизной камеры. m3d

котел на отработке/Отвод d140.m3d

котел на отработке/Отвод.m3d

котел на отработке/Подогреватель воздуха.cdw

котел на отработке/стенка боковая топки.m3d

котел на отработке/стенка верхняя топки.m3d

котел на отработке/стенка нижняя топки.m3d

котел на отработке/Стенка топки боковая.cdw

котел на отработке/Стенка топки верхняя.cdw

котел на отработке/Стенка топки нижняя.cdw

котел на отработке/Труба в котле.cdw

котел на отработке/Труба внешняя.m3d

котел на отработке/Труба внутренняя (Пиролизная камера).cdw

котел на отработке/Труба внутренняя.m3d

котел на отработке/Труба подогревателя воздуха.m3d

котел на отработке/Трубка дымовая внутренняя d57.m3d

котел на отработке/Фрагмент. frw

как сделать печку с водяным контуром своими руками

На чтение 7 мин. Просмотров 99 Опубликовано Обновлено

Отработкой называется уже использованное моторное, индустриальное или трансмиссионное масло и мазут, в больших объемах скапливающиеся на автопредприятиях, в пунктах СТО и в ведомственных гаражах. Они находят применение в качестве дешевого и достаточно эффективного топлива. Такой прием позволяет сэкономить немалые средства, к тому же теплоотдача от отработки по мощности соответствует действию электрообогревателя в 15 кВт. Расход сжигаемого горючего в этом случае составляет примерно 0,5-2 литра в час.

Разновидности и устройство печи

Печь на отработке применяется для отопления хозяйственных построек

Классическая печь на отработке, предназначенная для эксплуатации в гараже или мастерской, может быть изготовлена несколькими способами. Известно три типа конструкций, в которых применен данный вариант получения тепловой энергии:

  • Устройство прямого горения. Масляные пары дожигаются в ней в специальной перфорированной трубе открытого исполнения.
  • «Капельный» агрегат на отработанном масле с дожигающей камерой закрытого типа.
  • Печь, известная как горелка Бабингтона.

Капельное устройство Открытая камера сгорания Горелка Бабингтона

С практической точки зрения интерес представляют только первые две позиции. Последний же образец из-за своей сложности не рассматривается.

Устройство масляных печей, применяемых в качестве отопителей служебных и технических помещений, будет рассмотрено на примере пиролизной конструкции. Она представляет собой квадратную или цилиндрическую емкость, частично заполняемую отработанной соляркой или мазутом и оснащенную особой воздушной заслонкой. В верхней ее части предусмотрена труба с отверстиями, сквозь которые за счет естественной тяги всасывается наружный воздух. Еще выше расположена камера, используемая для дожигания топлива. В ней предусматривается специальная перегородка, посредством которой происходит отбор тепла от жидкого продукта горения.

Преимущества и недостатки

Отработанное масло стоит дешево, поэтому устройство обходится без лишних затрат

К достоинствам самодельных печей на отработанном масле относят:

  • годятся для обогрева закрытых пространств;
  • допускается эксплуатировать в технических помещениях, для обогрева небольших теплиц и других с/х построек;
  • просты в обустройстве и эксплуатации;
  • независимость от электричества.

К многочисленным минусам таких конструкций относят:

  • Для стабильной работы печи требуется постоянная воздушная тяга. В ее отсутствие агрегат начинает коптить и постепенно гаснет.
  • Попадая в масло, антифриз или водяные капли приводят к образованию опасных брызг в топливнике, что чревато возможностью пожара.
  • Конструкции отличаются слишком большим расходом горючего – до 2 литров/час при относительно низком показателе теплоотдачи.
  • Неразъемный корпус чистить от сажи очень сложно.

Не допускается применять отработку, имеющую посторонние примеси, которые повышают взрывоопасность жидкости. Дымоход и сам агрегат нуждаются в постоянной чистке от остатков продуктов сгорания (сажи). При интенсивном горении топлива печь очень сильно гудит.

Печи «капельного» типа

Принудительная циркуляция воздуха производится с помощью электрического вентилятора

Основное отличие капельных печей от пиролизных отопителей заключается в следующем:

  • Особой конструкции труба с перфорацией помещается в стальном корпусе, изготовленном из газового баллона или трубы подходящего диаметра.
  • Топливо в зону сжигания поступает в виде мелких капелек, которые затем свободно разбрызгиваются по дну чаши, находящейся под дожигателем.
  • Для повышения эффективности в таком агрегате предусматривается принудительный наддув воздуха, для чего в него встраивается электрический вентилятор.

Указанная схема построения печки на отработанном масле лишена многих недостатков, имеющихся у пиролизных агрегатов, но с другой стороны она нуждается в сетевом питании.

Сфера использования

Использование печки для обогрева теплицы

Печка на отработке согласно принципу своего функционирования относится к универсальным устройствам. В ряде промышленных областей эти агрегаты используются в качестве калориферов и тепловых пушек.

Для отопления частных жилых помещений эти устройства применяются очень редко, поскольку небезопасны в эксплуатации. Из-за наличия раскаленных металлических поверхностей воздух постоянно пересушивается.

Для производственных помещений печи на отработанных смазочно-горючих продуктах подходят просто идеально, поскольку их основной плюс – быстрый нагрев окружающего воздуха за счет хорошей теплопередачи. Эти обогревающие устройства традиционно применяются для оперативного отопления следующих объектов:

  • огородных теплиц;
  • общественных и личных гаражей;
  • строительных площадок в зимнюю пору;
  • ремонтных мастерских и СТО, а также автомобильных моек.

Модернизированные обогревающие конструкции, оснащенные змеевиком, допускается интегрировать в водяную отопительную систему.

Как и из чего сделать печь своими руками

После сварки баллон необходимо покрасить термостойкой краской

Самый простой способ, позволяющий изготовить печь на отработанном масле своими руками, – использовать для этого подручные средства. В качестве корпуса, в который помещается емкость для заливки отработки, берется старый газовый баллон, предварительно очищенный от остатков голубого топлива. Помимо него для изготовления по чертежам печи на отработке своими руками потребуются:

  • Обычная стальная труба с типовым диаметром порядка 10 см для обустройства элементов корпуса, горелки и дымохода достаточно двух метров.
  • Стальной уголок на 5 см, который подготавливается из расчета чуть больше метра. Он необходим для изготовления подставки под печку, а также для деталей теплообменника и на дверные ручки.
  • Листовая стальная заготовка, идущая на заглушки и днище верхней камеры. Для этого потребуется около 50 см листа толщиной 2-4 мм.
  • Оставшийся от автомобиля тормозной диск, свободно помещающийся внутри баллона.
  • Пустая емкость из-под фреона стандартного объема с работающим игольчатым вентилем (клапаном) для изготовления топливного бака.

Из вспомогательных деталей потребуются кусочек шланга для подачи топлива, а также пара хомутов и небольшой отрезок полудюймовой трубы. По нему в печку предполагается подавать саму отработку.

Порядок сборки

Вариант из металлических листов с термостойкой краской

Описание порядка самостоятельной сборка печи сводится к следующей последовательности действий:

  1. В днище подготовленного баллона проделывается сквозное отверстие.
  2. По его бокам вырезаются два проема, расположенные один над другим.
  3. Между ними из 4-хмиллиметровой стали приваривается площадка по форме баллона, служащая дном верхнего отсека. Но прежде в нем высверливается несколько отверстий, обеспечивающих доступ воздуха к маслу.
  4. В этой части печи вмонтируется камера сгорания вместе с теплообменником, а в нижнем отсеке – горелка с поддоном.
  5. Горелка крепится прямо на днище верхней камеры с наружной стороны, а поддон нижней части конструкции делается на основе чугунного тормозного диска, снизу к нему приваривается дно.
  6. Сверху конструкция закрывается крышкой с отверстием, через которое имеется доступ воздуха к ответной части горелки.

По завершении основных работ переходят к изготовлению муфты, соединяющей поддон с горелкой. Систему подачи масла делают на основе трубы, приваренной к поддону, подготовив предварительно отверстие соответствующего размера. Далее остается установить на трубе вентиль и подвести ее к баку с топливом.

Отводящую дым конструкцию лучше всего сделать из 10-сантиметровой трубы, привариваемой сбоку верхней камеры ближе к крышке. Дымоход выводится через стену и крышу прямо на улицу. Труба перед этим помещается в огнеупорный стакан.

Эксплуатация печи на отработанном масле

Печку необходимо оградить от соседних объектов огнеупорным материалом

В процессе эксплуатации печи на отработке важно всегда помнить о необходимости соблюдения правил техники безопасности при работе с легковоспламеняющимися веществами. В данном случае топливо сгорает в открытом виде, что чревато непредсказуемыми последствиями. Соблюдение правил ТБ сводится к следующим моментам:

  • Во время эксплуатации агрегат размещается на высоких подставках с опорой на поверхности из негорючих материалов.
  • Если поблизости находятся другие предметы или стены, их следует закрыть или отделать жаростойким материалом.
  • Не допускается разжигать и использовать печь на сильных сквозняках, способных перебросить пламя на другие легковоспламеняющиеся объекты.
  • Для загрузки в топку используется только хорошо очищенное от примесей масло или мазут.
  • Не разрешается доливать отработанное топливо при его интенсивном горении.

Рабочая емкость при розжиге печи заполняется отработкой хотя бы на две трети полного объема. Поверх добавляется несколько миллилитров растворителя или бензина, что позволит усилить испарения и спровоцировать загорание смеси.

Для поджигания печки используются специальный фитиль либо свернутая в трубку зажженная бумага, подносимые в отверстие для заливки топлива.

Полуавтоматическая пиролизная печь на отработанном масле Тепламос НТ-605 в Новосибирске (Котлы жидкотопливные)

Полуавтоматическая пиролизная печь на отработанном масле Тепламос НТ-605+ осевой вентилятор + Тколено

Тепловая мощность, кВт: 45-50
Тепловая мощность, мин. , ккал/час: 0,0406
Тепловая мощность, макс., ккал/час: 0,0581
Температура воздуха на выходе, °С: 50-80
Диаметр выходного отверстия / дымохода, мм: 130
Потребление топлива, л (кг)/час, min-max: 3,6-5,0
Производительность вентилятора, м3/час: 4000
Потребляемая мощность, Вт: 200
Напряжение питания, В: 220
Объем бака, л: 75
Вид топлива: Дизельное топливо, отработанное масло
Габариты (в упаковке), см: 135х60х100
Вес (в упаковке), кг: 100
Габариты (без упаковки), см: 135х60х100
Вес (без упаковки), кг: 97

Отличительными особенностями печей серии НТ компании ЗАО «Беламос» является:
— Использование в качестве топлива отработанных маслопродуктов, (например машинное масло).
— Благодаря конструкции пиролизной камеры сгорания — повышенный КПД (по сравнению с российскими и зарубежными аналогами)
— Печи серии НТ сконструированы и производятся с учетом опыта эксплуатации в российских условиях.

Основные технические преимущества печей серии НТ :
Надежность и простота конструкции:

— Печи очень надежны и просты в эксплуатации.
— При монтаже требуется только установка трубы дымохода.
— Конструкция печи разработана с учетом российского опыта эксплуатации
Безопасность работы:
— Температура кожуха меньше 45°С
— Защита от перелива топлива и перегрева обеспечивают безопасную эксплуатацию печи
— Сгорание топлива происходит без запаха и дыма
Удобство эксплуатации:
— Топливный бак входит в комплектацию печи и рассчитан на 14-25 часов работы
— Печи этой серии имеет плавную и точную регулировку мощности
— Дополнительной фильтрации или подогрева топлива не требуется
— Конструкция печи позволяет легко производить чистку и обслуживание
— После 10-12 часов непрерывной работы в максимальном режиме требуется только очистка тарелки камеры от продуктов сгорания
Традиционно, наиболее популярной областью применения печей серии НТ является:
— обогрев рабочих помещений автосервисов и складов;
— обогрев гаражей;
— обогрев цехов, механических мастерских, ферм, теплиц.
Печи НТ ТЕПЛАМОС имеют все необходимые сертификаты и разрешительные документы Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт), Санитарно-эпидемиологической службы РФ, а также сертификаты соответствия противопожарной защиты в строительстве «Fire-control»
Сделано в России

Печь на отработке с наддувом: 47 фото изготовления

Самодельная печь на отработке с наддувом: 47 фото пошагового изготовления печи своими руками, а также видео, где показана печь в работе.

Печка сделана из трубы диаметром 150 мм, толщина стенки 8 мм и газового баллона.

Изготовлена пиролизная чаша.

Из трубы на 2 дюйма сделал инжектор, отверстия по 16 шт, 12 рядов, диаметр отверстий — 3 мм.

Из баллона вырезал круги диаметром 166 мм. Они будут верхом и низом печки, сам баллон корпусом печки.

Нижняя часть инжектора, сделаны отверстия диаметром 5 мм. Внутри инжектора будет проходить труба 0,5 дюйма для подачи отработки.

Диск для крепления пиролизной чаши.

Чаша закреплена.

В колене сделал отверстие под трубу 0,5 дюйма.

Из крышки от баллона сделана съемная крышка на верх печки, для этого высверливаю по кругу отверстие и одеваем на трубу инжектора.

Привариваем два кольца, одно по внешнему диаметру, другое по внутреннему корпуса печи.

Ставим трубу для подачи отработки (0,5), колено и крышку на трубу инжектора.

Теперь сверлим отверстия  диаметром 12 мм, в трубе подачи отработки, два отверстия под углом 45 градусов. Одно нижнее отверстие для подачи отработанного масла, а второе для подачи первичного воздуха.

На трубе резьба для заглушки, отверстие предназначено для чистки трубки подачи масла.

Отверстие для розжига.

Сделано отверстие для выхода газов.

Ещё понадобилась печь от автобуса ЛИАЗ.

Разрезаем газовый баллон.

Привариваем баллон к трубе.

Делаем короб для вентилятора.

Задвижка для подачи воздуха, при розжиге печки я ее закрываю, на трубе подачи масла и первичного воздуха установлен кран для регулировки на 0,5 дюйма.

При большой подаче отработки и воздуха, огонь вырывается в трубу, что бы она не прогорела я изготовил эту конструкцию из обрезка трубы длиной 200 мм и толщиной 8 мм.

Самодельная печь на отработке готова.

Печь работает очень хорошо, дым из трубы вообще отсутствует.

Чищу после 50 литров сгоревшей отработки.

В этом видео, показана печь в работе.

Автор: Роман Караулов.

Производство мазута и горючего газа каталитическим пиролизом отработанных шин с использованием отходящего тепла доменного шлака

Основные моменты

Пиролиз отработанных шин проводился с использованием доменного шлака в качестве теплоносителя во вращающемся реакторе.

Пиролиз шины с доменным шлаком улучшает производные выходы нефти и газа, улучшает качество нефти.

Уменьшение размера сырья может улучшить тепломассоперенос во время пиролиза.

Реферат

В этом исследовании представлена ​​новая стратегия «утилизации отходов энергии», то есть явная теплота доменного шлака (доменного шлака) используется для производства мазута и горючего газа при пиролизе отработанная шина. Систематически изучалось влияние различных рабочих параметров, включая температуру шлака, массовое отношение доменного шлака к шине (B / T) и размер сырья на выходы и характеристики продуктов пиролиза. Результаты показали, что присутствие доменного шлака значительно улучшило производство производной нефти и увеличило содержание H 2 и CO в пиролизных газах.Это можно объяснить каталитической активностью доменного шлака и комплекса CaO-MgO в доменном шлаке, который может предотвратить образование стабильных химических структур в углеводородах, ускорить разложение углеводородов, ослабить связи CC и CH и облегчить их диссоциацию, и тем самым снизить энергию активации реакций разложения. Повышение температуры доменного шлака и отношения B / T, а также уменьшение размера сырья (включая как доменный шлак, так и порошок шин) способствовали тепломассопереносу в процессе пиролиза и, следовательно, давали больше жидких и газообразных продуктов.Кроме того, было замечено, что присутствие шлака BF снижает вязкость, плотность, содержание H и O и увеличивает содержание C, отношение C / H и теплотворную способность производного масла по сравнению с пиролизным маслом, полученным только из порошка шин, что приводит к повышение качества масла.

Ключевые слова

Отработанные шины

Каталитический пиролиз

Отходы тепла

Доменный шлак

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2016 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Горелки для распыления отработанного масла | Живая Сеть Фермы

Обновление: 26.10.18. Часть 2 доступна здесь

Летний сезон HVAC подходит к концу, и в последнее время на нашей местной свалке металлолома полно старых печей для сжигания мазута. В то время как жители Эшвилла как можно быстрее заменяют масляные горелки на современные системы тепловых насосов, сознательные строители и торговцы перерабатывают использованное оборудование, и хотя многие из этих машин полностью функционируют, без сомнения, многие из них все еще оказываются на свалке.Что можно сделать, чтобы эта надежная, иногда устаревшая технология не попадала в поток отходов и использовалась с пользой? Команда biochar в Living Web в течение последнего года работала над разработкой технологии сжигания масла для чистого сжигания пиролизного масла — коррозионного, липкого и тяжелого жидкого побочного продукта производства biochar.

Горелки на обычном топливе

Обычные масляные горелки обычно используются в старых домах и в районах, где системы отопления были установлены до того, как стал широко доступным природный газ.Это устройство, обычно встречающееся в подвалах, которое вытягивает масло из большого резервуара и сжигает его в камере, расположенной непосредственно под печью или котлом. Эти горелки, работающие на жидком топливе для дома (HHO), настроены на использование определенного сорта мазута, обычно называемого мазутом №2 (представьте себе вязкость дизельного топлива). Фактически, любая масляная печь, разработанная для мазута № 2, может принимать до 20% биодизеля без каких-либо модификаций. Местные жители WNC могут быть знакомы с биотопливом от Blue Ridge Biofuels — смесью до 20% биодизеля и мазута.Те из вас, кто живет за пределами области, где в доме есть масляные печи и котлы, могут использовать эту карту, чтобы найти дистрибьюторов биодизеля в вашем районе. Также посетите сайт Департамента энергетики, чтобы узнать о некоторых простых процедурах, таких как изменение размера форсунки, которые могут сократить расход топлива до 10%.

Эти горелки «пушечного типа» были извлечены из старых печей, вместо того, чтобы быть раздавленными на свалке. Обычные масляные горелки можно модифицировать, чтобы они могли работать с более широким диапазоном видов топлива, чтобы обеспечить интенсивное тепло для многих процессов.

Как они работают?

Обычные жидкотопливные горелки представляют собой плотно укомплектованную систему компонентов: масляный насос, нагнетатель, форсунку, систему зажигания, средства управления и предохранительные механизмы. Эти горелки «пистолетного типа» работают, нагнетая очищенное масло через специальное сопло под высоким давлением, создавая туман, который воспламеняется при наличии искры высокого напряжения. Этот чрезвычайно мелкодисперсный или распыленный распылитель , способствует чистому сгоранию за счет уменьшения размера частиц топлива по сравнению с воздухом для горения.Подумайте о растопке, когда разжигаете костер — при достаточном количестве воздуха для горения небольшие кусочки дров горят быстро, чисто и горячо. То же самое и с распыленной струей. Вводится нужное количество кислорода, добавляется искра, и образовавшееся пламя затем регулируется в камере сгорания, где интенсивное тепло направляется через теплообменник, нагревая воздух или воду в системе отопления жилых помещений.

Помимо улучшений в удержании пламени и обращении с воздухом для горения, очень мало что изменилось в горелке пистолетного типа за десятилетия.Конечно, при рассмотрении вопроса о добыче и распределении оставшейся у нас дешевой нефти возникают проблемы с экологией и отказоустойчивостью, особенно когда она направляется на отопление дома, где есть так много лучших вариантов. Однако эти горелки работают на удивление чисто, иначе сажа забивает небольшие проходы в типичном теплообменнике печи.

Есть еще несколько вещей, которые делают работу с этими традиционными технологиями сжигания нефти такой интересной:

  • Жидкое топливо по своей сути имеет определенные преимущества: его легко хранить и дозировать для получения предсказуемой выходной мощности.Это важно для некоторых видов оборудования и просто для удобства в других.
  • Чистое горение требует высоких температур — преимущество при правильном применении. Топливо для отопления с высокой температурой не всегда необходимо в системе отопления дома, но имеет решающее значение при применении в определенных областях, например, в литейном производстве на заднем дворе или в печи для обжига керамики.
  • Если не указано иное, горелки пистолетного типа предназначены только для сжигания мазута № 2 (и до 20% биодизеля). Более высокие концентрации альтернативного жидкого топлива требуют модификации оборудования.К счастью, эти модификации хорошо задокументированы: отработанные моторные и растительные масла являются доступной альтернативой топливу.

Модернизация горелки пистолетного типа для использования альтернативного топлива требует внесения нескольких явных изменений в исходную конструкцию. В специализированных сифонных форсунках сжатый воздух используется для подачи распыляемого топлива, что предотвращает засорение и устраняет необходимость в масляном насосе. Отработанное моторное масло имеет более высокую температуру воспламенения, чем # 2 HHO, и требует дополнительного предварительного подогрева топлива. Мы используем небольшой (удивительно доступный) нагревательный элемент с ПИД-управлением на сопле для надежного запуска и стабильной работы.Детали продолжаются, и эти модификации непросто понять без некоторой предыстории и упорства. К счастью для нас, CKburners предоставляет комплекты и подробные инструкции для начинающих. Для нашего первого агрегата мы купили блочный нагреватель и комплект сифонной насадки. Для тех, кто склонен искать утилизированные материалы, можно будет модифицировать существующую масляную горелку с помощью этого комплекта всего за 400 долларов.

Модифицированная горелка пистолетного типа, разработанная для работы с отработанными моторными маслами.

Пиролизное масло

В Living Web Farms нашей конечной целью была машина, не ограничивающаяся использованием отработанных моторных масел или даже отработанных растительных масел.Нам нужна была система, которая могла бы надежно сжигать пиролизное масло — побочный продукт нашего метода медленного пиролиза для производства биоугля. При медленном пиролизе из сухой биомассы выделяются газы, поскольку она нагревается в отсутствие кислорода. Эти газы проходят через конденсационную установку и попадают в регулируемую камеру сгорания. В конденсационной установке газы, которые могут конденсироваться, выпадают в виде жидкостей, откуда они стекают в большие сборные емкости. В течение нескольких месяцев на дне этих емкостей оседают тяжелые масла и гудрон.Самым легким из этих масел является то, что мы называем пиролизным маслом, которое отделяется и хранится для использования в качестве топлива. Оставшиеся жидкие продукты, смолы и древесный уксус (или пиролиновая кислота) также отделяются в это время, где они хранятся и используются позже для различных интересных вещей.

Пиролизное масло обладает некоторыми совершенно другими качествами, которые отличают его от обычного жидкого топлива. Требуется тонкое распыление в горячую камеру сгорания. Он очень агрессивен, и его вязкость резко меняется при изменении температуры.Из наших экспериментов мы узнали, что если он нагревается выше определенного порога, он не вернется в жидкую форму. С тех пор мы узнали, что это может быть связано с повышенным воздействием кислорода, и это тоже имеет смысл, поскольку если дать ему высохнуть на солнце достаточно долго, он может создать твердый пластик, подобный оболочке. Эти характеристики становятся серьезной проблемой при проектировании соответствующей горелки. Из-за этих проблем, особенно коррозии и проблем с засорением, мы знали, что было бы неразумно «проталкивать» пиролизное масло через крошечные проходы в сопле модифицированной горелки пистолетного типа.Наши исследования в области литья металлов своими руками привели нас к горелке в стиле бабингтона.

Пиролизное масло: ценный побочный продукт производства биоугля на фермах

Горелка в стиле Бабингтона

Горелки

Бабингтона были разработаны в 1970-х годах изобретателем Робертом Бабингтоном как средство получения очень тонкого распыления при низких скоростях горения. Горелки Babington Airtronic начали появляться на рынке в 1980-х годах в качестве бытовых отопительных приборов в основном в европейских домах. Сегодня эта технология была использована военными США для удаленного приготовления пищи.Горелки Бабингтона имеют уникальную шарообразную конструкцию сопла, которая не только обеспечивает эффективное сжигание топлива, но также позволяет использовать гораздо более широкий диапазон видов топлива, требуя гораздо меньшей фильтрации, чем модифицированные обычные горелки.

Сердце горелки Бабингтона — это шарообразная форсунка. Вместо того, чтобы нагнетать масло через сопло с помощью насоса, теперь масло перекачивается через шар , где оно образует тонкую пленку, растягиваясь по поверхности шара. На экваторе шара, где масляная пленка находится в самой тонкой точке, она пересекает поток сжатого воздуха, проходящего через очень маленькое отверстие.Распыление достигается здесь, когда мелкие брызги масла проходят вблизи точки воспламенения, вводится больше воздуха и реализуется чистое сгорание. Избыточное масло течет по шару и возвращается в емкость (иногда называемую отстойником), где оно непрерывно перекачивается обратно по шару. Оригинальные горелки бабингтона были разработаны для обеспечения высокой эффективности и низкой мощности горения. Строители своими руками экспериментировали со способами регулировки тепловой мощности (и, следовательно, расхода топлива), регулируя размер и количество отверстий в шаре, расход масла и давление воздуха через сопло.

Вода, льющаяся на шарообразное сопло, когда воздух проходит через очень маленькое отверстие, образует очень мелкую струю

При нормальных температурах наше пиролизное масло слишком густое для фильтрации через стандартные масляные фильтры. Для нас реальное преимущество насадки бабингтона заключается в меньшей потребности в таком уровне тонкой фильтрации. Поскольку наше масло не протекает через обычную форсунку, топливо нужно фильтровать только в той степени, в которой его можно перекачивать. В нашей системе используется шестеренчатый насос 12 В для подачи масла из отстойника резервуара низкого давления на 2-дюймовый шар из нержавеющей стали с отверстием.Отверстие 03 ”. Предварительный нагрев применяется ко всему резервуару через медный змеевиковый теплообменник, где тепло отбирается либо от очень маленького электрического водонагревателя, сделанного своими руками, либо от избыточного тепла, выделяемого системой. Обычные электроды и регулятор розжига получены от другой горелки на свалке металлолома. С помощью этой установки мы достигли очень чистого сгорания пиролизного масла при температурах до 2000 ° F в нашей камере сгорания при очень небольшом расходе топлива (½ галлона / час).

Наша камера сгорания была построена с учетом модульной конструкции.Либо горелка бабингтонского типа, либо наша модифицированная установка горелки пистолетного типа на фланце на впускной трубе. Камера сгорания функционирует как сырая печь или литейный цех с умеренным контролем температуры. Крышка легко снимается, открывая универсальный фланец для установки водонагревателя или для размещения будущих приборов, таких как сушильная машина или печь с принудительной подачей воздуха. Здесь все становится интереснее, когда мы можем максимизировать эффективность, складывая приборы друг на друга. Например, одновременно мы можем плавить алюминий в камере, нагревая воду, а затем стерилизовать питательную среду или сушить древесную стружку перед выпуском через дымоход.

Наша масляная пиролизная горелка в стиле бабингтона: это бак! Мы экспериментировали и продемонстрировали, что пиролизное масло может гореть чисто и горячо.

Мы создали нашу первую горелку в стиле бабингтона с целью экспериментирования. Честно говоря, это негабаритный агрегат, который еще предстоит улучшить. Система предварительного нагрева неуклюжа и требует слишком много времени для запуска системы с холода. Наша обычная система зажигания ненадежна с маслами, для которых она не предназначена.В целом, существует слишком много причин, по которым эта система может выйти из строя. Даже с нашими автоматизированными системами безопасности, это не та машина, от которой вы хотели бы уходить надолго, а тем более оставлять на ночь для обогрева теплицы.

По мне, только когда вы разбираете что-то и начинаете перестраивать, вы начинаете ценить оригинал. Этой зимой мы с нетерпением ждем возможности изменить дизайн горелки в стиле бабингтона. Мы постараемся уместить все это в обычный комплект горелки пистолетного типа. Наша новая система будет надежно запускаться (и экономить электроэнергию) за счет предварительного нагрева масла только в той точке, где оно протекает через шар, и мы включим источник низкого давления для холодного запуска и, возможно, полностью потеряем обычный источник зажигания.Мы будем разрабатывать больше недорогих приложений для отопления: отопление теплиц, переработка пластмасс, переработка кормов и многое другое.

Следите за обновлениями, мы будем обновлять наш прогресс в блоге. Как всегда, напишите мне, если хотите узнать больше.

Обновление: 26.10.18. Часть 2 доступна здесь

границ | 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 открытая или свалка является обычной практикой для управления пластиковыми отходами (Gandidi et al., 2018). Вывоз пластиковых отходов на свалки является местом обитания насекомых и грызунов, которые могут вызывать различные виды 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. Применение 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 виды 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 стаканчики 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 Южная Австралия (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 часов 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 TGA (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 осуществлялась 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 тепловых 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 ПЭТ, 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 добавочный наполнитель, используемый 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 посредством 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.Более 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 ПП дает более высокое содержание жидкого масла (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, первоначально 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 показал какой-либо значительной 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 PS с PE (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 высокому разложению 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%) привело к снижению выхода 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 цепи 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 т. Д. (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 ПЭ 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 в результате каталитического пиролиза полистирола 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 путем 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).

При каталитическом пиролизе ПС в основном образуется 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 использованием различных катализаторов (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. Кроме 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 при каталитическом пиролизе 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. Жидкое масло, полученное каталитическим пиролизом 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 ПП / ПЭ может происходить по механизму реакции Дильса-Альдера, а затем следует дегидрирование. 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 при 1456 и 1495 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 соединений 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

Жидкое масло, полученное 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 у PS / PE / PP с использованием катализатора AA-NZ. Таким образом, жидкое пиролизное масло, получаемое из различных пластиковых отходов, потенциально может быть использовано 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 работы 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, завод по биопереработке промышленных отходов, биопереработка пищевых отходов и т. 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 биоперерабатывающих заводов, основанных на пиролизе, является еще одной серьезной проблемой, поскольку рециркуляция 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, можно очищать и продавать на уже сложившемся 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 биопереработки 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 — многообещающий метод преобразования пластиковых отходов в жидкое масло и другие продукты с добавленной стоимостью с использованием катализатора на основе модифицированного природного цеолита (NZ).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 имеет потенциал для использования 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.

Авторские взносы

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 цетилтриметиламмонийных 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. Энергетическое топливо 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. Vol.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. Удар . 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

Гача П., Джевецка М., Калета В., Козубек Х. и 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-сырую 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., Канг Б. С. и 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. Ресурс. 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., Артеткс, 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. Управление отходами. 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, 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. Удар . 91, 517–526. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукерджи, М.К., и Тамотаран, П.С. (2014). Испытание производительности и выбросов 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 Анг . 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. Удар . 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 пластмасс в качестве частичного заменителя керосина в напорных плитах. Внутр. J. Environ. Sci. Dev . 6, 363–368. DOI: 10.7763 / IJESD.2015.V6.619

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саркер М., 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. Тайваньский институт. 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

Шрининси В., Саэроджи М. Г., Трисунарьянти В., Армунанто Р. и Фалах И. И. (2014).Производство топлива из пластиковых отходов LDPE 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

Сямсиро, М., Ченг, С., Ху, В., Саптоади, Х., Пратама, Н. Н., Трисунарианти, В., и др. (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 по цеолитам. 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. Catal.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», журнал в прогрессе и последние тенденции в микробных топливных элементах , ред. 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». В «Рециркуляция 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

Ву, Дж., Чен, Т., Луо, X., Хан, Д., Ван, З., и Ву, Дж. (2014). TG / FTIR-анализ поведения при совместном пиролизе PE, PVC и PS. Управление отходами. 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

Пиролитическое отработанное пластмассовое масло и его дизельная смесь: характеристика топлива

Авторы представили отработанное пластмассовое пиролизное масло (WPPO) в качестве альтернативного топлива, которое подробно охарактеризовано и по сравнению с обычным дизельным топливом. Полиэтилен высокой плотности, HDPE, был подвергнут пиролизу в лабораторном реакторе из нержавеющей стали собственной конструкции для получения полезных топливных продуктов. Отходы ПНД полностью пиролизовали при 330–490 ° С в течение 2–3 часов с получением твердого остатка, жидкого мазута и легковоспламеняющихся газообразных углеводородных продуктов.Сравнение свойств топлива со стандартами бензинового дизельного топлива ASTM D 975 и EN 590 показало, что синтетический продукт соответствует всем спецификациям. Примечательно, что свойства топлива включали кинематическую вязкость (40 ° C) 1,98 сСт, плотность 0,75 г / куб.см, содержание серы 0,25 (мас.%) И углеродный остаток 0,5 (мас.%), А высокая теплотворная способность представляла значительную усовершенствования по сравнению с обычным нефтяным дизельным топливом.

1. Введение

Пластмассы стали неотъемлемой частью современного мира благодаря их легкому весу, долговечности и энергоэффективности в сочетании с более быстрыми темпами производства и гибкостью конструкции; эти пластмассы используются во всем диапазоне промышленных и бытовых областей; Следовательно, пластмассы стали незаменимыми материалами, и их применение в промышленности постоянно расширяется.В то же время пластиковые отходы создают очень серьезную экологическую проблему из-за их огромного количества и проблем с их утилизацией. Пиролиз пластиковых отходов в жидком топливе (бензин, дизельное топливо и т. Д.) Или химическом сырье не только может эффективно решить проблему белого загрязнения, но также может в определенной степени уменьшить дефицит энергии. Ожидается, что переработка пластиковых отходов станет наиболее эффективным способом. Переработка, регенерация и утилизация пластиковых отходов стали горячей точкой исследований в стране и за рубежом и постепенно сформировали новую отрасль [1–6].

Разложение полимерных материалов также актуально и представляет интерес для промышленности, поскольку пластик используется во многих современных товарах [7, 8]. Широкое использование полимерных материалов или пластиков привело к накоплению нетрадиционных отходов, не связанных с жизненным циклом материнской земли [9, 10]. Таким образом, отходы современных материалов накапливаются без эффективных путей разложения и переработки на свалках. Повышение цен на нефть и нефтехимические продукты открыло для промышленности возможность инвестировать в разложение пластиковых отходов в нефтехимию [11, 12].Сегодня пластиковые свалки так же ценны, как и нефтяные шахты. Исследователи предложили модели кинетики реакции для оптимальных условий пиролиза смесей пластиковых отходов. Литература изобилует переработкой этих традиционных отходов в нефтехимию [13–15], и многие отрасли промышленности поддерживаются и развиваются на основе разложения природных и синтетических полимеров [14, 15]. С научно-инженерной точки зрения неразложимость пластмасс больше не является экологической проблемой на свалках, поскольку пластики можно перерабатывать.Тем не менее, уносимые пластиковые отходы продолжают представлять огромную опасность на поверхности и в поверхностных водах, таких как водные пути, моря и океаны, угрожая безопасной жизни как животных, так и людей [15].

Пластмассы включают полистирол [16, 17], поливинилхлорид [17, 18], полипропилен [17–19], полиэтилентерефталат [18], акрилонитрилбутадиенстирол [18] и полиэтилен [16– 18]. В некоторых случаях пластмассы подвергались копролизу с другими материалами, такими как отработанное моторное масло [18]. Сообщается о быстром пиролизе ПЭ, пиролизе ПЭНП [16], ПЭНД [20, 21] и различных смесей [17].Во всех исследованиях полиэтилена не сообщалось ни о свойствах полученной бионефти, ни о повышении качества до углеводородов топливного качества и последующем определении свойств топлива.

Целью данного исследования было производство, определение характеристик и оценка альтернативного дизельного топлива путем пиролиза пластиковых отходов HDPE. Еще одной целью было сравнение нашего пиролизованного масла с обычным дизельным топливом, полученным из нефти, наряду со сравнением со стандартами на дизельное топливо, такими как ASTM D 975 и EN 590.Были приготовлены смеси отработанного пластикового пиролизного масла (WPPO) с дизельным топливом и измерены полученные в результате свойства топлива. Ожидается, что эти результаты будут способствовать пониманию применимости и ограничений HDPE в качестве сырья для производства альтернативного дизельного топлива.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы и описание процесса

Пластик, использованный в этом исследовании, использовался в бытовых пластиковых контейнерах для отходов (HDPE). Пластмассовые отходы очищались моющим средством и водой для удаления содержащихся посторонних материалов, таких как грязь и масло.Промытые отходы пластмассы сушили и разрезали ножницами на мелкие кусочки размером от 0,5 дюйма до 2 дюймов.

2.2. Экспериментальная установка

Лабораторный реактор периодического действия для пиролиза с неподвижным слоем и внешним нагревом использовался для производства масла из пластика. На рис. 1 представлена ​​принципиальная схема установки для пиролиза пластмасс. Основными приборами камеры пиролиза являются регулятор температуры, конденсатор, датчик температуры, нагревательная спираль, изолятор, резервуар для хранения, клапан и линия выхода газа.Эффективная длина и диаметр реактора из нержавеющей стали составляют 38 см и 15 см соответственно. Реактор с шиной электрически нагревали до 475 ° C с помощью проволочного электронагревателя Ni-Cr. Здесь необходимо упомянуть, что датчик использовался через стенку камеры пиролиза из нержавеющей стали для измерения температуры. Поэтому упоминание о температуре могло показаться небольшим по сравнению с традиционной системой. Кроме того, в камере пиролиза использовалось отверстие для азота для обеспечения равномерного нагрева по сечению камеры реактора и создания инертной среды в камере пиролиза.

Выход в низкотемпературном диапазоне отсутствовал, и процесс осуществляли в реакторе в диапазоне температур от 330 ° C до 490 ° C в течение примерно двух часов сорока минут. Паровые продукты пиролиза отводились через два конденсатора. Конденсаторы охлаждались водой, и конденсированное бионефть собиралось в два коллектора. Неконденсированный газ сжигали в атмосферу, а полукокс собирали из реактора после завершения цикла пиролиза.

2.3. Свойства топлива

Все топливные свойства масла были проверены с помощью следующих методов, которые приведены в таблице 1.

20

20 20

908 49

15 Углеродный остаток 65


Свойства Метод испытания

Плотность IP 131/57
Кинематическая вязкость ASTM D 445
Температура вспышки ASTM D 93
Температура воспламенения ASTM D 93

Содержание воды

Температура застывания ASTM D 97
Теплотворная способность Калориметр бомбы 12/58
Содержание серы ASTM D 129-00
Зольность ASTM D 48

Измерение плотности выполняется с точностью ± 0.0005 г / мл, а другие параметры, такие как температура застывания, температура вспышки и температура воспламенения, измеряются с точностью ± 1 ° C.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Влияние температуры на выход продукта

Продукты разделяются на газ, нефть и остатки полукокса путем пиролиза пластиковых отходов. Около 38,5% WPPO было получено при температуре 330 ° C, как показано на Рисунке 2. Процентное содержание масла постоянно увеличивалось до 76,0% при 425 ° C. Газы, полученные в результате пиролиза пластмасс, состоят в основном из водорода (H 2 ), диоксида углерода (CO 2 ), оксида углерода (CO), метана (CH 4 ), этана (C 2 H 4 ). ) и бутадиена (C 4 H 6 ) со следовыми количествами пропана (CH 3 CH 2 CH 3 ), пропена (CH 3 CH = CH 2 ), n -бутан (CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 ) и другие разные углеводороды.

3.1.1. Влияние температуры перегонки на сырой WPPO

Перегонка проводится для отделения более легкой и тяжелой фракций углеводорода, присутствующих в отработанном пластиковом пиролизном масле. Перегонку проводят при температуре от 116 ° C до 264 ° C; 73,5% ВЭФЗ дистиллировано. При температуре 116 ° C было получено только около 10,0% дистиллированного WPPO, как показано на рисунке 3. Однако процентное содержание WPPO постоянно увеличивалось до 73,5% при температуре 264 ° C с 10% при температуре 116 ° C.

3.2. Анализ отработанного пластикового пиролизного масла
3.2.1. Физиохимический анализ

Пластиковые отходы имеют высокое содержание летучих 77,03% по весу, что подходит для пиролизного преобразования твердых органических отходов в жидкий продукт. Характеристики отработанного пластикового пиролизного масла, полученного при 425 ° C, показаны в таблице 2.

Содержание серы % от массы)

Свойства WPPO

вязкость при ) 1.980
Плотность при 40 ° C (г / куб.см) 0,7477
Остаток углерода (мас.%) 0,5
Содержание золы (%) 0,036
0,246
Температура вспышки (° C) 15
Температура застывания (° C) <−15
Температура воспламенения (° C) 20
Теплотворная способность (ккал / кг) 9829.35

3.2.2. Вязкость

Вязкость зависит от сырья, условий пиролиза, температуры и других переменных. Чем выше вязкость, тем выше расход топлива, температура двигателя и нагрузка на двигатель. С другой стороны, если вязкость масла слишком высока, может иметь место чрезмерное трение. Вязкость измеряли по методике IP-50 при температуре 40 ° C. Из рисунка 4 видно, что вязкость отработанного пластикового пиролизного масла, полученного при температуре пиролиза 425 ° C, составляла 1.98 сСт, что было сравнительно выше, чем у керосина, и ниже, чем у дизельного топлива.

3.2.3. Плотность

Плотность — важное свойство жидкого топлива. Если плотность топлива высокая; расход топлива будет меньше. С другой стороны, масло с низкой плотностью потребляет больше топлива, что может вызвать повреждение двигателя. Поэтому слишком низкая или слишком высокая плотность жидкого топлива нежелательна. Из рисунка 5 видно, что плотности WPPO и WPPO50 оказались равными 0,7477 г / см 3 и 0.7943 г / куб.см соответственно, что близко к плотности керосина, дизельного топлива и газойля. Таким образом, обычное топливо, такое как дизельное топливо, керосиновое масло и газойль, можно заменить пластиковым пиролизным маслом.

3.2.4. Температура вспышки

Температура вспышки — это самая низкая температура, при которой он может испаряться с образованием горючей смеси с воздухом. Температура вспышки используется для характеристики пожарной опасности топлива. Температуру вспышки WPPO измеряли в соответствии с методом ASTM D 93-62. Температура вспышки WPPO составляла около 15 ° C.Низкая температура вспышки указывает на присутствие в топливе легколетучих материалов, что является серьезной проблемой безопасности при обращении и транспортировке. Температура вспышки топочного мазута, дизельного топлива и керосина выше, чем WPPO (Рисунок 6), что указывает на простоту обращения с ними. При удалении более легких компонентов (таких как нафта / бензин) температура вспышки WPPO будет увеличена.

3.2.5. Точка воспламенения и температура застывания

Точка воспламенения топлива — это температура, при которой оно будет продолжать гореть не менее 5 секунд после воспламенения открытым пламенем.Точка возгорания используется для оценки риска способности материалов поддерживать горение. Обычно считается, что точка воспламенения любого жидкого масла примерно на (5–10) ° C выше точки воспламенения. Температура возгорания отработанного пластикового пиролизного масла составляла 20 ° C.

Температура застывания — это температура, при которой масло просто перестает течь при охлаждении со стандартной скоростью в стандартном аппарате. Температура застывания определяет пригодность масла для низкотемпературных установок. Температуру потери текучести WPPO измеряли с использованием методики ASTM D 97-57.Температура застывания была <-15 ° C. Низкое значение температуры застывания WPPO указывает на то, что он не подходит для стран с холодной погодой.

3.2.6. Теплотворная способность

Одним из важных свойств топлива, по которому судят о его эффективности, является его теплотворная способность. Теплотворная способность определяется как энергия, выделяемая при полном сгорании единицы массы топлива в достаточном количестве воздуха. Теплотворная способность WPPO оценивалась по методу IP 12/58. Теплотворная способность WPPO составила 9829,3515 ккал / кг.На рисунке 7 показано сравнение теплотворной способности WPPO с другими видами масла.

3.2.7. Содержание серы и золы

Присутствие серы в автомобильном топливе вызывает выбросы, которые представляют собой экологическую проблему. Высокое содержание серы снижает способность системы к каталитическому преобразованию, тем самым увеличивая выбросы оксидов азота, оксида углерода (CO), углеводородов и летучих органических соединений (ЛОС). Содержание серы в WPPO измеряли с использованием методики ASTM D 129-00.

Содержание серы в отработанном пластиковом пиролизном масле составляло 0,246%. Содержание серы в WPPO немного выше, чем в бензине (0,014%), дизельном топливе (0,15%) и других видах мазута, поскольку пластиковые отходы содержат некоторые загрязнения (Рисунок 8).

Зольность масла — негорючий остаток. Зольность дистиллированного пиролизного масла для шин (DTPO) и DTPO50 (50% DTPO: 50% дизельного топлива) измеряли с использованием методики испытаний IP 04/58. Из рисунка 9 видно, что зольность WPPO составляла 0.0036% сравнительно выше, чем у дизельного топлива, легкого мазута и керосина. Таким образом, его можно использовать как альтернативу топочному мазуту и ​​мазуту (HFO).

3.2.8. Углеродный остаток

Углеродный остаток указывает на тенденцию масла откладывать углеродистый твердый остаток на горячей поверхности, такой как горелка или форсунка, при испарении его испаряющихся компонентов. Углеродный остаток WPPO измеряли согласно методу ASTM D 189-65. Естественно, предпочтительнее масло, которое оставляет минимальное количество нагара.

На рис. 10 показано, что углеродный остаток в пластиковом пиролизном масле составлял 0,5%. В другом исследовании сообщалось о 0,05% углеродного остатка [22]. Остаток углерода в дизельном топливе и легком мазуте был сравнительно выше, чем в WPPO. Это указывает на то, что дизельное топливо будет образовывать более высокие отложения. Топливо с высоким содержанием остаточного углерода может вызвать повышенное загрязнение газовых путей; необходима более частая очистка, особенно турбокомпрессора и котла-утилизатора.

4.Заключение

Термический пиролиз смешанного пластика приводит к производству мазута, который является ценным продуктом восстановления. Это также снижает проблему утилизации пластиковых отходов. В этой работе выполняется термический пиролиз пластиковых отходов, поскольку использование катализатора является дорогостоящим, а его регенерация представляет собой сложную задачу. Пиролиз смешанного пластика дает смесь нефти и газа и дает очень небольшое количество полукокса. Более высокая температура пиролиза и более длительное время реакции увеличивают выход газа и снижают образование угля.Легколетучие продукты получаются при низкой температуре. Выход жидкости увеличивается по мере увеличения времени выдержки с 1 часа до 2 часов, но по мере увеличения времени выдержки с 2 часов до 3 часов выход жидкости уменьшается. Максимальный выход масла составил 77,03% за 2 часа. Жидкость, полученная в этом процессе, имеет относительно больший объем и низкий интервал кипения. Перегонка топливоподобных жидкостей показывает больше легких фракций при более высокой температуре и более продолжительном времени. Физико-химические свойства полученного мазута могут быть использованы для получения высокоэффективного топлива или топочного мазута после смешивания с другими нефтепродуктами.Однако необходимы дальнейшие исследования для использования этого масла в качестве топлива или сырья.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Пиролизное масло — экология с открытым исходным кодом

Основная > Энергия > Биотопливо


Пиролизное масло или «бионефть» является продуктом пиролиза различных материалов, таких как:

  • При нагревании древесины или другой биомассы до достаточной температуры в среде с низким содержанием кислорода или без кислорода образуются летучие компоненты
  • После охлаждения некоторые из них находятся в газообразном состоянии (водород, окись углерода, газообразные углеводороды), а другие находятся в жидкой форме, так называемое пиролизное масло
  • Это масло является плотным источником топлива — для таких применений, как отопление и производство пара.
  • Таким образом, это менее технологичный заменитель нефтяного топлива в некоторых приложениях с более низкой теплотворной способностью, чем дизельное топливо.
  • В настоящее время не может заменить дизельное топливо в стандартных дизельных двигателях внутреннего сгорания из-за высокой вязкости и кислотности.
  • Модернизация биомасла до дизельного топлива с помощью процесса Фишера-Тропша возможна, но не может быть практичной в малых масштабах
  • Существуют также химические пути
  • Недавно был обнаружен дешевый способ с открытым исходным кодом для улучшения бионефти с помощью Red Mud в качестве катализатора.

Бионефть («биокруд») прямо с фермы.

  • Нужно найти какой-нибудь паспорт безопасности для него или, возможно, аналогичный продукт «креозит» / древесная смола?
  • ВЕРОЯТНО не очень хорошо
  • Не помешает использовать:
    • Перчатки
    • Вытяжной шкаф и респиратор и / или хорошая вентиляция в рабочем пространстве
  • Пока он не превратится в конечное топливо / продукты, просто используйте:
    • Хорошая вентиляция и мыть руки после воздействия

Сценарии использования

Пиролизное масло чаще всего получают в результате пиролиза биомассы, но также возможны и другие источники, такие как пластиковые отходы и старые шины.Типичные промышленные применения пиролизного масла в качестве топлива:

  • Котлы
  • Печи
  • Генераторы горячей воды
  • Генераторы горячего воздуха
  • Тепловой нагреватель жидкости
  • Электрогенераторы (смешанные с 50% дизельным топливом)
  • Дизельные насосы (смешанные с 50% дизельного топлива)

Методы использования

  • Может использоваться напрямую (хотя и не так эффективно и более загрязняюще) как:
  • В случае переработки его можно использовать в качестве соответствующих углеводородов.
    • Фильтрация, водоотделение + химическая сушка и фракционная перегонка — основные рабочие процессы
    • Можно ли использовать его в качестве сырья для производства биодизеля?
  • Реакторы, скорее всего, также будут производить следующие полезные продукты:

Производство

Постпроизводственная фильтрация

  • Простая вакуумная фильтрация через фильтр
  • Можно даже использовать тонкую металлическую сетку для повторного использования (кислотность может быть проблемой для этого, но, возможно, ткань / керамика?)

Водоотделение + сушка

Базовое разделение

  • Разделительная воронка или аналогичное устройство (метод пипетки для небольших объемов, ведра с носиками для дешевых установок и т. Д.) Может отделять большую часть воды
  • Может ли водоотделитель / сифон для дизельного топлива быть хорошим вариантом OTS?
  • Может быть использовано автоматическое дозирующее устройство или сепаратор непрерывного действия масла и воды

Дополнительная сушка

  • Не требуется для прямого использования
  • Это больше подходит для использования в химической очистке и модернизации.
  • Это можно сделать через:
    • Молекулярные сита
    • Вакуумная сушка (при условии, что масло сначала не выкипит, или это учтено)
    • Фракционное замораживание (сублимационная сушка жидких смесей для разделения с помощью разностей сублимации) может работать (требуется исследование)
    • Простые емкости для испарения / пруды в сухой / теплой среде? (требуется дополнительное исследование)

Постфильтрация + сушка Очистка / модернизация

  • Не используется ни в каких случаях прямого использования масла
  • Используется для производства синтетических углеводородов на том же уровне, что и разновидности био-сырой или невозобновляемой сырой нефти.
  • Выполнено с использованием того же рабочего процесса, что и другие источники:

Великий эксперимент, который можно провести за семестр, — это создание простого дистилляционного аппарата для проверки процедуры на древесной стружке или газетах и ​​для измерения чистоты и состава получаемого топлива. Контактное лицо: joseph.dolittle в gmail dot com для получения дополнительной информации.

Базовый эксперимент можно легко провести, нагревая биомассу в металлической бочке емкостью 55 галлонов. Может быть применен внешний огонь или установлен электрический нагревательный элемент. Выделяющиеся пары можно направить в другой барабан, погрузив его в холодную воду для образования конденсата. Во втором барабане размещается дренажное отверстие для сброса давления, и газы могут сжигаться или улавливаться на этом выходе по мере протекания реакции.Когда вся биомасса будет дистиллирована, подача газа в факел прекратится.

Полученный продукт можно анализировать.

  • Испытание на воспламеняемость
  • Отопление для отвода воды
  • Нагрев для удаления более легких фракций с получением мазута
  • Дальнейшее нагревание для получения более тяжелых масел или смазок
  • Охлаждение на отдельные фазы
  • Замораживание для разделения фаз или для разделения воды
  • Использование кувшина для воды со встроенным краном позволяет легко отделить воду от топлива (аналогично разделительной воронке).
  • Банку с краской в ​​качестве реактора может быть еще проще сделать в небольшом масштабе и дешево

вот пиролизный аппарат в моем понимании:

1.Вам нужна печь, вероятно, старая бочка для внешней стороны камеры сгорания, выложенная внутри смесью шамота / песка / опилок. У него будет крышка с умеренным выпускным отверстием (возможно, половина площади крышки будет удалена), которую можно было бы отлить из той же смеси шамота. Также внизу есть отверстие для топлива и воздуха. Вы могли бы запустить его на природном газе, так как в конечном итоге вы, вероятно, просто вернули бы древесный газ в более позднюю версию.

2. Камера для ввода пиролизуемого материала.можно было бы окружить дешевую камеру тонким защитным покрытием. тонкий, чтобы не препятствовать теплопередаче. огнеупорный раствор и, может быть, песок, раствор может стоить 20 долларов за все, что вам понадобится, я думаю. или вам может потребоваться труба большого диаметра и сделать для нее дно и верх из толстых (5/8 «-1/2», я думаю) металлических плит. он должен быть несколько толстым, потому что в противном случае он быстро окислится (гальванизация испарится; хром или эмаль должны будут выдерживать циклы теплового расширения / сжатия; тонкая нержавеющая сталь может быть вариантом) вверху есть отверстие для выхода, есть нет впускного отверстия.

3. тушитель. очевидно, что скорость гашения важна, так как образующиеся свободные радикалы быстро соединяются с образованием смолы и асфальта, а не более полезных веществ. Обычный способ сделать это — распылить большое количество охлажденного пиролизного масла в горячий поток внутри циклонного сепаратора (например, вашей мукомольной мельницы). Не знаю, насколько это практично. возможно, охлаждение стенок циклонного сепаратора и трубопроводов к нему также проточной водой из вашего холодного колодца подойдет.это будет нуждаться в экспериментах.

4. Газохранилище. масляная бочка, наполненная водой, перевернутая и погруженная в воду. Большая версия того, как собирают газ на уроке химии. пузыри газа через дно, и у вас есть клапан на открытой поверхности, чтобы выпустить газ на досуге. веса на вершине стержня определяют фунты на квадратный дюйм хранилища. в конечном итоге этот газ может быть просто перенаправлен обратно в печь, но сначала полезно знать, сколько газа вы получаете, а также вы можете использовать его в качестве газа для приготовления пищи, чтобы вытеснить пропан.

Сначала я говорю «пропустите 3» и позвольте пузырькам в воде в 4-м растворе стать закалкой. тогда вы сможете взвесить полукокс и газ и узнать, сколько нефти вы добываете. большая часть нефти, вероятно, будет в пленке на дне газосборника, но я не знаю, как влажность повлияет на нее (я думаю, что некоторые фракции полимеризуются с водой или образуют стабильную эмульсию). Теоретически это была бы лучшая закалка с точки зрения площади поверхности газа до теплоотвода, так что вы получите оценку того, сколько нефти может произвести очень эффективное закалка.затем, когда у вас есть системные данные о расходах и все остальное, вы можете построить циклонный сепаратор и поиграть с некоторыми лучшими идеями гашения.

-эллиот

Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

Это видео от YouTube Г-на Теслоняна демонстрирует мелкомасштабную фракционную перегонку биомасла из дровяной печи. Очень чистый газ получают, пропуская его через микроперерабатывающий завод (с фильтрами и системой фракционной перегонки). После перегонки газ приводит в действие двигатель внутреннего сгорания, который запускает электрический генератор.

Пиролизное масло — Экология с открытым исходным кодом

Основное > Энергетика > Биотопливо


Пиролизное масло или «бионефть» является продуктом пиролиза различных материалов, таких как:

  • При нагревании древесины или другой биомассы до достаточной температуры в среде с низким содержанием кислорода или без кислорода образуются летучие компоненты
  • После охлаждения некоторые из них находятся в газообразном состоянии (водород, окись углерода, газообразные углеводороды), а другие находятся в жидкой форме, так называемое пиролизное масло
  • Это масло является плотным источником топлива — для таких применений, как отопление и производство пара.
  • Таким образом, это менее технологичный заменитель нефтяного топлива в некоторых приложениях с более низкой теплотворной способностью, чем дизельное топливо.
  • В настоящее время не может заменить дизельное топливо в стандартных дизельных двигателях внутреннего сгорания из-за высокой вязкости и кислотности.
  • Модернизация биомасла до дизельного топлива с помощью процесса Фишера-Тропша возможна, но не может быть практичной в малых масштабах
  • Существуют также химические пути
  • Недавно был обнаружен дешевый способ с открытым исходным кодом для улучшения бионефти с помощью Red Mud в качестве катализатора.

Бионефть («биокруд») прямо с фермы.

  • Нужно найти какой-нибудь паспорт безопасности для него или, возможно, аналогичный продукт «креозит» / древесная смола?
  • ВЕРОЯТНО не очень хорошо
  • Не помешает использовать:
    • Перчатки
    • Вытяжной шкаф и респиратор и / или хорошая вентиляция в рабочем пространстве
  • Пока он не превратится в конечное топливо / продукты, просто используйте:
    • Хорошая вентиляция и мыть руки после воздействия

Сценарии использования

Пиролизное масло чаще всего получают в результате пиролиза биомассы, но также возможны и другие источники, такие как пластиковые отходы и старые шины.Типичные промышленные применения пиролизного масла в качестве топлива:

  • Котлы
  • Печи
  • Генераторы горячей воды
  • Генераторы горячего воздуха
  • Тепловой нагреватель жидкости
  • Электрогенераторы (смешанные с 50% дизельным топливом)
  • Дизельные насосы (смешанные с 50% дизельного топлива)

Методы использования

  • Может использоваться напрямую (хотя и не так эффективно и более загрязняюще) как:
  • В случае переработки его можно использовать в качестве соответствующих углеводородов.
    • Фильтрация, водоотделение + химическая сушка и фракционная перегонка — основные рабочие процессы
    • Можно ли использовать его в качестве сырья для производства биодизеля?
  • Реакторы, скорее всего, также будут производить следующие полезные продукты:

Производство

Постпроизводственная фильтрация

  • Простая вакуумная фильтрация через фильтр
  • Можно даже использовать тонкую металлическую сетку для повторного использования (кислотность может быть проблемой для этого, но, возможно, ткань / керамика?)

Водоотделение + сушка

Базовое разделение

  • Разделительная воронка или аналогичное устройство (метод пипетки для небольших объемов, ведра с носиками для дешевых установок и т. Д.) Может отделять большую часть воды
  • Может ли водоотделитель / сифон для дизельного топлива быть хорошим вариантом OTS?
  • Может быть использовано автоматическое дозирующее устройство или сепаратор непрерывного действия масла и воды

Дополнительная сушка

  • Не требуется для прямого использования
  • Это больше подходит для использования в химической очистке и модернизации.
  • Это можно сделать через:
    • Молекулярные сита
    • Вакуумная сушка (при условии, что масло сначала не выкипит, или это учтено)
    • Фракционное замораживание (сублимационная сушка жидких смесей для разделения с помощью разностей сублимации) может работать (требуется исследование)
    • Простые емкости для испарения / пруды в сухой / теплой среде? (требуется дополнительное исследование)

Постфильтрация + сушка Очистка / модернизация

  • Не используется ни в каких случаях прямого использования масла
  • Используется для производства синтетических углеводородов на том же уровне, что и разновидности био-сырой или невозобновляемой сырой нефти.
  • Выполнено с использованием того же рабочего процесса, что и другие источники:

Великий эксперимент, который можно провести за семестр, — это создание простого дистилляционного аппарата для проверки процедуры на древесной стружке или газетах и ​​для измерения чистоты и состава получаемого топлива. Контактное лицо: joseph.dolittle в gmail dot com для получения дополнительной информации.

Базовый эксперимент можно легко провести, нагревая биомассу в металлической бочке емкостью 55 галлонов. Может быть применен внешний огонь или установлен электрический нагревательный элемент. Выделяющиеся пары можно направить в другой барабан, погрузив его в холодную воду для образования конденсата. Во втором барабане размещается дренажное отверстие для сброса давления, и газы могут сжигаться или улавливаться на этом выходе по мере протекания реакции.Когда вся биомасса будет дистиллирована, подача газа в факел прекратится.

Полученный продукт можно анализировать.

  • Испытание на воспламеняемость
  • Отопление для отвода воды
  • Нагрев для удаления более легких фракций с получением мазута
  • Дальнейшее нагревание для получения более тяжелых масел или смазок
  • Охлаждение на отдельные фазы
  • Замораживание для разделения фаз или для разделения воды
  • Использование кувшина для воды со встроенным краном позволяет легко отделить воду от топлива (аналогично разделительной воронке).
  • Банку с краской в ​​качестве реактора может быть еще проще сделать в небольшом масштабе и дешево

вот пиролизный аппарат в моем понимании:

1.Вам нужна печь, вероятно, старая бочка для внешней стороны камеры сгорания, выложенная внутри смесью шамота / песка / опилок. У него будет крышка с умеренным выпускным отверстием (возможно, половина площади крышки будет удалена), которую можно было бы отлить из той же смеси шамота. Также внизу есть отверстие для топлива и воздуха. Вы могли бы запустить его на природном газе, так как в конечном итоге вы, вероятно, просто вернули бы древесный газ в более позднюю версию.

2. Камера для ввода пиролизуемого материала.можно было бы окружить дешевую камеру тонким защитным покрытием. тонкий, чтобы не препятствовать теплопередаче. огнеупорный раствор и, может быть, песок, раствор может стоить 20 долларов за все, что вам понадобится, я думаю. или вам может потребоваться труба большого диаметра и сделать для нее дно и верх из толстых (5/8 «-1/2», я думаю) металлических плит. он должен быть несколько толстым, потому что в противном случае он быстро окислится (гальванизация испарится; хром или эмаль должны будут выдерживать циклы теплового расширения / сжатия; тонкая нержавеющая сталь может быть вариантом) вверху есть отверстие для выхода, есть нет впускного отверстия.

3. тушитель. очевидно, что скорость гашения важна, так как образующиеся свободные радикалы быстро соединяются с образованием смолы и асфальта, а не более полезных веществ. Обычный способ сделать это — распылить большое количество охлажденного пиролизного масла в горячий поток внутри циклонного сепаратора (например, вашей мукомольной мельницы). Не знаю, насколько это практично. возможно, охлаждение стенок циклонного сепаратора и трубопроводов к нему также проточной водой из вашего холодного колодца подойдет.это будет нуждаться в экспериментах.

4. Газохранилище. масляная бочка, наполненная водой, перевернутая и погруженная в воду. Большая версия того, как собирают газ на уроке химии. пузыри газа через дно, и у вас есть клапан на открытой поверхности, чтобы выпустить газ на досуге. веса на вершине стержня определяют фунты на квадратный дюйм хранилища. в конечном итоге этот газ может быть просто перенаправлен обратно в печь, но сначала полезно знать, сколько газа вы получаете, а также вы можете использовать его в качестве газа для приготовления пищи, чтобы вытеснить пропан.

Сначала я говорю «пропустите 3» и позвольте пузырькам в воде в 4-м растворе стать закалкой. тогда вы сможете взвесить полукокс и газ и узнать, сколько нефти вы добываете. большая часть нефти, вероятно, будет в пленке на дне газосборника, но я не знаю, как влажность повлияет на нее (я думаю, что некоторые фракции полимеризуются с водой или образуют стабильную эмульсию). Теоретически это была бы лучшая закалка с точки зрения площади поверхности газа до теплоотвода, так что вы получите оценку того, сколько нефти может произвести очень эффективное закалка.затем, когда у вас есть системные данные о расходах и все остальное, вы можете построить циклонный сепаратор и поиграть с некоторыми лучшими идеями гашения.

-эллиот

Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

Это видео от YouTube Г-на Теслоняна демонстрирует мелкомасштабную фракционную перегонку биомасла из дровяной печи. Очень чистый газ получают, пропуская его через микроперерабатывающий завод (с фильтрами и системой фракционной перегонки). После перегонки газ приводит в действие двигатель внутреннего сгорания, который запускает электрический генератор.

Пиролизное масло — Экология с открытым исходным кодом

Основное > Энергетика > Биотопливо


Пиролизное масло или «бионефть» является продуктом пиролиза различных материалов, таких как:

  • При нагревании древесины или другой биомассы до достаточной температуры в среде с низким содержанием кислорода или без кислорода образуются летучие компоненты
  • После охлаждения некоторые из них находятся в газообразном состоянии (водород, окись углерода, газообразные углеводороды), а другие находятся в жидкой форме, так называемое пиролизное масло
  • Это масло является плотным источником топлива — для таких применений, как отопление и производство пара.
  • Таким образом, это менее технологичный заменитель нефтяного топлива в некоторых приложениях с более низкой теплотворной способностью, чем дизельное топливо.
  • В настоящее время не может заменить дизельное топливо в стандартных дизельных двигателях внутреннего сгорания из-за высокой вязкости и кислотности.
  • Модернизация биомасла до дизельного топлива с помощью процесса Фишера-Тропша возможна, но не может быть практичной в малых масштабах
  • Существуют также химические пути
  • Недавно был обнаружен дешевый способ с открытым исходным кодом для улучшения бионефти с помощью Red Mud в качестве катализатора.

Бионефть («биокруд») прямо с фермы.

  • Нужно найти какой-нибудь паспорт безопасности для него или, возможно, аналогичный продукт «креозит» / древесная смола?
  • ВЕРОЯТНО не очень хорошо
  • Не помешает использовать:
    • Перчатки
    • Вытяжной шкаф и респиратор и / или хорошая вентиляция в рабочем пространстве
  • Пока он не превратится в конечное топливо / продукты, просто используйте:
    • Хорошая вентиляция и мыть руки после воздействия

Сценарии использования

Пиролизное масло чаще всего получают в результате пиролиза биомассы, но также возможны и другие источники, такие как пластиковые отходы и старые шины.Типичные промышленные применения пиролизного масла в качестве топлива:

  • Котлы
  • Печи
  • Генераторы горячей воды
  • Генераторы горячего воздуха
  • Тепловой нагреватель жидкости
  • Электрогенераторы (смешанные с 50% дизельным топливом)
  • Дизельные насосы (смешанные с 50% дизельного топлива)

Методы использования

  • Может использоваться напрямую (хотя и не так эффективно и более загрязняюще) как:
  • В случае переработки его можно использовать в качестве соответствующих углеводородов.
    • Фильтрация, водоотделение + химическая сушка и фракционная перегонка — основные рабочие процессы
    • Можно ли использовать его в качестве сырья для производства биодизеля?
  • Реакторы, скорее всего, также будут производить следующие полезные продукты:

Производство

Постпроизводственная фильтрация

  • Простая вакуумная фильтрация через фильтр
  • Можно даже использовать тонкую металлическую сетку для повторного использования (кислотность может быть проблемой для этого, но, возможно, ткань / керамика?)

Водоотделение + сушка

Базовое разделение

  • Разделительная воронка или аналогичное устройство (метод пипетки для небольших объемов, ведра с носиками для дешевых установок и т. Д.) Может отделять большую часть воды
  • Может ли водоотделитель / сифон для дизельного топлива быть хорошим вариантом OTS?
  • Может быть использовано автоматическое дозирующее устройство или сепаратор непрерывного действия масла и воды

Дополнительная сушка

  • Не требуется для прямого использования
  • Это больше подходит для использования в химической очистке и модернизации.
  • Это можно сделать через:
    • Молекулярные сита
    • Вакуумная сушка (при условии, что масло сначала не выкипит, или это учтено)
    • Фракционное замораживание (сублимационная сушка жидких смесей для разделения с помощью разностей сублимации) может работать (требуется исследование)
    • Простые емкости для испарения / пруды в сухой / теплой среде? (требуется дополнительное исследование)

Постфильтрация + сушка Очистка / модернизация

  • Не используется ни в каких случаях прямого использования масла
  • Используется для производства синтетических углеводородов на том же уровне, что и разновидности био-сырой или невозобновляемой сырой нефти.
  • Выполнено с использованием того же рабочего процесса, что и другие источники:

Великий эксперимент, который можно провести за семестр, — это создание простого дистилляционного аппарата для проверки процедуры на древесной стружке или газетах и ​​для измерения чистоты и состава получаемого топлива. Контактное лицо: joseph.dolittle в gmail dot com для получения дополнительной информации.

Базовый эксперимент можно легко провести, нагревая биомассу в металлической бочке емкостью 55 галлонов. Может быть применен внешний огонь или установлен электрический нагревательный элемент. Выделяющиеся пары можно направить в другой барабан, погрузив его в холодную воду для образования конденсата. Во втором барабане размещается дренажное отверстие для сброса давления, и газы могут сжигаться или улавливаться на этом выходе по мере протекания реакции.Когда вся биомасса будет дистиллирована, подача газа в факел прекратится.

Полученный продукт можно анализировать.

  • Испытание на воспламеняемость
  • Отопление для отвода воды
  • Нагрев для удаления более легких фракций с получением мазута
  • Дальнейшее нагревание для получения более тяжелых масел или смазок
  • Охлаждение на отдельные фазы
  • Замораживание для разделения фаз или для разделения воды
  • Использование кувшина для воды со встроенным краном позволяет легко отделить воду от топлива (аналогично разделительной воронке).
  • Банку с краской в ​​качестве реактора может быть еще проще сделать в небольшом масштабе и дешево

вот пиролизный аппарат в моем понимании:

1.Вам нужна печь, вероятно, старая бочка для внешней стороны камеры сгорания, выложенная внутри смесью шамота / песка / опилок. У него будет крышка с умеренным выпускным отверстием (возможно, половина площади крышки будет удалена), которую можно было бы отлить из той же смеси шамота. Также внизу есть отверстие для топлива и воздуха. Вы могли бы запустить его на природном газе, так как в конечном итоге вы, вероятно, просто вернули бы древесный газ в более позднюю версию.

2. Камера для ввода пиролизуемого материала.можно было бы окружить дешевую камеру тонким защитным покрытием. тонкий, чтобы не препятствовать теплопередаче. огнеупорный раствор и, может быть, песок, раствор может стоить 20 долларов за все, что вам понадобится, я думаю. или вам может потребоваться труба большого диаметра и сделать для нее дно и верх из толстых (5/8 «-1/2», я думаю) металлических плит. он должен быть несколько толстым, потому что в противном случае он быстро окислится (гальванизация испарится; хром или эмаль должны будут выдерживать циклы теплового расширения / сжатия; тонкая нержавеющая сталь может быть вариантом) вверху есть отверстие для выхода, есть нет впускного отверстия.

3. тушитель. очевидно, что скорость гашения важна, так как образующиеся свободные радикалы быстро соединяются с образованием смолы и асфальта, а не более полезных веществ. Обычный способ сделать это — распылить большое количество охлажденного пиролизного масла в горячий поток внутри циклонного сепаратора (например, вашей мукомольной мельницы). Не знаю, насколько это практично. возможно, охлаждение стенок циклонного сепаратора и трубопроводов к нему также проточной водой из вашего холодного колодца подойдет.это будет нуждаться в экспериментах.

4. Газохранилище. масляная бочка, наполненная водой, перевернутая и погруженная в воду. Большая версия того, как собирают газ на уроке химии. пузыри газа через дно, и у вас есть клапан на открытой поверхности, чтобы выпустить газ на досуге. веса на вершине стержня определяют фунты на квадратный дюйм хранилища. в конечном итоге этот газ может быть просто перенаправлен обратно в печь, но сначала полезно знать, сколько газа вы получаете, а также вы можете использовать его в качестве газа для приготовления пищи, чтобы вытеснить пропан.

Сначала я говорю «пропустите 3» и позвольте пузырькам в воде в 4-м растворе стать закалкой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *