Name: fast pyrolysis of biomass residues in a twin-screw mixing reactor
Uploaded: 2016-09-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor at JoVE.com

Gli autori ringraziano Melanie Frank, Pia Griesheimer, Jessica Henrich, Petra Janke, Jessica Maier, e Norbert Sickinger per il supporto tecnico e analitico di questo lavoro. Il sostegno finanziario fornito nell&#39;ambito del progetto BioBOOST è fortemente riconosciuta. BioBOOST è un progetto D cofinanziato sotto contratto 282.873 nell&#39;ambito del settimo programma quadro della Commissione Europea (www.bioboost.eu) R &amp; europea.

1. Messa in funzione <ol><li> Attivare l&#39;intero pirolisi e sistema di condensazione avviando il ausiliaria N 2 ed il ventilatore gas di pirolisi. Lavare il banco di prova di pirolisi con 500 L hr -1 di azoto durante lo standby. Regolare la ventola aprendo il menu del ventilatore nel controllo di processo e regolando la portata nominale volumetrica tale che la pressione nel reattore è 3-8 mbar sopra della pressione ambiente. Attenzione: Specialmente in fase di avviamento, vi è un aumento del rischio di formazione di atmosfere esplosive. Il sistema deve essere completamente inerte al fine di mitigare questo rischio. </li><li> Riempire il ciclo bio-olio (cioè organica ricca condensa) con una quantità appropriata di glicole etilenico come mezzo di inizio del sistema di raffreddamento per consentire il funzionamento sicuro della pompa e omogeneizzatore (ad esempio, 15 kg nell&#39;esempio dato). Registrare il peso del materiale di partenza. </li><li> Riempire il ciclo di condensa acquosa con una adeguata Amount di acqua per permettere un funzionamento sicuro della pompa (ad esempio, 7 kg nell&#39;esempio dato). Registrare il peso del materiale di partenza. </li><li> Riscaldare il sistema, compreso il riscaldatore termovettore e tutti i riscaldatori ausiliari, aprendo loro menu nel controllo di processo e inserendo i valori desiderati (ad esempio, circa 500 ° C). Riscaldamento ausiliario è raccomandato per il reattore stesso e dei tubi di collegamento fino al primo condensatore al fine di evitare la condensazione dei vapori incontrollata. </li><li> Avviare il ciclo di raffreddamento per gli scambiatori di calore in entrambi i cicli di condensazione accendendo il dispositivo di raffreddamento. </li><li> Avviare le pompe di entrambi i cicli di condensazione aprendo loro menu nel controllo di processo e cliccare su Attiva. Utilizzare gli stessi menu per regolare il flusso di massa per fornire energia sufficiente raffreddamento. Ad esempio, ricircolare il bio-olio ad una velocità di circa 350 kg hr -1 e raffreddarlo a 80 ° C prima di spruzzare nel recipiente tempra. Ricircolare il conde acquosansate ad una velocità di circa 600 kg hr -1 e, inoltre, la fornitura di acqua di raffreddamento ad una velocità di 300 kg hr -1 a 8 ° C. </li><li> Accendere il precipitatore elettrostatico. </li><li> Dopo entrambi i cicli di condensazione hanno una durata di 10-20 minuti, controllare gli ugelli del sistema di raffreddamento per bloccare e rimuovere il blocco attuale. </li><li> Inizia il ciclo termovettore aprendo il menu del elevatore a tazze e la coclea termovettore nel controllo di processo e cliccare su Attiva. Impostare la temperatura vettore termico ad un valore superiore alla temperatura del reattore desiderata in modo da consentire un avviamento agevole dai contabilità per i requisiti di calore per la reazione di pirolisi. Ad esempio, fornire il vettore di calore con un flusso di massa di 1.000 kg hr -1 ad una temperatura di 520 ° C durante il funzionamento, ma il calore a 545 ° C prima di iniziare l&#39;alimentazione biomassa. Attenzione: Assicurarsi che le gemelle viti del reattore vengono avviati automaticamente una volta che l&#39;alimentazione termovettorevite è attivato. Altrimenti c&#39;è il rischio di bloccare e addirittura danni al sistema di alimentazione. </li><li> Dopo che il sistema (cioè, tutte le temperature) ha raggiunto i valori impostati, avviare l&#39;alimentazione biomassa riempiendo lo stoccaggio della biomassa con la carica desiderata. Successivamente, aprire la tramoggia di blocco e avviare la coclea biomassa cliccando su Attiva nei loro menu nel controllo di processo. Lentamente aumentare la velocità di avanzamento per impedire fluttuazioni di pressione eccessiva. </li></ol> 2. Fasi e osservazioni continuamente richiesti durante l&#39;operazione <ol><li> Registrare la quantità di biomassa alimentata al fine di tenere conto di bilanciamento e prelevare campioni appropriati. </li><li> Controllare la (temperatura di uscita del vettore di calore) temperatura del reattore desiderata e regolare il riscaldamento del circuito termovettore conseguenza. </li><li> Regolare la ventola regolando la sua portata nominale volumetrico per mantenere la pressione del reattore desiderato. </li><li> Controllare il blocco negli ugellidel sistema di tempra (diminuzione del flusso di massa e / o aumento della temperatura quenching). </li><li> Osservare la caduta di pressione attraverso i cicloni e il sistema di raffreddamento per rilevare eccessiva desquamazione sufficiente anticipo. Installare misure adeguate per essere in grado di rimuovere scalatura eccessiva durante il funzionamento, in particolare nel punto della prima goccia temperatura dei vapori di pirolisi (di solito all&#39;ingresso del sistema di quenching). <ol><li> Ad esempio, pulire la sezione trasversale del tubo utilizzando una bacchetta per rimuovere scala meccanica. Sigillare l&#39;asta con una guarnizione per impedire l&#39;ingresso di aria nel sistema di raffreddamento. Installare una valvola a sfera in corrispondenza del punto di ingresso della barra per ridurre ulteriormente le perdite d&#39;aria se la pulizia non è in funzione. Attenzione: Pulizia all&#39;ingresso del sistema di quenching inserendo un&#39;asta porta al blocco temporaneo del rimozione del gas dal reattore. alimentazione biomassa deve essere fermato se non può essere assicurato che la pulizia viene effettuata in &lt;10 sec. </li></ol></li><li> Monitorare le temperature di condensazione di entrambi i cicli di condensazione e adattare la temperatura set-point dei termostati di processo, se necessario. </li><li> Rimuovere condensa dai cicli non appena è stato raggiunto l&#39;80% del livello massimo ammissibile di riempimento (a seconda delle dimensioni dei serbatoi tampone e la quantità e il tipo di biomassa alimentato). </li><li> Effettuare misure della fase gassosa. Misurare la quantità di gas, nonché la sua composizione (vedi dettagli nella fase 4.5). NOTA: composti gassosi primari includono N 2, CO, CO 2, CH 4, O 2 e H 2. Sono attese ulteriori composti, come ad esempio C 2 H 4, C 2 H 6 e C 3 H 8. Un esempio di un sistema di misura di gas è descritto di seguito (vedi passo 4.5). Attenzione: Se parti dell&#39;unità di pirolisi vengono azionati sotto pressione, perdita di aria può portare allo sviluppo di un&#39;atmosfera esplosiva. Si consiglia vivamente di ob da vicinoservire la quantità di ossigeno nel gas di pirolisi. </li></ol> 3. Spegnimento <ol><li> Per interrompere l&#39;esperimento, è sufficiente spegnere l&#39;alimentazione biomassa e regolare il ventilatore per mantenere la pressione del reattore desiderato. </li><li> Consentire il sistema (loop vettore di calore e cicli di condensazione) per funzionare per altri 30-40 minuti per garantire che tutti i residui vengono pirolizzati ei prodotti recuperati. </li><li> Spegnere il riscaldamento del circuito termovettore. </li><li> Spegnere le pompe di entrambi i cicli di condensazione e il precipitatore elettrostatico. </li><li> cicli vuoti sia condensa e registrare il peso di ogni condensa. Sottrarre la quantità di materiale di partenza (Vedere i punti 1.2 e 1.3) prima di impostare i saldi. </li><li> Lasciare i contenitori per la raccolta char raffreddare fino a temperatura ambiente in atmosfera inerte. Pesare la quantità di carbone. Attenzione: il char può presentare caratteristiche piroforiche, e la cura specifica dovrebbe essere presa durante la manipolazione di questo materiale. </li><li> Clean il ciclo bio-olio con glicole etilenico fresco e il ciclo di condensa acquosa con una miscela 1: 1 di acqua ed etanolo. Riempire con quantità appropriate (vedere i passi 1.2 e 1.3) e lasciar correre per 30-40 minuti. </li></ol> 4. Le analisi necessari per creare saldi &#39;a secco&#39; e &#39;Elemental Carbon&#39; <ol><li> Eseguire le seguenti analisi delle materie prime (esempi per gli standard applicabili sono indicati tra parentesi): <ol><li> Determinare il contenuto d&#39;acqua 17. </li><li> Determinare il tenore di ceneri 18. </li><li> Determinare il carbonio elementare, idrogeno, e contenuto di azoto 19. NOTA: Si consiglia di analizzare il contenuto di acqua ogni giorno sperimentale a causa delle differenze di condizioni meteorologiche possono influenzare il contenuto di umidità della materia prima. A seconda della dimensione del lotto, diversi campioni sono necessari per caratterizzare affidabile la materia prima. Ulteriori analisi come l&#39;analisi delle fibre e più elevato potere calorifico sonoconsigliato ma non obbligatorio per l&#39;impostazione dei bilanci di cui sopra. </li></ol></li><li> Eseguire le seguenti analisi polvere char (esempi di norme applicabili sono presentati nei riferimenti bibliografici): <ol><li> Determinare il contenuto d&#39;acqua 17. </li><li> Determinare il tenore di ceneri 18. </li><li> Determinare il carbonio elementare, idrogeno, e contenuto di azoto 19. NOTA: Si presume che char non ha un contenuto di umidità al momento di lasciare il processo per la creazione di saldi. Umidità assorbimento può verificarsi nel corso di analisi, e il contenuto di acqua è necessaria per la correzione degli altri due analisi. </li></ol></li><li> Eseguire le seguenti analisi bio-olio (esempi di norme applicabili o altri metodi consigliati sono dati tra parentesi): <ol><li> Determinare il contenuto d&#39;acqua volumetrico da Karl-Fischer titolazione secondo protocolli standard. Sciogliere un campione in metanolo secco e titolare con una miscela di una base, SO 2, E una concentrazione di I 2 (esempi dettagliati dei materiali sono indicati nella lista materiale). Ogni mole di acqua reagisce con una mole di I 2. </li><li> Determinare il contenuto di solidi procedendo a 3.040 g campione di FPBO e sciogliere in metanolo ad un volume soluzione finale di circa 100 ml. Agitare la soluzione per 10 minuti a temperatura ambiente. Filtrare la soluzione attraverso il filtro di cellulosa a ritenzione delle particelle di 2,5 micron e lavare il residuo con metanolo fino ad ottenere un filtrato limpido. Essiccare il residuo solido a 105 ° C per una notte e determinare il peso residuo. </li><li> Determinare il carbonio elementare, idrogeno, e contenuto di azoto 19. </li><li> Determinare il etilenico contenuto di glicole da 1 H NMR secondo protocolli standard. Sciogliere un campione FPBO in una soluzione di metanolo deuterato con 3- (trimetilsilil) propionico-2,2,3,3-d 4 sale sodico dell&#39;acido (TMSP) come materiale di riferimento (circa 0,1g FPBO in 0,8 soluzione g). Ad esempio, la soluzione può contenere 44 g di metanolo e 0,1 g TMSP. Centrifugare il campione disciolto per rimuovere i solidi. Analizzare il campione da 1 H spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). I gruppi idrossilici di etilene glicole mostrano un picco a 3,55-3,65 ppm. Il picco di riferimento di TMSP appare circa 0 ppm e viene utilizzato per quantificare il contenuto di etilene glicole. NOTA: Avviamento con glicole etilenico puro porta ad una diluizione della condensa nel primo condensatore. Questo deve essere considerato nel calcolo dei bilanci di materia e di energia e per la presentazione dei risultati. E &#39;altamente auspicabile identificare singoli composti chimici. Tale metodo analitico è molto complessa a causa del gran numero di diversi composti e la natura della matrice condensa. Una descrizione di tali analisi è al di fuori del campo di applicazione del presente documento. Va inoltre rilevato che le analisi di cui sopra vengono semplicemente tenuti per impostaresaldi e non sono sufficienti per descrivere il bio-olio come prodotto. Norme che coprono applicazioni FPBO sono in preparazione. </li></ol></li><li> Eseguire le seguenti analisi condensa acquose (esempi di norme applicabili sono riportati tra parentesi): <ol><li> Determinare il contenuto d&#39;acqua da volumetrico Karl-Fischer titolazione (vedi 4.3.1). </li><li> Determinare il carbonio organico totale come non-purgeable carbonio organico 20. NOTA: Start-up con cavi acqua pura per una diluizione del condensato nel secondo condensatore. Questo deve essere considerato nel calcolo dei bilanci di materia e di energia e per la presentazione dei risultati. </li></ol></li><li> Monitorare la composizione del gas durante l&#39;esperimento perché composizione varia notevolmente con il tempo. Ad esempio, analizzare il gas prodotto durante gli esperimenti qui presentati in un gascromatografo processo ogni 30-60 min. Analizzare le seguenti specie di gas: Ne, H 2, CO, CO 2, N 2, O 2, CH 4, e alcano / alcheni C 2 -C 5 componenti. <ol><li> Iniettare un flusso costante di gas di Ne nel reattore come riferimento. Calcolare la massa di ciascuna specie di gas basati sul flusso volumetrico di riferimento, il rapporto medio composizione del gas, la durata dell&#39;esperimento, e la densità delle specie. Per determinare il contenuto di acqua del gas di pirolisi, assumere condizioni di saturazione alla temperatura di uscita dell&#39;ultimo condensatore. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Per tutti gli esperimenti, le condizioni di processo quali la dimensione del materiale feedstock, avanzamento, pressione, temperatura di reazione, la temperatura di condensazione e portate sia del vettore di calore e il ciclo condensa erano uguali. Naturalmente, le variazioni entro limiti definiti non possono essere evitati. Per un impianto di prova come l&#39;unità di sviluppo processo presentato qui, gli intervalli accettabili di fluttuazione e richiesti tempi di funzionamento per esperimenti riproducibili devono essere calcolati e / o determinata dall&#39;esperienza. Ad esempio, la temperatura del reattore, che è indicata dalla temperatura del portatore di calore in uscita dal reattore, è controllata con una deviazione standard di 35 ° C per tutto il corso della reazione dall&#39;inizio della reazione a capacità biomassa completo al smettere di alimentazione biomassa (in genere circa 4 ore). La pressione nel reattore è controllata con una deviazione standard di 300-500 Pa. Picchi di pressione sono suscettibili di verificarsi a causa di fluctuazioni di alimentazione della biomassa. Si raccomanda di regolare il sistema a vite di alimentazione al materiale di biomassa in esame al fine di minimizzare tali oscillazioni e garantire un flusso costante di biomassa. La temperatura di condensazione nel primo e secondo condensatori è stata mantenuta a una deviazione standard di 3 ° C e 1 ° C, rispettivamente. Va notato a questo punto che tutti gli esperimenti presentati sono stati condotti alla stessa temperatura del reattore (500 ° C). Questa temperatura non riflette necessariamente la temperatura di pirolisi veloce ottimale che esiste per ogni materia prima specifica 22. Una variazione della temperatura del reattore potrebbe portare ad una temperatura di pirolisi ottimizzato con ancora maggiori rese in olio organici. La scelta del metodo di bilanciamento non è banale per veloce pirolisi di biomassa, in particolare quando si applica condensazione frazionata e quando si utilizza biomassa con elevato contenuto di ceneri. Tre diversi tipi di BALANCINg sono stati presentati nella sezione precedente. Indicazione del tenore di frazioni di prodotto su base &#39;come ricevuti&#39; è vantaggioso per considerazioni pratiche quali la progettazione degli apparati e capacità di stoccaggio come riporta la distribuzione del prodotto che deve essere effettivamente previsto. Tuttavia, questi valori vengono oscurati dalle acqua e cenere contenuto della materia prima. Soprattutto per residui di biomassa - ad esempio, paglia, silvicoltura e residui di potatura e biogene &#39;rifiuti&#39; - questo è un problema in quanto queste materie prime hanno una vasta gamma di acqua e inorganici contenuti, vedi tabella 1. Il metodo di bilanciamento comune per processi biomassa su un &#39;secco&#39; è in molti casi utili per il confronto tra i diversi studi in quanto elimina l&#39;effetto di diversi contenuti di umidità della materia prima. Tuttavia, si deve rilevare che questi valori calcolati da esperimenti con una determinata carica umido non necessariamente reflect il comportamento e le rese di questo specifico feedstock se è stato completamente essiccato mediante mezzi fisici prima dell&#39;esperimento. E &#39;noto che l&#39;umidità colpisce la distribuzione dei rendimenti di pirolisi 23 e questo dovrebbe essere tenuto presente quando si valutano e confrontano i saldi&#39; a secco &#39;. Inoltre, bilanci di massa su un &#39;secco&#39; sono inadeguate per materie prime ad alto contenuto di ceneri, perché i minerali finiscono principalmente nel char e oscurano i risultati in modo simile al contenuto iniziale di umidità. Allo stesso modo per l&#39;acqua, i minerali influenzano la rete di reazione di pirolisi reale perché favoriscono le reazioni di pirolisi secondarie, che porta ad una maggiore char e più basse rese bio-olio. Tali effetti possono essere valutati solo su base scientifica, se i saldi sono corretti per il tenore di ceneri. Un modo per raggiungere questo obiettivo è attraverso la creazione di saldi di carbonio. Dal confronto della figura 2 e la figura 4 si può vedere che i solidi aumentato Yield osservato dopo pirolisi di paglia di grano rispetto al Miscanthus è non solo a causa di materiale inorganico che viene recuperato con il char, ma anche a causa di un aumento della frazione di solidi organici che si sono formate durante il processo. Un altro vantaggio di saldi carbonio elementare è quello di mostrare il destino di carbonio biogenico, vale a dire, la sua distribuzione nelle frazioni prodotto recuperato. Questo è importante per la valutazione delle catene più complesse conversione - ad esempio, pirolisi, gassificazione e sintesi come nel caso qui presentato - perché il carbonio biogenico deve essere utilizzato nel modo più efficiente possibile. Uno dei ruoli più importanti di biomassa in un futuro bioeconomia è quello di fornire carbonio biogenico per una vasta gamma di prodotti, sostituendo così carbonio da fonti fossili. Il protocollo presentato per pirolisi veloce in un reattore di miscelazione a doppia vite può essere realizzato su diverse scale con alcune modifiche. Tha caso di un&#39;unità presentato con una capacità di alimentazione di 10 kg hr -1 ha dimostrato di essere un compromesso praticabile tra complessità operativa e risultati significativi per il comportamento del processo. Può essere applicato sia per lo screening di diversi tipi di biomassa e ottimizzazione delle condizioni di processo. Testare una specifica materia prima biomasse è fondamentale perché certe caratteristiche delle materie prime potrebbero portare a funzionamento del processo sfavorevole se i residui solidi grossolani si accumulano nel ciclo di vettore di calore. Tale accumulo non è stato osservato per la biomassa presentato nella sezione risultati, ma è stato osservato per materiale biogenico molto duro con grande dimensione delle particelle (&gt; 1 mm) che limita l&#39;applicabilità del processo presentato. Questo problema potrebbe essere ridotto con un disegno diverso del circuito termovettore, ad esempio, dal trasporto pneumatico del termovettore con parziale combustione simultanea.

L&#39;uso della biomassa come alternativa alle fonti di carbonio fossili sta diventando sempre più importante per ridurre l&#39;effetto dell&#39;attività sociale sul clima terrestre. Esistono altre fonti di energia rinnovabili, come l&#39;eolico e il solare, ma la biomassa rappresenta l&#39;unica fonte di carbonio da fonti rinnovabili fino ad oggi. Di conseguenza, l&#39;uso più efficiente della biomassa è nella produzione di sostanze chimiche e combustibili liquidi specializzati. biomassa residua devono essere utilizzati al fine di ridurre la concorrenza tra i mangimi, prodotti alimentari, prodotti chimici e la produzione / carburante. Questi residui hanno spesso a bassa densità di massa, presentando così una sfida logistica per le applicazioni su scala industriale. Per affrontare queste sfide, il concetto bioliq è stata sviluppata presso l&#39;Istituto di tecnologia di Karlsruhe 1. È dotato di un primo passo decentrato per convertire la biomassa residua in una energia densa intermedio (bioslurry), una successiva conversione in una unità di gassificazione centrale per sintesigas e una sintesi finale al prodotto desiderato (s). L&#39;unità di gassificazione e la sintesi può essere progettato su scala industriale necessaria allo stesso sito per ottenere un funzionamento commerciale. Il concetto permette per prodotti diversi, che vanno dai combustibili per additivi per carburanti e prodotti chimici specializzati rinfusa 2-5 drop-in. Questo documento presenta la prima fase in cui la pirolisi veloce viene utilizzato per convertire biomassa residua al bioslurry intermedia. Pirolisi veloce è caratterizzata da un rapido riscaldamento della biomassa in atmosfera inerte ad una temperatura di reazione tipicamente 450-500 ° C con un tempo di permanenza dei vapori pirolisi di &lt;2 sec 6. Più comunemente, reattori a letto fluido vengono utilizzati per l&#39;esecuzione di pirolisi veloce, ma esistono anche diversi progetti di reattori appositamente adattati per ottimizzare le condizioni di reazione 7. Il lavoro presentato in seguito è stata condotta con un reattore di miscelazione a doppia vite. Presenta una robusta tecnologia che ha già apen applicato su scala industriale per pirolisi di carbone e su scala pilota per sabbie bituminose 8. Lo scopo del reattore di miscelazione a doppia vite è di mescolare il feed biomasse solide con un vettore di calore pre-riscaldato solido. esigenze di miscelazione sia sufficientemente accurata per raggiungere la velocità di riscaldamento che è necessario per convertire la biomassa in condizioni di pirolisi veloce. Inoltre, la dimensione delle particelle sia biomassa e dei vettori di calore deve essere piccolo per ottenere un coefficiente di trasferimento di calore elevato e un periodo di riscaldamento breve particelle. Presso l&#39;Istituto di Catalisi Ricerca e Tecnologia (IKFT) dell&#39;Istituto di tecnologia di Karlsruhe (KIT), un&#39;unità di sviluppo di processo con una capacità di alimentazione di biomassa di 10 kg hr -1 è operativo da più di un decennio. Esso utilizza sfere di acciaio come il vettore di calore, che viene fatta ricircolare internamente di un elevatore a tazze e ri-riscaldato con un sistema di riscaldamento elettrico. Il suo scopo principale era la ricerca di aunique tecnologia di recupero prodotto che è stato adattato per l&#39;uso del prodotto in un gassificatore e la convalida della sua idoneità per una vasta gamma di materie prime 9-11. Un impianto pilota più grande è stato costruito in parallelo a questi studi con una capacità di alimentazione di biomassa di 500 kg hr -1, che è operativo da cinque anni. Utilizza sabbia come vettore di calore, che viene ricircolata pneumaticamente da un gas ascensore calda e riscaldato anche da parziale combustione delle particelle trascinate char 1,12. La seguente descrizione del metodo sperimentale si basa sulla più piccola unità di sviluppo processo dopo la sua sezione di recupero del prodotto è stato rinnovato per assomigliare migliore progettazione impianto pilota 13. Uno schema di flusso di questa configurazione sperimentale è illustrato in Figura 1. E &#39;importante notare che i requisiti di prodotto per pirolisi veloce bio-olio (FPBO) per l&#39;utilizzo in gassificatori sono diversi da quelli sviluppati per FPB convenzionaleO, che di solito è destinato ad applicazioni di combustibile diretti 14. Soprattutto, il contenuto di solidi della FPBO non deve essere molto bassa. In realtà, è desiderabile mescolare il FPBO prodotta con il char ottenuto dal processo di conversione al fine di aumentare la quantità di carbonio disponibile per gassificazione e successiva sintesi di drop-in combustibili. Questi fatti sono importanti per comprendere le differenze nella progettazione del setup sperimentale qui presentata e gli esperimenti di pirolisi veloce pubblicati altrove. Un&#39;altra differenza importante è il fatto che il concetto di conversione della biomassa in esame è stato progettato specificamente per residui agricoli quali paglia di grano. Tipicamente, questo tipo di feedstock contiene una grande frazione di cenere. Ash è noto per influenzare in modo significativo la distribuzione dei prodotti di pirolisi veloce. Si porta ad una diminuzione di condensa organico (OC) e un aumento in entrambi i prodotti solidi e gassosi 10,15,16. Questi fatti sono contabilizzatisia nella progettazione del setup sperimentale qui presentata e la catena complessiva processo. La maggior parte degli impianti industriali eseguite su legno con basso contenuto di ceneri e semplicemente bruciare i solidi internamente. Questo porta ad una produzione aggiuntiva di calore per uso esterno. Quando si utilizzano materie prime ad alto contenuto di ceneri, char è un significativo sottoprodotto che deve essere utilizzato in modo efficiente 13.

<table><tbody><tr><td>Wheat straw</td><td>D&amp;ouml;rrmann Kraichtal-M&amp;uuml;nzesheim</td><td>n/a</td><td>&lt;em&gt;Triticum aestivum L.&lt;/em&gt;</td></tr><tr><td>Scrap wood</td><td>Rettenmeier Holding AG</td><td>n/a</td><td>According to class A2 of the German scrap wood decree (AltholzV &amp;sect;2): glued, coated, painted, or otherwise treated scrap wood without organic halogen compounds and wood preservatives</td></tr><tr><td>Miscanthus</td><td>Hotel-Heizungsbau Kraichgau-Odenwald</td><td>n/a</td><td>&lt;em&gt;Miscanthus x giganteus&lt;/em&gt;</td></tr><tr><td>Ethylene glycol</td><td>H&amp;auml;ffner GmbH &amp;amp; Co KG</td><td>1042090220600</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>H&amp;auml;ffner GmbH &amp;amp; Co KG</td><td>1026800150600</td><td>Grade 99.9%</td></tr><tr><td>Nitrogen</td><td>KIT</td><td>n/a</td><td>Supplied by internal nitrogen pressure system.</td></tr><tr><td>Pyrolysis test rig</td><td>self-built</td><td>n/a</td><td>Flow scheme is illustrated in manuscript.</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Analyses:&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gas chromatograph Daniel 700</td><td>Emerson Process Management</td><td>n/a</td><td>Designed for this specific application by Emerson; two 20% SF 96 columns, two HAYESEP N columns, and one MS-5A washed column; carrier gas is helium</td></tr><tr><td>Helium</td><td>Air Liquide</td><td>P0252L50R2A001</td><td>Grade 6.0</td></tr><tr><td>Gas mixture for calibration</td><td>basi Sch&amp;ouml;berl GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>FG 10002</td><td>Specified gas composition: 5% Ne, 2% O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, 20% CO, 30% CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, 5% CH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, 5% H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, 2% C&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;, 0.5% C&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;, 0.5% C&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;10&lt;/sub&gt;, 0.5% C&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;12&lt;/sub&gt;, remainder N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;.</td></tr><tr><td>Neon</td><td>Air Liquide</td><td>P0890S10R2A001</td><td>Grade 4.0; used as fixed reference gas flow; not necessarily required and is only given as an example for quantifying the pyrolysis gas flow.</td></tr><tr><td>Elementaranalysator CHN628</td><td>Leco Instrumente GmbH</td><td>622-000-000</td><td></td></tr><tr><td>TGA701</td><td>Leco Instrumente GmbH</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>DIMATOC 2000</td><td>Dimatec</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Hydranal methanol dry</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34741</td><td></td></tr><tr><td>Hydranal composite V</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34805</td><td></td></tr><tr><td>841 Titrando</td><td>Deutsche Metrohm GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>2.841.0010</td><td></td></tr><tr><td>774 Oven Sample Processor</td><td>Deutsche Metrohm GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>2.774.0010</td><td></td></tr><tr><td>800 Dosino</td><td>Deutsche Metrohm GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>2.800.0010</td><td></td></tr><tr><td>801 Stirrer</td><td>Deutsche Metrohm GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>2.801.0010</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Carl Roth GmbH &amp;amp; Co KG</td><td>83884</td><td>99% for synthesis</td></tr><tr><td>Whatman cellulose filter grade 42</td><td>Sigma Aldrich</td><td>WHA1442090</td><td></td></tr><tr><td>Methanol-D&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>151947</td><td></td></tr><tr><td>3-(Trimethylsilyl)propionic-2,2,3,3-d&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; acid sodium salt</td><td>Sigma Aldrich</td><td>269913</td><td></td></tr><tr><td>BZH&amp;nbsp;250&amp;nbsp;MHz</td><td>Bruker</td><td>n/a</td><td></td></tr></tbody></table>

fast pyrolysis of biomass residues in a twin-screw mixing reactor

pirolisi veloce è sempre più utilizzato in impianti commerciali in tutto il mondo. Corrono esclusivamente sulla biomassa legnosa, che ha proprietà favorevoli per la conversione con pirolisi veloce. Per aumentare le sinergie di produzione alimentare e l&#39;uso energetico e / o materiale di biomassa, è desiderabile utilizzare residui della produzione agricola, ad esempio, paglia. Il metodo presentato è adatto per la conversione di un materiale su scala industriale. Le caratteristiche principali sono presentati e viene dato un esempio di bilanci di massa dalla conversione di diversi residui di biomassa. Dopo la conversione, condensazione frazionata viene applicato per recuperare due condensati - un organico ricco e uno ricco acquosa. Questo design impedisce la produzione di rapida pirolisi bio-olio che presenta separazione di fase. Un bio-olio a due fasi è da aspettarsi causa del genere ad alto contenuto di ceneri di biomassa paglia, che promuove la produzione di acqua di reazione duranteconversione. Sia la formazione di condensa frazionato e l&#39;uso della biomassa ad alto contenuto di ceneri richiedono un approccio attento per stabilire equilibri. Non tutti i tipi di bilance sono sia significativo e paragonabile ad altri risultati dalla letteratura. Diversi metodi di bilanciamento sono presentati, e le informazioni che possono essere derivato da loro è discusso.

Vari tipi di biomassa sono stati pirolizzati con successo nell&#39;unità di pirolisi a IKFT / KIT con l&#39;impostazione corrente. Per esempio, tre diverse materie prime (paglia di grano, Miscanthus, e scarti di legno) sono stati confrontati per quanto riguarda le loro proprietà e dei rendimenti dopo pirolisi seguendo la procedura descritta. Diversi tipi di metodi di bilanciamento sono mostrati e discussi per quanto riguarda la loro applicabilità nei confronti delle materie prime ricche di cenere. È importante notare che i saldi sono stati calcolati e riassunti secondo lo stato di aggregazione di ciascuna frazione. La bio-olio recuperato nel primo condensatore contiene ancora solidi, che non sono stati rimossi dai cicloni. Questi sono contrassegnati separatamente nei bilanci. Per confronto e valutazione statistica, il contenuto di solidi del bio-olio è stato aggiunto alla frazione char recuperato dai cicloni. Su base &#39;come ricevuti&#39;,la resa solidi, per esempio, char recuperato mediante cicloni e char attualmente in bio-olio, è nel campo da 14-25% in peso per le materie prime indagate. Totale rendimenti condensa recuperati nelle due condensatori vanno dal 53-66% in peso, mentre il rendimento del gas sono relativamente simili (circa 20%) per tutti e 3 biomasse (vedere Figura 2). Questi &#39;come ricevuti&#39; valori danno informazioni pratiche sulla quantità effettiva di frazioni di prodotto da aspettarsi nelle installazioni di pirolisi veloce di questo tipo. Tuttavia, le rese totali organici liquidi in letteratura sono più comunemente riportati su base secca, ossia senza umidità e acqua di reazione nella condensa e nel mangime. Il vantaggio di questo tipo di equilibrio è il fatto che inizialmente presente umidità della biomassa non influenza i risultati. Questo contenuto di umidità avrebbe artificialmente aumentare il rendimento della condensa in un &#39;come ricevuto&#39; balance. Per ragioni di comparabilità, la figura 3 mostra la produzione di olio biologico e acqua di reazione su base secca. In questo studio, rese di olio biologico aumento (35 - 46 - 50% in peso) al diminuire il contenuto di ceneri (9,2-2,7 specificato - 1,5% in peso) della paglia di grano materie prime - miscanto - legno di scarto (vedi tabella 1). Ciò è in linea con le osservazioni di altri studi 10,15,16. I rendimenti di acqua di reazione sono in un intervallo relativamente ridotto da 12-14% in peso. I bilanci di massa su base secca sono ancora direttamente interessati dal contenuto in ceneri delle materie prime. Minerali contenuti nel materiale di biomassa saranno artificialmente aumentare la resa dei solidi in entrambi i saldi &#39;come ricevuto&#39; e &#39;a secco&#39;. Di conseguenza, saldi carbonio elementare stati determinati perché sembrano essere più adatto per valutare le differenze nelle reazioni di conversione termochimica di biomassa (vedere Figura 4 </strong&gt;). Appare evidente che la maggior parte della carbonica viene recuperato nel bio-olio (44-54% in peso) e solo una frazione di massa di 24-32% in forma solida come pirolisi char. Circa 16-19% in peso del carbonio non viene recuperato in forma solida o liquida e lascia la pianta con il gas di pirolisi. In un impianto commerciale, questo gas potrebbe essere riciclato per motivi di recupero di energia in un dispositivo a combustione interna. Una frazione di massa di solo circa 3-4% di carbonio viene recuperato nella condensa acquosa, che ha un contenuto di acqua di circa 80% in peso. Ciò conferma l&#39;efficacia della messa a punto di condensazione frazionata qui presentata. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td> paglia di grano </td><td> Miscanthus </td><td> Scarti di legno </td></tr><tr><td> Acqua, ar </td><td> 9.6 </td><td> 10.1 </td><td> 15.2 </td></tr><tr><td> Ash, d </td><td> 9.2 </td><td> 2.7 </td><td> 1.5 </td></tr><tr><td> Carbon, d </td><td> 46.1 </td><td> 48,6 </td><td> 49,8 </td></tr><tr><td> Idrogeno, d </td><td> 5.7 </td><td> 5.9 </td><td> 6.1 </td></tr><tr><td> Azoto, d </td><td> &lt;0,5 </td><td> &lt;0,5 </td><td> &lt;0,5 </td></tr><tr><td colspan="4"> ar: come ricevuti, D: secco 21 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Immobili selezionati delle diverse materie prime utilizzate. Tutti i valori rappresentano frazioni di massa (%). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54395/54395fig1.jpg" /> Figura 1. Diagramma di flusso del setup sperimentale. 1) stoccaggio della biomassa. 2) Sistema di tramoggia di blocco. 3) il dosaggio biomassa. 4) bivite miscelazione del reattore. 5) ascensore benna. 6) Resistenza per termovettore. 7) Ciclone per la rimozione dei solidi. 8) di stoccaggio Char. 9) tempra Spray. 10) Bio-Oilserbatoio. 11) Omogeneizzatore e la pompa. 12) Scambiatore di calore per il raffreddamento di condensa ricircolo. 13) precipitatore elettrostatico. 14) acquosa serbatoio condensa. 15) Pompa di ricircolo della condensa acquosa. 16) Scambiatore di calore per il raffreddamento di condensa ricircolo. 17) condensatore per condensa acquosa. 18) Ventilatore per la rimozione di gas / vapori. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54395/54395fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54395/54395fig2.jpg" /> Figura 2. I bilanci di massa di esperimenti. I saldi sono riportati su un &#39;tal quale&#39; 21 base della materia prima e dei prodotti. Tutti i valori sono espressi in frazioni di massa. Tre diversi tipi di biomassa sono stati utilizzati e tutti gli esperimenti sono stati condotti almeno in triplicato 13. Il contenuto di solidi in bioOlio di una relazione separata a scopo illustrativo. Le barre di errore indicano deviazioni standard di esperimenti con un tipo di materia prima. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54395/54395fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54395/54395fig3.jpg" /> Figura 3. Totale rendimenti Olio e acqua di reazione. Tutti i valori sono presentati su base 21 mangime secco e sono espressi in frazioni di massa. Il contenuto di solidi della condensa è stata esclusa dalla resa in olio biologico 13. Le barre di errore indicano deviazioni standard di esperimenti con un tipo di materia prima. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54395/54395fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Figura 4. saldi di carbonio. Tutti i valori sono riportati come frazioni di massa dell&#39;ingresso biomassa carbonio. Tre diversi tipi di biomassa sono stati utilizzati e tutti gli esperimenti sono stati condotti almeno in triplicato 13. Il contenuto di solidi in bio-olio di una relazione separata a scopo illustrativo. Le barre di errore indicano deviazioni standard di esperimenti con un tipo di materia prima. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54395/54395fig4large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor

A procedure for thermochemical conversion of biomass residues is presented that aims at maximizing the yield of liquid products (fast pyrolysis). It is based on a technology proven on an industrial scale and especially suitable for treating a straw type of biomass.

La pirolisi veloce di biomassa residui in un reattore bivite Mixing

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for ...

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Universidad San Sebastian

Research

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Bioengineering

27.6K Views.  Karlsruhe Institute of Technology (KIT). A procedure for thermochemical conversion of biomass residues is presented that aims at maximizing the yield of liquid products (fast pyrolysis). It is based on a technology proven on an industrial scale and especially suitable for treating a straw type of biomass.

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Biomass Conversion to Produce Hydrocarbon Liquid Fuel Via Hot-vapor Filtered Fast Pyrolysis and Catalytic Hydrotreating

Lignocellulosic biomass conversion to produce biofuels has received significant attention because of the quest for a replacement for fossil fuels. Among the various thermochemical and biochemical routes, fast pyrolysis followed by catalytic hydrotreating is considered to be a promising near-term opportunity. This paper reports on experimental methods used 1) at the National Renewable Energy Laboratory (NREL) for fast pyrolysis of lignocellulosic biomass to produce bio-oils in a fluidized-bed reactor and 2) at Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) for catalytic hydrotreating of bio-oils in a two-stage, fixed-bed, continuous-flow catalytic reactor. The configurations of the reactor systems, the operating procedures, and the processing and analysis of feedstocks, bio-oils, and biofuels are described in detail in this paper. We also demonstrate hot-vapor filtration during fast pyrolysis to remove fine char particles and inorganic contaminants from bio-oil. Representative results showed successful conversion of biomass feedstocks to fuel-range hydrocarbon biofuels and, specifically, the effect of hot-vapor filtration on bio-oil production and upgrading. The protocols provided in this report could help to generate rigorous and reliable data for biomass pyrolysis and bio-oil hydrotreating research.

Experimental methods for fast pyrolysis of lignocellulosic biomass to produce bio-oils and for the catalytic hydrotreating of bio-oils to produce fuel range hydrocarbons are presented. Hot-vapor filtration during fast pyrolysis to remove fine char particles and inorganic contaminants from bio-oil was also assessed.

La biomassa di conversione per la Produzione di idrocarburi liquidi Fuel Via Hot-vapore filtrata veloce pirolisi e catalitica Hydrotreating

Lignocellulosic biomass conversion to produce biofuels has received significant attention because of the quest for a replacement for fossil fuels. Among ...

Ricerca

Biochimica

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

Valutazione della gestione integrata digestione anaerobica e carbonizzazione idrotermale per Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Ambiente

Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill

A major challenge in the production of pellets is the high cost associated with drying biomass from 30 to 10% (w.b.) moisture content. At Idaho National Laboratory, a high-moisture pelleting process was developed to reduce the drying cost. In this process the biomass pellets are produced at higher feedstock moisture contents than conventional methods, and the high moisture pellets produced are further dried in energy efficient dryers. This process helps to reduce the feedstock moisture content by about 5-10% during pelleting, which is mainly due to frictional heat developed in the die. The objective of this research was to explore how binder addition influences the pellet quality and energy consumption of the high-moisture pelleting process in a flat die pellet mill. In the present study, raw corn stover was pelleted at moistures of 33, 36, and 39% (w.b.) by addition of 0, 2, and 4% pure corn starch. The partially dried pellets produced were further dried in a laboratory oven at 70 &#176;C for 3-4 hr to lower the pellet moisture to less than 9% (w.b.). The high moisture and dried pellets were evaluated for their physical properties, such as bulk density and durability. The results indicated that increasing the binder percentage to 4% improved pellet durability and reduced the specific energy consumption by 20-40% compared to pellets with no binder. At higher binder addition (4%), the reduction in feedstock moisture during pelleting was &#60;4%, whereas the reduction was about 7-8% without the binder. With 4% binder and 33% (w.b.) feedstock moisture content, the bulk density and durability values observed of the dried pellets were &#62;510 kg/m3 and &#62;98%, respectively, and the percent fine particles generated was&#160;reduced to &#60;3%.

In this study, a protocol was developed to produce good quality pellets using a flat die pellet mill at reduced specific energy consumption testing high-moisture corn stover and a starch based binder. The results indicated that adding a corn starch binder improved the pellet durability, reduced percent fines and decreased specific energy consumption.

Metodo per la Produzione di Pellet durevoli a basso consumo energetico utilizzando ad alta umidità paglia del mais e amido di mais Binder in un appartamento Die Pellet Mill

A major challenge in the production of pellets is the high cost associated with drying biomass from 30 to 10% (w.b.) moisture content. At Idaho National ...

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil (HGO) for production of transportation fuels through a fluid catalytic cracking (FCC) route. Cracking experiments are performed with a fully automated reaction unit at a fixed weight hourly space velocity (WHSV) of 8 hr-1, 490-530 &#176;C, and catalyst/oil ratios of 4-12 g/g. When a feed is in contact with catalyst in the fluid-bed reactor, cracking takes place generating gaseous, liquid, and solid products. The vapor produced is condensed and collected in a liquid receiver at -15 &#176;C. The non-condensable effluent is first directed to a vessel and is sent, after homogenization, to an on-line gas chromatograph (GC) for refinery gas analysis. The coke deposited on the catalyst is determined in situ by burning the spent catalyst in air at high temperatures. Levels of CO2 are measured quantitatively via an infrared (IR) cell, and are converted to coke yield. Liquid samples in the receivers are analyzed by GC for simulated distillation to determine the amounts in different boiling ranges, i.e., IBP-221 &#176;C (gasoline), 221-343 &#176;C (light cycle oil), and 343 &#176;C+ (heavy cycle oil). Cracking of a feed containing canola oil generates water, which appears at the bottom of a liquid receiver and on its inner wall. Recovery of water on the wall is achieved through washing with methanol followed by Karl Fischer titration for water content. Basic results reported include conversion (the portion of the feed converted to gas and liquid product with a boiling point below 221 &#176;C, coke, and water, if present) and yields of dry gas (H2-C2's, CO, and CO2), liquefied petroleum gas (C3-C4), gasoline, light cycle oil, heavy cycle oil, coke, and water, if present.

This paper presents an experimental method to produce biofuels and biochemicals from canola oil mixed with a fossil-based feed in the presence of a catalyst at mild temperatures. Gaseous, liquid, and solid products from a reaction unit are quantified and characterized. Conversion and individual product yields are calculated and reported.

Laboratorio produzione di biocarburanti e biochimici da un olio di colza attraverso cracking catalitico di conversione

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

Chimica

Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional batch reactors, coined stop-flow micro-tubing (SFMT) reactors. In SFMT, chemical reactions that require high pressure can be screened in parallel through a safer and convenient way. Cross-contamination, which is a common problem in reaction screening for continuous flow reactors, is avoided in SFMT. Moreover, the commercially available light-permeable micro-tubing can be incorporated into SFMT, serving as an excellent choice for light-mediated reactions due to a more effective uniform light exposure, compared to batch reactors. Overall, the SFMT reactor system is similar to continuous flow reactors and more superior than batch reactors for reactions that incorporate gas reagents and/or require light-illumination, which enables a simple but highly efficient reaction screening system. Furthermore, any successfully developed reaction in the SFMT reactor system can be conveniently translated to continuous-flow synthesis for large scale production.

A protocol for organic reaction screening using stop-flow micro-tubing (SFMT) reactors employing gaseous reactants and/or visible-light mediated reactions is presented.

Utilizzo di reattori di Micro-tubo di fermata-flusso per lo sviluppo di trasformazioni organiche

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional ...

Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectrometer

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This flexible tool offers a detailed observation of chemical gas-phase kinetics in reacting flows under well-controlled conditions. The vast range of operating conditions available in a laminar flow reactor enables access to extraordinary combustion applications that are typically not achievable by flame experiments. These include rich conditions at high temperatures relevant for gasification processes, the peroxy chemistry governing the low temperature oxidation regime or investigations of complex technical fuels. The presented setup allows measurements of quantitative speciation data for reaction model validation of combustion, gasification and pyrolysis processes, while enabling a systematic general understanding of the reaction chemistry. Validation of kinetic reaction models is generally performed by investigating combustion processes of pure compounds. The flow reactor has been enhanced to be suitable for technical fuels (e.g. multi-component mixtures like Jet A-1) to allow for phenomenological analysis of occurring combustion intermediates like soot precursors or pollutants. The controlled and comparable boundary conditions provided by the experimental design allow for predictions of pollutant formation tendencies. Cold reactants are fed premixed into the reactor that are highly diluted (in around 99 vol% in Ar) in order to suppress self-sustaining combustion reactions. The laminar flowing reactant mixture passes through a known temperature field, while the gas composition is determined at the reactors exhaust as a function of the oven temperature. The flow reactor is operated at atmospheric pressures with temperatures up to 1,800 K. The measurements themselves are performed by decreasing the temperature monotonically at a rate of -200 K/h. With the sensitive MBMS technique, detailed speciation data is acquired and quantified for almost all chemical species in the reactive process, including radical species.

An investigation of the oxidative combustion chemistry of novel biofuels, fuel components, or jet fuels by comparison of quantitative speciation data is presented. The data can be used for kinetic model validation and enables fuel assessment strategies.This manuscript describes the atmospheric high-temperature flow reactor and demonstrates its capabilities.

Chimica della combustione di combustibili: speciazione quantitativa di dati ottenuti da un reattore di flusso ad alta temperatura atmosferica con accoppiato fascio molecolare spettrometro di massa

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Ridurre l'emissione di combustibile di salice a bassa temperatura a microonde assistito carbonizzazione Idrotermica

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Bruciatori a cortina d'aria e biochar - Migliorare la salute delle foreste e la cattura del carbonio

Continuous In-woods Production of Biochar Using a Trailer-Mounted Air Curtain Burner

Fuel treatments and other forest restoration thinning practices aim to reduce wildfire risk while building forest resilience to drought, insects, and diseases and increasing aboveground carbon (C) sequestration. However, fuel treatments generate large amounts of unmerchantable woody biomass residues that are often burned in open piles, releasing significant quantities of greenhouse gases and particulates, and potentially damaging the soil beneath the pile. Air curtain burners offer a solution to mitigate these issues, helping to reduce smoke and particulates from burning operations, more fully burn biomass residues compared to pile burning, and eliminate the direct and intense fire contact that can harm soil beneath the slash pile. In an air curtain burner, burning takes place in a controlled environment. Smoke is contained and recirculated by the air curtain, and therefore burning can be conducted under a variety of climatic conditions (e.g.,&#160;wind, rain, snow), lengthening the burning season for disposal of slash material. The mobile pyrolysis unit that continuously creates biochar was specifically designed to dispose of residual woody biomass at log landings, green wood at landfills, or salvaged logged materials and create biochar in the process. This high-carbon biochar output can be used to enhance soil resilience by improving its chemical, physical, and biological properties and has potential applications in remediating contaminated soils, including those at abandoned mine sites. Here, we describe the general use of this equipment, appropriate siting, loading methods, quenching requirements, and lessons learned about operating this new technology.

Autore in primo piano: Promuovere la produzione di biochar sul luogo per il ripristino dell'ecosistema e la salute del suolo

We describe the use of a place-based mobile pyrolysis unit equipped with an air curtain to continuously create biochar. The technology reduces the need for open slash pile burning, which results in lower emissions and fewer soil impacts. The protocol includes guidelines for site selection, loading, and quenching.

Produzione continua di biochar nel bosco utilizzando un bruciatore a lama d'aria montato su rimorchio

Fuel treatments and other forest restoration thinning practices aim to reduce wildfire risk while building forest resilience to drought, insects, and ...

La pirolisi veloce di biomassa residui in un reattore bivite Mixing

Riepilogo

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Metodo per la Produzione di Pellet durevoli a basso consumo energetico utilizzando ad alta umidità paglia del mais e amido di mais Binder in un appartamento Die Pellet Mill

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Utilizzo di reattori di Micro-tubo di fermata-flusso per lo sviluppo di trasformazioni organiche

Chimica della combustione di combustibili: speciazione quantitativa di dati ottenuti da un reattore di flusso ad alta temperatura atmosferica con accoppiato fascio molecolare spettrometro di massa

Ridurre l'emissione di combustibile di salice a bassa temperatura a microonde assistito carbonizzazione Idrotermica

Produzione continua di biochar nel bosco utilizzando un bruciatore a lama d'aria montato su rimorchio

Produzione continua di biochar nel bosco utilizzando un bruciatore a lama d'aria montato su rimorchio

Produzione continua di biochar nel bosco utilizzando un bruciatore a lama d'aria montato su rimorchio