بررسي عوامل موثر بر كوپيروليز چوب ذرت و پارافين سنگين جامد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

در عصر حاضر مصرف منابع انرژي تجديد ناپذيري مانند سوخت‌هاي فسيلي باعث به وجود آمدن مشكلات زيست‌محيطي فراواني شده است. ازاين‌رو تحقيقات درزمينه منابع انرژي تجديد پذيري كه بتوانند اين مشكلات را حل كنند افزايش‌يافته است. يكي از منابع انرژي تجديد پذير كه به‌وفور در جهان يافت مي‌شود زيست‌توده است. با توجه به وفور و تنوع منابع زيست توده، روش هاي بسياري براي تبديل زيست توده به انرژي و مواد شيميايي ابداع شده است كه يكي از اين روش‌ها، پيروليز است. در پيروليز، به زيست‌توده داراي مواد آلي در غياب اكسيژن و در دماي بالا گرما داده مي‌شود و مواد فرار تراكم پذير آن به‌عنوان محصول اصلي جمع‌آوري مي‌شود. اين محصول علاوه بر اينكه مي‌تواند به‌عنوان سوخت بكار رود، حاوي طيف وسيعي از مواد آلي باارزش بالاست كه مي‌توانند در فرآيندهاي پالايشي جداسازي شوند. در اين پژوهش هدف بررسي پيروليز چوب ذرت به‌عنوان زيست‌توده موردمطالعه است. در ابتدا چوب ذرت با روش‌هاي آناليز تقريبي و آناليز نهايي موردسنجش قرار گرفت و ميزان رطوبت، مواد فرار، خاكستر و كربن ثابت و همچنين عناصر كربن، هيدروژن، نيتروژن، اكسيژن و گوگرد آن اندازه‌گيري شد. سپس تأثير عوامل دما، دبي گاز حامل و زمان‌ماند چوب ذرت در راكتور بر بازده جرمي محصولات بررسي شد. و مشخص شد كه در دماي 525 درجه سلسيوس، زمان 5/18 دقيقه و دبي گاز حامل 3/5 ليتر بر دقيقه گاز نيتروژن بيشترين بازده محصول مايع يعني روغن زيستي به مقدار 67/31 درصد به دست مي‌آيد. سپس با استفاده از آناليز كروماتوگرافي گازي – طيف‌سنج جرمي مشخص شد كه عمده تركيبات موجود در روغن زيستي شامل الكل‌ها، فنول ها، فوران‌ها، كتون ها و كربوكسيليك اسيدها هستند. در بررسي اثر دما به‌عنوان تأثيرگذارترين عامل بر توزيع تركيبات روغن زيستي مشخص شد كه افزايش دما باعث كاهش كربوكسيليك اسيدها و مقدار آب توليدي مي‌شود و اين كاهش ميزان كربوكسيليك اسيدها با مشاهده روند افزايشي pH روغن زيستي تأييد شد. همچنين مشخص شد كه افزايش دماي پيروليز باعث افزايش مقدار فنول ها و فوران‌ها مي‌شود درحالي‌كه كتون ها و الكل‌ها در دماي 525 درجه سلسيوس در مقدار بيشينه خود قرار داشتند. در ادامه به‌منظور بررسي اثر كوپيروليز بر بازده و تركيب روغن زيستي، كوپيروليز با پارافين سنگين مايع انجام شد. نتايج نشان داد كه كوپيروليز مخلوط 10 درصد پارافين سنگين مايع و 90 درصد چوب ذرت در 525 درجه سلسيوس داراي بيشترين بازده و اثر هم‌افزايي است. همچنين به‌منظور بررسي اثر كوپيروليز پارافين وكس، از كاتاليست RFCC يا Residue Fluid Catalytic Crackig در كوپيروليز كاتاليستي استفاده شد و آزمايش‌ها نشان داد كه اثر كاتاليست در پيروليز به‌تنهايي باعث كاهش مقدار بازده روغن زيستي مي‌شود درحالي‌كه پيروليز پارافين وكس داراي اثر مثبت بر بازده روغن زيستي است. و بيشترين بازده كوپيروليز كاتاليستي در 30 درصد پارافين وكس و 70 درصد چوب ذرت و نسبت كاتاليست به خوراك 1:1 به دست آمد. مقايسه بين پيروليز در 525 درجه سلسيوس وكوپيروليز پارافين سنگين مايع و كوپيروليز كاتاليستي پارافين وكس نشان داد كه مقدار كتون ها، هيدروكربن‌ها، كربوكسيليك اسيدها در كوپيروليز كاتاليستي، فوران‌ها، فنول ها در كوپيروليز با پارافين سنگين مايع و الكل‌ها در پيروليز نسبت به بقيه بيشينه هستند.

222909

طراحي فرآيند

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان