RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: The Intermediate Pyrolysis of Grain Residue

Publication Type Doctoral Thesis
Funding for basic activity State funding for education
Defending: 07.02.2019 15:30, Rīgas Tehniskās universitātes Ķīmijas nozares promocijas padomes P-01 atklātajā sēdē Rīgā, Paula Valdena ielā 3, 272. telpā
Publication language Latvian (lv)
Title in original language Graudkopības atlikumu vidēji ātrā pirolīze
Title in English The Intermediate Pyrolysis of Grain Residue
Field of research 1. Natural sciences
Sub-field of research 1.4 Chemical sciences
Authors Kristīne Lazdoviča
Keywords griķu, kviešu salmi un kviešu klijas, termiskā un katalītiskā pirolīze, TG FTIR metode
Abstract Viena no bioresursu pārstrādes tehnoloģijas grupām ir termoķīmiskā pārveide. Tā ietver gazifikāciju, pirolīzi un sašķidrināšanu, tieši pirolīzes process tiek uzskatīts par vienu no daudzsološākajiem variantiem. Pirolīzes procesā no biomasas iegūst nekondensējamās gāzes, bioeļļu un bioogli. Strauji attīstās virziens, kurā pirolīzes mērķis ir transporta degvielas - bioeļļa ar augstu aromātisko un alifātisko ogļūdeņražu saturu. Pirolīzes procesi vidēji ātrās pirolīzes apstākļos, izmantojot zemas kvalitātes izejvielas, ir maz pētīti. Promocijas darbā pētīta vietējo bioresursu – griķu un kviešu salmu un kviešu kliju termiskā un katalītiskā vidēji ātrā pirolīze, izmantojot TG - FTIR metodi. Termiskajā pirolīzē noskaidrots, ka lielāks temperatūras celšanas ātrums un augstāka temperatūra termiskās pirolīzes procesā neatkarīgi no izejvielas nodrošina augstākas kvalitātes bioeļļu, ar zemāko organisko skābju un augstāko ogļūdeņražu, anhidrocukuru un fenolu saturu tajā. Darbā izpētīta kalciju saturošu neorganisku (CaO, Ca(OH)2, CaCO3, 850 °C termiski apstrādāts dolomīts), mezoporainu ceolītu (ZSM-5, MCM-41), platīna grupas metālu (5% Pt/C, 5% Pd/C) un nanopulveru (NiFe2O4, Ni-Al2O3, NiAl2O4, Ni-MnAl2O4, Ni-MgO, Fe3O4) katalizatoru spēju katalizēt deoksigenēšanas reakcijas, nodrošinot augstvērtīgākas bioeļļas ieguvi. Veikto eksperimentu rezultāti parādīja, ka kalciju saturošie neorganiskie katalizatori daļēji uzlabo bioeļļas sastāvu, samazinot organisko skābju saturu. Ceolīti neveicina anhidrocukuru un fenolu veidošanos pirolīzes eļļā, toties ir piemēroti bioeļļas ar augstu ogļūdeņražu saturu iegūšanai. Platīna grupas katalizatori ir aktīvāki zemākās temperatūrās un intensīvāk spēj samazināt karboksil- un karbonilgrupu saturošo savienojumu rašanos, tādējādi stabilizējot bioeļļu. Visi pētījumā izmantotie niķeli saturošie katalizatori spēj samazināt cieto atlikumu biomasai pirolīzes procesā, šos katalizatorus var izmantot kā pārogļošanās produkta daudzuma samazinātājus. Nanopulveri ir piemēroti bioeļļas ar augstu ogļūdeņražu saturu iegūšanai. Apkopojot pētījuma rezultātus, noskaidrots, ka augstāko ogļūdeņražu saturu bioeļļā var sasniegt, veicot kviešu salmu pirolīzi 700 °C temperatūrā katalizatoru ZSM-5 un 5% Pd/C klātbūtnē.
Abstract in English Thermochemical conversion processes include three subcategories: pyrolysis, gasification, and liquefaction. Pyrolysis plays a vital role in the biomass conversion as one of the promising thermal conversion routes. Non-condensable gases, bio-oil, and solid char are obtained from biomass pyrolysis. The rapidly evolving research direction to upgrade pyrolysis bio-oil into high quality liquid bio-fuels - bio-oil with high content of aromatic and aliphatic hydrocarbons. The intermediate pyrolysis using low quality feedstocks was poorly studied. The thesis describes the thermal and catalytic intermediate pyrolysis of buckwheat and wheat straws and wheat bran by using TG-FTIR method. We found that the higher heating rate and temperature on the pyrolysis provide the higher content of hydrocarbons, anhydrosugars and phenols and lowest content of acids in bio-oil from regardless feedstocks. In this study, the ability of zeolites (ZSM-5, MCM-41), noble-metals (5% Pt/C, 5%Pd/C), nanopowders (NiFe2O4, Ni-Al2O3, NiAl2O4, Ni-MnAl2O4, Ni-MgO, Fe3O4), and inorganic calcium - based catalysts (CaO, Ca(OH)2, CaCO3, calcined dolomite of 850 °C) to catalyzed deoxygenation reactins on the pyrolysis from feedstocks were studied. The results of experiments showed that the inorganic calcium based catalysts partly improved the composition of bio-oil by reducing content of organic acids. The zeolites didn't promote content of anhydrosugars and phenols in bio-oil but those are suistable to obtain bio-oil with higher content of hydrocarbons. The platinum group catalysts are more active at lower temperature on the pyrolysis than zeolites, nanopowders, and inorganic calcium-based catalysts. Those intense able to reduced carboxyl and carbonyl groups containing compounds thus stabilizing bio-oil. In this study, all of nickel containing nanopowders can able to reduce the solid residue from biomass pyrolysis processes. Nanopowders are suitable for the production of bio-oil with high hydrocarbon content. To summarize the results of the study, we found that the ZSM-5 and 5% Pd/C give the highest hydrocarbon in the bio-oil from wheat straw pyrolysis at 700 °C.
Reference Lazdoviča, Kristīne. The Intermediate Pyrolysis of Grain Residue. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2019. 167 p.
Full-text Full-text
Summary in English Summary in English
ID 28842