
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,502 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,645,990 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,246,065 |
پالایش زیستی باگاس و مغز آن به روش پیرولیز سریع | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
مقاله 3، دوره 24، شماره 4، اسفند 1396، صفحه 27-40 اصل مقاله (397.57 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2017.13845.1703 | ||
نویسندگان | ||
پیام قربان نژاد1؛ محمدرضا دهقانی فیروزآبادی* 2؛ علی قاسمیان3؛ پاول د ویلد4؛ هیرو جان هیرس5 | ||
1گروه خمیر و کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
2دانشیار گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
3عضو هیئت علمی / دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
4مدیر پروژه بیومس مرکز تحقیقات انرژی هلند | ||
5استاد و رئیس دپارتمان مهندسی شیمی، دانشگاه خرونینگن هلند | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: زیستتوده تنها منبع تجدیدپذیر کربن جهت تبدیل به زیستسوخت و محصولات باارزش افزوده زیاد است. فرآیندهای شیمیایی-حرارتی مانند پیرولیز سریع میتوانند نقش مهمی برای تولید زیستسوخت، مواد شیمیایی زیستی و گازها با فناوریهای زیست-پالایش ایفا کنند. با توجه بهاینکه، نیشکر بهطور وسیع در جنوب کشور کشت میشود و مغز باگاس از فراوانترین ضایعات زیستتوده لیگنوسلولزی حاصل از فرآیند مغززدایی در صنایع خمیر و کاغذ و MDF در ایران است، هدف این تحقیق مقایسه امکان استفاده از باگاس و مغز آن جهت تولید زیستنفت در راکتور نیمهصنعتی بستر سیال و توسعه کاربردی پالایش زیستی جهت تولید زیستسوخت و مواد با ارزش افزوده زیاد است. مواد و روشها: این تحقیق جهت تولید زیستسوخت در راکتور نیمه صنعتی بستر سیال از باگاس (مغززدایی نشده) و مغز آن انجام گرفت. ترکیبات باگاس با آنالیز تقریبی و آنالیز نهایی اندازهگیری شد. با استفاده از آنالیزکننده عنصری، نوع و مقدار فلزات سنگین نیز تعیین گردید. ویژگیهای تخریب حرارتی توسط آنالیز وزنسنجی حرارتی اندازهگیری شد. پیرولیز سریع در دمای 470 درجه سانتیگراد، سرعت تغذیه 90 گرم در دقیقه، اندازه ذرات 5/0 میلیمتر درون پیرولیزکننده همراه گاز نیتروژن با سرعت 2 لیتر بر دقیقه انجام شد. یافتهها: آنالیز عنصری نشان داد که مغز باگاس حاوی مقدار قابل توجهی مواد استخراجی و غیرآلی (غالباً کلسیم، پتاسیم، و منیزیم) است. نتایج وزنسنجی حرارتی بیان کرد که بیشترین اتلاف وزنی باگاس و مغز آن در دمای بین 250 و 350 درجه سانتیگراد میباشد که با تجزیه حرارتی ترکیبات اصلی آنها (سلولز، همیسلولز و لیگنین) مرتبط است. تحت شرایط ذکر شده، بازده زیستنفت، ذغال زیستی و سینگاز برای باگاس و مغز آن بهترتیب 2/53 و 5/35 درصد، 25 و 37 درصد، و 21 و 5/27 درصد وزنی بهدست آمد. کربن ثابت زیست-نفت حاصل از باگاس بیشتر از مغز آن بود که منجر به ارزش حرارتی بیشتر آن میشود؛ در صورتیکه مغز باگاس ذغال زیستی بیشتری تولید میکند. ارزش حرارتی زیستنفت حاصل از باگاس حدود 6/20 مگاژول بر کیلوگرم بهدست آمد که بیشتر از ارزش حرارتی مغز باگاس و بسیاری از مواد لیگنوسلولزی گزارش شده در منابع است. اکسیژن کمتر موجود در باگاس، هزینه فرآیند تقویت زیستنفت جهت تبدیل به بیودیزل و دیگر مواد شیمیایی را کاهش میدهد. ترکیبات گازی پیرولیز سریع باگاس و مغز آن از گاز دیاکسید کربن، منواکسیدکربن، متان، هیدروژن و سایر هیدروکربنها مانند اتان، پروپان و اتیلن تشکیل شده است. گاز دیاکسید کربن، گاز غالب در بین گازهای دیگر است. باگاس مقدار دیاکسید کربن بیشتری نسبت به مغز باگاس در طی فرآیند پیرولیز سریع تولید میکند. نتیجهگیری: مغز باگاس بهدلیل داشتن لیگنین بیشتر موجب پایداری حرارتی زیادتر و در نتیجه تولید ذغال زیستی بیشتری نسبت به باگاس طی فرآیند پیرولیز سریع میشود. زیستنفت حاصل از پیرولیز سریع باگاس نهتنها امکان تولید انرژی تجدیدپذیر و تولید ماده شیمیایی مختلف را نشان داده است، بلکه گازهای حاصل از آن (سینگاز) بهعنوان یک منبع مناسب تامین انرژی در صنایع قابل استفاده است. | ||
کلیدواژهها | ||
مغز باگاس؛ پالایش زیستی؛ زیستسوخت؛ پیرولیز سریع | ||
مراجع | ||
1.Asadullah, M., Rahman, M.A., Ali, M.M., Rahman, M.S., Motin, M.A., Sultan, M.B., and Alam, M.R. 2007. Production of bio-oil from fixed bed pyrolysis of bagasse. Fuel., 86: 16. 2514-2520. 2.Bertero, M., De la Puente, G., and Sedran, U. 2012. Fuels from bio-oils: Bio-oil production from different residual sources, characterization and thermal conditioning. Fuel. 95: 1. 263- 281. 3.Demirbas, A. 2004. Combustion Characteristics of different biomass fuels. Prog. Energy Combust. Sci. 30: 2. 219-230. 4.Ebrahimi-Nik, M.A., Heidari, A., and Younesi, H. 2014. Bio-oil production from fast pyrolysis of Corn residues and Eucalyptus wood in fluidized bed reactor. Journal of Agricultural Machinery. 4: 2. 226-235. 5.Fahmi, R., Bridgwater, A.V., Donnison, I., Yates, N., and Jones, J.M. 2008. The effect of lignin and inorganic species in biomass on pyrolysis oil yields, quality and stability. Fuel. 87: 7. 1230−1240. 6.Garcia-Perez, M., Wang, S., Shen, J., Rhodes, M., Lee, W.J., and Li, C.Z. 2008. Effects of Temperature on the Formatin of Lignin-Derived Oligomers during the Fast Pyrolysis of Mallee Woody Biomass. Energy Fuels. 22: 3. 2022−2032. 7.Heidari, A., Stahl, R., Younesi, H., Rashidi, A., Troeger, N., and Ghoreyshi, A.S. 2014. Effect of process conditions on product yield and composition of fast pyrolysis of Eucalyptus grandis in fluidized bed reactor. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 20: 4.2594–2602. 8.Jain, R.K. 2001. Upgradation of quality of bagasse through advance de-pithing process. Report of central pulp and paper research institute Saharanpur, 72p. 9.Jain, R.K., Dixit, A., Singh, K., Mathur, R.M., and Kulkarni, A.G. 2005. An Improved, Environmentally Benign Process for Manufacturing of High Quality Chemical Bagasse Pulp. Tappi Engineering, pulping and environmental conference, Philadelphia, USA. 10.Jones, S.B., Holladay, J.E., Valkenburg, C., Stevens, D.J., Walton, C., Kinchin, C., Elliott, D.C., and Czernik, S. 2009. Production of gasoline and diesel from biomass via fast pyrolysis, hydrotreating and hydorocracking: a design case. U.S. Department of Energy, 76p. 11.Jung, K.A., Woo, S.H., Lim, S.R., and Park, J.M. 2015. Pyrolytic production of phenolic compounds from the lignin residues of bioethanol processes. Chemical Engineering Journal. 259: 1. 107-116. 12.Menon, V., and Rao, M. 2012. Trands in bioconversion of lignocellulose: Biofuels, platform chemicals and Biorefinery concept. Prog. Energy Combust. Sci., 38: 4. 522−550. 13.Mohan, D., Rajput, S., Singh, V.K., Steele, P.H., and Pittman, C.U. 2011. Modeling and evaluation of chromium remediation from water using low cost bio-char, a green adsorbent. Journal of Hazardous Materials. 188: 1-3. 319-333. 14.Montoya, J.I., Valdés, C., Chejne, F., Gómez, C.A., Blanco, A., Marrugo, G., Osorio, J., Castill, E., Aristóbulo, J., and Acero, J. 2015. Bio-oil production from Colombian bagasse by fast pyrolysis in a fluidized bed: An experimental study. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 112: 2. 379-387. 15.Mullen, C.A., Boateng, A.A., Goldberg, N.M., Lima, I.M., Laird, D.A., and Hicks, K.B. 2010. Bio-oil and bio-char production from corn cobs and stover by fast pyrolysis. Biomass and Bioenergy. 34: 1. 67-74. 16.Oasmaa, A., and Peacocke, C. 2010. Properties and Fuel use of biomass derived fast pyrolysis liquids. A guide; VTT Publications: Espoo, Finland, Publ. no. 731. 17.Pereira, P.H.F., Voordward, H.C.J., Cioffi, M.O.H., Mulinari, D.R., Luz, S.M.D., and Da Silva, M.L.C. 2011. Sugarcane bagasse pulping and bleaching: thermal and chemical characterization. BioResource., 6: 3. 2471-2482. 18.Qureshi, N., Hodge, and D., and Vertes , A. 2014. Biorefineries: Integrated Biochemical Processes for Liquid Biofuels. Elsevier, 296p. 19.Rasooly Garmaroody, E., Rashidavi, J., Ramezani, O., and Saraeean, A.R. 2016. Effect of Depithing on Bagasse pulp and paper properties. J. of Wood and Forest Science and Technology. 22: 4. 167-185. 20.Rodrigues, J.A.R. 2011. From the Mill to a Biorefinery: The Sugar Factory as an Industrial Enterprise for the Generation of Biochemicals and Biofuels. Química Nova. 34: 7. 1242- 1254. 21.Uzun, B.B., Apaydin-Varol, E., Ateş, F., Özbay, N., and Pütün, A.E. 2010. Synthetic fuel production from tea waste: Characterisation of bio-oil and bio-char. Fuel. 89: 1. 176-184. 22.Westerhof, R.J., Brilman, D.W.F., Van Swaaij, W.P.M., Kersten, S.R.A. 2010. Effect of Temperature in Fluidized Bed Pyrolysis of Biomass: Oil Quality Assessment in Test Units. Ind. Eng. Chem. Res. 49: 3. 1160−1168. 23.Wise, L.E., Murphy, M., and Adieco, D.A. 1946. Chlorite holocellulose, its fractionation and bearing on summative wood analysis and studies on the hemicelluloses. Paper Trade Journal 122: 1. 35–43. 24.Zhang, H., Xiao, R., Wang, D., He, G., Shao, S., Zhang, J., and Zhong, Z. 2011. Biomass fast pyrolysis in a fluidized bed reactor under N2, CO2, CO, CH4 and H2 atmospheres. Bioresource Technology., 102: 5. 4258-4264. 25.Zheng, A., Chen, T., Sun, J., Jiang, L., Zhao, Z., Huang, Z., Zhao, K., Wei, G., He, F., and Li, H. 2017. Toward Fast Pyrolysis-Based Biorefinery: Selective Production of Platform Chemicals from Biomass by Organosolv Fractionation Coupled with Fast Pyrolysis. ACS Sustainable Chem. Eng. DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b00622. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,461 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,257 |