RU2689325C1 - Plant for biofuel production - Google Patents
Plant for biofuel production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689325C1 RU2689325C1 RU2018146523A RU2018146523A RU2689325C1 RU 2689325 C1 RU2689325 C1 RU 2689325C1 RU 2018146523 A RU2018146523 A RU 2018146523A RU 2018146523 A RU2018146523 A RU 2018146523A RU 2689325 C1 RU2689325 C1 RU 2689325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biofuel
- burners
- collection
- reactor
- reactors
- Prior art date
Links
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract 2
- 241000272470 Circus Species 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004176 ammonification Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/06—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области современных технологий получения биотоплива из нетрадиционных природных источников путем проведения процесса гидротермального сжижения микроводорослей, которые представляют собой один из перспективных источников сырья для получения возобновляемого биотоплива.The invention relates to the field of modern technologies for producing biofuels from non-traditional natural sources through the process of hydrothermal liquefaction of microalgae, which are one of the promising sources of raw materials for the production of renewable biofuels.
Постоянно возрастающий спрос на энергию, в частности на традиционные источники энергии - нефть, газ и другие энергоресурсы является движущим фактором изыскания новых средств и материалов для получения энергии, разработку современных технологий переработки имеющихся на земле сырьевых материалов и возможностей их вторичного использования. Использование природных видов флоры, таких как микроскопических и воспроизводимых естественным или искусственным способом водорослей, в качестве сырья для получения дополнительной энергии является одним из перспективных направлений в области биоэнергетики.The constantly growing demand for energy, in particular for traditional energy sources - oil, gas and other energy resources is a driving factor in the search for new means and materials for energy, the development of modern technologies for processing raw materials on earth and the possibilities of their recycling. The use of natural types of flora, such as microscopic and naturally reproducible or artificially algae, as a raw material for additional energy is one of the promising areas in the field of bioenergy.
Известна установка для производства биотоплива, описанная в способе производства биотоплива, включающая блок приготовления суспензии из лигнита или древесно-волокнистой биомассы и воды, двухступенчатую систему нагнетания суспензии с первой ступенью насоса низкого давления для подачи суспензии во вторую ступень насоса высокого давления, пятиступенчатую концентрическую трубную систему нагрева суспензии, каждая ступень которой имеет удлиненную реакторную установку непрерывного потока с высокой площадью поверхности, при этом каждая ступень нагрева снабжена блоком управления для регулирования температур процесса и скоростей нагрева, и реактор для поддержания режима ламинарного потока в течение определенного времени пребывания (т.е. «времени удерживания»). В реактор включены ряды из нескольких трубчатых реакционных сосудов, которые могут соединяться и разъединяться с целью регулировки общего времени пребывания в зависимости от природы исходного сырья, природы используемого водного растворителя и/или наличия/отсутствия в суспензии добавочных катализаторов. При этом реактор использует внешний спутниковый нагрев для управления профилем температуры (RU 2575707, 2013).Known installation for the production of biofuels, described in the method of production of biofuels, including a unit for preparing a suspension of lignite or wood fiber biomass and water, a two-stage suspension injection system with the first stage of a low pressure pump to feed the suspension to the second stage of a high pressure pump, a five-stage concentric pipe system heating the suspension, each stage of which has an elongated continuous flow reactor installation with a high surface area, each tupen provided with a heating control unit for controlling the process temperatures and heating rates, and the reactor to maintain the laminar flow regime for a certain residence time (i.e., "retention time"). The reactor includes rows of several tubular reaction vessels that can be connected and disconnected to adjust the total residence time depending on the nature of the feedstock, the nature of the aqueous solvent used and / or the presence / absence of additional catalysts in the suspension. In this case, the reactor uses external satellite heating to control the temperature profile (RU 2575707, 2013).
Недостатком известного устройства получения биотоплива являются высокие энергетические затраты, сложность схемной и конструктивной реализации и использование дорогостоящих реактивов и небезопасных органических растворителей. При этом биотопливо, получаемое на выходе, может иметь повышенное содержание кислорода по сравнению с традиционными топливами, что снижает его удельную энергию и стабильность при длительном хранении.The disadvantage of the known device for producing biofuels are high energy costs, the complexity of the circuit and design implementation and the use of expensive reagents and unsafe organic solvents. At the same time, the biofuel produced at the outlet can have an increased oxygen content in comparison with traditional fuels, which reduces its specific energy and stability during long-term storage.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для получения бионефти из микроводорослей путем гидротермального сжижения, содержащее узел подачи водной суспензии биомассы в реактор, блок гидротермального сжижения, состоящий из одного проточного реактора, узел нагрева реактора, выполненный в виде песчаной бани, и узел охлаждения, состоящий из двух последовательных теплообменников. Процесс гидротермального сжижения основан на некаталитической обработке водной суспензии микроводорослей в проточном реакторе, нагрев которого обеспечивается внешним электрическим нагревателем, передающим тепло песчаной засыпке, от которой тепло затем передается реактору (С. Jazrawi, P. Biller, А.В. Ross, A. Montoya, Т. Maschmeyer, B.S. Haynes, Algal Research, 2 (2013) 268-277).Of the known devices, the closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for producing bio-oil from microalgae by hydrothermal liquefaction, containing a node supplying an aqueous suspension of biomass to the reactor, a hydrothermal liquefaction unit consisting of one flow reactor, a reactor heating unit made in the form of sand bath, and the cooling unit, consisting of two successive heat exchangers. The hydrothermal liquefaction process is based on non-catalytic treatment of an aqueous suspension of microalgae in a flow reactor, the heating of which is provided by an external electric heater that transfers heat to the sand bed, from which heat is then transferred to the reactor (S. Jazrawi, P. Biller, AV Ross, A. Montoya , T. Maschmeyer, BS Haynes, Algal Research, 2 (2013) 268-277).
Недостатками данного устройства для получения бионефти из микроводорослей являются низкие производительность и энергетическая эффективность, вследствие больших тепловых потерь.The disadvantages of this device for producing bio-oil from microalgae are low productivity and energy efficiency, due to large heat losses.
Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена утилизация газообразных продуктов гидротермального сжижения, что отрицательно отражается на показателях экологичности работы установки.In addition, in the known device is not provided for the disposal of gaseous products of hydrothermal liquefaction, which negatively affects the performance of the installation.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности, энергоэффективности, экологичности технологии производства биотоплива, а также повышение выхода биотоплива.The technical problem that the invention is intended to solve is an increase in productivity, energy efficiency, environmental friendliness of the biofuel production technology, as well as an increase in the biofuel yield.
Указанная проблема решается тем, что установка для производства содержит камеру предварительной обработки исходного сырья с установленными в ней мешалкой и источником светового излучения и с линиями ввода воды и биомассы водорослей, емкость с водой, блок гидротермального сжижения, состоящий из двух реакторов, заполненных гетерогенным катализатором и работающих поочередно в режиме гидротермального сжижения и в режиме регенерации катализатора, узел нагрева реакторов, выполненный в виде установленных в полостях реакторов горелок, и блок сбора и сепарации биотоплива с размещенным в нем узлом охлаждения в виде змеевика, при этом выходы емкости с водой и камеры предварительной обработки исходного сырья через регулируемые клапаны подсоединены к насосу высокого давления, выход которого подключен посредством байпасной линии с установленным на ней управляемым клапаном к камере предварительной обработки исходного сырья и к одному из концов змеевика, другой конец которого подсоединен через управляемые клапаны к входам реакторов с образованием замкнутого контура циркуляции полученного продукта предварительной обработки исходного сырья, нижние выходы реакторов через регулируемые клапаны подключены к входу блока сбора и сепарации биотоплива и к линии вывода продуктов сгорания, а линия выхода газообразных продуктов из блока сбора и сепарации биотоплива совместно с линиями подачи топлива и воздуха подсоединена к линии питания горелок, на которой установлены регулируемые задвижки горелок, связанные с коммутирующим элементом, осуществляющим поочередное включение и отключение горелок.This problem is solved by the fact that the production plant contains a pretreatment chamber of the feedstock with an agitator and a light source installed in it and with algae water and biomass input lines, a water tank, a hydrothermal liquefaction unit consisting of two reactors filled with a heterogeneous catalyst and alternately operating in hydrothermal liquefaction mode and in catalyst regeneration mode, reactor heating unit, made in the form of burners installed in reactor cavities, and to the collection and separation of biofuels with a cooling unit in the form of a coil placed in it, while the outputs of the water tank and the pretreatment chamber of the feedstock through adjustable valves are connected to a high-pressure pump, the output of which is connected via a bypass line with a controlled valve to the chamber pretreatment of the feedstock and to one of the ends of the coil, the other end of which is connected via controlled valves to the inputs of the reactors with the formation of a closed loop the resulting product of pretreatment of raw materials, the lower reactor outlets through adjustable valves are connected to the input of the biofuel collection and separation unit and to the combustion line, and the gaseous products exit line from the biofuel collection and separation unit together with the fuel and air supply lines burners, on which are installed adjustable valve of the burners associated with the switching element, providing alternate switching on and off of the burners.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении непрерывности процесса производства биотоплива, утилизации побочных газообразных продуктов внутри контура технологической цепи установки и в исключении использования опасных органических растворителей.Technical result achieved is to ensure the continuity of the process of biofuel production, utilization of by-products of gaseous products inside the circuit of the technological installation chain and to eliminate the use of hazardous organic solvents.
Сущность предлагаемой установки для производства биотоплива поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема установки.The essence of the proposed installation for the production of biofuels is illustrated in the drawing, which presents a schematic diagram of the installation.
Установка для производства биотоплива содержит камеру предварительной обработки исходного сырья 1 с установленными в ней мешалкой 2 и источником светового излучения 3, и с линиями ввода воды 4 и биомассы водорослей 5 из фотобиореактора (на чертеже не показан), блок гидротермального сжижения, состоящий из двух реакторов 6, заполненных гетерогенным катализатором 7 и работающих поочередно в режиме гидротермального сжижения и в режиме регенерации катализатора, узел нагрева реакторов, выполненный в виде установленных в полостях реакторов 6 горелок 8, и блок сбора и сепарации биотоплива 9 с размещенным в нем узлом охлаждения в виде змеевика 10.The plant for biofuel production contains a pretreatment chamber of raw materials 1 with a mixer 2 installed in it and a
Выходы емкости 11 с водой и камеры предварительной обработки исходного сырья 1 через регулируемые клапаны 12 подсоединены к насосу высокого давления 13, выход которого подключен посредством байпасной линии 14 через управляемый клапан 15 к камере предварительной обработки исходного сырья 1 и к одному из концов змеевика 10, другой конец которого подсоединен через управляемые клапаны 16 к входам реакторов 6 с образованием замкнутого контура циркуляции полученного продукта предварительной обработки исходного сырья. Линия выхода газообразных продуктов 17 из блока сбора и сепарации биотоплива 9 совместно с линиями подачи топлива 18 и воздуха 19 подсоединена к линии питания горелок 20, на которой установлены регулируемые задвижки 21, связанные с коммутирующим элементом 22, осуществляющим открытие и закрытие задвижек 21.The outputs of the
На чертеже позициями 23 обозначены предохранительные клапаны реакторов 6. Нижние выходы 24 реакторов 6 через регулируемые клапаны 25 подключены к входу блока сбора и сепарации биотоплива 9, а также через регулируемые клапаны 26 к линии вывода продуктов сгорания 27. По линии 28 осуществляется выпуск биотоплива из блока сбора и сепарации биотоплива 9.In the drawing,
Предлагаемая установка для производства биотоплива работает следующим образом.The proposed installation for the production of biofuels works as follows.
Исходное сырье, представляющее собой влажную биомассу водорослей, поступает по линии ввода биомассы водорослей 5 в камеру предварительной обработки исходного сырья 1 из фотобиореактора (на фигуре не показан). Для предотвращения процесса аммонификации свежих микроводорослей в предлагаемой установке гидротермальной переработки биомассы в биотопливо используется камера предварительной переработки исходного сырья 1 в суспензию, оснащенная механической мешалкой 2 и источником светового излучения 3 с интенсивностью не менее 5 Вт/м2.The feedstock, which is a wet biomass of algae, flows through the input line of the biomass of
Суспензию биомассы водорослей в камере предварительной обработки исходного сырья 1 доводят до состояния с содержанием влаги 90-97% для уменьшения гидравлического сопротивления в трубопроводах. При этом воду из емкости 11 подают насосом высокого давления 13 по линии 14 через регулируемый клапан 15 в камеру предварительной обработки исходного сырья 1.The algae biomass suspension in the pretreatment chamber of the feedstock 1 is adjusted to a state with a moisture content of 90-97% to reduce the hydraulic resistance in the pipelines. The water from the
Подготовленную водную суспензию биомассы водорослей из камеры предварительной обработки исходного сырья 1 подают насосом высокого давления 13 через змеевик 10 в блок гидротермального сжижения, состоящий из двух реакторов 6, заполненных гетерогенным катализатором 7 и работающих поочередно в режиме гидротермального сжижения и в режиме регенерации катализатора. Переключение с подачи в насос высокого давления 13 воды на подачу в него подготовленной водной суспензии биомассы водорослей и обратно осуществляют путем переключения регулируемых клапанов 12. Переключение между подачей из насоса высокого давления 13 по линии 14 в камеру предварительной обработки исходного сырья 1 и из насоса высокого давления 13 через змеевик 10 в блок гидротермального сжижения осуществляют путем переключения регулируемого клапана 15 и регулируемых клапанов 16.The prepared aqueous suspension of algae biomass from the pretreatment chamber of the raw material 1 is fed by a high-
Перед подачей подготовленной водной суспензии биомассы водорослей в первый реактор 6, его нагревают с помощью газовой горелки 8 первого реактора 6 до температуры 455-600°С. Процесс гидротермального сжижения ведут при давлении 10-30 МПа в течение 1-9 минут до образования продуктов сжижения.Before applying the prepared aqueous suspension of algae biomass to the first reactor 6, it is heated with a gas burner 8 of the first reactor 6 to a temperature of 455-600 ° C. The process of hydrothermal liquefaction is carried out at a pressure of 10-30 MPa for 1-9 minutes before the formation of liquefaction products.
Полученные продукты сжижения выводят в блок сбора и сепарации биотоплива 9. После этого первый реактор 6 переводят на режим регенерации гетерогенного катализатора 7, который осуществляют в процессе нагрева реактора до температуры 455-600°C с помощью газовой горелки 8 первого реактора 6.The resulting products liquefaction output in the collection unit and the separation of
После перевода первого реактора 6 на режим регенерации катализатора 7, подготовленную водную суспензию биомассы водорослей из камеры предварительной обработки исходного сырья 1 подают во второй реактор 6, и проводят процесс гидротермального сжижения во втором реакторе 6 аналогично описанному выше способу. Процесс регенерации гетерогенного катализатора осуществляют после вывода продуктов сжижения из реакторов 6. Далее описанный цикл смены режимов работы реакторов 6 повторяют. При этом управление режимами работы горелок 8 реакторов 6 осуществляется посредством коммутирующего элемента 22, который управляет открытием и закрытием задвижек 21. Питание газовых горелок 8 осуществляют по линии питания 20 смесью, состоящей из природного газа, поступающего по линии 18, воздуха, поступающего по линии 19, и газообразных продуктов гидротермального сжижения, поступающих по линии 17.After transferring the first reactor 6 to the regeneration mode of the catalyst 7, the prepared aqueous suspension of algae biomass from the pretreatment chamber of the feedstock 1 is fed to the second reactor 6, and the hydrothermal liquefaction process in the second reactor 6 is carried out similarly to the method described above. The process of regenerating a heterogeneous catalyst is carried out after the liquefaction products are removed from the reactors 6. Next, the described cycle of changing the operating modes of the reactors 6 is repeated. The management of the operating modes of the burners 8 of the reactors 6 is carried out by means of the
Охлаждение полученных продуктов сжижения происходит за счет теплообмена с подготовленной водной суспензией биомассы водорослей, которая из камеры предварительной обработки исходного сырья 1 посредством насоса высокого давления 13 через змеевик 10 поступает в реакторы 6. В результате происходит подогрев подготовленной водной суспензии биомассы водорослей в змеевике 10 до температуры 50-200°С. Таким образом, тепловая энергия передается от продуктов сжижения к подготовленной водной суспензии биомассы водорослей, что повышает энергоэффективность процесса.The resulting liquefaction products are cooled by heat exchange with the prepared aqueous suspension of algae biomass, which from the pretreatment chamber of the initial raw material 1 enters the reactors 6 through the
Продукты гидротермального сжижения выводят через регулируемые клапаны 25 из соответствующего реактора 6 по линии выхода 24 в блок сбора и сепарации биотоплива 9. Продукты сгорания из реакторов 6 выводятся на утилизацию через нижние выходы 24 по линии вывода продуктов сгорания 27 через регулируемые клапаны 26.The hydrothermal liquefaction products are discharged through
По линии 28 из блока сбора и сепарации биотоплива 9 осуществляют вывод смеси биотоплива и водного раствора.
Непрерывность технологического процесса в предлагаемой установке для производства биотоплива обеспечивается двумя попеременно работающими реакторами автоклавного типа, соединенными между собой по параллельной схеме. На всех этапах переработки сырья в биотопливо осуществляется контроль и поддержание требуемых параметров давления и температуры с помощью установленных приборов и автоматизированной системы контроля и управления (на чертеже не показаны).The continuity of the technological process in the proposed plant for the production of biofuels is provided by two alternating autoclave type reactors interconnected in parallel. At all stages of the processing of raw materials into biofuels, the required pressure and temperature parameters are monitored and maintained using installed instruments and an automated monitoring and control system (not shown).
Таким образом, использование двухреакторной схемы, прямого нагрева реакторов и подогрева подготовленной водной суспензии биомассы водорослей в процессе охлаждения продуктов сжижения обеспечивают уменьшение энергетических затрат на получение биотоплива.Thus, the use of a two-reactor circuit, direct heating of the reactors and preheating of the prepared aqueous suspension of biomass of algae in the process of cooling the liquefaction products reduces the energy costs of obtaining biofuels.
Кроме того, использование прямого нагрева реакторов с помощью газовых горелок и утилизация в данных горелках газообразных продуктов гидротермального сжижения снижают негативное воздействие на окружающую среду от газообразных выбросов от установки для производства биотоплива.In addition, the use of direct heating of reactors with gas burners and the utilization of gaseous hydrothermal liquefaction products in these burners reduce the negative environmental impact of gaseous emissions from a biofuel production plant.
Совмещение процесса прямого нагрева реакторов с помощью газовых горелок и процесса регенерации катализатора обеспечивают упрощение технологического цикла работы установки для получения биотоплива.Combining the process of direct heating of reactors with gas burners and the process of catalyst regeneration simplify the technological cycle of the unit for biofuel production.
Предлагаемая установка имеет следующие технические параметры. Максимальная температура эксплуатации реактора - 600°С, максимальное давление эксплуатации реактора - 30 МПа. Температуру внутри реактора измеряют с помощью температурных датчиков, которые находятся в специальных трубках (гильзах), погруженных внутрь реактора.The proposed installation has the following technical parameters. The maximum operating temperature of the reactor is 600 ° C, the maximum operating pressure of the reactor is 30 MPa. The temperature inside the reactor is measured using temperature sensors that are located in special tubes (sleeves) immersed inside the reactor.
Продуктами гидротермального сжижения являются: жидкое биотопливо (бионефть), водный раствор с растворенными органическими соединениями, нерастворенный твердый остаток и газообразный продукт. Газообразный продукт гидротермального сжижения отделяется от конденсированных продуктов и направляется на утилизацию путем прохождения через горелки. Таким образом, существенным образом снижается негативное воздействие на окружающую среду, в частности от газообразных продуктов гидротермального сжижения, в состав которых, как показывают экспериментальные исследования, могут входить такие газы, как метан, аммиак и другие горючие газы. Сепарацию бионефти от водного раствора и твердого остатка осуществляют с применением центрифуги или путем фильтрации с помощью бумажных фильтров.The products of hydrothermal liquefaction are: liquid biofuel (bio-oil), an aqueous solution with dissolved organic compounds, an undissolved solid residue and a gaseous product. The gaseous hydrothermal liquefaction product is separated from condensed products and sent for recycling by passing through the burners. Thus, the negative impact on the environment, in particular from gaseous products of hydrothermal liquefaction, which, as shown by experimental studies, can include gases such as methane, ammonia and other combustible gases, is significantly reduced. The separation of bio-oil from the aqueous solution and the solid residue is carried out using a centrifuge or by filtration using paper filters.
Таким образом, в предлагаемой установке не требуется сушка исходного сырья. Наоборот, суспензия микроводорослей доводится до состояния с содержанием влаги 90-97% для уменьшения гидравлического сопротивления при выводе продуктов гидротермальной переработки из реакторов.Thus, in the proposed installation does not require drying of raw materials. On the contrary, the suspension of microalgae is brought to a state with a moisture content of 90-97% to reduce the hydraulic resistance during the withdrawal of hydrothermal processing products from the reactors.
После гидротермальной переработки процесс отделения полезного продукта (биотоплива) является простым и энергетически менее затратным, чем механическое или термическое отделение микроводорослей от воды. Высокая термодинамическая эффективность процесса гидротермального сжижения микроводорослей на предлагаемой установке достигается за счет прямого контакта сначала продуктов сгорания природного газа с гетерогенным катализатором, а затем контакта гетерогенного катализатора с исходными реагентами. В результате, реализованная на предлагаемой установке схема позволяет экономить до 35% тепловой энергии затрачиваемой на гидротермальную переработку, что делает данный процесс энергоэффективным и более выгодным по сравнению с сушкой исходного сырья при атмосферном давлении.After hydrothermal processing, the process of separating the useful product (biofuel) is simple and less energy-intensive than the mechanical or thermal separation of microalgae from water. The high thermodynamic efficiency of the process of hydrothermal liquefaction of microalgae at the proposed facility is achieved by first contacting the combustion products of natural gas with a heterogeneous catalyst first, and then contacting the heterogeneous catalyst with the initial reagents. As a result, the scheme implemented at the proposed installation saves up to 35% of the thermal energy spent on hydrothermal processing, which makes this process energy efficient and more advantageous compared to drying the feedstock at atmospheric pressure.
Таким образом, предложенная схема установки с использованием гетерогенного катализатора, в том числе, для передачи тепла от продуктов сгорания к исходным реагентам, обеспечивает одновременно, как высокую энергетическую эффективность процесса гидротермальной переработки, так и получение продукта с более высоким выходом и улучшенными характеристиками.Thus, the proposed installation scheme using a heterogeneous catalyst, including for transferring heat from the combustion products to the initial reagents, provides simultaneously both high energy efficiency of the hydrothermal processing process and production of a product with higher yield and improved characteristics.
Изобретение позволяет повысить выход биотоплива более чем на 10-20% масс. при высоком качестве целевого продукта.The invention allows to increase the yield of biofuels by more than 10-20% of the mass. with high quality target product.
Полученное биотопливо (бионефть) может быть использовано непосредственно при компаундировании с потоками традиционной (ископаемой) нефти, либо реализована на рынке, как самостоятельный продукт.The resulting biofuel (bio-oil) can be used directly when compounded with traditional (fossil) oil flows, or sold on the market as an independent product.
При этом предложенная установка обеспечивает непрерывность процесса производства биотоплива в технологической цепи и предусматривает утилизацию газообразных продуктов гидротермального сжижения биомассы в газовой горелке, что повышает экологичность предлагаемой технологии.At the same time, the proposed installation ensures the continuity of the biofuel production process in the technological chain and provides for the utilization of gaseous products of hydrothermal liquefaction of biomass in a gas burner, which increases the environmental friendliness of the proposed technology.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146523A RU2689325C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Plant for biofuel production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146523A RU2689325C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Plant for biofuel production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2689325C1 true RU2689325C1 (en) | 2019-05-27 |
Family
ID=66637088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146523A RU2689325C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Plant for biofuel production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2689325C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787359C1 (en) * | 2022-05-16 | 2023-01-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Plant for biofuel production |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575707C2 (en) * | 2010-04-07 | 2016-02-20 | Лайселла Пти Лтд. | Methods of producing biofuel |
| RU2610988C2 (en) * | 2011-06-10 | 2017-02-17 | Стипер Энерджи Апс | Method and apparatus for producing liquid hydrocarbons |
-
2018
- 2018-12-26 RU RU2018146523A patent/RU2689325C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575707C2 (en) * | 2010-04-07 | 2016-02-20 | Лайселла Пти Лтд. | Methods of producing biofuel |
| RU2610988C2 (en) * | 2011-06-10 | 2017-02-17 | Стипер Энерджи Апс | Method and apparatus for producing liquid hydrocarbons |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| C. Jazrawi, P. Biller, A.B. Ross et al. Pilot plant testing of continuous hydrothermal liquefaction of microalgae. Algal Research, 2 (2013) p. 268-277. * |
| C. Jazrawi, P. Biller, A.B. Ross et al. Pilot plant testing of continuous hydrothermal liquefaction of microalgae. Algal Research, 2 (2013) p. 268-277. Vlaskin Mikhail, Grigorenko Anatoly, Chernova Nadezhda et al. Hydrothermal liquefaction of microalgae after different pre-treatment. Energy Exploration and Exploitation, May 2018 p.1-10, DOI: 10.1177/0144598718777107. * |
| P. Biller, B. K. Sharma, B. Kunwar et al. Hydroprocessing of bio-crude from continuous hydrothermal liquefaction of microalgae. Fuel, 159 (2015), p.197-205. * |
| Vlaskin Mikhail, Grigorenko Anatoly, Chernova Nadezhda et al. Hydrothermal liquefaction of microalgae after different pre-treatment. Energy Exploration and Exploitation, May 2018 p.1-10, DOI: 10.1177/0144598718777107. * |
| Чернова Н.И., Киселева С.В., Ларина О.М. и др. Получение газообразных продуктов при пиролизе биомассы микроводорослей. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), 2018 (31-36). DOI:ORG/10.15518/isjaee.2018.31-36.023-034. * |
| Чернова Н.И., Киселева С.В., Ларина О.М. и др. Получение газообразных продуктов при пиролизе биомассы микроводорослей. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), 2018 (31-36). DOI:ORG/10.15518/isjaee.2018.31-36.023-034. P. Biller, B. K. Sharma, B. Kunwar et al. Hydroprocessing of bio-crude from continuous hydrothermal liquefaction of microalgae. Fuel, 159 (2015), p.197-205. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787359C1 (en) * | 2022-05-16 | 2023-01-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Plant for biofuel production |
| RU2787537C1 (en) * | 2022-09-21 | 2023-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method for producing a biofuel from macroalgae |
| RU2843965C1 (en) * | 2024-03-25 | 2025-07-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of producing biofuel and apparatus therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102071042B (en) | Intelligentized continuous quick microwave cracking device for biomass and waste of biomass | |
| CN113292045B (en) | A methanol water reforming hydrogen production system and control method | |
| CN110368885B (en) | Device and method for preparing biological crude oil by continuous hydrothermal liquefaction of biomass | |
| CN101412915B (en) | Interior heating type method for continuously preparing coal gas by pyrolysis and gasification of biomass and pyrolysis gasification furnace | |
| CN104910937B (en) | Multifunction sectional type biomass pyrolysis device | |
| CA2789693A1 (en) | Chemical processes and reactors for efficiently producing hydrogen fuels and structural materials, and associated systems and methods | |
| CN109207179A (en) | A kind of system of Photospot solar fuse salt pyrolysis carbonaceous material preparing synthetic gas | |
| CN110255499B (en) | Biomass cracking gas hydrogen production method, device and control system | |
| CN105329853A (en) | Portable mobile hydrogen making machine based on principle of making hydrogen through methyl alcohol water | |
| FR3037057A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR HYDROTHERMAL CARBONIZATION WITH OPTIMIZED ENERGY EFFICIENCY | |
| CN102964884B (en) | Hot cracking method process for preparing carbon black by using co-production of tail gas | |
| RU2689325C1 (en) | Plant for biofuel production | |
| CN106987263B (en) | A kind of continous way catalysis upgrading reaction system of microalgae liquefaction oil | |
| CN117304955A (en) | Tar catalytic pyrolysis device based on Joule thermal reactor and product treatment method | |
| RU2441053C2 (en) | Pyrolysis furnace | |
| CN114308981A (en) | A kind of supercritical water treatment wet garbage polygeneration comprehensive utilization system and treatment process | |
| RU2787359C1 (en) | Plant for biofuel production | |
| CN206385087U (en) | A kind of device of the single benzene ring type compounds of biomass pyrolytic volatile matter hydrogenation refining | |
| EP4376993B1 (en) | System and method for converting waste carbon material into bio-crude and nutrients using hydrothermal liquefaction | |
| CN106829860A (en) | A kind of hydrogen preparation facilities | |
| CN215799342U (en) | Thermal cracking gasification equipment for ultra-supercritical steam organic matter | |
| CN206089561U (en) | Utilize carbonization device of gas circulation heating | |
| CN203582814U (en) | Production device for producing diesel by using waste lubricating oil | |
| CN108003902B (en) | Biomass rapid pyrolysis system and pyrolysis method | |
| CN108330002B (en) | Electric field enhanced transesterification and product separation device and method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201222 Effective date: 20201222 |