ПРОГРЕСС ЭНЕРГО
О применении технологии быстрого пиролиза
Пиролиз – от греческого «огонь + распад», то есть разложение органических соединений при нагревании без доступа кислорода (термическая деструкция). Это наиболее изученный способ переработки органического сырья и отходов. Процесс быстрого пиролиза основан на теории фазовых переходов и носит преимущественно экзотермический характер, сопровождаемый выделением тепловой энергии. При воздействии на предварительно высушенное сырьё одновременно с высокой температурой и большой скоростью происходит его взрывное «вскипание», сопровождаемое переходом части вещества с твердого состояния в газообразное. При этом протекают реакции разложения высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные.
Преимуществами рассматриваемого процесса быстрого пиролиза является то, что процесс применим к любому типу органического сырья — отходы древесины, солома, лузга, торф, куриный помет, навоз, канализационный ил, нефтешламы, попутные нефтяные газы и т.д. Наряду с экологически безопасной утилизацией органических отходов термохимическая реакция пиролиза позволяет получать горючие газы, пиролизную жидкость (синтетическую нефть) и углистый остаток (полукокс), а также большое количество тепла за счет возникновения экзотермии.
В настоящее время в мире известно десятки технологий пиролиза углеродосодержащего сырья. Более 30 компаний в США, Германии, Франции, России, Израиле, Канаде, Тайване ведут разработки и осуществляют строительство пилотных комплексов.
В Германии на базе технологического института Карлсруэ (KIT) в сотрудничестве с компанией Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH введен в эксплуатацию экспериментальный завод по производству бензина из остаточной биомассы на основе технологии bioliq, разработанной учеными KIT. На заводе реализованы все стадии производственного процесса bioliq, начиная от мгновенного пиролиза и газификации в потоке под высоким давлением и заканчивая синтезом биотоплива. В настоящее время технология оптимизируется для ее использования в промышленных масштабах. Весь процесс bioliq (расшифровывается как Biomass to Liquid Karlsruhe) включает три стадии.
На первой стадии сухой остаток биомассы, который имеет низкую плотность энергии, подвергается децентрализованному преобразованию с помощью мгновенного пиролиза в жидкое вещество с высокой плотностью энергии, похожее на сырую нефть. Это вещество под названием bioliqSynCrude® может транспортироваться на большие расстояния и подвержено дальнейшей обработке. Далее, с использованием технологии газификации в потоке, при температуре выше 1200° С и давлении до 80 бар, bioliqSynCrude превращается в синтез-газ, свободный от гудрона и состоящий в основном из окиси углерода и водорода. На третьей стадии посредством горячей газоочистки синтез-газ очищается от примесей (сера, хлор и азот) и далее в каталитическом реакторе превращается в жидкий продукт, по химическим свойствам идентичному очищенной нефти.
В 2014 году в Австрии построен завод пиролиза на отходах древесины. В основе данного технологического процесса лежит быстрый пиролиз, позволяющий превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле хранить, транспортировать и использовать. При этом происходит термический распад органических молекул с получением твердых, жидких и газообразных продуктов Принцип флэш-пиролиза основан на вводе циркулирующего горячего теплоносителя (песка) в подсушенную измельченную биомассу. Процесс происходит в двухвинтовом смесительном реакторе при давлении окружающей среды в отсутствии воздуха. После пиролитической конверсии, проходящей в течение нескольких секунд, продукты пиролиза направляются на конденсаторы вертикального типа для конденсации парогазовой смеси, ее разделения на ректификационных колонках и доводкой до требуемых параметров жидких и газообразных топлив. При этом, из получаемой пиросмолы можно произвести автомобильное топливо или топливо для электростанций. Остаточный полукокс вместе с песком сжигается в топках и в нагретом виде теплоноситель передается обратно в технологический цикл. Получаемые газы направляются на собственное тепло-энергообеспечение.
В Канаде построен завод в провинции Онтарио, который перерабатывает около 200 тонн сухой биомассы в день (8 тонн в час). Применяемый процесс быстрого пиролиза в вертикальном реакторе был ранее отработан на небольшой установке на 250 кг сырья в час. Выход от быстрого пиролиза опилок составляет: около 70% биомасло, 20% биоуголь и 10% синтез-газ, который направляется в горелки для нагрева реактора. Биоуголь реализуется в качестве сорбентов. Выделенная рабочая фракция синтетической нефти под ТМ Биоойл ® позиционируется на рынке в качестве заменителя топлив, используемых в котлах, печах и дизельных агрегатах для производства энергии и технологического тепла.
