RU2794959C1 - Method for obtaining biofuel - Google Patents

Method for obtaining biofuel Download PDF

Info

Publication number
RU2794959C1
RU2794959C1 RU2022113096A RU2022113096A RU2794959C1 RU 2794959 C1 RU2794959 C1 RU 2794959C1 RU 2022113096 A RU2022113096 A RU 2022113096A RU 2022113096 A RU2022113096 A RU 2022113096A RU 2794959 C1 RU2794959 C1 RU 2794959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
sent
liquefaction
products
biomass
Prior art date
Application number
RU2022113096A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Сергеевич Власкин
Кумар Винод
Анна Игоревна Курбатова
Елена Викторовна Савенкова
Ирина Александровна Адарченко
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2794959C1 publication Critical patent/RU2794959C1/en

Links

Abstract

FIELD: technology for producing biofuels.
SUBSTANCE: method for producing biofuel is proposed, including preliminary mixing of microalgae biomass with water, hydrothermal liquefaction of the obtained microbiological suspension in at least one block of the reactor heated to a temperature of 600°C at a pressure of 10-30 MPa for 1-9 min with formation of a liquefaction product, which is removed from the reactor, subjected to separation and cooling to obtain biofuel, an aqueous phase, a solid phase and gaseous products, which are sent for heating of the reactor, while biomass of microalgae is premix-ed with water in the amount of 90.0-97.0% by weight, the prepared microbiological suspension is first sent to at least one buffer tank, which, after filling, is sealed and neutral gas is fed into it at a pressure corresponding to the biomass liquefaction pressure, then, under the action of the specified pressure, the prepared biomass is fed into the working path of the hydrothermal liquefaction reactor, including the first cavity of the recuperative heat exchanger, the working volume of the reactor, the second cavity of the recuperative heat exchanger and the cooled tank for receiving liquefaction products, from which the resulting gaseous products are sent to the first inlet of the multi-fuel heater of the hydrothermal reactor liquefaction, the products in the liquid phase are sent to the suction filter, from which the products in the solid phase are sent to the second inlet of the multifuel reactor heater, and the remaining products in the liquid phase are sent to the decanter, from which part of the liquid fuel is sent to the third inlet of the multifuel reactor heater, the fourth inlet of which is connected to the output of the network gas supply line.
EFFECT: increase in yield of the target product and a decrease in heat losses in the hydrothermal liquefaction unit while increasing the productivity, manufacturability and energy efficiency of the unit.
1 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области технологии получения нефтепродуктов, более конкретно, к способу получения биотоплива из органического сырья природного или искусственного происхождения в процессе его гидротермального сжижения.The invention relates to the field of technology for producing petroleum products, more specifically, to a method for producing biofuels from organic raw materials of natural or artificial origin in the process of its hydrothermal liquefaction.

Возрастающий спрос на энергетические ресурсы является движущим фактором при разработке современных технологий переработки углеродсодержащего сырья для вторичного использования в качестве энергоносителя и при производстве чистых видов энергии. Коммерческие виды биотоплива в основном производятся из пищевых и растительных культур: сахарный тростник, сахарная свекла, растительные масла или животные жиры. Важным направлением в биотехнологии является комплексная переработка органических отходов фермерских хозяйств и лесопереработки для получения товарных количеств энергоносителя в виде биогаза и других целевых продуктов. Низкотемпературная переработка органических субстанций с помощью термофильного и мезофильного анаэробного разложения отходов обеспечивает получение метана или продуцирование биогаза сложного состава с возможностью последующей переработки в целевые продукты. При этом возможно использование фототрофных микроорганизмов, в том числе, пурпурных, циановых или зеленых бактерий. Другим перспективным направлением в области биоэнергетики является использование в качестве сырья для получения дополнительной энергии природных видов флоры, таких как микроскопические и воспроизводимые естественным или искусственным способом водоросли. При этом в качестве сырья для получения биотоплива используется биомасса различных видов микроводорослей, таких как Spirulina, Chlorella, Haematococcus, Dunaliella, Botryococcus, Bracteacoccus, Anabaena и некоторые другие (см., например, http://www.cleandex.ru/articles/2016/01/19/aglaebiofuels).Increasing demand for energy resources is driving the development of modern technologies for processing carbonaceous raw materials for secondary use as an energy carrier and for the production of clean energy. Commercial biofuels are mainly produced from food and vegetable crops: sugar cane, sugar beets, vegetable oils or animal fats. An important direction in biotechnology is the complex processing of organic waste from farms and timber processing to obtain marketable amounts of energy in the form of biogas and other target products. Low-temperature processing of organic substances with the help of thermophilic and mesophilic anaerobic decomposition of waste provides the production of methane or the production of biogas of complex composition with the possibility of subsequent processing into target products. It is possible to use phototrophic microorganisms, including purple, cyan or green bacteria. Another promising direction in the field of bioenergy is the use of natural species of flora, such as microscopic and naturally or artificially reproduced algae, as a raw material for obtaining additional energy. At the same time, the biomass of various types of microalgae, such as Spirulina, Chlorella, Haematococcus, Dunaliella, Botryococcus, Bracteacoccus, Anabaena and some others, is used as a raw material for biofuel production (see, for example, http://www.cleandex.ru/articles/ 2016/01/19/aglaebiofuels).

Из современного уровня техники по информационным фондам отдельных стран известно большое количество документов, посвященных производству биотоплива из органического сырья природного или искусственного происхождения, часть из которых представлена, в том числе патентами RU: 2668423, 2652986, 2487923, 2404229, 2575707, 2701372, 2 689 325, 2610988; патентами CN 104449788 A, CN 105647594 B, WO 2014150248 A1, US 9758728 B2, US 2017342327A1, US 10150920 B2; также публикациями: Власкин М.С., Чернова Н.И., Киселева С.В., Попель О.С., Жук А.З. "Гидротермальное сжижение микроводорослей для получения биотоплив: современное состояние и перспективы развития". Теплоэнергетика, 2017, N9, стр.5-16; C. Jazrawi, P. Biller, A.B. Ross et al. Pilot plant testing of continuous hydrothermal liquefaction of microalgae. Algal Research, 2 (2013) p. 268-277; Vlaskin Mikhail, Grigorenko Anatoly, Chernova Nadezhda et al. Hydrothermal liquefaction of microalgae after different pre-treatment. Energy Exploration and Exploitation, May 2018, p.1-10.From the state of the art in the information funds of individual countries, a large number of documents are known on the production of biofuels from organic raw materials of natural or artificial origin, some of which are presented, including patents RU: 2668423, 2652986, 2487923, 2404229, 2575707, 2701372, 2689 325, 2610988; patents CN 104449788 A, CN 105647594 B, WO 2014150248 A1, US 9758728 B2, US 2017342327A1, US 10150920 B2; also publications: Vlaskin M.S., Chernova N.I., Kiseleva S.V., Popel O.S., Zhuk A.Z. "Hydrothermal liquefaction of microalgae for obtaining biofuels: current state and development prospects". Thermal power engineering, 2017, N9, pp.5-16; C. Jazrawi, P. Biller, A.B. Ross et al. Pilot plant testing of continuous hydrothermal liquefaction of microalgae. Algal Research, 2 (2013) p. 268-277; Vlaskin Mikhail, Grigorenko Anatoly, Chernova Nadezhda et al. Hydrothermal liquefaction of microalgae after different pre-treatment. Energy Exploration and Exploitation, May 2018, p.1-10.

Известен способ и система комплексной переработки органических отходов, включающие подготовку отходов и выработку биогаза методом анаэробного разложения в реакторном блоке. Полученный биогаз сложного состава направляют через блоки осушки и очистки в мембранный контакторный модуль блока газоразделения для селективного выделения из биогаза метана, диоксида углерода и дополнительных компонентов (см. патент RU 65048, опубл. 27.07.2007).A known method and system for the integrated processing of organic waste, including the preparation of waste and the production of biogas by anaerobic decomposition in the reactor block. The obtained biogas of complex composition is sent through drying and purification units to the membrane contactor module of the gas separation unit for selective separation of methane, carbon dioxide and additional components from biogas (see patent RU 65048, publ. 27.07.2007).

К недостаткам известного технического решения следует отнести сложность управления термодинамическими параметрами процесса анаэробного разложения отходов различного происхождения и малую глубину газоразделения исходного биогаза для получения товарных количеств целевых продуктов, в том числе, метана с отделением токсичных веществ, например, сероводорода.The disadvantages of the known technical solution include the complexity of controlling the thermodynamic parameters of the process of anaerobic decomposition of wastes of various origins and the shallow depth of gas separation of the initial biogas to obtain commercial quantities of target products, including methane with the separation of toxic substances, for example, hydrogen sulfide.

Известен способ и устройство для производства биотоплива, который включает в себя обработку органического вещества водным растворителем и, по меньшей мере, одним катализатором, в котором органическое вещество и водный катализатор предусматривают в форме суспензии, а указанную обработку производят в условиях непрерывного потока с минимальной, независящей от объема скоростью потока суспензии, больше, чем скорость оседания твердого вещества в суспензии, при этом указанная обработка включает в себя нагревание и повышение давления до целевой температуры между примерно 250°С и примерно 400°С и до целевого давления 100 бар и примерно 300 бар для получения биотоплива, при этом обработку ведут при целевой температуре и целевом давлении в течение определенного промежутка времени, и охлаждение и понижение давления до определенного уровня (см. патент RU 2575707, опубл. 2013).A known method and apparatus for the production of biofuels, which includes the treatment of organic matter with an aqueous solvent and at least one catalyst, in which the organic matter and the aqueous catalyst are provided in the form of a suspension, and this treatment is carried out under continuous flow conditions with a minimum, independent volume flow rate of the slurry greater than the settling rate of the solids in the slurry, said treatment comprising heating and pressurizing to a target temperature between about 250° C. and about 400° C. and to a target pressure of 100 bar and about 300 bar to obtain biofuels, while the processing is carried out at the target temperature and target pressure for a certain period of time, and cooling and pressure reduction to a certain level (see patent RU 2575707, publ. 2013).

Недостатками рассмотренного способа получения биотоплива являются высокие энергетические затраты и использование небезопасных органических растворителей. Указанный способ основан на проведении ряда этапов сложных реакций, требующих добавления дорогостоящих реактивов, при этом биотопливо, получаемое на выходе, может иметь повышенное содержание кислорода по сравнению с традиционными топливами, что снижает его удельную энергию и стабильность при длительном хранении.The disadvantages of the considered method for producing biofuels are high energy costs and the use of unsafe organic solvents. This method is based on carrying out a number of stages of complex reactions that require the addition of expensive reagents, while the biofuel obtained at the outlet may have an increased oxygen content compared to traditional fuels, which reduces its specific energy and stability during long-term storage.

Известен способ получения бионефти из микроводорослей путем их гидротермального сжижения, включающий обработку водной суспензии микроводорослей с соотношением 1-50 г биомассы на 100 мл жидкости в гидротермическом реакторе при температуре 180-450°С в течение 10-180 мин, при этом в процессе обработки добавляют такие гомогенные катализаторы, как NaOH, KOH, Na2CO3, K2СО3 с их концентрацией в растворе до 10%, причем для отделения бионефти используют органические растворители, включающие метиленхлорид, хлороформ, четыреххлористый углерод или их смесь (см. патент CN № 104449788 А, опубл. 2013).A known method for producing bio-oil from microalgae by their hydrothermal liquefaction, including the processing of an aqueous suspension of microalgae with a ratio of 1-50 g of biomass per 100 ml of liquid in a hydrothermal reactor at a temperature of 180-450°C for 10-180 min, while in the process of processing add homogeneous catalysts such as NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 with their concentration in solution up to 10%, and organic solvents are used to separate bio-oil, including methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride or a mixture thereof (see patent CN No. 104449788 A, published in 2013).

Недостатками указанного способа получения бионефти являются сравнительно высокое время выдержки исходных реагентов в реакторе гидротермального сжижения, высокие энергетические затраты, низкий выход биотоплива (на уровне 23-32%) и использование небезопасных органических растворителей. Кроме того, в предложенном способе получаемое на выходе биотопливо загрязняется металлоорганическими соединениями, содержащими щелочные металлы, и может иметь сравнительно низкое содержание бензиновой фракции с низким октановым числом.The disadvantages of this method for producing biooil are the relatively long exposure time of the initial reagents in the hydrothermal liquefaction reactor, high energy costs, low biofuel yield (at the level of 23-32%) and the use of unsafe organic solvents. In addition, in the proposed method, the resulting biofuel is contaminated with organometallic compounds containing alkali metals, and may have a relatively low content of gasoline fraction with a low octane number.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ получения биотоплива, включающий предварительное смешивание биомассы микроводорослей с водой, гидротермальное сжижение полученной микробиологической суспензии, по крайней мере, в одном блоке реактора, нагретого до температуры 455-600°C при давлении 10-30 МПа в течение 1-9 мин, с образованием продукта сжижения, который выводят из реактора, подвергают сепарации и охлаждению с получением биотоплива, водной фазы и газообразных продуктов, которые направляют на нагрев реактора (см. патент RU № 2701372, опубл. 26.09.2019 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is a method for producing biofuel, including pre-mixing of microalgae biomass with water, hydrothermal liquefaction of the resulting microbiological suspension, at least in one reactor block, heated to a temperature of 455-600°C at a pressure of 10-30 MPa for 1-9 min, with the formation of a liquefaction product, which is removed from the reactor, subjected to separation and cooling to obtain biofuel, an aqueous phase and gaseous products, which are sent to the heating of the reactor (see patent RU No. 2701372, publ. 26.09.2019 - prototype) .

Особенность известного способа заключается в том, что предварительно биомассу микроводорослей смешивают с водой в количестве 90,0-97,0 мас.% с поддержанием в процессе перемешивания жизнедеятельности фотосинтезирующих микроорганизмов, входящих в состав биомассы, посредством облучения светом с интенсивностью не менее 5 Вт/м2 в течение 3-10 мин, после чего полученную микробиологическую суспензию подвергают гидротермальному сжижению в присутствии катализатора для гидротермального сжижения, при этом гидротермальное сжижение осуществляют в блоке, состоящем из двух реакторов, работающих поочередно в режиме гидротермального сжижения и в режиме регенерации катализатора, причем микробиологическую суспензию загружают в первый реактор, предварительно нагретый до указанной температуры 455-600°C, и гидротермальное сжижение суспензии ведут при указанном давлении 10-30 МПа в течение 1-9 мин с образованием продукта сжижения, который выводят из реактора, охлаждают и подвергают сепарации с получением биотоплива, водной фазы, твердой фазы и газообразных продуктов, затем первый реактор переводят на режим регенерации катализатора, который ведут при температуре 455-600°C, а исходную микробиологическую суспензию направляют во второй реактор, работающий в режиме поддержания температуры, аналогичном режиму в первом реакторе, описанный цикл смены режимов работы реакторов повторяют, при этом охлаждение полученного продукта сжижения осуществляют путем теплообмена между продуктом сжижения и исходной микробиологической суспензией, полученные газообразные продукты направляют на нагрев реакторов, а в качестве катализатора используют катализатор для гидротермального сжижения биомассы растительного происхождения, содержащий оксид стронция, или оксид титана, или оксид олова, или их смесь, мелкодисперсный алюмосодержащий оксидный носитель, включающий фосфаты или арсенаты алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид стронция, или оксид титана, или оксид олова, или их смесь - 1-50, мелкодисперсный алюмосодержащий оксидный носитель, включающий фосфаты или арсенаты алюминия, - остальное, до 100, во фторированной и/или сульфатированной форме.A feature of the known method lies in the fact that the biomass of microalgae is preliminarily mixed with water in an amount of 90.0-97.0 wt.%, while maintaining the vital activity of photosynthetic microorganisms that make up the biomass during mixing, by irradiating with light with an intensity of at least 5 W/ m 2 for 3-10 min, after which the resulting microbiological suspension is subjected to hydrothermal liquefaction in the presence of a catalyst for hydrothermal liquefaction, while hydrothermal liquefaction is carried out in a block consisting of two reactors operating alternately in the hydrothermal liquefaction mode and in the catalyst regeneration mode, and the microbiological suspension is loaded into the first reactor, preheated to the specified temperature of 455-600°C, and the hydrothermal liquefaction of the suspension is carried out at the specified pressure of 10-30 MPa for 1-9 minutes with the formation of a liquefaction product, which is removed from the reactor, cooled and subjected to separation to obtain biofuel, aqueous phase, solid phase and gaseous products, then the first reactor is transferred to the catalyst regeneration mode, which is carried out at a temperature of 455-600°C, and the initial microbiological suspension is sent to the second reactor operating in the temperature maintenance mode, similar to the mode in the first reactor, the described cycle of changing the operating modes of the reactors is repeated, while the cooling of the resulting liquefaction product is carried out by heat exchange between the liquefaction product and the initial microbiological suspension, the resulting gaseous products are directed to heating the reactors, and a catalyst for hydrothermal liquefaction of plant biomass containing strontium oxide, or titanium oxide, or tin oxide, or a mixture thereof, a finely dispersed aluminum-containing oxide carrier, including aluminum phosphates or arsenates, in the following ratio, wt.%: strontium oxide, or titanium oxide, or tin oxide, or a mixture thereof - 1-50, a finely dispersed aluminum-containing oxide carrier, including aluminum phosphates or arsenates, the rest, up to 100, in fluorinated and/or sulfated form.

К недостаткам известного способа получения биотоплива следует отнести сравнительно высокие энергетические затраты и достаточно сложную технологию производства биотоплива при гидротермальном сжижении исходного сырья в блоке, состоящем из двух реакторов, работающих поочередно в режиме гидротермального сжижения и в режиме регенерации катализатора, содержащего загрязняющие компоненты в виде оксидов стронция, титана, олова или их смесь на мелкодисперсном алюмосодержащем оксидном носителе, включающем фосфаты или арсенаты алюминия. Кроме того, в известном способе реакционная зона подвержена колебаниям температуры и давления, что понижает ресурс реакторов. В известном способе не предусмотрена полная утилизация продуктов гидротермального сжижения, выбросы которых негативным образом сказываются на окружающей среде.The disadvantages of the known method for producing biofuels include relatively high energy costs and a rather complicated technology for the production of biofuels by hydrothermal liquefaction of the feedstock in a block consisting of two reactors operating alternately in the hydrothermal liquefaction mode and in the regeneration mode of the catalyst containing polluting components in the form of strontium oxides. , titanium, tin or a mixture thereof on a finely dispersed aluminum-containing oxide carrier, including aluminum phosphates or arsenates. In addition, in the known method, the reaction zone is subject to fluctuations in temperature and pressure, which reduces the resource of the reactors. The known method does not provide for the complete disposal of hydrothermal liquefaction products, the emissions of which adversely affect the environment.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода целевого продукта и снижении тепловых потерь в блоке гидротермального сжижения при одновременном повышении производительности, технологичности и энергетической эффективности установки.The technical result of the invention is to increase the yield of the target product and reduce heat losses in the hydrothermal liquefaction unit while increasing the productivity, manufacturability and energy efficiency of the plant.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения биотоплива, включающем предварительное смешивание биомассы микроводорослей с водой, гидротермальное сжижение полученной микробиологической суспензии, по крайней мере, в одном блоке реактора, нагретого до температуры 600°C при давлении 10-30 МПа в течение 1-9 мин с образованием продукта сжижения, который выводят из реактора, подвергают сепарации и охлаждению с получением биотоплива, водной фазы, твердой фазы и газообразных продуктов, которые направляют на нагрев реактора, согласно изобретению, подготовленную микробиологическую суспензию сначала направляют, по крайней мере, в одну буферную емкость, которую после заполнения герметизируют и подают в нее нейтральный газ при давлении, соответствующем давлению сжижения биомассы, затем, под действием указанного давления, подготовленную биомассу подают в рабочий тракт реактора гидротермального сжижения, включающий первую полость рекуперативного теплообменника, рабочий объем реактора, вторую полость рекуперативного теплообменника и охлаждаемую емкость для приема продуктов сжижения, из которой полученные газообразные продукты направляют на первый вход мультитопливного нагревателя реактора гидротермального сжижения, продукты в жидкой фазе направляют в нутч-фильтр, из которого продукты в твердой фазе направляют на второй вход мультитопливного нагревателя реактора, а оставшиеся продукты в жидкой фазе направляют в декантер, из которого часть жидкого топлива направляют на третий вход мультитопливного нагревателя реактора, четвертый вход которого соединяют с выходом сетевой линии газоснабжения.This technical result is achieved by the fact that in a method for producing biofuel, including pre-mixing of microalgae biomass with water, hydrothermal liquefaction of the obtained microbiological suspension, at least in one reactor block, heated to a temperature of 600°C at a pressure of 10-30 MPa for 1 -9 min with the formation of a liquefaction product, which is removed from the reactor, subjected to separation and cooling to obtain biofuel, an aqueous phase, a solid phase and gaseous products, which are sent to heat the reactor, according to the invention, the prepared microbiological suspension is first sent to at least one buffer tank, which, after filling, is sealed and neutral gas is fed into it at a pressure corresponding to the biomass liquefaction pressure, then, under the action of the indicated pressure, the prepared biomass is fed into the working path of the hydrothermal liquefaction reactor, a recuperative heat exchanger cavity and a cooled tank for receiving liquefaction products, from which the resulting gaseous products are sent to the first inlet of the multi-fuel heater of the hydrothermal liquefaction reactor, the products in the liquid phase are sent to the suction filter, from which the products in the solid phase are sent to the second inlet of the multi-fuel reactor heater, and the remaining products in the liquid phase are sent to the decanter, from which part of the liquid fuel is sent to the third inlet of the multi-fuel reactor heater, the fourth inlet of which is connected to the outlet of the network gas supply line.

Кроме того, подготовленную микробиологическую суспензию можно направлять поочередно в две буферные емкости, в которые после заполнения суспензией и герметизации поочередно подают нейтральный газ при давлении, соответствующем давлению сжижения биомассы, для подачи суспензии в тракт реактора гидротермального сжижения.In addition, the prepared microbiological suspension can be sent in turn to two buffer tanks, into which, after filling with the suspension and sealing, neutral gas is alternately supplied at a pressure corresponding to the biomass liquefaction pressure to feed the suspension into the hydrothermal liquefaction reactor path.

Кроме того, микробиологическую суспензию, по крайней мере, в одной буферной емкости можно подогревать продуктами гидротермального сжижения с использованием трубчатого нагревателя, включенного в тракт реактора гидротермального сжижения между выходом второй полости рекуперативного теплообменника и входом охлаждаемой емкости для приема продуктов сжижения.In addition, the microbiological suspension in at least one buffer tank can be heated by hydrothermal liquefaction products using a tubular heater included in the hydrothermal liquefaction reactor path between the outlet of the second cavity of the recuperative heat exchanger and the inlet of the cooled tank to receive liquefaction products.

Кроме того, микробиологическую суспензию можно подогревать сетевой водой горячего водоснабжения с использованием трубчатого нагревателя, размещенного, по крайней мере, в одной буферной емкости.In addition, the microbiological suspension can be heated with hot water supply water using a tubular heater placed in at least one buffer tank.

Указанное выполнение способа получения биотоплива обеспечивает достижение технического результата изобретения, заключающегося в увеличении выхода целевого продукта вследствие снижения тепловых потерь при гидротермальном сжижении и эффективной утилизации твердых, жидких и газообразных продуктов сжижения. Повышение технологичности и энергетической эффективности способа обеспечивается в том числе использованием результативного метода подачи исходного сырья в ее зону реакции давлением нейтрального газа, соответствующем давлению сжижения биомассы без использования насоса высокого давления, ресурс и надежность которого при работе с дисперсной фазой по прототипу сильно ограничены. Дополнительное повышение энергетической эффективности предложенного способа при получении ценного энергоносителя в виде биотоплива, в условиях непрерывности процесса производства целевого продукта, достигается также благодаря использованию теплового потенциала сетевой воды горячего водоснабжения и/или продуктов гидротермального сжижения при подогреве микробиологической суспензии с помощью трубчатых нагревателей, размещенных в одной или двух буферных емкостях. Кроме того, в результате проведенных исследований выяснено, что указанное выполнение способа позволяет понизить нижнюю температурную границу процесса получения биотоплива в реакторе гидротермального сжижения до температуры 600°C.The specified implementation of the method for producing biofuels ensures the achievement of the technical result of the invention, which consists in increasing the yield of the target product due to the reduction of heat losses during hydrothermal liquefaction and the efficient utilization of solid, liquid and gaseous liquefaction products. Improving the manufacturability and energy efficiency of the method is ensured, among other things, by using an effective method of supplying feedstock to its reaction zone with a neutral gas pressure corresponding to the biomass liquefaction pressure without using a high-pressure pump, the resource and reliability of which when working with the dispersed phase according to the prototype are severely limited. An additional increase in the energy efficiency of the proposed method in obtaining a valuable energy carrier in the form of biofuel, under conditions of continuous production of the target product, is also achieved through the use of the thermal potential of hot water supply network water and / or hydrothermal liquefaction products when heating a microbiological suspension using tubular heaters placed in one or two buffer tanks. In addition, as a result of the studies, it was found that the specified implementation of the method allows to lower the lower temperature limit of the process of obtaining biofuel in the hydrothermal liquefaction reactor to a temperature of 600°C.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.The proposed method is carried out as follows.

Способ получения биотоплива проводят в повторно-непрерывном или в непрерывном режиме. В специальную емкость, оборудованную мешалкой, с помощью насосов подают и смешивают расчетное количество биомассы микроводорослей и воды с поддержанием в процессе перемешивания нормальных для производственных условий температуры и давления, обеспечивающих жизнедеятельность микроорганизмов, входящих в состав биомассы, в течение заданного времени. В качестве биомассы микроводорослей для получения биотоплива используется биомасса различных видов микроводорослей из указанных выше: Spirulina, Chlorella, Haematococcus, Dunaliella, Botryococcus, Bracteacoccus, Anabaena и другие. Время, необходимое для перемешивания биомассы микроводорослей, составляет около 3-10 мин и зависит от заданных параметров: количество воды, биомассы, скорости смешения компонентов и др. Дополнительным параметром в процессе смешивания биомассы микроводорослей с водой является вязкость полученной суспензии, влияющая на величину гидравлического сопротивления в тракте при вводе суспензии и выводе продуктов гидротермального сжижения из реактора. Проведенные исследования показали, что для процесса гидротермального сжижения оптимальное количество добавляемой в биомассу воды составляет 90-97 мас.%.The method of obtaining biofuel is carried out in a repeated-continuous or continuous mode. The calculated amount of biomass of microalgae and water is fed and mixed with the help of pumps into a special container equipped with a stirrer, while maintaining temperature and pressure normal for production conditions during the mixing process, ensuring the vital activity of microorganisms that make up the biomass, for a given time. As a biomass of microalgae for biofuel production, the biomass of various types of microalgae from the above is used: Spirulina, Chlorella, Haematococcus, Dunaliella, Botryococcus, Bracteacoccus, Anabaena and others. The time required for mixing the biomass of microalgae is about 3-10 minutes and depends on the specified parameters: the amount of water, biomass, mixing speed of the components, etc. An additional parameter in the process of mixing the biomass of microalgae with water is the viscosity of the resulting suspension, which affects the value of hydraulic resistance in the duct during the introduction of the suspension and the withdrawal of hydrothermal liquefaction products from the reactor. Studies have shown that for the process of hydrothermal liquefaction, the optimal amount of water added to the biomass is 90-97 wt.%.

В соответствии с предложенным способом гидротермальное сжижение подготовленной микробиологической суспензии осуществляют, по крайней мере, в одном блоке реактора, нагретого до температуры в диапазоне 300-600°C при давлении 10-30 МПа в течение 1-9 мин с образованием продукта сжижения, который выводят из реактора, подвергают сепарации и охлаждению с получением биотоплива, водной фазы, твердой фазы и газообразных продуктов, которые направляют на нагрев реактора, Согласно изобретательскому замыслу до гидротермального сжижения подготовленную микробиологическую суспензию сначала направляют, по крайней мере, в одну буферную емкость, которую после заполнения герметизируют и подают в нее нейтральный газ при давлении, соответствующем давлению сжижения биомассы. Под действием давления нейтрального газа 10-30 МПа подготовленная биомасса поступает в рабочий тракт реактора гидротермального сжижения, включающий первую полость рекуперативного теплообменника, рабочий объем реактора, вторую полость рекуперативного теплообменника и охлаждаемую емкость для приема продуктов сжижения. Перед загрузкой микробиологической суспензии в рабочий объем реактора его предварительно нагревают 600°C. В режиме пуска реактора гидротермального сжижения один из входов мультитопливного нагревателя в виде газовой горелки соединяют с выходом сетевой линии газоснабжения.In accordance with the proposed method, hydrothermal liquefaction of the prepared microbiological suspension is carried out in at least one block of the reactor heated to a temperature in the range of 300-600°C at a pressure of 10-30 MPa for 1-9 min with the formation of a liquefaction product, which is removed from the reactor, subjected to separation and cooling to obtain biofuel, aqueous phase, solid phase and gaseous products, which are sent to the heating of the reactor. According to the inventive concept, before hydrothermal liquefaction, the prepared microbiological suspension is first sent to at least one buffer tank, which after pressurize and serve in it a neutral gas at a pressure corresponding to the pressure of liquefaction of the biomass. Under the influence of a neutral gas pressure of 10-30 MPa, the prepared biomass enters the working path of the hydrothermal liquefaction reactor, which includes the first cavity of the recuperative heat exchanger, the working volume of the reactor, the second cavity of the recuperative heat exchanger and a cooled tank for receiving liquefaction products. Before loading the microbiological suspension into the working volume of the reactor, it is preheated to 600°C. In the start-up mode of the hydrothermal liquefaction reactor, one of the inputs of the multi-fuel heater in the form of a gas burner is connected to the output of the network gas supply line.

Из приемной емкости, снабженной трубчатым теплообменником и мешалкой, выделяющиеся газообразные продукты из верхней части емкости направляют на первый вход мультитопливного нагревателя реактора гидротермального сжижения. Жидкофазные продукты сжижения из нижней части приемной емкости, под действием давления нейтрального газа, направляются в нутч-фильтр для отделения шнековым устройством твердой фазы из продукта сжижения. Последние направляются в устройство для формирования и сушки брикетов твердофазных продуктов, которые направляют для сжигания на второй вход мультитопливного нагревателя реактора. Оставшиеся в приемной емкости продукты в жидкой фазе через дроссельный клапан направляют в декантер для разделения жидкого топлива и воды. При этом большую часть биотоплива направляют в накопительную емкость для отправки потребителю, а меньшую часть - на третий вход мультитопливного нагревателя реактора, выполненного в виде форсуночной горелки.From the receiving tank, equipped with a tubular heat exchanger and a stirrer, the released gaseous products from the upper part of the tank are directed to the first inlet of the multi-fuel heater of the hydrothermal liquefaction reactor. Liquid-phase liquefaction products from the bottom of the receiving tank, under the action of neutral gas pressure, are sent to the suction filter for separating the solid phase from the liquefaction product by a screw device. The latter are sent to a device for the formation and drying of briquettes of solid-phase products, which are sent for combustion to the second inlet of the multi-fuel heater of the reactor. The products in the liquid phase remaining in the receiving tank are sent through a throttle valve to a decanter to separate liquid fuel and water. At the same time, most of the biofuel is sent to the storage tank for shipment to the consumer, and the smaller part is sent to the third input of the multi-fuel heater of the reactor, made in the form of a nozzle burner.

Пример 1. Способ получения биотоплива проводят в повторно-непрерывном режиме, в котором используется одна буферная емкость, объем которой соответствует объему мешалки для предварительного смешивания в течение 3-10 мин расчетного количества биомассы микроводорослей и воды с поддержанием в процессе перемешивания нормальных для производственных условий температуры и давления, обеспечивающих жизнедеятельность микроорганизмов, входящих в состав биомассы, в течение заданного времени. В качестве биомассы микроводорослей для получения биотоплива в данном примере используется биомасса одного из видов микроводорослей из указанных выше. Следует отметить, что в предложенном способе объем буферной емкости пропорционален рабочему объему реактора гидротермального сжижения, через который подается расчетное количество суспензия биомассы микроводорослей с водой при влажности 90,0-97,0 мас.%. После заполнения буферную емкость герметизируют, подают в нее нейтральный газ (воздух) при давлении 10-30 МПа, соответствующем давлению сжижения биомассы. Подготовленную биомассу из буферной емкости направляют через рекуперативный теплообменник в нагретый до температуры 600°С реактор гидротермального сжижения при указанном давлении для последующего образования из суспензии продуктов сжижения за указанное время 1-9 мин. Температура подготовленной биомассы в буферной емкости в данном примере принимается равной 20-30°С, а после прохождения первой полости рекуперативного теплообменника биомасса может приобрести температуру в диапазоне 100-220°С на входе в рабочий объем реактора. Указанный нагрев подготовленной биомассы происходит при соответствующем охлаждении равного расхода уходящих из реактора продуктов сжижения с указанной исходной температурой. Кроме того, микробиологическую суспензию в буферной емкости можно подогревать сетевой водой горячего водоснабжения с использованием, по крайней мере, одного трубчатого нагревателя, размещенного внутри буферной емкости. В этом случае температура биомассы внутри буферной емкости может принимать значения в диапазоне 30-70°С, по этой причине после прохождения первой полости рекуперативного теплообменника биомасса может приобрести более высокую температуру, например, в диапазоне 130-260°С при входе в рабочий объем реактора, что приводит к существенному сокращению энергетических затрат на нагрев реактора гидротермального сжижения до максимальных рабочих температур в указанном диапазоне.Example 1. The method of obtaining biofuel is carried out in a repetitive-continuous mode, in which one buffer tank is used, the volume of which corresponds to the volume of the mixer for preliminary mixing for 3-10 minutes of the calculated amount of biomass of microalgae and water while maintaining normal temperatures for production conditions during mixing and pressure, ensuring the vital activity of microorganisms that are part of the biomass, for a given time. As the biomass of microalgae for biofuel production in this example, the biomass of one of the types of microalgae from the above is used. It should be noted that in the proposed method, the volume of the buffer tank is proportional to the working volume of the hydrothermal liquefaction reactor, through which the calculated amount of a suspension of microalgae biomass with water at a humidity of 90.0-97.0 wt.% is fed. After filling the buffer tank is sealed, neutral gas (air) is fed into it at a pressure of 10-30 MPa, corresponding to the biomass liquefaction pressure. The prepared biomass from the buffer tank is sent through a recuperative heat exchanger to a hydrothermal liquefaction reactor heated to a temperature of 600°C at a specified pressure for subsequent formation of liquefaction products from a suspension in a specified time of 1-9 minutes. The temperature of the prepared biomass in the buffer tank in this example is assumed to be 20-30°C, and after passing through the first cavity of the recuperative heat exchanger, the biomass can acquire a temperature in the range of 100-220°C at the inlet to the working volume of the reactor. Said heating of the prepared biomass occurs with corresponding cooling of an equal flow rate of the liquefaction products leaving the reactor with the specified initial temperature. In addition, the microbiological suspension in the buffer tank can be heated with hot water supply using at least one tubular heater placed inside the buffer tank. In this case, the temperature of the biomass inside the buffer tank can take values in the range of 30-70°C, for this reason, after passing through the first cavity of the recuperative heat exchanger, the biomass can acquire a higher temperature, for example, in the range of 130-260°C at the entrance to the working volume of the reactor , which leads to a significant reduction in energy costs for heating the hydrothermal liquefaction reactor to the maximum operating temperatures in the specified range.

В соответствии с предложенным способом нагреватель реактора гидротермального сжижения по существу представляет собой мультитопливный или комбинированный котел, подходящий для сжигания органического газообразного, жидкого и твердого топлива одновременно или в сочетании. В качестве органического топлива для начального нагрева реактора может выступать промышленный сетевой природный газ. Продукты сжижения поступают из реактора через вторую полость рекуперативного теплообменника в приемную емкость, снабженной трубчатым теплообменником и мешалкой. Газообразные продукты из верхней части емкости направляют в газовые горелки мультитопливного нагревателя реактора гидротермального сжижения. Жидкофазные продукты сжижения из нижней части приемной емкости, под действием давления нейтрального газа, направляют в нутч-фильтр для отделения шнековым устройством твердой фазы для формирования брикетов с возможностью их использования в мультитопливном нагревателе реактора. Оставшиеся в приемной емкости продукты в жидкой фазе через дроссельный клапан направляют в декантер для разделения жидкого топлива и воды. Жидкий продукт гидротермального сжижения (водный раствор + биотопливо) поступают в декантер, где происходит отделение биотоплива от водного раствора в процессе декантации. Для слива образовавшихся продуктов (водный раствор + биотопливо) из декантера путем нагнетания в декантер воздуха, необходимого для вытеснения жидких продуктов газа используется компрессор. Сначала сливается водный раствор в отдельную емкость, затем сливается биотопливо в отдельную емкость. При этом большую часть отделенного биотоплива направляют в накопительную емкость для отправки потребителю, а меньшую часть - на форсуночные горелки нагревателя реактора.In accordance with the proposed method, the hydrothermal liquefaction reactor heater is essentially a multi-fuel or combination boiler suitable for burning organic gaseous, liquid and solid fuels simultaneously or in combination. Industrial network natural gas can serve as organic fuel for the initial heating of the reactor. The liquefaction products come from the reactor through the second cavity of the recuperative heat exchanger into a receiving tank equipped with a tubular heat exchanger and a stirrer. The gaseous products from the top of the vessel are sent to the gas burners of the hydrothermal liquefaction reactor's multi-fuel heater. Liquid-phase liquefaction products from the bottom of the receiving tank, under the action of neutral gas pressure, are sent to the suction filter for separation of the solid phase by a screw device to form briquettes with the possibility of their use in the multi-fuel reactor heater. The products in the liquid phase remaining in the receiving tank are sent through a throttle valve to a decanter to separate liquid fuel and water. The liquid product of hydrothermal liquefaction (aqueous solution + biofuel) enters the decanter, where the biofuel is separated from the aqueous solution during the decantation process. A compressor is used to drain the formed products (water solution + biofuel) from the decanter by forcing air into the decanter, which is necessary to displace liquid gas products. First, the aqueous solution is drained into a separate container, then the biofuel is drained into a separate container. At the same time, most of the separated biofuel is sent to a storage tank for shipment to the consumer, and a smaller part is sent to the nozzle burners of the reactor heater.

Пример 2. Способ получения биотоплива проводят в непрерывном режиме, в котором используется две буферные емкости, функционирующие попеременно для обеспечения циклической подачи заданных количеств биомассы микроводорослей и воды в течение расчетного времени работы одного реактора гидротермального сжижения при температуре 600 °С. В качестве биомассы микроводорослей для получения биотоплива, как и в предыдущем примере, используется биомасса одного из видов микроводорослей из указанных выше. В процессе перемешивания биомассы обеспечиваются указанные ранее оптимальные условия температуры и давления для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, входящих в состав биомассы в течение заданного времени. Для сокращения энергетических затрат на нагрев реактора гидротермального сжижения в предложенном способе предусмотрено размещение дополнительного трубчатого нагревателя, размещенного внутри одной или двух буферных емкостей и включенного в тракт реактора гидротермального сжижения между выходом второй полости рекуперативного теплообменника и входом охлаждаемой емкости для приема продуктов сжижения. В этом случае температура биомассы внутри буферных емкостей после заполнения может принимать более высокие значения, например, в диапазоне 50-90°С и выше . По этой причине после прохождения первой полости рекуперативного теплообменника биомасса может нагреваться до более высоких температур, например, в диапазоне 160-290°С до входе в рабочий объем реактора, что приводит к дополнительному сокращению энергетических затрат на нагрев реактора гидротермального сжижения.Example 2. The method for producing biofuel is carried out in a continuous mode, which uses two buffer tanks that operate alternately to ensure the cyclic supply of given amounts of microalgae biomass and water during the estimated operating time of one hydrothermal liquefaction reactor at a temperature of 600 °C. As the biomass of microalgae for biofuel production, as in the previous example, the biomass of one of the types of microalgae from the above is used. In the process of mixing the biomass, the previously indicated optimal conditions of temperature and pressure are provided to maintain the vital activity of microorganisms that make up the biomass for a given time. To reduce energy costs for heating the hydrothermal liquefaction reactor, the proposed method provides for the placement of an additional tubular heater placed inside one or two buffer tanks and included in the hydrothermal liquefaction reactor path between the outlet of the second cavity of the recuperative heat exchanger and the inlet of the cooled tank for receiving liquefaction products. In this case, the temperature of the biomass inside the buffer tanks after filling can take on higher values, for example, in the range of 50-90°C and above. For this reason, after passing through the first cavity of the recuperative heat exchanger, the biomass can be heated to higher temperatures, for example, in the range of 160-290°C, before entering the working volume of the reactor, which leads to an additional reduction in energy costs for heating the hydrothermal liquefaction reactor.

Производительность и объем мешалки для предварительного смешивания исходной биомассы с водой должны обеспечивать своевременную циклическую загрузку попеременно каждой из двух буферных емкостей для непрерывной подачи биомассы микроводорослей в рабочий объем реактора гидротермального сжижения. После заполнения первой буферной емкости ее герметизируют и подают нейтральный газ (воздух) при указанном давлении 10-30 МПа, соответствующем давлению сжижения биомассы. Одновременно с герметизацией первой буферной емкости осуществляют заполнение второй буферной емкости подготовленной суспензией биомассы микроводорослей за время, равное времени гидротермального сжижения первой порции биомассы микроводорослей из первой буферной емкости. Далее цикл работы каждой из буферных емкостей повторяется, обеспечивая непрерывность работы общего реактора гидротермального сжижения. Подготовленную биомассу из первой и второй буферной емкости попеременно направляют через общий рекуперативный теплообменник в реактор гидротермального сжижения, нагретый до 600°С при упомянутом давлении для последующего образования продуктов сжижения, предпочтительно, за указанное время 1-9 мин.The performance and volume of the mixer for preliminary mixing of the initial biomass with water should ensure timely cyclic loading of each of the two buffer tanks in turn for continuous supply of microalgae biomass to the working volume of the hydrothermal liquefaction reactor. After filling the first buffer tank, it is sealed and neutral gas (air) is supplied at the specified pressure of 10-30 MPa, corresponding to the biomass liquefaction pressure. Simultaneously with the sealing of the first buffer tank, the second buffer tank is filled with the prepared microalgae biomass suspension for a time equal to the time of hydrothermal liquefaction of the first portion of the microalgae biomass from the first buffer tank. Further, the cycle of operation of each of the buffer tanks is repeated, ensuring the continuity of the operation of the common hydrothermal liquefaction reactor. The prepared biomass from the first and second buffer tanks is alternately sent through a common recuperative heat exchanger to a hydrothermal liquefaction reactor heated to 600°C at the above pressure for the subsequent formation of liquefaction products, preferably within the specified time of 1-9 minutes.

Температура подготовленной биомассы в каждой из двух буферных емкостях в данном примере также принимается равной 20-30°С, а после прохождения первой полости рекуперативного теплообменника биомасса микроводорослей может приобрести температуру в диапазоне 100-220°С при входе в рабочий объем реактора. Указанный нагрев подготовленной биомассы происходит при соответствующем охлаждении равного расхода уходящих из реактора продуктов сжижения с указанной исходной температурой. Продукты сжижения циклически поступают из реактора через вторую полость рекуперативного теплообменника в общую приемную емкость, снабженной трубчатым теплообменником и мешалкой. Газообразные продукты из верхней части емкости также направляют в газовые горелки мультитопливного нагревателя реактора гидротермального сжижения. Жидкофазные продукты сжижения из нижней части приемной емкости, под действием давления нейтрального газа, как и в первом примере, направляют в нутч-фильтр для отделения шнековым устройством твердой фазы для формирования брикетов с возможностью их использования в мультитопливном нагревателе реактора. Аналогично первому примеру, оставшиеся в приемной емкости продукты в жидкой фазе через дроссельный клапан направляют в декантер для разделения жидкого топлива и воды. При этом большую часть отделенного биотоплива направляют в накопительную емкость для отправки потребителю, а меньшую часть - на форсуночные горелки мультитопливного нагревателя реактора.The temperature of the prepared biomass in each of the two buffer tanks in this example is also assumed to be 20-30°C, and after passing through the first cavity of the recuperative heat exchanger, the microalgae biomass can acquire a temperature in the range of 100-220°C at the entrance to the working volume of the reactor. Said heating of the prepared biomass occurs with corresponding cooling of an equal flow rate of the liquefaction products leaving the reactor with the specified initial temperature. The liquefaction products cyclically flow from the reactor through the second cavity of the recuperative heat exchanger into a common receiving tank equipped with a tubular heat exchanger and a stirrer. The gaseous products from the top of the vessel are also sent to the gas burners of the hydrothermal liquefaction reactor's multi-fuel heater. Liquid-phase liquefaction products from the lower part of the receiving tank, under the action of neutral gas pressure, as in the first example, are sent to the suction filter for separation of the solid phase by a screw device to form briquettes with the possibility of their use in a multi-fuel reactor heater. Similarly to the first example, the products in the liquid phase remaining in the receiving tank are sent through a throttle valve to a decanter to separate liquid fuel and water. At the same time, most of the separated biofuel is sent to a storage tank for shipment to the consumer, and a smaller part is sent to the nozzle burners of the reactor's multi-fuel heater.

Предложенное выполнение способа получения биотоплива в повторно-непрерывном режиме, в котором используется одна буферная емкость, происходит существенное сокращение тепловых потерь и энергетических затрат на нагрев реактора гидротермального сжижения до рабочих температур в диапазоне 300-600°С. При реализации способа получения биотоплива в непрерывном режиме, в котором используется две буферные емкости, функционирующие попеременно для обеспечения циклической подачи заданных количеств биомассы, происходит дополнительное сокращение тепловых потерь и энергетических затрат на нагрев реактора гидротермального сжижения до рабочих температур. Кроме того, предложенный способ предусматривает полную утилизацию газообразных жидких и твердых продуктов гидротермального сжижения биомассы, а также повышение технологичности способа при использовании для подачи исходного сырья в реактор гидротермального сжижения давления нейтрального газа без использования насоса высокого давления.The proposed implementation of the method for producing biofuel in a repetitive-continuous mode, in which one buffer tank is used, there is a significant reduction in heat losses and energy costs for heating the hydrothermal liquefaction reactor to operating temperatures in the range of 300-600°C. When implementing a method for producing biofuel in a continuous mode, which uses two buffer tanks that operate alternately to ensure the cyclic supply of given amounts of biomass, there is an additional reduction in heat losses and energy costs for heating the hydrothermal liquefaction reactor to operating temperatures. In addition, the proposed method provides for the complete utilization of gaseous liquid and solid products of hydrothermal liquefaction of biomass, as well as an increase in the manufacturability of the method when used to supply feedstock to the hydrothermal liquefaction reactor of neutral gas pressure without using a high pressure pump.

Реализация предложенного изобретения обеспечивает существенное увеличение выхода ценного энергоносителя при одновременном повышении технологичности и энергетической эффективности способа получения биотоплива из органического сырья природного или искусственного происхождения в процессе его гидротермального сжижения.The implementation of the proposed invention provides a significant increase in the yield of a valuable energy carrier while improving the manufacturability and energy efficiency of the method for producing biofuels from organic raw materials of natural or artificial origin in the process of its hydrothermal liquefaction.

Claims (1)

Способ получения биотоплива, включающий предварительное смешивание биомассы микроводорослей с водой, гидротермальное сжижение полученной микробиологической суспензии по крайней мере в одном блоке реактора, нагретого до температуры 600°C при давлении 10-30 МПа в течение 1-9 мин с образованием продукта сжижения, который выводят из реактора, подвергают сепарации и охлаждению с получением биотоплива, водной фазы, твердой фазы и газообразных продуктов, которые направляют на нагрев реактора, отличающийся тем, предварительно смешивают биомассу микроводорослей с водой в количестве 90,0-97,0 мас.%, подготовленную микробиологическую суспензию сначала направляют по крайней мере в одну буферную емкость, которую после заполнения герметизируют и подают в нее нейтральный газ при давлении, соответствующем давлению сжижения биомассы, затем, под действием указанного давления, подготовленную биомассу подают в рабочий тракт реактора гидротермального сжижения, включающий первую полость рекуперативного теплообменника, рабочий объем реактора, вторую полость рекуперативного теплообменника и охлаждаемую емкость для приема продуктов сжижения, из которой полученные газообразные продукты направляют на первый вход мультитопливного нагревателя реактора гидротермального сжижения, продукты в жидкой фазе направляют в нутч-фильтр, из которого продукты в твердой фазе направляют на второй вход мультитопливного нагревателя реактора, а оставшиеся продукты в жидкой фазе направляют в декантер, из которого часть жидкого топлива направляют на третий вход мультитопливного нагревателя реактора, четвертый вход которого соединяют с выходом сетевой линии газоснабжения.A method for producing biofuel, including preliminary mixing of microalgae biomass with water, hydrothermal liquefaction of the resulting microbiological suspension in at least one reactor unit heated to a temperature of 600°C at a pressure of 10-30 MPa for 1-9 min with the formation of a liquefaction product, which is removed from the reactor, is subjected to separation and cooling to obtain biofuel, an aqueous phase, a solid phase and gaseous products, which are sent to the heating of the reactor, characterized in that the biomass of microalgae is preliminarily mixed with water in an amount of 90.0-97.0 wt.%, prepared microbiological the suspension is first sent to at least one buffer tank, which, after filling, is sealed and neutral gas is fed into it at a pressure corresponding to the biomass liquefaction pressure, then, under the action of this pressure, the prepared biomass is fed into the working path of the hydrothermal liquefaction reactor, including the first cavity heat exchanger, the working volume of the reactor, the second cavity of the recuperative heat exchanger and a cooled tank for receiving liquefaction products, from which the resulting gaseous products are sent to the first inlet of the multi-fuel heater of the hydrothermal liquefaction reactor, the products in the liquid phase are sent to the suction filter, from which the products in the solid phase are sent to the second inlet of the multi-fuel reactor heater, and the remaining products in the liquid phase are sent to the decanter, from which part liquid fuel is sent to the third inlet of the multi-fuel heater of the reactor, the fourth inlet of which is connected to the outlet of the network gas supply line.
RU2022113096A 2022-05-16 Method for obtaining biofuel RU2794959C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794959C1 true RU2794959C1 (en) 2023-04-26

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104449788A (en) * 2013-09-13 2015-03-25 中国科学院上海高等研究院 Method for preparing micro-algal oil by microalgae hydro-thermal liquefaction
RU2701372C1 (en) * 2018-12-26 2019-09-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method of producing biofuel
CN112779044A (en) * 2021-01-05 2021-05-11 江苏大学 Sludge and microalgae supercritical co-rapid hydrothermal liquefaction oil production system and process based on water-phase algae cultivation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104449788A (en) * 2013-09-13 2015-03-25 中国科学院上海高等研究院 Method for preparing micro-algal oil by microalgae hydro-thermal liquefaction
RU2701372C1 (en) * 2018-12-26 2019-09-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method of producing biofuel
CN112779044A (en) * 2021-01-05 2021-05-11 江苏大学 Sludge and microalgae supercritical co-rapid hydrothermal liquefaction oil production system and process based on water-phase algae cultivation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Григоренко А.В. и др. Получение бионефти путем гидротермального сжижения Arthrospira platensis и изучение химического состава бионефти и ее бензиновой фракции. журнал прикладной химии. 2019. Т.92. Вып.11. 20.08.2019, стр.1380-1387. P.Kiran Kumar et al. Bio oil production from microalgae via hydrothermal liquefaction technology under subcritical water conditions. Journal of Microbiological Methods. 153 (2018) 106-117. *
М.С. Власкин и др. Получение бионефти путем гидротермального сжижения влажной биомассы микроводорослей. Энергия биомассы. N22-24. 15.08.2018, стр.68-79. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Siddiki et al. Microalgae biomass as a sustainable source for biofuel, biochemical and biobased value-added products: An integrated biorefinery concept
Peter et al. Continuous cultivation of microalgae in photobioreactors as a source of renewable energy: Current status and future challenges
Barreiro et al. Hydrothermal liquefaction (HTL) of microalgae for biofuel production: state of the art review and future prospects
Subhash et al. Challenges in microalgal biofuel production: A perspective on techno economic feasibility under biorefinery stratagem
Raheem et al. Thermochemical conversion of microalgal biomass for biofuel production
Kröger et al. Review on possible algal-biofuel production processes
Amin Review on biofuel oil and gas production processes from microalgae
US8735139B2 (en) System and method for continuous fermentation of algae
Singh et al. A critical review of biochemical conversion, sustainability and life cycle assessment of algal biofuels
Shahi et al. Bio-oil production from residual biomass of microalgae after lipid extraction: The case of Dunaliella sp
Taparia et al. Developments and challenges in biodiesel production from microalgae: A review
CN105062653B (en) Method for preparing aviation fuel from microalgae
Halder et al. Recent trends and challenges of algal biofuel conversion technologies
Smachetti et al. Microalgal biomass as an alternative source of sugars for the production of bioethanol
Sivaranjani et al. A comprehensive review on biohydrogen production pilot scale reactor technologies: sustainable development and future prospects
RU2701372C1 (en) Method of producing biofuel
Gharabaghi et al. Biofuels: bioethanol, biodiesel, biogas, biohydrogen from plants and microalgae
RU2794959C1 (en) Method for obtaining biofuel
EP2586870B1 (en) Process for producing a biocrude from microalgae
Connelly Second-generation biofuel from high-efficiency algal-derived biocrude
Praveena et al. A systematic review on biofuel production and utilization from algae and waste feedstocks–a circular economy approach
Diltz et al. Biofuels from algae
RU2787359C1 (en) Plant for biofuel production
Biller Hydrothermal processing of microalgae
Sanju et al. Algal Biomass and Biofuel Production