CZ310023B6 - A method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method - Google Patents

A method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method Download PDF

Info

Publication number
CZ310023B6
CZ310023B6 CZ2022-136A CZ2022136A CZ310023B6 CZ 310023 B6 CZ310023 B6 CZ 310023B6 CZ 2022136 A CZ2022136 A CZ 2022136A CZ 310023 B6 CZ310023 B6 CZ 310023B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
pyrolysis
torrefaction
biomass
nanoparticles
reactor
Prior art date
Application number
CZ2022-136A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2022136A3 (en
Inventor
Ondřej Němček
Němček Ondřej Ing., Ph.D.
Marcel MIKESKA
Mikeska Marcel Ing., Ph.D.
Jan Kielar
Kielar Jan Ing., Ph.D.
Tomáš NAJSER
Tomáš Ing. Najser
Original Assignee
Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava filed Critical Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava
Priority to CZ2022-136A priority Critical patent/CZ310023B6/en
Priority to PCT/CZ2022/050035 priority patent/WO2022253366A1/en
Publication of CZ2022136A3 publication Critical patent/CZ2022136A3/en
Publication of CZ310023B6 publication Critical patent/CZ310023B6/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B01J35/45—Nanoparticles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
    • C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/12—Applying additives during coking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/14—Features of low-temperature carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/18—Modifying the properties of the distillation gases in the oven
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083—Torrefaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/06—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/28—Molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/462—Ruthenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/75—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8913—Cobalt and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/892—Nickel and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983—Additives
    • C10J2300/0986—Catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/04—Gasification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/14—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
    • C10L2290/141—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of additive or catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

The subject of the solution involves a method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method. According to the said method the biomass is first introduced into at least one torrefaction reactor (3) where it is subjected to torrefaction at the temperature of 50°C to 400°C and the pressure of -50 kPa to +100 kPa, subsequently it is introduced into at least one pyrolytic reactor (7) where it is subjected to pyrolysis at the temperature of 400 to 800°C and the pressure of -50 kPa to +100 kPa while creating a pyrolytic gas. During the pyrolysis and/or torrefaction, additivation of the biomass takes place using a catalyst from a group consisting of nanoparticles of nickel, copper, cobalt, platinum, palladium, ruthenium, rhodium, molybdenum, mercury and rhodamine 6G or any combination thereof. The additivation results in the gas enriched with methane with the methane content of 10 to 60 vol. %, in which the methane content is analysed using a second analyser (9) generating the input data, which is evaluated by a control unit (2). In the gas formed during torrefaction, the content of methane is analysed using the first analyser (5). The control unit (2) subsequently retrospectively modifies the operating parameters in at least one torrefaction reactor (3) and/or pyrolytic reactor (7). The subject of the solution further involves computer programme, computer-readable medium and carrier signal.

Description

Způsob obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem a zařízení k provádění tohoto způsobuA method of enriching gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane and equipment for carrying out this method

Oblast technikyField of technology

Tento vynález se týká způsobu obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem a zařízení k provádění tohoto způsobu. Tento vynález se rovněž týká použití katalyzátorů pro obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem, počítačového programu obsluhujícího uvedené zařízení a počítačem čitelného média nebo signálu nosiče s uvedeným počítačovým programem.This invention relates to a method of enriching the gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane and a device for carrying out this method. This invention also relates to the use of catalysts for the enrichment of gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane, a computer program operating said device and a computer readable medium or carrier signal with said computer program.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Aktuální stav poznání v oblasti termického zpracování alternativních materiálů a biomateriálů založených na principu pyrolýzy, torefakce a zplyňování je na dobré úrovni. Tyto technologie jsou poměrně dobře známé a jsou provozovány v průmyslové výrobě i experimentálních provozech.The current state of knowledge in the field of thermal processing of alternative materials and biomaterials based on the principle of pyrolysis, torrefaction and gasification is at a good level. These technologies are relatively well known and are operated in industrial production as well as experimental operations.

Obecně lze technologie torefakce a pyrolýzy materiálu, což je termické zpracování vstupního materiálu v inertní atmosféře, tedy zahřívání materiálu bez přístupu vzduchu, rozdělit na tři základní typy dle teploty procesu - nízkoteplotní pyrolýza, zvaná též torefakce (pražení), středně-teplotní pyrolýza a vysokoteplotní pyrolýza. Každý tento typ procesu je určen k produkci tří frakcí. Dle procesní teploty je pak možné získat v různých poměrech především plynnou, kapalnou a tuhou frakci.In general, the technology of torrefaction and material pyrolysis, which is the thermal processing of the input material in an inert atmosphere, i.e. heating the material without access to air, can be divided into three basic types according to the temperature of the process - low-temperature pyrolysis, also called torrefaction (roasting), medium-temperature pyrolysis and high-temperature pyrolysis. Each of these process types is designed to produce three fractions. Depending on the process temperature, it is then possible to obtain gas, liquid and solid fractions in different proportions.

Jsou známy postupy pro vedení procesu za účelem zisku výstupních produktů - plynné, kapalné a tuhé frakce prostřednictvím výše zmíněných procesů. Množství, kvalita a složení výstupních produktů jsou ovlivnitelné vedením procesu. Existují způsoby vedení procesu a ovlivnění vlastností produktů změnou teploty procesu, dobou zdržení materiálu v torefakčním a pyrolýzním zařízení, využitím konkrétního druhu vstupní suroviny o známém složení.Procedures are known for conducting the process in order to obtain output products - gaseous, liquid and solid fractions through the aforementioned processes. The quantity, quality and composition of output products can be influenced by the management of the process. There are ways of managing the process and influencing the properties of the products by changing the process temperature, the residence time of the material in the torrefaction and pyrolysis equipment, using a specific type of input raw material with a known composition.

V oblasti konstrukce a technologie jsou známy zařízení s různým druhem reaktoru se stacionární vrstvou (vsázkové), průběžné (kontinuální), kdy vstupní materiál je přiváděn do technologie, kde dochází k průběžnému zpracování a zároveň i průběžné produkci produktů v čase. Jsou známy také různé typy zapojení do technologického procesu, kdy před samotným vstupem do technologie jsou instalovány zásobníky a násypné a dávkovací zařízení, naopak za výstupem z technologie pak následují filtrační a odlučovací kolony a zásobníky na uchování produktů plynných, kapalných a tuhých. Z pohledu konstrukčního se jedná vždy o zařízení, které je tvořeno několika hlavními částmi: 1. část je násypná a zásobníková část - zde je skladován materiál a dochází k jeho transportu do samotné akční části, kde dochází k procesu torefakce pyrolýzy; 2. část je tedy samotný reaktor, ať již vsázkový, gravitační, s nuceným posuvem pomocí roštu či šneku, ohřívaný elektricky, plamenem, nebo spalinami; a 3. část technologie je výstupní část za reaktorem, kde dochází k separaci tuhého zbytku a plynu, dochlazování a zkapalňování části plynu za účelem zisku kapalné frakce a případná další filtrace těchto produktů.In the field of construction and technology, there are known devices with different types of reactor with a stationary layer (batch), continuous (continuous), where the input material is fed into the technology, where there is continuous processing and, at the same time, continuous production of products over time. Different types of involvement in the technological process are also known, where reservoirs and hoppers and dosing devices are installed before the very entry into the technology, on the contrary, after the exit from the technology, filter and separation columns and reservoirs for storing gaseous, liquid and solid products follow. From a structural point of view, it is always a device that consists of several main parts: 1. part is a hopper and reservoir part - the material is stored here and transported to the action part itself, where the pyrolysis torrefaction process takes place; The 2nd part is therefore the reactor itself, whether batch, gravity, with forced displacement using a grate or auger, heated electrically, by flame, or by flue gas; and the 3rd part of the technology is the output part behind the reactor, where the solid residue and gas are separated, aftercooling and liquefaction of part of the gas in order to obtain a liquid fraction and possible further filtration of these products.

Mezinárodní patentová přihláška WO 2017217573 A1 popisuje způsob výroby a zařízení pro výrobu karbonizovaných pelet s vysokým podílem uhlíku a vysokou výhřevností. Karbonizace je druh pyrolýzy, který zanechává především zbytek s vysokým podílem uhlíku. Uvedený způsob výroby zahrnuje krok přípravy dřevěné štěpky, krok torefakce dřevěné štěpky v bezkyslíkové atmosféře, krok mletí torifikované dřevěné štěpky na práškovou formu, krok formování směsi práškové torifikované dřevěné štěpky, pojiva, roztoku nanokatalyzátorů a dalších aditiv do pelet a krok karbonizace pelet. V torefakčním reaktoru v kroku torefakce vzniká při teplotě 180 až 400 °C a tlaku 0 až -0,1 kPa torefakční plyn, který je veden do karbonizačníhoInternational patent application WO 2017217573 A1 describes a production method and equipment for the production of carbonized pellets with a high carbon content and high calorific value. Carbonization is a type of pyrolysis that mainly leaves a residue with a high carbon content. Said production method includes the step of preparing wood chips, the step of torrefaction of wood chips in an oxygen-free atmosphere, the step of grinding the torified wood chips into a powder form, the step of forming a mixture of powdered torified wood chips, binders, nanocatalyst solution and other pellet additives, and the step of carbonizing the pellets. In the torrefaction reactor, during the torrefaction step, torrefaction gas is produced at a temperature of 180 to 400 °C and a pressure of 0 to -0.1 kPa, which is led to the carbonization

- 1 CZ 310023 B6 reaktoru, a v karbonizačním reaktoru v kroku karbonizace při teplotě 200 až 500 °C vzniká dále karbonizační plyn, který je spolu s torefakčním plynem veden do spalovací komory pro získání tepla a jeho vrácení zpátky do systému. Torefakčním plynem je směs oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, vodíku a uhlovodíků, zejména methanu a/nebo acetylenu. Karbonizační plyn na výstupu z karbonizačního reaktoru zahrnuje uhlovodíky, zejména methan a/nebo acetylen bez uvedení konkrétního obsahu methanu. Mezi použité nanokatalyzátory patří nanočástice niklu, mědi, železa, zinku, hořčíku nebo hliníku, zejména v obsahu 0,01 až 5 hmotnostních dílů (např. 0,1 až 50 mg) vůči 100 hmotnostním dílům (např. 1 g) práškové torifikované dřevěné štěpky.- 1 CZ 310023 B6 of the reactor, and in the carbonization reactor, in the carbonization step at a temperature of 200 to 500 °C, carbonization gas is further produced, which, together with the torrefaction gas, is led into the combustion chamber to obtain heat and return it back to the system. The torrefaction gas is a mixture of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and hydrocarbons, especially methane and/or acetylene. The carbonization gas at the outlet of the carbonization reactor includes hydrocarbons, especially methane and/or acetylene without specifying the specific methane content. The nanocatalysts used include nanoparticles of nickel, copper, iron, zinc, magnesium or aluminum, especially in a content of 0.01 to 5 parts by weight (e.g. 0.1 to 50 mg) in relation to 100 parts by weight (e.g. 1 g) of powdered torrefied wood chips.

Čínská patentová přihláška CN 109974002 A popisuje proces zpracování odpadu s paralelně uspořádanými pyrolýzními reaktory a spalovacími komorami, přičemž vzniká pyrolýzní plyn bez obsahu dioxinu pro získání tepla a energie. Paralelní uspořádání zajišťuje větší plochu pro výměnu a rovnoměrné předávání tepla.Chinese patent application CN 109974002 A describes a waste treatment process with parallel pyrolysis reactors and combustion chambers, producing dioxin-free pyrolysis gas for heat and energy. The parallel arrangement ensures a larger surface area for exchange and uniform heat transfer.

Evropská patentová přihláška EP 2428546 A1 popisuje proces generování tuhého nebo polotuhého biopaliva rychlou pyrolýzou biomasy se třemi, sériově zapojenými reaktory s tekutými loži: předehřívací, pyrolýzní a spalovací reaktor. Vzniklý pyrolýzní plyn zahrnuje zejména oxid uhelnatý, oxid uhličitý a vodík.European patent application EP 2428546 A1 describes the process of generating solid or semi-solid biofuel by fast pyrolysis of biomass with three series-connected fluidized bed reactors: preheating, pyrolysis and combustion reactor. The resulting pyrolysis gas mainly includes carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen.

Kromě jednostupňové aditivace torifikované biomasy nanočásticemi mědi nebo niklu před karbonizací podle WO 2017217573 A1 v současnosti není známa aplikace aditiv na biomasu pro její torefakční a pyrolýzní zpracování za účelem změny složení a poměrného zastoupení finálně produkovaného plynu, s důrazem na obohacení tohoto plynu methanem.Apart from the one-step additive addition of torrefied biomass with nanoparticles of copper or nickel before carbonization according to WO 2017217573 A1, the application of additives to biomass for its torrefaction and pyrolysis processing in order to change the composition and proportional representation of the finally produced gas, with an emphasis on enriching this gas with methane, is currently unknown.

V současné době rovněž není známo řešení více sekčního zapojení torefakčních či pyrolýzních reaktorů v paralelním či sériovém zapojení tak, aby bylo možné provádět dávkování stejné biomasy do všech takto zapojených reaktorů současně, a přitom využít v každém samotném reaktoru jinak působících fyzikálních či chemických podmínek a dalších parametrů. Díky tomuto zapojení a kontinuální analýze s následnou odezvou na řízení každého zapojeného reaktoru je možné provádět cílené řízení za účelem požadované změny složení finálně produkovaného plynu.At the moment, there is also no known solution for multiple sectional connection of torrefaction or pyrolysis reactors in parallel or series connection in such a way that it is possible to dose the same biomass into all such connected reactors at the same time, and at the same time take advantage of different physical or chemical conditions and other factors acting in each reactor itself parameters. Thanks to this connection and continuous analysis with subsequent response to the control of each connected reactor, it is possible to carry out targeted control for the desired change in the composition of the final gas produced.

V dokumentu WO 2017051008 A1 je popsán způsob úpravy materiálu na bázi biomasy na methan. Tento způsob probíhá v hydropyrolýzním reaktoru za přítomnosti katalyzátoru obsahujícího, Co a/nebo Ni v množství 2 až 75 % hmotn., vztaženo na hmotnost katalyzátoru, při teplotě 300 až 600 °C a tlaku 0,5 až 7,5 MPa. Produkovaný plyn obsahuje uhlovodíky, z nichž 70 % hmotn. tvoří methan. Nosičem katalyzátoru je oxid hliníku, křemíku, titanu, ceria, nebo jejich binární oxidy. Ve výhodném provedení je množství aktivních kovů nejméně 5, 20 nebo 30 % hmotn. Další katalyzátor může být přidáván v průběhu procesu. Velikost částic katalyzátoru se pohybuje mezi 0,3 až 4,0 mm. Příkladem biomasy může být dřevo, kůra, lignin, sinice, řasy, papírový odpad, odpadní kaly a zbytky zemědělské a lesnické produkce. Jako surovina pro tento způsob může sloužit i biomasa po torefakci. Součástí způsobu může být i předběžná úprava hydropyrolýzou za přítomnosti katalyzátoru. V tomto řešení není popsán způsob řízení uvedeného způsobu úpravy materiálu na bázi biomasy na methan.Document WO 2017051008 A1 describes a method of converting biomass-based material into methane. This method takes place in a hydropyrolysis reactor in the presence of a catalyst containing Co and/or Ni in an amount of 2 to 75% by weight, based on the weight of the catalyst, at a temperature of 300 to 600°C and a pressure of 0.5 to 7.5 MPa. The produced gas contains hydrocarbons, of which 70% by weight form methane. The carrier of the catalyst is oxide of aluminum, silicon, titanium, ceria, or their binary oxides. In a preferred embodiment, the amount of active metals is at least 5, 20 or 30% by weight. Additional catalyst may be added during the process. The size of the catalyst particles varies between 0.3 and 4.0 mm. Examples of biomass can be wood, bark, lignin, cyanobacteria, algae, paper waste, sewage sludge and residues of agricultural and forestry production. Biomass after torrefaction can also serve as a raw material for this method. The method may also include preliminary treatment by hydropyrolysis in the presence of a catalyst. This solution does not describe the method of controlling the aforementioned method of treating biomass-based material into methane.

V dokumentu US 2010228062 A1 jsou uvedeny příklady katalyzátorů pro tvorbu methanu v pyrolýzním plynu. Tato reakce probíhá při teplotě 400 až 600 °C a tlaku 2 až 100 kPa. V tomto dokumentu je také uvedeno, že biomasa před pyrolýzou může být modifikována torefakcí a že se k biomase mohou přidávat před pyrolýzou další látky. V tomto řešení není popsán způsob řízení uvedeného způsobu tvorby methanu v pyrolýzním plynu.In the document US 2010228062 A1, examples of catalysts for the formation of methane in pyrolysis gas are presented. This reaction takes place at a temperature of 400 to 600 °C and a pressure of 2 to 100 kPa. This document also states that the biomass before pyrolysis can be modified by torrefaction and that other substances can be added to the biomass before pyrolysis. This solution does not describe the method of controlling the aforementioned method of methane formation in the pyrolysis gas.

V dokumentu EP 3470386 A1 je popsán způsob úpravy biomasy, při kterém se k biomase přidá katalyzátor, tato směs se vysuší a následně proběhne krok torefakce. Sušení probíhá při teplotě mezi 120 a 190 °C a torefakce při teplotě mezi 200 a 300 °C. Katalyzátor se může dávkovat i do prvního reaktoru. V tomto řešení není popsán způsob řízení uvedeného způsobu úpravy biomasy.Document EP 3470386 A1 describes a method of treating biomass, in which a catalyst is added to the biomass, this mixture is dried and a torrefaction step is subsequently carried out. Drying takes place at a temperature between 120 and 190 °C and torrefaction at a temperature between 200 and 300 °C. The catalyst can also be dosed into the first reactor. This solution does not describe the method of managing the said method of biomass treatment.

- 2 CZ 310023 B6- 2 CZ 310023 B6

Další podobná řešení jsou známé z publikace Zhang a kol. (2017) s názvem „Improving hydrocarbon yield by two-step pyrolysis of pinewood in a fluidized-bed reactor“ nebo z americké patentové přihlášky US 2012315681 A1.Other similar solutions are known from Zhang et al. (2017) entitled "Improving hydrocarbon yield by two-step pyrolysis of pinewood in a fluidized-bed reactor" or from American patent application US 2012315681 A1.

V dokumentu WO 8908613 A1 je popsán způsob úpravy odpadního organického materiálu na plyn obsahující převážně methan a oxid uhličitý. Při tomto způsobu se odpadní organický materiál ve formě vodné suspenze nebo kalu pyrolyzuje při teplotě 250 až 500 °C a tlaku nejméně 5 MPa za přítomnosti redukovaného niklu, který katalyzuje reakci organického materiálu s vodou, při které vzniká plyn obsahující převážně methan a oxid uhličitý. Způsob zahrnuje také předběžnou úpravu organického materiálu před jeho vstupem do tlakového reaktoru, při které se tento materiál rozkládá a předehřívá. Součástí zařízení k provádění tohoto způsobu je i systém pro odběr vzorků během provozu reaktoru. Vzorky se odebírají z reaktoru. Systém pro odběr vzorků a reaktor, konkrétně autokláv, jsou dálkově řízeny řídicí jednotkou. Katalyzátor se přidává k odpadnímu organickému materiálu před jeho vstupem do reaktoru. Dále jsou popsány vzorky katalyzátorů Ni/Al2O3 a jejich účinnost při katalýze hexonu při dávce 1,2 g katalyzátoru na g hexonu.Document WO 8908613 A1 describes a method of treating waste organic material into a gas containing mainly methane and carbon dioxide. In this method, waste organic material in the form of an aqueous suspension or sludge is pyrolyzed at a temperature of 250 to 500 °C and a pressure of at least 5 MPa in the presence of reduced nickel, which catalyzes the reaction of the organic material with water, which produces a gas containing mainly methane and carbon dioxide. The method also includes pretreatment of the organic material before it enters the pressure reactor, during which this material is decomposed and preheated. A system for taking samples during reactor operation is part of the equipment for carrying out this method. Samples are taken from the reactor. The sampling system and the reactor, specifically the autoclave, are remotely controlled by the controller. The catalyst is added to the waste organic material before it enters the reactor. Samples of Ni/Al2O3 catalysts and their efficiency in hexone catalysis at a dosage of 1.2 g of catalyst per g of hexone are also described.

Ve výše uvedeném řešení není dálkové řízení systému pro odběr vzorků a reaktoru popsáno podrobněji, a jak množství odpadního organického materiálu a katalyzátoru, tak procesní podmínky pyrolýzy i předběžné úpravy před pyrolýzou jsou předem definovány před začátkem úpravy.In the above solution, the remote control of the sampling system and the reactor is not described in more detail, and both the amount of waste organic material and catalyst, as well as the pyrolysis process conditions and pre-treatments before pyrolysis are predefined before the treatment starts.

Ve stavu techniky tedy vzniká potřeba takového způsobu úpravy odpadního organického materiálu na plyn obsahující methan, který by zpětně-vazebně reflektoval množství vznikajícího methanu a následně upravoval množství vstupních materiálů a/nebo procesní podmínky.In the state of the art, there is thus a need for such a method of treating waste organic material into methane-containing gas, which would feedback the amount of methane generated and subsequently adjust the amount of input materials and/or process conditions.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Prvním cílem vynálezu je poskytnout způsob obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem na výsledný objem 10 až 60 % obj. methanu v kombinaci se způsobem řízení pyrolýzního reaktoru a/nebo torefakčního reaktoru na základě obsahu methanu v plynu vznikajícím během pyrolýzy a torefakce.The first objective of the invention is to provide a method of enriching the gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane to a final volume of 10 to 60 vol.% methane in combination with a method of controlling the pyrolysis reactor and/or torrefaction reactor based on the methane content in the gas produced during pyrolysis and torrefaction.

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem. V uvedeném způsobu je biomasa zavedena do alespoň jednoho torefakčního reaktoru, torifikována při teplotě 50 °C až 400 °C (např. 200 °C až 250 °C pro traviny a 200 °C až 350 °C pro dřeviny) a tlaku -50 kPa až +100 kPa v torefakčním reaktoru, zavedena dále do alespoň jednoho pyrolýzního reaktoru a pyrolyzována při teplotě 400 °C až 800 °C a tlaku -50 kPa až +100 kPa v pyrolýzním reaktoru. Doba zdržení biomasy v torefakčním nebo pyrolýzním reaktoru je přibližně 30 minut až 2 hodiny. Při tlaku -50 kPa až 0 kPa nastává intenzivnější uvolňování těkavých složek a složek s nízkým bodem varu a při tlaku 0 kPa až +100 kPa naopak dochází ke štěpení komplexních uhlovodíkových sloučenin na jednodušší, např. až na methan. Při klasické pyrolýze podle podmínek výše a bez přídavku katalyzátoru vzniká v pyrolýzním plynu přibližně 10 až 20 % obj. methanu u travin, přibližně 15 až 30 % obj. methanu u dřevin a přibližně 10 až 40 % obj. methanu u ostatní odpadní produkce.This goal is achieved by enriching the gas produced by torrefaction and biomass pyrolysis with methane. In the mentioned method, the biomass is introduced into at least one torrefaction reactor, torrefied at a temperature of 50 °C to 400 °C (e.g. 200 °C to 250 °C for grasses and 200 °C to 350 °C for woody plants) and a pressure of -50 kPa to +100 kPa in the torrefaction reactor, further introduced into at least one pyrolysis reactor and pyrolyzed at a temperature of 400 °C to 800 °C and a pressure of -50 kPa to +100 kPa in the pyrolysis reactor. The residence time of the biomass in the torrefaction or pyrolysis reactor is approximately 30 minutes to 2 hours. At a pressure of -50 kPa to 0 kPa, there is a more intensive release of volatile components and components with a low boiling point, and at a pressure of 0 kPa to +100 kPa, on the contrary, complex hydrocarbon compounds are split into simpler ones, e.g. up to methane. In classical pyrolysis according to the conditions above and without the addition of a catalyst, approximately 10 to 20 vol.% of methane is produced in the pyrolysis gas for grasses, approximately 15 to 30 vol.% methane for woody plants and approximately 10 to 40 vol.% methane for other waste products.

V prvním provedení je aditivace biomasy katalyzátorem zvoleným ze skupiny sestávající z nanočástic niklu, nanočástic mědi, nanočástic kobaltu, nanočástic platiny, nanočástic palladia, nanočástic ruthenia, nanočástic rhodia, nanočástic molybdenu, nanočástic rtuti a rhodaminu 6G, nebo jakékoliv jejich kombinace provedena během pyrolýzy v pyrolýzním reaktoru za vzniku pyrolýzního plynu obohaceného methanem s obsahem methanu 10 až 60 % obj., v němž je analyzován obsah methanu pomocí druhého analyzátoru za vzniku vstupních dat, která jsou vyhodnocena řídicí jednotkou. Aditivace až během pyrolýzy, tj. během probíhajícího pyrolytického zpracování biomasy, zajišťuje vyšší účinnost katalyzátorů, kterých katalytickáIn the first embodiment, the addition of the biomass with a catalyst selected from the group consisting of nickel nanoparticles, copper nanoparticles, cobalt nanoparticles, platinum nanoparticles, palladium nanoparticles, ruthenium nanoparticles, rhodium nanoparticles, molybdenum nanoparticles, mercury nanoparticles, and rhodamine 6G, or any combination thereof performed during pyrolysis in pyrolysis reactor to produce methane-enriched pyrolysis gas with a methane content of 10 to 60% vol., in which the methane content is analyzed using a second analyzer to produce input data that is evaluated by the control unit. Addition only during pyrolysis, i.e. during the ongoing pyrolytic processing of biomass, ensures a higher efficiency of catalysts, whose catalytic

- 3 CZ 310023 B6 aktivita se může při expozici podmínkám torefakce nebo pyrolýzy v celé délce výrazně snižovat. Tento efekt zahlcení lze pozorovat zejména u katalyzátorů obsahujících vzácné kovy, tj. měď, platinu, palladium, rhodium, ruthenium a rtuť. Z ekonomických důvodů je vhodné tyto katalyzátory používat až během pyrolýzy.- 3 CZ 310023 B6 activity can significantly decrease during exposure to the conditions of torrefaction or pyrolysis along the entire length. This crowding effect can be observed especially with catalysts containing rare metals, i.e. copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium and mercury. For economic reasons, it is advisable to use these catalysts only during pyrolysis.

Ve druhém provedení je aditivace biomasy katalyzátorem zvoleným ze skupiny sestávající z nanočástic kobaltu, nanočástic platiny, nanočástic palladia, nanočástic ruthenia, nanočástic rhodia, nanočástic molybdenu, nanočástic rtuti, rhodaminu 6G a kombinace nanočástic niklu a kobaltu, nebo jakékoliv jejich kombinace provedena již před pyrolýzou, s výhodou během torefakce a/nebo po torefakci mimo torefakční reaktor, za vzniku pyrolýzního plynu obohaceného methanem s obsahem methanu 10 až 60 % obj., v němž je analyzován obsah methanu pomocí druhého analyzátoru za vzniku vstupních dat, která jsou vyhodnocena řídicí jednotkou. Aditivace již během torefakce, tj. během probíhajícího torefakčního zpracování biomasy, a/nebo mezi torefakcí a pyrolýzou umožňuje delší dobu kontaktu biomasy a katalyzátoru po celou nebo téměř celou délku procesu torefakce a pyrolýzy, a tudíž rovněž obohacení vznikajícího plynu methanem i navzdory snížení katalytické aktivity u některých katalyzátorů či ekonomickým nevýhodám uvedeným výše.In the second embodiment, the additive of the biomass is a catalyst selected from the group consisting of cobalt nanoparticles, platinum nanoparticles, palladium nanoparticles, ruthenium nanoparticles, rhodium nanoparticles, molybdenum nanoparticles, mercury nanoparticles, rhodamine 6G and a combination of nickel and cobalt nanoparticles, or any combination thereof already performed before pyrolysis , preferably during torrefaction and/or after torrefaction outside the torrefaction reactor, to produce methane-enriched pyrolysis gas with a methane content of 10 to 60% vol., in which the methane content is analyzed using a second analyzer to produce input data that is evaluated by the control unit. Addition already during torrefaction, i.e. during ongoing torrefaction processing of biomass, and/or between torrefaction and pyrolysis enables a longer contact time of biomass and catalyst for the entire or almost entire length of the torrefaction and pyrolysis process, and therefore also the enrichment of the resulting gas with methane despite the reduction of catalytic activity with some catalysts or the economic disadvantages mentioned above.

Primárním účelem těchto katalyzátorů je přeměna CO2 a H2 vzniklých při torefakčním a/nebo pyrolýzním zpracování biomasy na větší celkový podíl methanu ve výsledném pyrolýzním plynu. CO2 je nehořlavý plyn, který je navíc nežádoucí z pohledu emisí a uhlíkové stopy, a H2 je sice hořlavý, ale způsobuje detonace a nestabilní spalování, tedy v běžném energetickém cyklu či dalším procesu je nežádoucí. Bez použití katalyzátoru by byl výsledný obsah methanu v pyrolýzním plynu závislý pouze od vstupního materiálu a tento plyn by nemohl být dále obohacen.The primary purpose of these catalysts is the conversion of CO2 and H2 generated during the torrefaction and/or pyrolysis processing of biomass into a larger total proportion of methane in the resulting pyrolysis gas. CO2 is a non-flammable gas, which is also undesirable from the point of view of emissions and carbon footprint, and H2 is flammable, but it causes detonations and unstable combustion, i.e. it is undesirable in a normal energy cycle or other process. Without the use of a catalyst, the resulting methane content in the pyrolysis gas would depend only on the input material and this gas could not be further enriched.

Ve třetím provedení lze aditivaci provést katalyzátorem jak před pyrolýzou, tak během pyrolýzy.In the third embodiment, the addition can be carried out with a catalyst both before pyrolysis and during pyrolysis.

Podstatou uvedeného způsobu je to, že v pyrolýzním plynu a rovněž v plynu vzniklém během torefakce je analyzován obsah methanu kontinuálně v reálném čase pomocí prvního a druhého analyzátoru (např. plynového chromatografu, nedisperzního infračerveného senzoru, tepelně vodivostního detektoru, plamenového ionizačního detektoru, infračerveného senzoru pro střední infračervenou oblast nebo jejich kombinace nebo jiného vhodného senzoru pro analýzu složení plynu obsahujícího methan) za vzniku vstupních dat, která jsou vyhodnocena řídicí jednotkou. Řídicí jednotka následně zpětně-vazebně modifikuje kterýkoliv procesní parametr, tj. teplotu a/nebo tlak a/nebo dobu zdržení biomasy a/nebo množství zavedené biomasy a/nebo poměr jednotlivých složek biomasy v alespoň jednom torefakčním reaktoru a/nebo v alespoň jednom pyrolýzním reaktoru a/nebo množství přidaného katalyzátoru.The essence of the mentioned method is that the methane content in the pyrolysis gas as well as in the gas formed during torrefaction is analyzed continuously in real time using the first and second analyzers (e.g. gas chromatograph, non-dispersive infrared sensor, thermal conductivity detector, flame ionization detector, infrared sensor for the mid-infrared region or a combination thereof or another suitable sensor for analyzing the composition of methane-containing gas) to produce input data that is evaluated by the control unit. The control unit subsequently feedback-modifies any process parameter, i.e. temperature and/or pressure and/or biomass residence time and/or amount of introduced biomass and/or ratio of individual biomass components in at least one torrefaction reactor and/or in at least one pyrolysis reactor and/or amount of catalyst added.

Řídicí jednotka tedy reguluje provozní veličiny u každého torefakčního a pyrolýzního reaktoru zvlášť na základě analýzy výstupního plynu a jeho složení. Celý proces lze tedy řídit a lze ovlivnit složení plynu na požadovanou hodnotu, např. odpojením některého z více reaktorů, změnou teplot a dílčích provozních parametrů u jednotlivých reaktorů apod., provádět injektáž katalyzátorů, aditiv a dalších chemických reagentů a substancí v průběhu procesu v přesně stanoveném čase a místě. Zapojením více reaktorů lze pak stabilizovat či ovlivnit výstupní produkty a jejich parametry, především pak finálně produkovaný plyn za účelem změny poměrového složení a tvorby složek methanu na úkor CO2 a H2.The control unit therefore regulates the operating parameters of each torrefaction and pyrolysis reactor separately based on the analysis of the output gas and its composition. The entire process can therefore be controlled and the gas composition can be influenced to the desired value, e.g. by disconnecting one of several reactors, changing the temperatures and partial operating parameters of individual reactors, etc., injecting catalysts, additives and other chemical reagents and substances during the process in exactly at the specified time and place. By connecting more reactors, it is possible to stabilize or influence the output products and their parameters, especially the finally produced gas in order to change the ratio composition and the formation of methane components at the expense of CO2 and H2.

Ve výhodném provedení je katalyzátor deponován na povrchu nosiče zvoleného ze skupiny sestávající z hlinitokřemičitanu, oxidu hlinitého, oxidu hořečnatého, oxidu titaničitého, oxidu ceričitého, oxidu zirkoničitého nebo jakékoliv jejich kombinace. Katalyzátor může být na povrch nosiče nanesen pomocí mokré impregnační metody.In a preferred embodiment, the catalyst is deposited on the surface of a support selected from the group consisting of aluminosilicate, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium dioxide, cerium dioxide, zirconium oxide or any combination thereof. The catalyst can be applied to the support surface using the wet impregnation method.

Konkrétní příkladní formulace A-G katalyzátorů a jejich výhody jsou uvedeny níže:Specific exemplary formulations of A-G catalysts and their benefits are listed below:

- 4 CZ 310023 B6 • A: směs 12,0 až 13,0 % hmotn. nanočástic niklu a 1,5 až 2,5 % hmotn. nanočástic kobaltu vzhledem k nosiči, s výhodou směs 12,5 % hmotn. nanočástic niklu a 2,0 % hmotn. nanočástic kobaltu vzhledem k nosiči - výhodou je nízká cena, využitelnost před i během pyrolýzy a obohacení vzniklého plynu o přibližně 1 až 5 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;- 4 CZ 310023 B6 • A: mixture 12.0 to 13.0 wt.% of nickel nanoparticles and 1.5 to 2.5 wt.% of cobalt nanoparticles relative to the carrier, preferably a mixture of 12.5 wt.% of nickel nanoparticles and 2.0 wt.% of cobalt nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the low price, usability before and during pyrolysis and enrichment of the resulting gas by approximately 1 to 5 vol.% methane when using any biomass;

• B: směs 7,0 až 8,0 % hmotn. nanočástic niklu, 7,0 až 8,0 % hmotn. nanočástic kobaltu a 0,1 až 0,5 % hmotn. nanočástic ruthenia vzhledem k nosiči, s výhodou směs 7,5 % hmotn. nanočástic niklu, 7,5 % hmotn. nanočástic kobaltu a 0,25 % hmotn. nanočástic ruthenia vzhledem k nosiči - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 10 až 15 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;• B: mixture 7.0 to 8.0 wt.% of nickel nanoparticles, 7.0 to 8.0 wt.% cobalt nanoparticles and 0.1 to 0.5 wt.% of ruthenium nanoparticles relative to the carrier, preferably a mixture of 7.5 wt.% of nickel nanoparticles, 7.5 wt.% of cobalt nanoparticles and 0.25 wt.% of ruthenium nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 10 to 15 vol.% of methane when using any biomass;

• C: směs 10,0 až 11,0 % hmotn. nanočástic molybdenu a 1,0 až 2,0 % hmotn. nanočástic rtuti vzhledem k nosiči, s výhodou směs 10,5 % hmotn. nanočástic molybdenu a 1,5 % hmotn. nanočástic rtuti vzhledem k nosiči - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 1 až 5 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;• C: mixture 10.0 to 11.0 wt.% molybdenum nanoparticles and 1.0 to 2.0 wt.% of mercury nanoparticles relative to the carrier, preferably a mixture of 10.5 wt.% molybdenum nanoparticles and 1.5 wt.% of mercury nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 1 to 5 vol.% methane when using any biomass;

• D: 0,1 až 1,0 % hmotn. nanočástic platiny vzhledem k nosiči, např. 0,5 % hmotn. nanočástic platiny vzhledem k nosiči - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 10 až 20 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;• D: 0.1 to 1.0% wt. of platinum nanoparticles relative to the carrier, e.g. 0.5 wt.% of platinum nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 10 to 20 vol.% methane when using any biomass;

• E: 0,1 až 2,0 % hmotn. nanočástic mědi vzhledem k nosiči, např. 0,5 až 1,5 % hmotn. nebo 1,0 % hmotn. nanočástic mědi vzhledem k nosiči - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 1 až 5 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;• E: 0.1 to 2.0 wt.% of copper nanoparticles relative to the carrier, e.g. 0.5 to 1.5 wt.% or 1.0 wt% of copper nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 1 to 5 vol.% methane when using any biomass;

• F: 0,1 až 2,0 % hmotn. nanočástic palladia vzhledem k nosiči, např. 0,5 až 1,5 % hmotn. nebo 1,0 % hmotn. nanočástic palladia vzhledem k nosiči - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 10 až 20 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;• F: 0.1 to 2.0% wt. of palladium nanoparticles relative to the carrier, e.g. 0.5 to 1.5 wt.% or 1.0 wt% of palladium nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 10 to 20 vol.% methane when using any biomass;

• G: 0,1 až 2,0 % hmotn. nanočástic rhodia vzhledem k nosiči, např. 0,5 až 1,5 % hmotn. nebo 1,0 % hmotn. nanočástic rhodia vzhledem k nosiči - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 10 až 20 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy;• G: 0.1 to 2.0% wt. of rhodium nanoparticles relative to the carrier, e.g. 0.5 to 1.5 wt.% or 1.0 wt% of rhodium nanoparticles relative to the carrier - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 10 to 20 vol.% methane when using any biomass;

• H: 0,05 až 0,30 % hmotn. rhodaminu 6G vzhledem k nosiči, např. 0,10 až 0,20 % hmotn. rhodaminu 6G vzhledem k nosiči, s výhodou i v kombinaci s experimentálními podmínkami ionizujícího záření, ultrazvuku a magnetického pole - výhodou je obohacení vzniklého plynu o přibližně 2 až 5 % obj. methanu při použití jakékoliv biomasy.• H: 0.05 to 0.30% wt. of rhodamine 6G relative to the carrier, e.g. 0.10 to 0.20 wt.% of rhodamine 6G relative to the carrier, preferably also in combination with the experimental conditions of ionizing radiation, ultrasound and magnetic field - the advantage is the enrichment of the resulting gas by approximately 2 to 5% by volume of methane when using any biomass.

U formulací B až H je výhodná jejich aditivace až během pyrolýzy, protože rhodamin 6G nebo kovy obsažené v těchto katalyzátorech se můžou vlivem pyrolýzního procesu částečně znehodnotit a ztratit svou katalytickou aktivitu (přítomnost různých dehtů způsobuje vytvoření povlaku na jejich povrchu a zabránění přístupu plynu ke katalyzátoru), což sníží výsledný obsah methanu v pyrolýzním plynu. Během pyrolýzy může znamenat např. v první třetině nebo první polovině pyrolýzního reaktoru vzhledem k toku materiálu reaktorem. Pokud jsou tyto formulace přidány i před pyrolýzou pro další obohacení methanem, např. během torefakce a/nebo mezi torefakcí a pyrolýzou, z výše uvedených důvodů je vhodné je doplnit i během pyrolýzy.For formulations B to H, it is advantageous to add them only during pyrolysis, because rhodamine 6G or the metals contained in these catalysts can partially degrade due to the pyrolysis process and lose their catalytic activity (the presence of various tars causes the formation of a coating on their surface and prevents gas access to the catalyst ), which will reduce the resulting methane content in the pyrolysis gas. During pyrolysis, it can mean, for example, in the first third or first half of the pyrolysis reactor due to the flow of material through the reactor. If these formulations are added before pyrolysis for further methane enrichment, e.g. during torrefaction and/or between torrefaction and pyrolysis, for the reasons mentioned above, it is advisable to add them during pyrolysis as well.

U formulace A lze pozorovat podobný jev jako u jiných formulací, ale kombinace nanočástic niklu a kobaltu není tak ekonomicky nákladná pro její opakované doplnění jako u vzácných kovů, a proto lze tuto formulaci používat v kterémkoliv bodu způsobu.A similar phenomenon can be observed for formulation A as for other formulations, but the combination of nickel and cobalt nanoparticles is not as economically expensive to replenish as with rare metals, and therefore this formulation can be used at any point in the process.

U všech formulací A až H, a zejména u formulace C je po aditivaci nutné zajistit likvidaci pyrolýzního zbytku jako nebezpečného odpadu. U všech formulací A-H můžou být katalyzátory rozpuštěny ve vodném roztoku.For all formulations A to H, and especially for formulation C, it is necessary to ensure disposal of the pyrolysis residue as hazardous waste after addition. For all formulations A-H, the catalysts can be dissolved in an aqueous solution.

- 5 CZ 310023 B6- 5 CZ 310023 B6

Množství katalyzátoru deponovaného na nosiči je 0,1 až 5 mg na 1 g biomasy, přičemž referenční hmotnost biomasy je hmotnost biomasy před vstupem do torefakčního reaktoru pro aditivaci před pyrolýzou a hmotnost biomasy před vstupem do pyrolýzního reaktoru pro aditivaci během pyrolýzy.The amount of catalyst deposited on the carrier is 0.1 to 5 mg per 1 g of biomass, the reference mass of biomass being the mass of biomass before entering the torrefaction reactor for addition before pyrolysis and the mass of biomass before entering the pyrolysis reactor for addition during pyrolysis.

Ve výhodném provedení může probíhat torefakce biomasy v alespoň dvou torefakčních reaktorech uspořádaných navzájem sériově nebo paralelně nebo sériově-paralelně. Podobně pyrolýza torifikované biomasy může probíhat v alespoň dvou pyrolýzních reaktorech uspořádaných navzájem sériově nebo paralelně nebo sériově-paralelně. V každém reaktoru je možné kontrolovaným způsobem nastavit individuální procesní podmínky za účelem termického zpracování biomasy a obohacení pyrolýzního plynu methanem. Jednotlivé reaktory jsou propojeny pomocí čidel a snímačů s řídicí jednotkou.In a preferred embodiment, torrefaction of biomass can take place in at least two torrefaction reactors arranged in series or parallel or series-parallel with each other. Similarly, the pyrolysis of torified biomass can take place in at least two pyrolysis reactors arranged in series or parallel or series-parallel with each other. In each reactor, it is possible to set individual process conditions in a controlled manner for the purpose of thermal processing of biomass and enrichment of pyrolysis gas with methane. The individual reactors are connected to the control unit using sensors and sensors.

Ve výhodném provedení může biomasa obsahovat traviny, dřeviny, seno, slámu, otruby, slupky, listí a/nebo odpad zemědělské produkce.In an advantageous embodiment, the biomass may contain grasses, woody plants, hay, straw, bran, husks, leaves and/or waste from agricultural production.

Druhým cílem vynálezu je poskytnout zařízení pro provádění způsobu obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem na výsledný objem 10 až 60 % obj. methanu a zároveň pro provádění způsobu řízení pyrolýzního reaktoru a/nebo torefakčního reaktoru na základě obsahu methanu v plynu vznikajícím během pyrolýzy a torefakce.The second objective of the invention is to provide a device for performing a method of enriching the gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane to a final volume of 10 to 60 vol.% methane and at the same time for performing a method of controlling a pyrolysis reactor and/or a torrefaction reactor based on the methane content in the gas produced during pyrolysis and torrefaction.

Uvedeného cíle je dosaženo zařízením pro provádění výše uvedeného způsobu, obsahujícím:The stated objective is achieved by a device for carrying out the above-mentioned method, comprising:

a. alespoň jeden torefakční reaktor se vstupem biomasy a výstupem torifikované biomasy;a. at least one torrefaction reactor with biomass input and torrefied biomass output;

b. alespoň jeden pyrolýzní reaktor se vstupem torifikované biomasy, výstupem pyrolýzního zbytku a výstupem pyrolýzního plynu obohaceného methanem;b. at least one pyrolysis reactor with torified biomass input, pyrolysis residue output and methane-enriched pyrolysis gas output;

c. aditivační zařízení pro aditivaci biomasy katalyzátorem, přičemž aditivační zařízení je uspořádáno v torefakčním reaktoru jako injektážní zařízení (např. jako alespoň jedna tryska uvnitř torefakčního reaktoru) a/nebo v pyrolýzním reaktoru jako injektážní zařízení (např. jako alespoň jedna tryska uvnitř pyrolýzního reaktoru) a/nebo mezi torefakčním a pyrolýzním reaktorem mimo obou reaktorů (např. jako rozprašovací zařízení nebo míchací zařízení);c. Additization device for the addition of biomass with a catalyst, whereby the additization device is arranged in the torrefaction reactor as an injection device (e.g. as at least one nozzle inside the torrefaction reactor) and/or in the pyrolysis reactor as an injection device (e.g. as at least one nozzle inside the pyrolysis reactor ) and/or between the torrefaction and pyrolysis reactor outside of both reactors (e.g. as a spray device or mixing device);

d. první analyzátor pro analýzu obsahu methanu v plynu vzniklém torefakcí a druhý analyzátor pro analýzu obsahu methanu v pyrolýzním plynu za vzniku vstupních dat; ad. the first analyzer for the analysis of the methane content in the gas produced by torrefaction and the second analyzer for the analysis of the methane content in the pyrolysis gas to generate input data; and

e. řídicí jednotku uzpůsobenou k vyhodnocení vstupních dat a zpětně-vazebné modifikaci podmínek v torefakčním reaktoru, aditivačním zařízení a/nebo pyrolýzním reaktoru.e. control unit adapted to evaluate input data and feedback modification of conditions in the torrefaction reactor, additive device and/or pyrolysis reactor.

Torefakční i pyrolýzní reaktor může s výhodou být reaktor s obecně známým šnekovým podavačem. Regulací otáček závitů lze modifikovat dobu zdržení biomasy v reaktoru, která je obvykle 30 minut až 2 hodiny. Tyto reaktory mohou být opatřeny zpětnými klapkami a řídicími ventily za účelem dosažení požadovaných tlaků. V reaktorech je během torefakce a pyrolýzy atmosféra v podstatě bez přítomnosti kyslíku.Both the torrefaction and pyrolysis reactor can advantageously be a reactor with a generally known screw feeder. By regulating the revolutions of the threads, it is possible to modify the residence time of the biomass in the reactor, which is usually 30 minutes to 2 hours. These reactors can be fitted with check valves and control valves to achieve the required pressures. In the reactors, during torrefaction and pyrolysis, the atmosphere is essentially free of oxygen.

Injektážní trysky v reaktorech lze uspořádat pravidelně v odstupu po celé délce reaktoru a vhodně jimi zkrápět nebo poprašovat biomasu při jejím průchodu reaktorem. V průběhu procesu torefakce i pyrolýzy dochází k termálně degradačním jevům postupně, tedy s rostoucí teplotou a časem zdržení v reaktoru. Na základě měření lze konstatovat, že nejdříve dochází k sušení materiálu a jeho prvotnímu prohřívání po celém objemu, následně odpaření lehce prchavých látek a poté následuje narušení složitějších vazeb materiálu a jejich štěpení, kdy vznikající plynné substance mohou také dále ovlivnit následný termicky degradační proces (rozklad materiálu).The injection nozzles in the reactors can be arranged regularly at a distance along the entire length of the reactor and suitably sprinkle or dust the biomass as it passes through the reactor. During the process of torrefaction and pyrolysis, thermal degradation phenomena occur gradually, i.e. with increasing temperature and residence time in the reactor. Based on the measurements, it can be concluded that the drying of the material and its initial heating over the entire volume occurs first, followed by the evaporation of slightly volatile substances and then the disruption of the more complex bonds of the material and their splitting, when the resulting gaseous substances can also further influence the subsequent thermal degradation process (decomposition material).

- 6 CZ 310023 B6- 6 CZ 310023 B6

Díky injektáži katalyzátorů v určitém bodě a čase v reaktoru lze tedy ovlivnit proces termické degradace, a tím opět změnit výsledné složení produkovaného plynu.Thanks to the injection of catalysts at a certain point and time in the reactor, the process of thermal degradation can be influenced, thereby changing the resulting composition of the gas produced.

Ve výhodném provedení může zařízení obsahovat alespoň dva torefakční reaktory uspořádané navzájem paralelně nebo sériově. Podobně zařízení může obsahovat alespoň dva pyrolýzní reaktory uspořádané navzájem paralelně nebo sériově.In a preferred embodiment, the device may contain at least two torrefaction reactors arranged in parallel or in series with each other. Similarly, the device may contain at least two pyrolysis reactors arranged in parallel or in series with each other.

Třetím cílem vynálezu je poskytnout počítačový program obsahující instrukce, které způsobí, že řídicí jednotka výše uvedeného zařízení provede ve výše uvedeném způsobu následující kroky:A third object of the invention is to provide a computer program containing instructions that cause the control unit of the above-mentioned device to perform the following steps in the above-mentioned manner:

a. krok vyhodnocení vstupních dat vzniklých analýzou obsahu methanu v plynu vzniklém během torefakce a v pyrolýzním plynu; aa. step of evaluating the input data created by analyzing the methane content in the gas created during torrefaction and in the pyrolysis gas; and

b. krok zpětně-vazebné modifikace teploty a/nebo tlaku a/nebo doby zdržení biomasy a/nebo množství zavedené biomasy a/nebo poměru jednotlivých složek biomasy v alespoň jednom torefakčním reaktoru a/nebo v alespoň jednom pyrolýzním reaktoru a/nebo množství přidaného katalyzátoru.b. step of feedback modification of temperature and/or pressure and/or biomass residence time and/or amount of introduced biomass and/or ratio of individual biomass components in at least one torrefaction reactor and/or in at least one pyrolysis reactor and/or amount of added catalyst .

Čtvrtým cílem vynálezu je poskytnout počítačem čitelné médium, na kterém je uložen výše uvedený počítačový program, nebo signál nosiče nesoucí výše uvedený počítačový program.A fourth object of the invention is to provide a computer-readable medium on which the above-mentioned computer program is stored, or a carrier signal carrying the above-mentioned computer program.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, ve kterých:The essence of the invention is further clarified by examples of its implementation, which are described using the attached drawings, in which:

obr. 1 schematicky znázorňuje příkladné zařízení pro obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem.Fig. 1 schematically shows an exemplary device for enriching gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention

Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.The mentioned implementations show exemplary variants of the invention, which, however, have no limiting effect in terms of the scope of protection.

Jedním příkladem uskutečnění je způsob s kombinovanou aditivací během torefakce, mezi torefakcí a pyrolýzou a během pyrolýzy, což je znázorněno na obr. 1. Odborník v oboru však uzná, že jednotlivé kroky aditivace lze použít i pouze během torefakce nebo pouze mezi torefakcí a pyrolýzou nebo pouze během pyrolýzy, případně je různě kombinovat, např. jako aditivaci během torefakce a mezi torefakcí a pyrolýzou, nebo jako aditivaci během torefakce a během pyrolýzy, nebo jako aditivaci mezi torefakcí a pyrolýzou a během pyrolýzy.One exemplary embodiment is a method with combined additization during torrefaction, between torrefaction and pyrolysis, and during pyrolysis, which is shown in Fig. 1. However, one skilled in the art will recognize that individual additivity steps can also be used only during torrefaction, or only between torrefaction and pyrolysis, or only during pyrolysis, or combine them in different ways, e.g. as additive during torrefaction and between torrefaction and pyrolysis, or as additive during torrefaction and during pyrolysis, or as additive between torrefaction and pyrolysis and during pyrolysis.

V tomto příkladu uskutečnění obr. 1 rovněž znázorňuje zařízení pro provádění tohoto způsobu s paralelně uspořádanými torefakčními reaktory 3 a pyrolýzními reaktory 7. Odborník v oboru však uzná, že pro podstatu vynálezu postačuje pouze alespoň jeden torefakční reaktor 3 a alespoň jeden pyrolýzní reaktor 7. Rovněž lze kteréhokoliv dva torefakční a/nebo pyrolýzní reaktory 3, 7 zařadit za sebou do sériového zapojení.In this exemplary embodiment, Fig. 1 also shows a device for carrying out this method with parallel-arranged torrefaction reactors 3 and pyrolysis reactors 7. However, a person skilled in the art will recognize that only at least one torrefaction reactor 3 and at least one pyrolysis reactor 7 are sufficient for the essence of the invention. Also any two torrefaction and/or pyrolysis reactors 3, 7 can be connected in series.

Dle obr. 1 vstupním materiálem na začátku uvedeného způsobu je např. odpadní materiál, který by byl dále jinak nevyužitelný (plasty, papír, dřevotříska), palivo s nízkou výhřevností, které není výhodné přímo spalovat či jinak přímo energeticky využít (nízkoenergetické uhlí/hlušina, zbytky z výroby paliv a průmyslových provozů) nebo biomasa s nízkou výhřevností (zbytky zemědělské produkce, dřevní odpad, kůra, potravinářské zbytky, kaly, seno, sláma, otruby, rýžové slupky, listí apod.). Tento vstupní materiál je vložen do zásobníku 1, který je možné uzavřít (např.According to Fig. 1, the input material at the beginning of the above-mentioned method is, for example, waste material that would otherwise be unusable (plastics, paper, wood chips), fuel with a low calorific value that is not advantageous to burn directly or otherwise directly use energetically (low-energy coal/tailings , residues from fuel production and industrial operations) or biomass with low calorific value (residues from agricultural production, wood waste, bark, food residues, sludge, hay, straw, bran, rice husks, leaves, etc.). This input material is inserted into magazine 1, which can be closed (e.g.

- 7 CZ 310023 B6 vrchem plněná nádoba, silo). Materiál je postupně odebírán, nejlépe ze spodní části, pomocí dopravníku v požadovaném množství a je dopraven do torefakčního reaktoru 3. Zásobník 1 je možno naplnit inertním plynem, aby bylo zaručeno, že není v procesu od zásobníku 1 až po konečný výstup přítomen kyslík a nedošlo tak k hoření materiálu po celou dobu jeho zpracování. Materiál tedy postupuje torefakčním reaktorem 3, kde podstoupí proces torefakce s aditivací katalyzátorem pomocí prvního aditivačního zařízení 4 a dojde k změně jeho fyzikálně chemických vlastností. Materiál je vysušen a dojde k uvolnění části materiálu ve formě plynu o určitém složení, které závisí na parametrech procesu a složení vstupního materiálu. Obecně se jedná převážně o CO, CO2, menší množství CH4 a H2 a případně další nepatrné množství dalších plynů a uhlovodíků. Na výstupu z torefakčního reaktoru 3 je tedy možné separovat tuhý zbytek a plynnou frakci, která se procesem torefakce z materiálu uvolnila a kterou lze odvést k dalšímu zpracování.- 7 CZ 310023 B6 top-filled container, silo). The material is gradually removed, preferably from the lower part, by means of a conveyor in the required quantity and is transported to the torrefaction reactor 3. Tank 1 can be filled with an inert gas to guarantee that no oxygen is present in the process from tank 1 to the final outlet and no thus to the burning of the material throughout its processing. The material thus proceeds through the torrefaction reactor 3, where it undergoes a torrefaction process with addition by a catalyst using the first addition device 4 and its physicochemical properties change. The material is dried and part of the material is released in the form of a gas with a certain composition, which depends on the process parameters and the composition of the input material. In general, these are mainly CO, CO2, smaller amounts of CH4 and H2, and possibly other small amounts of other gases and hydrocarbons. At the exit from the torrefaction reactor 3, it is therefore possible to separate the solid residue and the gaseous fraction, which was released from the material during the torrefaction process and which can be taken away for further processing.

Tuhý zbytek je vstupním materiálem pro následné pyrolýzní zpracování, který díky torefakci získal nové vlastnosti a byl energeticky zhodnocen. Zhodnocení spočívá v tzv. karbonizaci, kdy došlo ke zvýšení celkového podílu uhlíku ve složení materiálu, došlo k jeho vysušení a částečné změně struktury materiálu, který tak např. získává hydrofobní vlastnosti. Celková energetická hodnota takto zpracovaného materiálu je vyšší než u materiálu vstupního. Takto torifikovaný materiál může být podroben další aditivaci v mezikroku pomocí druhého aditivačního zařízení 6, což může probíhat formou zkrápění materiálu katalyzátorem v tekuté formě, případně fyzikálním míšením torifikovaného materiálu s katalyzátorem. Následně je možné torifikovaný materiál ještě zpracovat např. do formy pelet, nebo briket pro jejich lepší transport a manipulaci.The solid residue is the input material for subsequent pyrolysis processing, which acquired new properties thanks to torrefaction and was energetically evaluated. The improvement consists in the so-called carbonization, when the total proportion of carbon in the composition of the material has increased, it has dried and partially changed the structure of the material, which, for example, acquires hydrophobic properties. The total energy value of the material processed in this way is higher than that of the input material. The torrefied material can be subjected to further addition in an intermediate step using the second addition device 6, which can take place in the form of sprinkling the material with a catalyst in liquid form, or by physical mixing of the torrefied material with the catalyst. Subsequently, it is possible to further process the torrefied material, for example, in the form of pellets or briquettes for their better transport and handling.

Torifikovaný materiál dále postupuje do procesu pyrolýzy, kde na materiál působí jiné procesní podmínky než během torefakce - především pak vyšší teplota např. v kombinaci s regulovatelnou dobou zdržení materiálu v pyrolýzním reaktoru 7, kde podstoupí proces pyrolýzy s aditivací katalyzátorem pomocí třetího aditivačního zařízení 8. Dochází znovu k energetickému zhodnocení materiálu za vzniku pyrolýzního tuhého zbytku, pyrolýzní kapaliny a pyrolýzního plynu s obsahem CO, CO2, H2 a CH4 a jiných plynů. Úkolem katalyzátoru je obohatit pyrolýzní plyn o methan na úkor vznikajícího CO2 a H2.The torrefied material then proceeds to the pyrolysis process, where the material is subjected to different process conditions than during torrefaction - above all, a higher temperature, e.g. in combination with an adjustable residence time of the material in the pyrolysis reactor 7, where it undergoes a pyrolysis process with addition by a catalyst using a third addition device 8. The energy recovery of the material takes place again with the formation of pyrolysis solid residue, pyrolysis liquid and pyrolysis gas containing CO, CO2, H2 and CH4 and other gases. The task of the catalyst is to enrich the pyrolysis gas with methane at the expense of the resulting CO2 and H2.

Po výstupu jak z torefakčního reaktoru 3, tak z pyrolýzního reaktoru 7 je složení plynu vzniklého torefakcí, resp. pyrolýzního plynu v reálném čase analyzováno pomocí prvního, resp. druhého analyzátoru 5, 9, např. analyzátoru Syngas analyzer 3100, Siemens FIDAMAT 6, Siemens CALOMAT 6, Siemens ULTRAMAT 6 a/nebo Master GC. Vzniklá vstupní data jsou vyhodnocena řídicí jednotkou 2, která následně zpětně-vazebně modifikuje kterýkoliv procesní parametr v kroku torefakce, v kroku pyrolýzy nebo v mezikroku mezi torefakcí a pyrolýzou.After exiting both the torrefaction reactor 3 and the pyrolysis reactor 7, the composition of the gas produced by torrefaction, resp. pyrolysis gas in real time analyzed using the first or of the second analyzer 5, 9, e.g. Syngas analyzer 3100, Siemens FIDAMAT 6, Siemens CALOMAT 6, Siemens ULTRAMAT 6 and/or Master GC. The resulting input data is evaluated by the control unit 2, which subsequently feedback-modifies any process parameter in the torrefaction step, in the pyrolysis step or in the intermediate step between torrefaction and pyrolysis.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Výše popsaný způsob, zařízení, použití, počítačový program [produkt] a počítačem čitelné médium či signál nosiče lze využít při energetickém zhodnocování biomasy a různých odpadních produktů.The method, device, use, computer program [product] and computer-readable medium or carrier signal described above can be used in the energy recovery of biomass and various waste products.

Claims (19)

1. Způsob obohacení plynu vzniklého torefakcí a pyrolýzou biomasy methanem, obsahující následující kroky:1. A method of enriching gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane, comprising the following steps: a. zavedení biomasy do alespoň jednoho torefakčního reaktoru (3);a. introduction of biomass into at least one torrefaction reactor (3); b. torefakce biomasy při teplotě 50 °C až 400 °C a tlaku -50 kPa až +100 kPa v torefakčním reaktoru (3);b. biomass torrefaction at a temperature of 50 °C to 400 °C and a pressure of -50 kPa to +100 kPa in a torrefaction reactor (3); c. zavedení torifikované biomasy do alespoň jednoho pyrolýzního reaktoru (7); ac. introduction of torified biomass into at least one pyrolysis reactor (7); and d. pyrolýza torifikované biomasy při teplotě 400 °C až 800 °C a tlaku -50 kPa až +100 kPa v pyrolýzním reaktoru (7) za vzniku pyrolýzního plynu obohaceného methanem s obsahem methanu 10 až 60 % obj., přičemž v pyrolýzním plynu je analyzován obsah methanu pomocí druhého analyzátoru (9) za vzniku vstupních dat, která jsou vyhodnocena řídicí jednotkou (2), přičemž během pyrolýzy v kroku d. je provedena aditivace biomasy katalyzátorem zvoleným ze skupiny sestávající z nanočástic niklu, nanočástic mědi, nanočástic kobaltu, nanočástic platiny, nanočástic palladia, nanočástic ruthenia, nanočástic rhodia, nanočástic molybdenu, nanočástic rtuti a rhodaminu 6G nebo jakékoliv jejich kombinace; a/nebo před pyrolýzou v kroku d., s výhodou během torefakce v kroku b. a/nebo po torefakci v kroku b. mimo torefakčního reaktoru (3), je provedena aditivace biomasy katalyzátorem zvoleným ze skupiny sestávající z nanočástic kobaltu, nanočástic platiny, nanočástic palladia, nanočástic ruthenia, nanočástic rhodia, nanočástic molybdenu, nanočástic rtuti, rhodaminu 6G a kombinace nanočástic niklu a kobaltu nebo jakékoliv jejich kombinace, vyznačující se tím, že v plynu vzniklém během torefakce v kroku b. je analyzován obsah methanu pomocí prvního analyzátoru (5) za vzniku vstupních dat, která jsou vyhodnocena řídicí jednotkou (2), přičemž řídicí jednotka (2) následně zpětně-vazebně modifikuje teplotu a/nebo tlak a/nebo dobu zdržení biomasy a/nebo množství zavedené biomasy a/nebo poměr jednotlivých složek biomasy v alespoň jednom torefakčním reaktoru (3) a/nebo v alespoň jednom pyrolýzním reaktoru (7) a/nebo množství přidaného katalyzátoru.d. pyrolysis of torified biomass at a temperature of 400 °C to 800 °C and a pressure of -50 kPa to +100 kPa in a pyrolysis reactor (7) to produce methane-enriched pyrolysis gas with a methane content of 10 to 60% by volume, while the pyrolysis gas contains the methane content is analyzed using the second analyzer (9) to generate input data that is evaluated by the control unit (2), while during pyrolysis in step d. biomass is added with a catalyst selected from the group consisting of nickel nanoparticles, copper nanoparticles, cobalt nanoparticles, platinum, palladium nanoparticles, ruthenium nanoparticles, rhodium nanoparticles, molybdenum nanoparticles, mercury nanoparticles and rhodamine 6G or any combination thereof; and/or before pyrolysis in step d., preferably during torrefaction in step b. and/or after torrefaction in step b. outside the torrefaction reactor (3), biomass is added with a catalyst selected from the group consisting of cobalt nanoparticles, platinum nanoparticles, nanoparticles of palladium, nanoparticles of ruthenium, nanoparticles of rhodium, nanoparticles of molybdenum, nanoparticles of mercury, rhodamine 6G and a combination of nanoparticles of nickel and cobalt or any combination thereof, characterized by the fact that the methane content in the gas produced during torrefaction in step b. is analyzed using the first analyzer ( 5) resulting in input data that is evaluated by the control unit (2), whereby the control unit (2) subsequently feedback-modifies the temperature and/or pressure and/or the residence time of biomass and/or the amount of introduced biomass and/or the ratio of individual components biomass in at least one torrefaction reactor (3) and/or in at least one pyrolysis reactor (7) and/or the amount of added catalyst. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátor je deponován na povrchu nosiče zvoleného ze skupiny sestávající z hlinitokřemičitanu, oxidu hlinitého, oxidu hořečnatého, oxidu titaničitého, oxidu ceričitého, oxidu zirkoničitého nebo jakékoliv jejich kombinace.2. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst is deposited on the surface of a support selected from the group consisting of aluminosilicate, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium dioxide, cerium oxide, zirconium oxide or any combination thereof. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje směs 12,0 až 13,0 % hmotn. nanočástic niklu a 1,5 až 2,5 % hmotn. nanočástic kobaltu vzhledem k nosiči.3. The method according to claim 2, characterized in that the catalyst contains a mixture of 12.0 to 13.0% by weight. of nickel nanoparticles and 1.5 to 2.5 wt.% of cobalt nanoparticles relative to the carrier. 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje směs 7,0 až 8,0 % hmotn. nanočástic niklu, 7,0 až 8,0 % hmotn. nanočástic kobaltu a 0,1 až 0,5 % hmotn. nanočástic ruthenia vzhledem k nosiči.4. The method according to claim 2, characterized in that the catalyst contains a mixture of 7.0 to 8.0% by weight. of nickel nanoparticles, 7.0 to 8.0 wt.% cobalt nanoparticles and 0.1 to 0.5 wt.% of ruthenium nanoparticles relative to the carrier. 5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje směs 10,0 až 11,0 % hmotn. nanočástic molybdenu a 1,0 až 2,0 % hmotn. nanočástic rtuti vzhledem k nosiči.5. The method according to claim 2, characterized in that the catalyst contains a mixture of 10.0 to 11.0% by weight. molybdenum nanoparticles and 1.0 to 2.0 wt.% of mercury nanoparticles relative to the carrier. 6. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje 0,1 až 1,0 % hmotn. nanočástic platiny vzhledem k nosiči.6. The method according to claim 2, characterized in that the catalyst contains 0.1 to 1.0% by weight. of platinum nanoparticles relative to the carrier. 7. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje 0,1 až 2,0 % hmotn. nanočástic mědi nebo palladia nebo rhodia vzhledem k nosiči.7. The method according to claim 2, characterized in that the catalyst contains 0.1 to 2.0% by weight. of copper or palladium or rhodium nanoparticles relative to the carrier. 8. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje 0,05 až 0,30 % hmotn. rhodaminu 6G vzhledem k nosiči.8. The method according to claim 2, characterized in that the catalyst contains 0.05 to 0.30% by weight. of rhodamine 6G relative to the carrier. 9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2 až 8, vyznačující se tím, že množství katalyzátoru deponovaného na nosiči je 0,1 až 5 mg na 1 g biomasy.9. The method according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the amount of catalyst deposited on the support is 0.1 to 5 mg per 1 g of biomass. - 9 CZ 310023 B6- 9 CZ 310023 B6 10. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že torefakce biomasy v kroku b. nároku 1 probíhá v alespoň dvou torefakčních reaktorech (3) uspořádaných navzájem sériově nebo paralelně.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that biomass torrefaction in step b of claim 1 takes place in at least two torrefaction reactors (3) arranged in series or in parallel with each other. 11. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pyrolýza torifikované biomasy v kroku d. nároku 1 probíhá v alespoň dvou pyrolýzních reaktorech (7) uspořádaných navzájem sériově nebo paralelně.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pyrolysis of the torified biomass in step d of claim 1 takes place in at least two pyrolysis reactors (7) arranged in series or in parallel with each other. 12. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že biomasa obsahuje traviny, dřeviny, seno, slámu, otruby, slupky, listí a/nebo odpad zemědělské produkce.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the biomass contains grasses, woody plants, hay, straw, bran, husks, leaves and/or agricultural production waste. 13. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoli z předcházejících nároků, obsahující:13. Device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, comprising: a. alespoň jeden pyrolýzní reaktor (7) se vstupem torifikované biomasy, výstupem pyrolýzního zbytku a výstupem pyrolýzního plynu obohaceného methanem,a. at least one pyrolysis reactor (7) with torified biomass input, pyrolysis residue output and methane-enriched pyrolysis gas output, b. druhý analyzátor (9) pro analýzu obsahu methanu v pyrolýzním plynu za vzniku vstupních dat, ab. second analyzer (9) for analysis of methane content in pyrolysis gas to generate input data, and c. řídicí jednotku (2) uzpůsobenou k vyhodnocení vstupních dat, vyznačující se tím, že dále obsahujec. control unit (2) adapted to evaluate input data, characterized by the fact that it further contains d. alespoň jeden torefakční reaktor (3) se vstupem biomasy a výstupem torifikované biomasy, e. aditivační zařízení (4, 6, 8) pro aditivaci biomasy katalyzátorem, přičemž aditivační zařízení je uspořádáno v torefakčním reaktoru (3) jako injektážní zařízení (4) a/nebo v pyrolýzním reaktoru (7) jako injektážní zařízení (8) a/nebo mezi torefakčním a pyrolýzním reaktorem (3, 7) mimo obou reaktorů,d. at least one torrefaction reactor (3) with biomass input and torrefied biomass output, e. additive device (4, 6, 8) for biomass additive with a catalyst, while the additive device is arranged in the torrefaction reactor (3) as an injection device (4) and/or in the pyrolysis reactor (7) as an injection device (8) and/or between the torrefaction and pyrolysis reactors (3, 7) outside of both reactors, f. první analyzátor (5) pro analýzu obsahu methanu v plynu vzniklém torefakcí za vzniku vstupních dat, af. the first analyzer (5) for the analysis of the methane content in the gas produced by torrefaction to generate input data, and g. řídicí jednotku (2) dále uzpůsobenou ke zpětně-vazebné modifikaci podmínek v torefakčním reaktoru (3), aditivačním zařízení (4, 6, 8) a/nebo pyrolýzním reaktoru (7).g. control unit (2) further adapted to feedback modification of conditions in the torrefaction reactor (3), additive device (4, 6, 8) and/or pyrolysis reactor (7). 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dva torefakční reaktory (3) uspořádané navzájem paralelně nebo sériově.14. Device according to claim 13, characterized in that it contains at least two torrefaction reactors (3) arranged in parallel or in series with each other. 15. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dva pyrolýzní reaktory (7) uspořádané navzájem paralelně nebo sériově.15. Device according to claim 13 or 14, characterized in that it contains at least two pyrolysis reactors (7) arranged in parallel or in series with each other. 16. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 13 až 15, vyznačující se tím, že aditivační zařízení (6) uspořádané mezi torefakčním a pyrolýzním reaktorem (3, 7) mimo obou reaktorů je rozprašovací zařízení nebo míchací zařízení.16. Device according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the additive device (6) arranged between the torrefaction and pyrolysis reactors (3, 7) outside both reactors is a spraying device or a mixing device. 17. Počítačový program obsahující instrukce, které způsobí, že řídicí jednotka (2) zařízení podle kteréhokoliv z nároků 13 až 16 provede ve způsobu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12 následující kroky:17. A computer program containing instructions that cause the control unit (2) of a device according to any one of claims 13 to 16 to perform the following steps in a method according to any one of claims 1 to 12: a. krok vyhodnocení vstupních dat vzniklých analýzou obsahu methanu v plynu vzniklém během torefakce a v pyrolýzním plynu; aa. the step of evaluating the input data created by analyzing the methane content in the gas created during torrefaction and in the pyrolysis gas; and b. krok zpětně-vazebné modifikace teploty a/nebo tlaku a/nebo doby zdržení biomasy a/nebo množství zavedené biomasy a/nebo poměru jednotlivých složek biomasy v alespoň jednom torefakčním reaktoru (3) a/nebo v alespoň jednom pyrolýzním reaktoru (7) a/nebo množství přidaného katalyzátoru.b. step of feedback modification of temperature and/or pressure and/or biomass residence time and/or amount of introduced biomass and/or ratio of individual biomass components in at least one torrefaction reactor (3) and/or in at least one pyrolysis reactor (7) and/or amount of catalyst added. 18. Počítačem čitelné médium, na kterém je uložen počítačový program podle nároku 17.18. A computer-readable medium on which the computer program according to claim 17 is stored. 19. Signál nosiče nesoucí počítačový program podle nároku 17.19. A carrier signal carrying a computer program according to claim 17.
CZ2022-136A 2022-03-28 2022-03-28 A method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method CZ310023B6 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-136A CZ310023B6 (en) 2022-03-28 2022-03-28 A method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method
PCT/CZ2022/050035 WO2022253366A1 (en) 2022-03-28 2022-03-30 Method of enrichment of a gas produced by torrefaction and pyrolysis of biomass with methane and apparatus for implementing the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-136A CZ310023B6 (en) 2022-03-28 2022-03-28 A method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2022136A3 CZ2022136A3 (en) 2023-10-11
CZ310023B6 true CZ310023B6 (en) 2024-05-15

Family

ID=84322821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-136A CZ310023B6 (en) 2022-03-28 2022-03-28 A method of enrichment of the gas from biomass torrefaction and pyrolysis using methane and an equipment to perform such method

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ310023B6 (en)
WO (1) WO2022253366A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989008613A1 (en) * 1988-03-15 1989-09-21 Battelle Memorial Institute Method for catalytic destruction of organic materials
US20100228062A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 G4 Insight Inc. Process and system for thermochemical conversion of biomass
US20120315681A1 (en) * 2010-02-11 2012-12-13 Johan Van Walsem Process For Producing A Monomer Component From A Genetically Modified Polyhydroxyalkanoate Biomass
WO2017051008A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Conversion of biomass into methane
EP3470386A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-17 Energies Tèrmiques Bàsiques, SL Method for treating the biomass of lignocellulosic agricultural waste and/or waste containing phenolic functional groups

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989008613A1 (en) * 1988-03-15 1989-09-21 Battelle Memorial Institute Method for catalytic destruction of organic materials
US20100228062A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 G4 Insight Inc. Process and system for thermochemical conversion of biomass
US20120315681A1 (en) * 2010-02-11 2012-12-13 Johan Van Walsem Process For Producing A Monomer Component From A Genetically Modified Polyhydroxyalkanoate Biomass
WO2017051008A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Conversion of biomass into methane
EP3470386A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-17 Energies Tèrmiques Bàsiques, SL Method for treating the biomass of lignocellulosic agricultural waste and/or waste containing phenolic functional groups

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIYAN ZHANG, SHANSHAN SHAO, YANG JIANG, VITIDSANT T., REUBROYCHAROEN P.: "Improving hydrocarbon yield by two-step pyrolysis of pinewood in a fluidized-bed reactor", FUEL PROCESSING TECHNOLOGY, vol. 159, 2017, ISSN: 0378-3820 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022253366A1 (en) 2022-12-08
CZ2022136A3 (en) 2023-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Kinetic and energy production analysis of pyrolysis of lignocellulosic biomass using a three-parallel Gaussian reaction model
Hu et al. Combustion behaviors of three bamboo residues: gas emission, kinetic, reaction mechanism and optimization patterns
Reza et al. Behavior of selected hydrolyzed and dehydrated products during hydrothermal carbonization of biomass
Cabuk et al. Effect of fuel blend composition on hydrogen yield in co-gasification of coal and non-woody biomass
Sarkar et al. Gasification performance of switchgrass pretreated with torrefaction and densification
Yin et al. Influence of particle size on performance of a pilot-scale fixed-bed gasification system
Couhert et al. Is it possible to predict gas yields of any biomass after rapid pyrolysis at high temperature from its composition in cellulose, hemicellulose and lignin?
Dudyński et al. Biomass gasification: Influence of torrefaction on syngas production and tar formation
Ma et al. Gasification of Rice Husk in a Downdraft Gasifier: The Effect of Equivalence Ratio on the Gasification Performance, Properties, and Utilization Analysis of Byproducts of Char and Tar.
Mei et al. Torrefaction of cedarwood in a pilot scale rotary kiln and the influence of industrial flue gas
Kalogiannis et al. Catalyst deactivation, ash accumulation and bio-oil deoxygenation during ex situ catalytic fast pyrolysis of biomass in a cascade thermal-catalytic reactor system
Fassinou et al. Pyrolysis of Pinus pinaster in a two-stage gasifier: Influence of processing parameters and thermal cracking of tar
Morgano et al. Screw pyrolysis with integrated sequential hot gas filtration
Yan et al. Effects of pyrolysis conditions on yield of bio-chars from pine chips
Wang et al. Oxidative torrefaction of spruce-pine-fir sawdust in a slot-rectangular spouted bed reactor
Chen et al. Studies of fast co-pyrolysis of oil shale and wood in a bubbling fluidized bed
DK3132004T3 (en) Plant and process for thermocatalytic treatment of material and thus produced pyrolysis oil
Marculescu et al. Wine industry waste thermal processing for derived fuel properties improvement
Tokmurzin et al. High temperature flash pyrolysis characteristics of waste plastics (SRF) in a bubbling fluidized bed: effect of temperature and pelletizing
Dhanalakshmi et al. Recycling of wood bark of Azadirachta indica for bio-oil and chemicals by flash pyrolysis
Márquez-Montesino et al. Pyrolytic degradation studies of Acacia mangium wood
Cross et al. Bubbling fluidized bed gasification of short rotation Eucalyptus: Effect of harvesting age and bark
Wu et al. Influence of torrefaction as pretreatment on the fast pyrolysis of sugarcane trash
Chaiklangmuang et al. Thermal degradation behavior of coffee residue in comparison with biomasses and its product yields from gasification
Cheng et al. Pyrolysis of ramie residue: kinetic study and fuel gas produced in a cyclone furnace