طراحي و بررسي يك نمونه دستگاه تبديل زيست‌توده به زيست كربن

كارشناسي ارشد

فرآيند پيروليز يكي از روش¬هاي مديريت ضايعات سلولزي است. پيروليز يكي از روش‌هاي توليد سوخت جايگزين سوخت¬هاي فسيلي از مواد كربني (زيست¬توده)، و مقابله با آلودگي¬ و گرمايش كره زمين است. زيست¬توده يك منبع تجديد¬پذير كربن است كه مي¬توان آن را با فرآيند پيروليز به محصول غني از كربن جامد و مايع، گاز تبديل كرد. توسط فرآيند پيروليز مي¬توان زيست¬توده را به محصول كربني، با ارزش افزوده تبديل كرد. بر اين اساس درك مكانيسم عملكرد و رخداد واكنش¬هاي صورت گرفته و همچنين درك تأثيرپذيري آن از شرايط عملياتي، جهت بهبود و بهينه¬سازي فرآيند ضروري به نظر مي¬رسد. اين پژوهش به طراحي سامانه بستر ثابت پيروليز آهسته و بررسي پيروليز دو نمونه زيست¬توده پوست بادام و برگ چنار مي-پردازد. تمام طراحي¬ها بر مبناي بيشينه زيست¬كربن صورت گرفته است. راكتور از جنس فولاد ضد¬زنگ و از نوع بستر ثابت است. راكتور طراحي‌شده داراي قطر داخلي cm 3.8 و ارتفاع cm32 مي¬باشد. كوره طراحي‌شده داراي توان الكتريكي kW2 و با نرخ دمايي °c/min 20 مي¬باشد. همچنين سامانه داراي يك كندانسور با توان حرارتي 9.9 kW مي¬باشد. در مرحله بعد دو منبع زيست¬توده پوست بادام و برگ چنار با توجه به متفاوت بودن تركيب درصد سلولز ، همي¬سلولز و ليگنين در آن¬ها انتخاب شدند و پارامترهاي تأثيرگذار بر فرآيند پيروليز دو نمونه زيست‌توده (پوست بادام ، برگ چنار) به‌صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. تأثير پارامترهاي دما از 300 تا 550 درجه سانتي‌گراد، شدت ‌جريان گاز نيتروژن ازl/min 0.4 تا 2.2 و اندازه زيست¬توده از mm0.5 تا 2.36 بر بازده محصولات مورد بررسي قرارگرفت. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش دما و افزايش دبي گاز نيتروژن بازده زيست¬كربن كاهش پيدا مي¬كند. همچنين از نتايج مشهود است با افزايش اندازه ذرات تا mm2 بازده زيست¬كربن كاهش پيدا كرده و پس از mm2 بازده كمي افزايش پيدا مي¬كند. بيشترين بازده زيست¬كربن پوست بادام در اندازه ذرات mm0.5 تا 0.8 بوده است و برابر 27.46 درصد مي باشد. در بخش بعدي پژوهش تعدادي نمونه¬هاي زيست¬كربن با استفاده از NaOH فعال شد و از آن در جذب دو ماده شيميايي رنگي ميتلن-آبي و رودامين-B مورد استفاده قرار گرفت. سطح ويژه زيست كربن بادام تشكيل شده در دماي 500 درجه سانتي‌گراد بد از فعال¬سازي از m2/g 6.4 به m2/g 615.04 رسيده است. نتايج جذب سطحي نشان داد كه كربن فعال به دست آمده از زيست¬كربن با اندازه mm0.5 تا 0.85 بيشترين ميزان جذب را در هر دو محلول متيلن-آبي و رودامين-B دارد و به ترتيب ميزان جذب آنها برابر mg/g 38.78 و mg/g 18.87مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: پيروليز، زيست¬توده، طراحي، راكتور بستر ثابت، فعال¬سازي.

193230

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سلمان موحدي راد