20870

۲۰۸۷۰

طراحي و بررسي يك نمونه دستگاه تبديل زيست‌توده به زيست كربن

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

۱۳۹۵-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۱۲/۲۲

دكتر سلمان موحدي راد

مهندسي شيمي، نفت و گاز

فرآيند پيروليز يكي از روش¬هاي مديريت ضايعات سلولزي است. پيروليز يكي از روش‌هاي توليد سوخت جايگزين سوخت¬هاي فسيلي از مواد كربني (زيست¬توده)، و مقابله با آلودگي¬ و گرمايش كره زمين است. زيست¬توده يك منبع تجديد¬پذير كربن است كه مي¬توان آن را با فرآيند پيروليز به محصول غني از كربن جامد و مايع، گاز تبديل كرد. توسط فرآيند پيروليز مي¬توان زيست¬توده را به محصول كربني، با ارزش افزوده تبديل كرد. بر اين اساس درك مكانيسم عملكرد و رخداد واكنش¬هاي صورت گرفته و همچنين درك تأثيرپذيري آن از شرايط عملياتي، جهت بهبود و بهينه¬سازي فرآيند ضروري به نظر مي¬رسد. اين پژوهش به طراحي سامانه بستر ثابت پيروليز آهسته و بررسي پيروليز دو نمونه زيست¬توده پوست بادام و برگ چنار مي-پردازد. تمام طراحي¬ها بر مبناي بيشينه زيست¬كربن صورت گرفته است. راكتور از جنس فولاد ضد¬زنگ و از نوع بستر ثابت است. راكتور طراحي‌شده داراي قطر داخلي cm 3.8 و ارتفاع cm32 مي¬باشد. كوره طراحي‌شده داراي توان الكتريكي kW2 و با نرخ دمايي °c/min 20 مي¬باشد. همچنين سامانه داراي يك كندانسور با توان حرارتي 9.9 kW مي¬باشد. در مرحله بعد دو منبع زيست¬توده پوست بادام و برگ چنار با توجه به متفاوت بودن تركيب درصد سلولز ، همي¬سلولز و ليگنين در آن¬ها انتخاب شدند و پارامترهاي تأثيرگذار بر فرآيند پيروليز دو نمونه زيست‌توده (پوست بادام ، برگ چنار) به‌صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. تأثير پارامترهاي دما از 300 تا 550 درجه سانتي‌گراد، شدت ‌جريان گاز نيتروژن ازl/min 0.4 تا 2.2 و اندازه زيست¬توده از mm0.5 تا 2.36 بر بازده محصولات مورد بررسي قرارگرفت. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش دما و افزايش دبي گاز نيتروژن بازده زيست¬كربن كاهش پيدا مي¬كند. همچنين از نتايج مشهود است با افزايش اندازه ذرات تا mm2 بازده زيست¬كربن كاهش پيدا كرده و پس از mm2 بازده كمي افزايش پيدا مي¬كند. بيشترين بازده زيست¬كربن پوست بادام در اندازه ذرات mm0.5 تا 0.8 بوده است و برابر 27.46 درصد مي باشد. در بخش بعدي پژوهش تعدادي نمونه¬هاي زيست¬كربن با استفاده از NaOH فعال شد و از آن در جذب دو ماده شيميايي رنگي ميتلن-آبي و رودامين-B مورد استفاده قرار گرفت. سطح ويژه زيست كربن بادام تشكيل شده در دماي 500 درجه سانتي‌گراد بد از فعال¬سازي از m2/g 6.4 به m2/g 615.04 رسيده است. نتايج جذب سطحي نشان داد كه كربن فعال به دست آمده از زيست¬كربن با اندازه mm0.5 تا 0.85 بيشترين ميزان جذب را در هر دو محلول متيلن-آبي و رودامين-B دارد و به ترتيب ميزان جذب آنها برابر mg/g 38.78 و mg/g 18.87مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: پيروليز، زيست¬توده، طراحي، راكتور بستر ثابت، فعال¬سازي.

1398/04/31

Design and avalution of a biomass conversion device to biochar

7/22/2019 12:00:00 AM

The pyrolysis process is one of the methods for managing cellulosic waste. Pyrolysis is one of the methods used to produce fuel for replacing fossil fuels from carbon materials (biomass), and to Coping with pollution and global warming. biomass is a renewable carbon source that can be converted into solid and liquid carbon-rich by pyrolysis process . By the pyrolysis process, the biota can be transformed into a valuable product. Therefore, understanding the mechanism of performance and the occurrence of reactions, as well as understanding its influens from operational conditions, seems necessary to improve and optimize the process. This research is aimed at designing a fixed bed pyrolysis system and studying the pyrolysis of two biomass samples of almond shells and plane tree leaf. All designs are based on maximum biochar efficiency. The reactor is fixed bed and type stainless steel. Designed reactor with an internal diameter of 3.8 cm and a height of 32 cm. The designed furnace has an electric power of 2 kW and a temperature rate of 20 ° C / min. The system also has a condenser white 9.9527 kW thermal power. In the next step, the parameters affecting the pyrolysis process of two biomolecules (almond shells, plan tree leafs) have been investigated empirically. The effect of temperature parameters ranged from 300 to 550 ° C, the nitrogen gas flow rate was from 0.4 to 2.2 l / min, the biological size was 0.5 to 2.36 mm, and the effect of biomass from 20 gr to 60 on the yield of the products was investigated. The results show that with increasing temperature and increasing nitrogen gas flow, the biochar efficiency decreases. It is also evident from the results that by increasing the particle size to 2 mm, the biochar yield decreases and after 2 mm the efficiency increases slightly. The highest biochemical yield of Almond shell was in the size of particles ranging from 0.5 to 0.8 mm and equal to 27.46%. In the next section, a number of biocarbon samples were activated using NaOH and were used to absorb mitochondria and rhodamine-B. The surface area of almond shell biochar Increased from 6.4 m2/g to 615.04 m2/g after activation. The adsorption results showed that the activated carbon produced from biochar with the size of 0.5-.8 mm had the highest adsorption in both methylene blue and rhodamine-B solutions, respectively, and their absorbance was 38.78 mg / g, and 18.87 mg / g. Keywords: Pyrolysis, Biomass, Design, Fixed bed reactor, Activation.