CZ303747B6 - Zpusob úpravy suroviny recyklovanými ionty pro získávání biooleje rychlou pyrolýzou dreva - Google Patents

Abstract

Zpusob zvýsení energetického výtezku biooleje v procesu rychlé pyrolýzy dreva provádeném za teploty 350 az 750 .degree.C, za procesního tlaku 10 az 1 000 kPa, s dobou zdrzení vznikající plynné fáze v horké reakcní zóne nizsí nez 10 s, v kontinuálním nebo vsádkovém usporádání, pri kterém je pyrolyzovaná surovina metodou výmeny iontu osetrena roztokem získaným pusobením roztoku kyseliny sírové na popel vzniklý spálením biouhlu, který je produktem pyrolýzy suroviny.

Description

Způsob úpravy suroviny recyklovanými ionty pro získávání biooleje rychlou pyrolýzou dřeva

Oblast techniky

Tento vynález se týká způsobu úpravy suroviny recyklací iontů pro výrobu biooleje ze dřeva. Bioolej vzniká rychlou pyrolýzou za současného katalytického působení jednoho nebo více katalyticky aktivních prvků cíleně dodaných do suroviny.

io

Dosavadní stav techniky

Klasická pyrolýza biomasy je tepelný proces, při němž probíhají termolýzní reakce, je prováděna bez přístupu vzduchu, jejími produkty jsou jednak pevný zbytek (analog dřevěného uhlí označovaný jako biouhel), jednak kapalné podíly (bioolej a voda) a spalitelné plyny. Bioolejem je v tomto textu označována komplexní směs látek, které jsou za podmínek pyrolýzy v plynném skupenství, po ochlazení na normální teplotu jsou v kapalném skupenství. Bioolej nezahrnuje vodu. Bioolej lze využít jako energetickou surovinu, například jako specifické motorové palivo nebo jako surovinu pro rafinérské zpracování na součást standardních motorových paliv. Tato možnost využití biooleje vedla k inovaci pyrolýzy, kterou se zvyšuje účinnost přeměny dřeva na bioolej. Inovace spočívala v rychlém ohřevu suroviny na vysokou teplotu, v krátké reakční době a v rychlém ochlazení plynných produktů (Trevor M. Letcher: „Future Energy“, Chapter 9, Elsevier, Amsterdam, Nizozemí, 2008). Inovovaný proces je označován jako rychlá pyrolýza nebo jako mžiková pyrolýza nebo jako zkapalňování dřeva. V tomto procesu se teploty pohybují od 350 do 750 °C a doby zdržení par v horké zóně činí zlomky až desítky sekund.

Podmínky, za nichž probíhá termolýza dřeva, přes uvedené označení, jsou bližší spíše průmyslovému procesu krakování než petrochemické pyrolýze. Při zpracování fosilních surovin kraková30 ním i pyrolýzou je cílem získání užitečných menších molekul z vysokomolekulámích látek, petrochemická pyrolýza je však z termodynamických důvodů nekatalytický vysokoteplotní proces, zatímco rafinérské krakování je provozováno jako katalytický i nekatalytický termický proces. Podobně jako krakování, není termické štěpení dřeva termodynamicky řízený proces a rovněž jsou známy katalytické i nekatalyzované způsoby termolýzy dřeva.

Použití katalyzátorů jako jsou sloučeniny alkalických kovů, Ni, Pt, Zn, Fe, Al, Si, Ti, při rychlé pyrolýze dřeva vedlo k dalšímu zvýšení přeměny sušiny dřeva na bioolej. Patentová přihláška US 20100212215 uvádí, že nej důležitějším faktorem ovlivňujícím kapalný výtěžek pyrolýzy je výběr katalyzátoru přidávaného k pyrolyzované surovině. Patent dále uvádí, že výtěžek pevného zbytku (biouhlu) je u katalyzované pyrolýzy na stejné úrovni jako poskytuje nekatalyzovaná rychlá pyrolýzy dřeva. Katalyzátorem H-ZSM-5 se urychlí demethoxylační a další hydrogenolýzní reakce, takže v produkovaném oleji tvoří kyslík jen 21,4 %.

Při detailnějším pohledu na uplatnění katalýzy při termolýze dřeva se ukazuje, že tato oblast je nejednoznačná. Často je ke dřevu přidáván prekurzor katalyzátoru ajeho aktivní forma vznikne teprve během termického procesu. Katalyzátor tohoto procesu se vymyká jednoduché definici katalyzátoru: „katalyzátor je látka, která urychluje specifické reakce, ale sama se nespotřebovává. Katalyzátor termolýzy dřeva se v některých uspořádáních spotřebuje společně se surovinou a z procesu vystupuje v proudu - biouhlu. Důvodem je skutečnost, že katalyzátor je obvykle v pev50 né formě, stejně jako zbytek z pyrolýzy dřeva (biouhel) a tyto dvě entity nelze jednoduše oddělit během pyrolýzy. Životnost katalyzátoru je srovnatelná se střední dobou zdržení suroviny v pyrolýzním reaktoru.

Přínosy katalytického efektu by měly být vyšší než náklady na pořízení katalyzátoru a jeho účinné zavedení do pyrolyzované suroviny. S ohledem na tuto zákonitost vyplývá, že katalyzátor by měl být levný, dostupný a nenákladně zavedený do suroviny.

Podstata vynálezu

Podle tohoto vynálezu je zvýšení energetického výtěžku biooteje až o 31 % dosaženo způsobem úpravy suroviny pro proces rychlé pyrolýzy dřeva zaměřený na získání biooleje prováděný za teploty 350 až 750 °C, za procesního tlaku 10 až 1000 kPa, s dobou zdržení vznikající plynné fáze v horké reakční zóně nižší než 10 s, v kontinuálním nebo vsádkovém uspořádání, který je charakteristický tím, že pyrolyzovaná surovina je metodou výměny iontů ošetřena roztokem získaným působením roztoku kyseliny sírové na popel vzniklý spálením biouhlu, který je produktem pyrolýzy suroviny.

Zde uváděný energetický výtěžek biooleje je definován jako poměr spalného tepla biooleje získaného rychlou pyrolýzou určitého množství suroviny ku spalnému teplu použité suroviny. Je-li energetický výtěžek uváděn v procentech, je tento podíl vynásoben stem.

Účinek zpracování obohacené suroviny se projevuje v energetické bilanci rychlé pyrolýzy tím, že dojde ke:

a) zvýšení hmotnostního výtěžku organických kapalných látek na úkor pevného zbytku a/nebo nekondenzujících produktů pyrolýzy a/nebo obou produktů;

b) snížení obsahu organického kyslíku v elementárním složení biooleje, což vede ke zvýšení energetického obsahu (spalného tepla) tohoto produktu;

c) snížení procesní teploty a tedy ke snížení energetické náročnosti procesu pyrolýzy dřeva.

Projevy účinku iontů v surovině mohou být jednotlivé body a) až c) nebojejich kombinace.

Jako levný zdroj kationtů, které působí katalyticky při zkapalňování dřeva a zvyšují energetický výtěžek biooleje, se nabízí popel, který vznikne spálením biouhlu. Prosté přidávání popela k pyrolyzované surovině nevede ke zvýšení energetického výtěžku biooleje. Původci vynálezu však s překvapením zjistili, že pokud jsou katalyticky aktivní kationty zavedeny do pyrolyzované suroviny metodou iontové výměny z vhodného roztoku, a tudíž rovnoměrně distribuovány v pyrolyzované surovině, zvýší se významně energetický výtěžek biooleje v následném procesu zkapalňování dřeva (rychlé pyrolýzy).

Podle tohoto vynálezu způsob úpravy suroviny pro proces rychlé pyrolýzy dřeva sestává ze dvou částí:

a) získání roztoků iontů, kterým bude ošetřena surovina;

a

b) ošetření suroviny metodou výměny iontů.

ad a) Získání roztoku iontů pro ošetření pyrolyzované suroviny

Zdrojem iontů je biouhel, který vznikl pyrolyzováním již upravené nebo neupravené suroviny. Nespalitelná část tohoto materiálu, tvořeného zhruba z 80 % uhlíkem, obsahuje kationty přirozeně obsažené ve zpracovávaném dřevě a může také obsahovat kationty cíleně zavedené při ošetření suroviny pro pyrolýzu. Biouhel je hydrofobní a není možné ho zpracovávat vodnými roztoky. Jeho spálením, tedy energetickým zhodnocením v přebytku vzduchu, vznikne popel podobný dřevnému popelu.

Podle tohoto vynálezu se popel z biouhlu podrobuje působení roztoku kyseliny sírové (loužení kyselinu sírovou), což vede k přesunu katalyticky aktivních iontů (zvyšujících energetický výtě2 žek biooleje, zejména Fe, Zn, Mn, Ni, Cu, Al) z popela do roztoku. Popel z biouhlu se louží kyselinou sírovou zředěnou na koncentraci např. 0,2 až 2,0 mol/1. Koncentraci používané kyseliny lze volit, přičemž tato koncentrace určuje koncentraci vzniklé směsi iontů. Rozmanitost ve složení popela vyžaduje měnit poměr kyseliny a popela při jeho vyluhování. Na popel z biouhlu se působí takovým množstvím roztoku kyseliny sírové, aby výsledný roztok určený k ošetření pyrolyzované suroviny měl pH v rozmezí 2 až 7, s výhodou 4 až 7.

Celkové množství přidané kyseliny sírové je závislé na složení popela a může se pohybovat v širokém intervalu 3 až 10 mol_{k S}j_rOvé /kg_popeia

Odfiltrováním nerozpustného podílu se získá roztok iontů, kterým se v dalším stupni ošetřuje surovina pro pyrolýzu. Je-li popel z biouhlu bohatý na sloučeniny alkalických kovů (více než 1 mol/kgpopeia), je možné před loužením kyselinou sírovou zařadit loužení popela vodou, a tímto způsobem z popela odstranit kationty alkalických kovů, které nemají pozitivní vliv na energetický výtěžek biooleje v procesu rychlé pyrolýzy dřeva.

ad b) Ošetření suroviny metodou výměny iontů

Obecně lze zavedení katalyticky působícího roztoku iontů k pyrolyzované surovině provést několika způsoby. Roztokem iontů lze dřevo impregnovat. Koncentrovanější roztok iontů lze aplikovat postřikem. Nevýhodou obou těchto metod je nerovnoměrné rozmístěné kationtů v surovině, (ty jsou lokalizovány na povrchu částic dřeva nebo částečně na vnitřním povrchu dřeva), což má za následek nevýznamný vliv na energetický výtěžek biooleje v procesu rychlé pyrolýzy dřeva. Pokud jsou však katalyticky aktivní kationty zavedeny do pyrolyzované suroviny metodou iontové výměny, a tudíž rovnoměrně distribuovány v pyrolyzované surovině, zvýší se významně energetický výtěžek biooleje v následném procesu rychlé pyrolýzy.

Podle tohoto vynálezu probíhá ošetření suroviny metodou iontové výměny s výhodou v loži suroviny zaplaveném ošetřujícím roztokem iontů po dobu 1 až 48 hodin a teplotě 20 až 100 °C. Toto ošetření suroviny vyžaduje její úplné zaplavení včetně vnitřního volného prostoru dřeva (tracheje a tracheidy, transportní kanálky, lumen, porézní struktura ligninu), kterému je nutno cíleně napomoci. Iontovou výměnou se přednostně do objemu dřeva váží vícemocné ionty na úkor nížemocných. Protože roztok iontů je především tvořen dvoj- a trojmocnými kationty kovů, jejichž katalytický účinek byl prokázán, dochází při iontové výměně k nahrazování jednomocných iontů alkalických kovů ve dřevě výšemocnými kationty. Při iontové výměně se roztok obohacuje o kationty alkalických kovů a ochuzuje se o katalyticky působící kationty kovů, zatímco u dřeva - budoucí suroviny pyrolýzy - je tomu naopak. Iontová výměna je rovnovážný děj, který za teploty 20 °C dospěje do rovnováhy za více než 24 hodin. Tato doba je minimální pro přiblížení se rovnovážnému stavu. Dobu potřebnou pro dosažení iontové rovnováhy mezi dřevem a roztokem lze snížit zvýšením teploty tohoto procesu. Zvýšením teploty o 10 °C se obvykle doba zkracuje na 75 % původní doby.

Před vlastní pyrolýzou je žádoucí upravit vlhkost suroviny. Po aplikaci roztoku iontů tvoří voda více než 50 % hmoty suroviny. Vlhkost se při pyrolýze chová jako inertní látka, má ale vliv na parametry pyrolýzy -vyšší vlhkost zpomalí ohřev suroviny na reakční teplotu. Nastavení vlhkosti na optimální úroveň se obvykle provádí sušením. Jeho podmínky by měly být odlišné od podmínek nedestruktivního sušení doporučených pro sušárny dřeva. Sušení suroviny pro pyrolýzu je žádoucí provádět s co nejmenší relativní vlhkostí sušicího média, aby docházelo k pnutí v sušených částicích dřeva a k jejich popraskání. Tímto způsobem se snižuje efektivní velikost pyroiyzovaných částic, především těch nejrozměrnějších, cožje žádoucí.

Protože surovina pro přípravu roztoku iontů (popel z biouhlu) nemá ustálené složení, není ustáleno ani složení roztoku iontů (katalyticky působících iontů). Pro každou odlišnou směs iontů je nutné optimalizovat podmínky pyrolýzy z hlediska dosažení maximálního energetického výtěžku biooleje. Podmínkami pyrolýzy se rozumí především teplota, rychlost jejího dosažení a zchlazení * 3 CZ 303747 Β6 produktů, rovněž reakční doba, tedy střední doba zdržení plynných produktů v horké zóně, kterou lze ovlivňovat nastavením průtoku inertního plynu při pyrolýze nebo vlhkosti suroviny nebo změnou rychlosti dávkování suroviny do reaktoru.

Podmínky vlastní pyrolýzy upravené suroviny je nutno experimentálně optimalizovat na používaném zařízení.

Výhodou tohoto vynálezu je, že příprava roztoku iontů určeného k iontové výměně, ošetření pyrolyzované suroviny tímto roztokem a vlastní pyrolýza tvoří vnitřní výrobní cyklus, takže v ustáleném stavu není potřebné do procesu z vnějšku dodávat katalyticky působící ionty a proces tedy šetří náklady na doplňování nového katalyzátoru.

Pro rychlou pyrolýzu dřeva zaměřenou na produkci biooleje obecně platí, že čím je nižší obsah organicky vázaného kyslíku v biooleji, tím je vyšší jeho spalné teplo. Pro hodnocení účinnosti procesu přeměny dřeva na kapalná paliva je rozhodující energetický výtěžek biooleje, hmotnostní výtěžek lze využít jen výjimečně. Pomocí hmotnostního výtěžku je možné srovnávat pouze takové kapalné produkty pyrolýzy, jejichž spalné teplo je přibližně shodné, cožje splněno u vzorků se stejným obsahem vody a organicky vázaného elementárního kyslíku.

Příklady provedení vynálezu

Pro bilanční rychlou pyrolýzu byly připraveny tři vzorky suroviny. Jednak referenční vzorek suroviny pyrolýzy - dřeva, které nebylo nijak upravováno; vzorek suroviny pyrolýzy, která byla upravena kationty z popela biouhlu; třetí vzorek byl připraven z popela biouhlu třikrát recyklovaných katalyticky působících kationů. Pro hodnocení suroviny byl aplikován energetický výtěžek.

Příklad 1

Způsob úpravy suroviny podle vynálezu la) Příprava katalyticky působící směsi iontů (ošetřujícího roztoku iontů).

Jako surovina pro přípravu roztoku iontů byl použit popel biouhlu, který vznikl pyrolýzou dřeva ošetřeného katalyticky působící směsí iontů. Ke 400 g popela z biouhlu bylo postupně přidáno 5600 g vodného roztoku kyseliny sírové o koncentraci 0,5014 mol/1, suspenze byla míchána 15 hodin. Poslední dvě hodiny se pH, jehož hodnota byla 5,0 neměnilo. Poté byl pevný zbytek odfdtrován, ve výluhu byla titračně stanovena volná kyselina sírová, jejíž celkové množství ve výluhu bylo 0,21 mol. Během loužení zreagovalo 6,5 molu _Sírové/kg_pOpeia· Ve výluhu byl stanoven obsah kationtů:

mangan 3,73 g/kg_pope|_a zinek 4,87 g/kg_popei_a

Obsah kationtů ve výluhu získaném loužením popela z biouhlu, který pocházel z pyrolyzované suroviny ošetřené jedenkrát recyklovanými ionty, pomocí 0,5M H₂SO₄ železo 3,36 g/kg_popeia draslík 78,8 g/kg_popei_a sodík 1,52 g/kg_pOpela hořčík 14,82 g/kg_popei_a vápník 4,25 g/kg_popei_a

Ib) Ošetření pyrolyzované suroviny roztokem iontů připraveným podle bodu la)

Výchozí surovinou pro pyrolýzu (před úpravou podle patentu) bylo dřevo břízy bělokoré s průměrným obsahem kationtů v pletivech tohoto jedince (tabulka I). Kmenové dřevo bylo roz-4CZ 303747 B6 řezáno elektrickou kotoučovou pilou na piliny a ty vysušeny do konstantní hmotnosti. Toto dřevo sloužilo k přípravě vzorků 1 a 2, neupravené je použito jako vzorek 3 (srovnávací).

s Tab. I: Koncentrace jednotlivých prvků ve dřevě břízy bělokoré

Koncentrace prvků ve dřevě břízy bělokoré [mg_prvku/kg_dřeva]

1-1	Ca	Cu	Fe	K	Mg	Mn	Na	Ni	Zn
40, 88	658,14	10,70	84,87	579,88	117,19	135,13	20,14	0,5	42,37

Postup ošetření:

K 500 g pilin v Erlenmayerově baňce bylo přidáno 5 1 roztoku iontů připraveného podle bodu la. Nad touto směsí byl snížen tlak z atmosférického na 5 ikPa. Tento tlak byl udržován, dokud z pórů pilin unikal vzduch, poté byl obnoven atmosférický tlak. Následovalo klidové stání směsi a po 5 minutách se operace opakovala. Opět po 5 minutách stání se opakovala evakuace. Směs byla ponechána 5 minut za atmosférického tlaku a pak byla baňka se směsí umístěna na magnetickou míchačku a 24 hodin míchána při teplotě 20 °C. Po této době a rozdělení kapalné a pevné fáze byly piliny opláchnuty 200 ml vody a vysušeny při 105 °C do konstantní hmotnosti. Takto upravená surovina - vzorek 1 - byla pyrolyzována v bilančním testu (viz Příklad 3).

Příklad 2

Způsob úpravy suroviny podle vynálezu 25 2a) Příprava katalyticky působící směsi iontů.

K přípravě druhého roztoku iontů byl použit popel biouhlu, který pocházel z pyrolyzované suroviny ošetřené třikrát recyklovanými katalyticky působícími ionty. K 400 g tohoto popela bylo postupně přidáno 5100 g zředěné kyseliny sírové o koncentraci 0,5014 mol/l a vzniklá suspenze byla míchána 17 hodin. Poslední dvě hodiny se pH, jehož hodnota byla 5,5, neměnilo. Poté byl pevný zbytek odfiltrován, ve výluhu byla titračně stanovena volná kyselina sírová, jejíž celkové množství ve výluhu bylo 0,18 mol. Během loužení zreagovalo 5,8 moK _Sirové/kgp_Opeia· Ve výluhu byl stanoven obsah kationtů:

mangan 5,31 g/kg_pope,_a zinek 6,22 g/kgp_Opei_a

Obsah kationtů ve výluhu získaném loužením popela z biouhlu, který pocházel z pyrolyzované suroviny ošetřené 3x recyklovanými ionty, pomocí 0,5M H₂SO₄ železo 4,95 g/kg_pope]a draslík 69,2 g/kg_pope,_a sodík 1,73 g/kgp_Opei_a hořčík 15,6 g/kgpop_ei_a vápník 3,87 g/kg_pope]_a

2b) Ošetření pyrolyzované suroviny roztokem iontů připraveným podle bodu 2a)

K 500 g pilin z břízy bělokoré v Erlenmayerově baňce bylo přidáno 5 1 roztoku iontů připravené45 ho podle bodu 2a. Nad touto směsí byl snížen tlak z atmosférického na 5 kPa. V pulzování tlaku bylo postupováno stejně jako při předchozí úpravě vzorku 1. Cílem je úplné zaplavení, tedy odstranění veškerého vzduchu z hmoty dřeva. Poté, kdy byl obnoven atmosférický tlak. byla buňka se směsí umístěna na magnetickou míchačku a její obsah byl 24 hodin míchán při teplotě

- 5 CZ 303747 B6 °C. Po této době a oddělení kapalné a pevné fáze byly piliny opláchnuty 200 ml vody a vysušeny při 105 °C. Takto upravená surovina - vzorek 2 - byla pyrolyzována v bilančním testu (viz Příklad 3).

Příklad 3

Bilanční pyrolýza

Pyrolýzní jednotka se skládala z válcovitého vodorovně uloženého reaktoru těchto rozměrů: průměr 290 mm, délka válcové části 890 mm, reaktor byl z vnějšku ohříván přímým plamenem o výkonu 22 kW, obě základny válcovitého reaktoru byly opatřeny osovou trubkou dlouhou 200 mm, která byla na jedné straně propojena s dávkovacím zařízením suroviny (netočícím se). Reaktor zde byl trvale uzavřen válcem suroviny o délce 90 mm, který nedovoloval pyrolýzním plynům protékat dávkovači cestou. Druhá základna byla snímatelná, připojená k reakční nádobě přírubou. Po odejmutí základny se vzniklým otvorem z reaktoru periodicky vyjímal biouhel, základna sloužila také k odvodu zplyněných produktů pyrolýzy. Směrem do vnitřku reaktoru byl na základnu pevně přichycen plášť válce z nerezového síta (průměr nerezového drátu 0,3 mm, velikost ok 0,3 x 0,35 mm) rozměry povrchu válce byly průměr 160 mm, výška 200 mm. Tato vestavba zabraňovala úletu biouhlu z reaktoru do vzdušného chladiče. Reaktorem bylo během pyrolýzy otáčeno okolo podélné osy s frekvencí 12 otáček za minutu. Trubka, která byla pevně spojena se základnou a tedy s reaktorem, se otáčela spolu s ním a byla zasunuta do statické trubky o délce 4,5 m, která sloužila jako vzdušný chladič. Na vzdušný chladič navazoval separátor kapalné fáze (SJ se spodní výpustí, plynné podíly s teplotou nižší než 260 °C byly vedeny teflonovou trubicí do skleněné baňky (separátor S₂) osazené účinnými zpětnými chladiči, v nichž se plynná fáze ochladila na méně než 50 °C. Kondenzát stékal do baňky, z níž byl periodicky vypouštěn. Objem ochlazeného plynu byl měřen průtokoměrem. Na pyrolýzní jednotce byla v několika bodech měřena teplota. Jednak byla bezkontaktním teploměrem snímána teplota vnější stěny válcové části pyrolýzního reaktoru těsně před výstupem plynů z reaktoru (T,), dále byla snímána teplota plynů na vstupu do vzdušného chladiče (T₂), dále teplota na výstupu ze separátoru S_t (T₃) a teplota za vodními chladiči (T₄). Teploty T₂, T₃ a T₄ byly snímány termočlánky zasunutými do proudu plynné fáze.

Pyrolýzní reaktor pracoval v polokontinuálním režimu, surovina byla dávkována kontinuálně, biouhel byl z reaktoru vyjímán periodicky, vždy se změnou suroviny. Optimální režim byl nastaven pomocí rychlosti dávkování suroviny, ostatní parametry byly konstantní. Výsledky pyrolýzy byly vyhodnoceny na základě 15 minut ustáleného chodu jednotky.

Teploty dosahované během měřené periody pyrolýzy:

T, =410 až 500 °C

T₂= 160 až230 °C

T₃ = 100 až 120 °C

T₄ = 20 až 40 °C

Jako produkt byla odebírána ze separátorů Si a S₂ kapalina po dosažení teploty T₃ = 100 °C v ustáleném chodu jednotky. Kondenzát, který se v těchto separátorech shromáždil před zahájením měření, byl vypuštěn a nebyl součástí produktu. Vyprodukovaná kapalina byla následně zfiltrována, aby se odstranily pevné částice, které by mohly způsobovat polymerací. Ze zfiltrovaných kapalných fází byl odebrán vzorek a kalorimetricky stanovena spalná tepla. Na základě známé hmotnosti jednotlivých produktů a jejich spalných tepel byl spočítán energetický výtěžek pyrolýzy (viz tabulka III).

-6CZ 303747 B6

Vzorky biooleje byly komplexně analyzovány. Metodou Karl Fischera byl stanoven obsah vody, organickou elementární analýzou zjištěn obsah kyslíku, po odečtení příspěvku vody byl vyčíslen obsah organického kyslíku.

Bilanční pyrolýza vzorků 1, 2 a 3

Postupem specifikovaným výše byly pyrolyzovány vzorky suroviny upravené podle postupů uvedených v příkladu 1 a 2. Surovinou srovnávací bilanční pyrolýzy byl vzorek 3, tedy nativní dřevo břízy bělokoré vysušené do konstantní hmotnosti.

o

Pro každý vzorek byla stanovena optimální rychlost dávkování do pyrolýzy. Ta byla pro vzorek 1 o 30 % a pro vzorek 2 o 35 % vyšší než u srovnávacího vzorku 3, kde činila 18 g/min.

Kalibrovanou metodou GC-MS bylo určeno kvalitativní i kvantitativní složení biooleje.

Tabulka II:

Charakteristika vzorků dřeva a základní bilanční charakteristiky produktů bilanční pyrolýzy

Parametr	Vzorek 1	Vzorek 2	Vzorek
	Příklad 1	Příklad 2	Neošetřené
Charakterizace	pyrolyzovaných	surovin
Sušina (%) Popeloviny v	100	100	100
sušině (%) Koncentrace	1,36	1, 42	0, 44
Ca+Mg (mg / kgsušiny) Koncentrace	1236	1129	775,33
K+Na (mg / kgsušiny) Koncentrace	1281	1528	600,02
Fe (mg / kgsušiny) Koncentrace	154	174	84,87
Zn (mg/kgSUšiny) Koncentrace	266	323	42,37
Mn (mg / kgSUšiny)	587	716	135,13

7CZ 303747 B6

Produkty pyrolýzy (bez vody) Hmotnost biooleje 304 ( g / kgsuroviny)

Hmotnost pevného zbytku (g/kg suroviny)

Spalné teplo biooleje 30,7 (M J / kg_prodUktu)

Organický kyslík v biooleji (%)

Energetický výtěžek 54 biooleje (%)

17,07

305

248

245 až 255

31,1

16, 33

29,01

16, 84

Jestliže energetický výtěžek pyrolýzy srovnávacího vzorku byl označen jako 100 %, pak relativní energetický výtěžek vztaženo k tomuto vzorkuje pro vzorek 1 = 129 % a pro vzorek 2=131%.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob úpravy suroviny pro proces rychlé pyrolýzy dřeva zaměřený na získávání biooleje, prováděný za teploty 350 až 750 °C, za procesního tlaku 10 až 1000 kPa, s dobou zdržení vznikající plynné fáze v horké reakční zóně nižší než 10 s, a v kontinuálním nebo vsádkovém uspořádání, vyznačující se tím, že pyrolyzovaná surovina je metodou výměny iontů ošetřena roztokem získaným působením roztoku kyseliny sírové na popel vzniklý spálením biouhlu, který je produktem pyrolýzy suroviny.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že na popel z biouhlu se působí takovým množstvím roztoku kyseliny sírové, aby výsledný roztok určený k ošetření pyrolyzované suroviny měl pH v rozmezí 4 až 7.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že iontová výměna probíhá v loži suroviny zaplaveném ošetřujícím roztokem iontů po dobu 1 až 48 hodin a teplotě 20 až 100 °C.