۱٫ معرفی
انگیزه جستجو برای منابع انرژی جایگزین نتیجه کاهش منابع فسیلی، افزایش قیمت انرژی و اثرات منفی زیست محیطی است. [
۱,
۲]. روند جهانی برگشت ناپذیر و بلندمدت افزایش مصرف انرژی [
۳,
۴] به منابع انرژی جدید نیاز دارد [
۵,
۶] به منظور تضمین امنیت انرژی با پایداری زیست محیطی همزمان [
۷,
۸]. رشد دینامیکی انرژی خورشیدی، آبی و باد که به شدت تحت تاثیر شرایط آب و هوایی/فصل قرار دارند [
۹] هنوز برای حذف تدریجی سوخت های فسیلی کافی نیست [
۱۰,
۱۱]. در نتیجه، مواد انرژی جدیدی مورد نیاز است که در دسترس بودن آنها مستقل از فصل یا شرایط جغرافیایی، موقعیت مکانی یا آب و هوا باشد. [
۱۲,
۱۳]. علاوه بر این، امید است که منابع جدید انرژی پایان ناپذیر و پایدار باشند و/یا اجازه استفاده از مواد دور ریخته شده را بدهند. [
۱۴,
۱۵].
یکی از موادی که با نیازهای ذکر شده مطابقت دارد، ماده آلی غیر گلیسرول است [
۱۶]که نمونه ای از محصول جانبی در فرآیند تولید بیودیزل است [
۱۷,
۱۸]. سوخت دیزل یکی از پرکاربردترین سوخت های هیدروکربنی در حمل و نقل و همچنین تولید گرما و برق است [
۱۹,
۲۰]. میانگین مصرف سالانه (۲۰۲۱) گازوئیل و نفت گرمایشی در ۱۸۳ کشور ۱۳۵۸۴۰ بشکه در روز بوده است. [
۲۱] و مسئول ۵۷٫۸ · ۱۰ است
۶ تن CO
2 انتشارات [
۲۱]. به همین دلیل، بیودیزل به عنوان جایگزینی پایدار برای سوخت دیزل معمولی توجه خاصی را به خود جلب می کند.
این سوخت جایگزین با تجدیدپذیری، انتشار کمتر آلاینده ها (بدون محتوای گوگرد، به جز بیودیزل حاصل از روغن کلزا) و زیست تخریب پذیری مشخص می شود. [
۲۲,
۲۳].
بیودیزل در فرآیند ترانس استریفیکاسیون تری گلیسیریدها (لیپیدها، روغن ها یا چربی ها) به متیل استرهای اسیدهای چرب (FAME) تولید می شود. در این فرآیند، ماده اولیه تری گلیسیرید با الکل (معمولاً متیل الکل) و یک کاتالیزور اساسی (معمولاً هیدروکسید سدیم یا پتاسیم) برای تولید FAME (بیودیزل) و گلیسیرین (پروپان-۱،۲،۳-تریول) به عنوان یک ماده جانبی واکنش نشان می دهد. تولید – محصول [
۲۴,
۲۵]. از نظر حجمی، حدود ۱۰ درصد از معرف های ورودی به گلیسیرین تبدیل می شوند. محصول به دست آمده دارای خواصی مشابه روغن دیزل معمولی است [
۲۴,
۲۶]. گلیسرول خام محصول جانبی اصلی تولید شده در طی ترانس استریفیکاسیون صنعت بیودیزل است و شامل تا ۹۵ درصد گلیسیرین، همراه با مقادیر متناسب آب، متانول، خاکستر سولفوریک و مواد آلی غیر گلیسرولی (MONG) است.
محتوای MONG به ترکیب مواد اولیه و شرایط فرآیند ترانس استریفیکاسیون بستگی دارد [
۲۷,
۲۸,
۲۹]. MONG به دست آمده از تصفیه گلیسرول خام معمولاً به عنوان زباله در نظر گرفته می شود. در مورد روغن جاتروفا، غلظت جرمی از ۱۱٪ تا ۲۱٪ متغیر است. [
۳۰]. روغن نخل دارای محتوای MONG بسیار کم زیر ۲٪ است. [
۳۱]. MONG همچنین در روغن سرخ کردنی استفاده شده به مقدار ۱۴٫۷٪ وجود دارد. [
۳۲]. غلظت جرمی بالای MONG در روغن سویا و روغن نباتی استفاده شده به ترتیب ۲۳٫۵% و ۳۸٫۸% شناسایی شده است. [
۳۳]. غلظت قابل توجهی کمتر MONG در فرآیندهای صابونی سازی (۳-۴٪) و هیدرولیز (۰٫۷-۱٫۰٪) یافت می شود. [
۳۴].
بیودیزل ممکن است از منابع تجدیدپذیر جایگزین، به عنوان مثال، جاتروفا، سویا، روغن نخل، ریزجلبک ها تولید شود. [
۳۵,
۳۶]و روغن های پخت و پز استفاده شده و غیره. [
۳۷]. توسعه تولید بیودیزل مقدار مواد زائد مختلف را افزایش داده است، به عنوان مثال، گلیسرول و MONG، که در مجموع به عنوان گلیسرول خام شناخته می شوند. [
۳۸]. در حال حاضر تولید جهانی بیودیزل تقریباً ۳۳ میلیارد لیتر در سال است [
۳۹].
گلیسرول خالص ممکن است در صنایع مختلفی که مشتقات اسیدهای چرب مورد استفاده قرار می گیرند، از جمله داروسازی، آرایشی، محصولات غذایی، خوراک دام، تنباکو، کاغذ و منسوجات با خواص برجسته (تولید کم بارهای الکترواستاتیک، کشسانی و مقاومت ذاتی لکه) استفاده شود. و همچنین در سنتز سوخت های زیستی مانند بیودیزل، بیوهیدروژن یا بیواتانول و غیره. [
۴۰,
۴۱]. علیرغم کاربردهای گسترده گلیسرول و نتایج آن، این ماده همچنان به عنوان یک محصول زائد در نظر گرفته می شود. مطالعات موجود کاربردهای MONG را برای تولید کوپلیمرها و الیاف مورد استفاده در چاپ سه بعدی نشان می دهد که راه حلی بالقوه برای کاهش استفاده از پلیمرهای مصنوعی در فناوری های چاپ سه بعدی است. [
۲۶,
۴۲].
استفاده از گلیسرول فنی یا MONG به عنوان سوخت پتانسیل قابل توجهی دارد، اما مشکلات قابل توجهی در استفاده مستقیم از آنها به عنوان سوخت، به عنوان مثال، در فرآیند احتراق وجود دارد. [
۲۴]. آنها با ارزش حرارتی پایین ۱۱٫۳ MJ/kg، دمای خود اشتعال بالا تقریباً ۳۷۰ درجه سانتیگراد در مقایسه با بنزین (۲۸۰ درجه سانتیگراد) و گازوئیل (۲۱۰ درجه سانتیگراد) و ویسکوزیته بالا در دمای اتاق مشخص می شوند. [
۲۸].
یک مسیر امیدوارکننده برای استفاده از MONG به عنوان یک منبع انرژی، تبدیل حرارتی آن به سوخت های با ارزش افزوده است که مشکلات فنی فوق الذکر را از بین می برد. راه حل های متنوعی از جمله گازی شدن پیشنهاد شده است [
۴۳] یا تبدیل به سوخت مایع [
۴۴,
۴۵]اما انتظار می رود تبدیل به سوخت های گازی بیشترین پتانسیل کاربرد را داشته باشد. این امر پتانسیل استفاده از سوخت های گازی را برای تولید گرما و نیرو در سیستم های موجود، جایگزینی گاز طبیعی با گاز فرآیندی تصفیه شده باز می کند. [
۴۶]، یا استفاده از گاز فرآیند تصفیه شده برای کارکرد پیل های سوختی [
۴۷].
فرآیند تبدیل به گاز مجموعه ای از واکنش های ترموشیمیایی را در بر می گیرد. نقش آن تبدیل این است که یک ماده اولیه آلی مایع یا جامد را به محصولات گازی – گاز فرآیند – و محصولات جانبی جامد تبدیل کند. ترکیب گاز فرآیند از نوع ماده اولیه، دما و فشار و به صورت اختیاری، عامل گازی – بخار، دی اکسید کربن، هوا و اکسیژن است. حامل عامل مسئول اکسیداسیون جزئی مواد آلی است و مرحله اولیه فرآیند تبدیل به گاز است. سپس مواد آلی موجود در ماده اولیه تحت خشک شدن، پیرولیز، اکسیداسیون و احیا قرار می‌گیرند که منجر به تشکیل گاز فرآیندی می‌شود. ترکیبات اصلی آن عبارتند از C
2-C
3 هیدروکربن‌ها، هیدروژن، دی‌اکسید کربن، متان و قطران (هیدروکربن‌های سنگین‌تر) با چگالش در محدوده ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد [
۴۸]. بسته به مواد خام مورد استفاده، فرآورده های جانبی گازی، مانند HCl، H
2S یا N
2، همچنین می تواند در گاز فرآیند وجود داشته باشد [
۴۹,
۵۰]که در مورد مواد زائد مورد استفاده به عنوان خوراک ضروری است.
ترکیب گاز فرآیند نه تنها به نوع ماده اولیه مورد استفاده، بلکه به شرایط فرآیند نیز بستگی دارد. جدا از دما و فشار، طراحی گازیفایر نقش مهمی دارد. انواع زیادی از انواع و طرح‌های گازیفایر شناخته شده‌اند که در میان آنها گازیفایرهای بستر ثابت با جریان بالا/پایین، بستر سیال گردشی/حباب‌دار و گازیفایرهای کوره دوار با بستر جریان حباب‌دار رایج‌ترین انواع طراحی هستند. [
۵۱,
۵۲].
راکتور گازی دوار یکی از پرکاربردترین انواع راکتور است که تمام مزایای راکتور بستر ثابت را با هم ترکیب می کند و به طور همزمان مشکل اصلی آن را که انباشته شدن بستر است برطرف می کند. این مشکل ناشی از ناهمگونی سوخت یا قطع جریان عامل گازی است و عملکرد راکتور را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد.
در مقابل، چرخش محفظه راکتور اجازه حرکت مواد اولیه را می دهد و انتقال جرم و حرارت را افزایش می دهد. در واقع، راکتور گازی سازی دوار در مزایای راکتورهای بستر سیال ثابت و راکتورهای بستر مشترک است و نیازی به دستگاه های انرژی بر ندارد. فرآیند تبدیل به گاز ثابت است و بسته به ناهمگنی سوخت ضعیف است و امکان تنظیم پارامترهای عملیاتی را فراهم می کند، به عنوان مثال، جریان عامل گازی و دمای منطقه گازی شدن و غیره. به ویژه برای کاربردهای صنعتی، به ویژه در مواردی که یک فرآیند دائمی مورد نیاز است، قابل استفاده است [
۵۳].
راکتورهای دوار کاربرد اصلی را در سیستم های تبدیل زباله به انرژی پیدا می کنند. در طی فرآیندهای احتراق، تبخیر زدایی صورت می گیرد که شامل دفع مواد فرار از سوخت یا زباله است. دمای بالا، ظرفیت جابجایی مواد خوراک و حذف مداوم خاکستر، راکتورهای دوار را برای حذف ترکیبات خطرناک موثر می‌سازد. علاوه بر این، یک راکتور دوار می تواند با یک محفظه احتراق ثانویه برای سوزاندن ترکیبات تبخیر شده از محفظه اولیه مجهز شود. [
۵۴].
فرآوری حرارتی محصولات مایع یا نیمه مایع (دوغاب، خمیر و …) مستلزم استفاده از دستگاه های مناسب است. امکان احتراق در مشعل برای سوخت مایع یا روی رنده به عنوان سوخت جامد وجود ندارد. تکنولوژی مناسب، تجزیه حرارتی دوغاب به گاز فرآیند و به دنبال آن احتراق آن است. این فرآیند مستلزم استفاده از یک راکتور به شکل یک محفظه گرم است که در آن سوخت عرضه شده در شرایط بی هوازی تجزیه حرارتی می شود. بسته به محدوده دما، این فرآیند را گرمالیز یا پیرولیز می نامند. چنین راکتورهایی اغلب در کراکینگ حرارتی پلی اولفین ها استفاده می شوند [
۵۵,
۵۶] (از جمله زباله های پلاستیکی). این راکتورها معمولاً با گازهای دودکش از مشعل گرم می شوند که بخشی از گاز تولید شده در فرآیند پیرولیز در داخل آن را می سوزاند. این دستگاه ها نیاز به کنترل دمای دیواره راکتور دارند، زیرا گرمای بیش از حد موضعی منجر به تشکیل کک هایی می شود که به دیواره های داخلی راکتور می چسبند. این کک ها انتقال حرارت به مواد فرآوری شده را محدود می کنند و منجر به کاهش راندمان فرآیند می شوند. راکتورهایی از این نوع که با گازهای دودکش گرم می شوند، نیاز به تمیز کردن مکرر دیواره های داخلی دارند. استفاده از راکتور با پوسته گرمایش به ما امکان می دهد به توزیع یکنواخت دما در سطح داخلی راکتور و کنترل بهتر دمای فرآیند دست یابیم. برای محدوده دمایی تا ۳۰۰ درجه سانتی گراد، محیط گرمایش داخل پوسته راکتور می تواند بخار یا روغن حرارتی باشد. دماهای بالاتر مستلزم استفاده از عوامل مقاوم در برابر درجه حرارت بالا، مانند نمک های مذاب یا فلزات است.
هدف این تحقیق کشف پتانسیل استفاده از MONG به عنوان یک منبع انرژی، از طریق تبدیل پیرولیتیک آن به گاز است. در این مقاله، مطالعه فرآیند پیرولیز MONG در یک راکتور پیرولیز انجام شد و سپس ویژگی‌های انتخابی گاز فرآیند حاصل، مانند ترکیب شیمیایی و ارزش حرارتی را تعیین کردیم. باید تاکید شود که مطالعات در مورد کاربرد MONG به عنوان یک منبع انرژی در ادبیات محدود است، به ویژه با استفاده از فن آوری تجزیه در اثر حرارت یا گاز سازی. این مقاله تجزیه و تحلیل جامعی از MONG به عنوان یک منبع انرژی از جمله تأثیر زیست محیطی آن ارائه می دهد.
۳٫ نتایج
برای محاسبه محتوای خاکستر، نمونه‌هایی از ماده خام مرطوب و خشک شده در دمای ۱۱۰ درجه سانتیگراد استفاده شد و سپس در دمای ۸۲۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳ ساعت سوزانده شد. غلظت جرمی خاکستر در نمونه خام ۱۲٫۶ درصد بود در حالی که در نمونه خشک شده به ۳۱٫۵ درصد افزایش یافت. غلظت جرمی اجزای فرار ۸۶٫۱ درصد بود. میزان رطوبت MONG مورد استفاده در آزمایش ۵۹٪ بود. تجزیه و تحلیل تقریبی MONG خام در ارائه شده است
میز ۱.
تجزیه و تحلیل CHNS بر روی سه سری نمونه انجام شد. میانگین نتایج نمونه های تجزیه و تحلیل شده در ارائه شده است
جدول ۲.
جزء غالب MONG کربن در ۴۹٫۰٪ (m/m) است. محتوای هیدروژن برابر با ۸٫۳٪ (m/m) است. در حالی که محتوای نیتروژن در سطح ۰٫۴۰٪ (m/m) است. و محتوای گوگرد زیر حد تشخیص است.
که در
جدول ۳ و
جدول ۴، مقادیر به دست آمده از تعادل انرژی و جرم ارائه شده است. نرخ شار جرمی خوراک خام خشک محاسبه شده از رابطه (۱) ۲٫۶۵ کیلوگرم در ساعت بود. نرخ شار جرمی گاز پیرولیتیک حاصل، با احتساب رطوبت، ۶۷/۵ کیلوگرم بر ساعت بود. نرخ جریان جرمی گاز پیرولیتیک خشک با کم کردن نرخ شار جرمی سایر محصولات تولید شده در فرآیند، رطوبت و خاکستر (۲) به دست آمد که منجر به ۱٫۸۲ کیلوگرم در ساعت شد. ارزش حرارتی اندازه گیری شده گاز پیرولیتیک ۰۷/۳۵ مگاژول بر کیلوگرم بود و به طور قابل توجهی بالاتر از MONG خام بود. واکنش پیرولیز یک فرآیند گرمازا بود که در دمای ثابت رخ می داد. از این رو، گرمای واکنش برابر با اتلاف حرارت است. از معادله (۴)، مقدار شار اتلاف حرارت ۶٫۳۳ کیلووات تعیین شد که نشان دهنده ۲۶٪ انرژی در ماده خام مرطوب است.
در نتیجه، کسری از محصولات فرآیند پیرولیز MONG به شرح زیر است: گاز پیرولیز خشک ۲۸٫۰٪، زباله جامد (خاکستر) ۱۲٫۸٪، رطوبت ۵۹٫۲٪.
شکل ۴ ترکیب گاز پیرولیز را پس از تصفیه در اسکرابر ارائه می دهد. این گاز از ۷۰٫۷ درصد هیدروکربن ها تشکیل شده است که اتیلن (۲۳٫۱۹ درصد)، متان (۱۹٫۱۳ درصد)، C3 (12.31 درصد)، اتان (۸٫۷۱ درصد) و بوتن ها (۵٫۷۱ درصد) اجزای اصلی هستند. محتویات ناچیز هیدروکربن های بالاتر (C5، C6، C7) شناسایی شد. ترکیبات غیر هیدروکربنی شامل مونوکسید کربن (۱۵٫۷۸٪)، دی اکسید کربن (۹٫۶۲٪)، هیدروژن (۱٫۵۲٪)، نیتروژن و اکسیژن (۲٫۳۵٪) است. در مجموع، میزان اجزای قابل احتراق برابر با ۸۸ درصد است. مقدار کسری روغن جذب شده در اسکرابر نسبتاً کم است. از این رو، نتیجه می‌شود که نسبت هیدروکربن‌های بالاتر نیز در گاز خام مستقیماً ناشی از پیرولیز کم است.
تجزیه و تحلیل ارزش حرارتی اجزای اصلی گاز فرآیند نشان می دهد که حدود. ۷۰ درصد گازها ترکیباتی هستند که با ارزش حرارتی بالا مشخص می شوند و اکثریت آنها هیدروکربن های سبک هستند.
۴٫ بحث
تجزیه و تحلیل CHNS نشان می دهد که MONG به عنوان یک ماده اولیه خام با ترکیب پایدارتری در مقایسه با کود مرغی مشخص می شود. [
۵۹] از نظر محتوای نیتروژن و گوگرد. میزان نیتروژن در MONG برابر با ۰٫۴ درصد است، در حالی که در کود مرغی برابر با ۱٫۶ درصد است. محتوای گوگرد در کود مرغی ۰٫۴۵٪ است، در حالی که در MONG محتوای گوگرد قابل توجهی تشخیص داده نمی شود. علاوه بر این، MONG حاوی کربن بیشتر، ۴۹٪ در مقابل ۳۸٫۳۷٪ در کود مرغی، و همچنین هیدروژن بیشتری است: ۸٫۳٪ در مقابل ۴٫۸۵٪ در کود مرغی. در نتیجه، MONG حاوی ترکیبات کالری بیشتر و اجزای انتشار کمتر است.
گاز پیرولیز از MONG با ارزش حرارتی در سطح ۲۴٫۰۲ MJ/m مشخص می شود.۳ در مقابل گاز حاصل از کود مرغی در محدوده ۶٫۴۷ MJ/m3 تا ۹٫۴۷ مگا ژول در متر۳. این به ما امکان می دهد نتیجه بگیریم که گاز مشتق شده از MONG دارای ارزش حرارتی بیش از ۲٫۵ برابر بیشتر از گاز مشتق شده از کود مرغی است. علاوه بر این، انتشار گازهای گلخانه ای به میزان قابل توجهی از احتراق گاز پیرولیز MONG انتظار می رود.
نتایج ارائه شده در بخش نتایج نشان می دهد که گاز فرآیند تجزیه و تحلیل شده دارای پتانسیل قابل توجهی برای کاربرد آن به عنوان سوخت جایگزین برای، به عنوان مثال، تولید گرما در دیگهای بخار است. ارزش حرارتی زیاد و محتوای هیدروکربن بالا آن را به یک سوخت جذاب تبدیل می کند که ممکن است جایگزین سوخت های فسیلی شود. مزیت اضافی سوخت مشتق شده از زیست توده کاهش اثرات زیست محیطی آن در مقایسه با سوخت های معمولی است. به منظور ارزیابی اثر زیست محیطی استفاده از سوخت گازی مشتق از MONG برای تولید گرما، تجزیه و تحلیل LCA انجام شد.
از نظر ترکیب گاز، گاز مشتق شده از MONG با حدود مشخص می شود. ۲ برابر بیشتر از متان (۱۹٫۱۳٪ در مقابل حدود ۱۰٪)، مقدار قابل توجهی بیشتر از هیدروکربن های بالاتر (۵۰٪ در برابر حدود ۳٪)، و مقدار بیشتر مونوکسید کربن (۱۵٫۷۸٪ در مقابل حدود ۱۰٪). ٪. در مقابل، محتوای هیدروژن در گاز پیرولیز MONG تنها ۱٫۵۲٪ است، در حالی که در کود مرغی گاز پیرولیز حدودا است. ۱۵ درصد گاز حاصل از کود مرغی حاوی ترکیبات بی اثر بیشتری است: CO2 (40٪ در مقابل ۹٫۶۲٪)، N2 (15% در مقابل کمتر از ۲٫۳۵%).
در حالی که ترکیب گاز پیرولیز از MONG پایدارتر است و ارزش حرارتی بیشتری دارد، MONG به عنوان یک ماده اولیه خام حاوی خاکستر بیشتری در مقایسه با کود مرغی است (۳۱٫۵٪ در مقابل ۹٫۱۱٪). این نشان می دهد که استفاده از MONG به عنوان یک منبع انرژی منجر به افزایش مقدار زباله جامد می شود. با این حال، انتظار می رود که خاکستر کود مرغی و MONG برای اهداف کوددهی قابل استفاده باشد.
هدف ارزیابی چرخه حیات (LCA) ارزیابی تأثیر زیست‌محیطی تولید گرما بر اساس گاز فرآیند حاصل از تجزیه در اثر حرارت MONG در مقایسه با سوخت‌های فسیلی معمولی بود. فرآیند مرجع تولید ۱ مگاوات را در نظر می گیرد
تی گرما، با استفاده از گاز پیرولیز MONG در مقابل گاز طبیعی، زغال سنگ و زغال سنگ.
جدول ۵ داده های ورودی تجزیه و تحلیل LCA را در مورد انرژی، مواد و داده های حاصل ارائه می دهد: محصولات جانبی، انرژی و انتشار [
۵۷,
۶۰].
جدول ۶ داده‌های ورودی و خروجی را برای تمام فرآیندهای مقایسه شده با اشاره به دسته‌های تأثیر محیطی ارائه می‌کند.
مقایسه چهار فرآیند مورد مطالعه نشان می دهد که تولید ۱ مگاواتتی گرما در مقایسه با گاز طبیعی، زغال سنگ قهوه ای و زغال سنگ سخت در همه دسته ها اثر کاهش قابل توجهی نشان می دهد. مهمترین مزیت استفاده از سوخت گازی مشتق شده از MONG به عنوان یک منبع انرژی جایگزینی سوخت های فسیلی با سوخت حاصل از زیست توده است.
علاوه بر این، راه حل مورد مطالعه اجازه می دهد تا کاهش قابل توجهی در انتشار، به ویژه CO2 و SOایکس، به طوری که با معیارهای پایداری مطابقت داشته باشد.
این به ما اجازه می دهد تا انتشار گازهای گلخانه ای، به ویژه CO را کاهش دهیم۲ و SOایکس و در نتیجه اثرات زیست محیطی فرآیند تولید گرما را کاهش می دهد. جایگزینی سوخت‌های فسیلی با گاز فرآیند پیرولیز MONG یک جایگزین پایدار برای سوخت‌های فسیلی است که به کاهش منابع طبیعی، رسوب زباله و گرم شدن کره زمین اشاره دارد.
۵٫ نتیجه گیری ها
این مطالعه تبدیل پیرولیتیک MONG به گاز پر کالری را توصیف می‌کند که روی یک ایستگاه آزمایشی متشکل از یک محفظه چرخان با پوسته گرمایش پر از سرب مایع انجام شد. این ساختار محفظه اجازه توزیع یکنواخت دما را می دهد که برای پایداری فرآیند پیرولیز بسیار مهم است. بر اساس اندازه‌گیری‌ها و محاسبات تعادل، مقدار گرمای مورد نیاز برای حفظ فرآیند اتوترمال تعیین شد. شار حرارتی محاسبه‌شده لازم برای حفظ واکنش پیرولیز ۶٫۳۳ کیلووات بود که نشان‌دهنده ۲۶ درصد انرژی در ماده خام مرطوب است. از نرخ شار جرمی ماده خام MONG خشک (۶۵/۲ کیلوگرم در ساعت)، ۸۲/۱ کیلوگرم در ساعت گاز پیرولیتیک خشک با ارزش حرارتی ۰۷/۳۵ MJ/kg به دست آمد. این مقدار به طور قابل ملاحظه ای بالاتر از ارزش حرارتی MONG خام است.
گاز به دست آمده از ۷۰٫۷ درصد هیدروکربن تشکیل شده است که اتیلن (۲۳٫۱۹ درصد)، متان (۱۹٫۱۳ درصد)، C3 (12.31 درصد)، اتان (۸٫۷۱ درصد) و بوتن ها (۵٫۷۱ درصد) اجزای اصلی هستند. محتوای ناچیز هیدروکربن های بالاتر (C5، C6، C7) شناسایی شد. ترکیبات غیر هیدروکربنی شامل مونوکسید کربن (۱۵٫۷۸٪)، دی اکسید کربن (۹٫۶۲٪)، هیدروژن (۱٫۵۲٪)، نیتروژن و اکسیژن (۲٫۳۵٪) است. در مجموع، میزان اجزای قابل احتراق برابر با ۸۸ درصد است. تجزیه و تحلیل ارزش حرارتی اجزای اصلی گاز فرآیند نشان می دهد که تقریباً ۷۰٪ از گاز از ترکیباتی تشکیل شده است که با ارزش حرارتی بالا مشخص می شوند، در درجه اول هیدروکربن های سبک. این پتانسیل را برای کاربرد همه جانبه گاز فرآیند، نه تنها در مشعل ها و دیگهای بخار برای تولید گرما، بلکه به عنوان سوخت موتور، به عنوان مثال، برای انرژی الکتریکی یا ژنراتورهای CHP یا کاربردهای صنعتی باز می کند. MONG ضایعاتی است که در طی تولید بیودیزل تولید می شود و با ارزش حرارتی پایین و اثرات منفی زیست محیطی مشخص می شود. در مقابل، گاز فرآیند تولید شده از تجزیه در اثر حرارت آن دارای ارزش حرارتی بالا و تأثیر قابل توجهی کمتر بر محیط زیست است.
ارزیابی چرخه حیات (LCA) انجام شد، که برای ارزیابی اینکه آیا سوخت گاز تولید شده با معیارهای توسعه پایدار مطابقت دارد یا خیر، بسیار مهم است. تجزیه و تحلیل LCA از ابزارهایی مانند مدل های انرژی و تعادل جرم و مدل های انتشار استفاده کرد.
تأثیر زیست محیطی تولید گرما بر اساس گاز فرآیند حاصل از پیرولیز MONG با سوخت های فسیلی معمولی مقایسه شد. فرآیند مرجع تولید ۱ مگاوات را در نظر می گیردتی گرما، با استفاده از گاز پیرولیز MONG در مقابل گاز طبیعی، زغال سنگ و زغال سنگ. مهمترین مزیت استفاده از سوخت گازی مشتق شده از MONG به عنوان یک منبع انرژی جایگزینی سوخت های فسیلی با سوخت حاصل از زباله های زیست توده است. علاوه بر این، راه حل مورد مطالعه اجازه می دهد تا کاهش قابل توجهی در انتشار، به ویژه CO2 و SOایکس، به طوری که با معیارهای پایداری مطابقت داشته باشد. این به ما اجازه می دهد تا انتشار گازهای گلخانه ای، به ویژه CO را کاهش دهیم۲ و SOایکس و در نتیجه اثرات زیست محیطی فرآیند تولید گرما را کاهش می دهد. جایگزینی سوخت‌های فسیلی با گاز فرآیند پیرولیز MONG یک جایگزین پایدار برای سوخت‌های فسیلی است که به کاهش منابع طبیعی، رسوب زباله و گرم شدن کره زمین اشاره دارد.
مزایای استفاده از گاز پیرولیز مشتق شده از MONG شامل موارد زیر است:
- –
-
استفاده از ضایعات تولید بیودیزل که در حال حاضر کاربرد قابل توجهی ندارد.
- –
-
تولید سوخت گازی با ارزش کالری بالا؛
- –
-
تولید سوخت پایدار با انتشار خالص صفر CO2;
- –
-
کاربرد بالقوه خاکستر زباله جامد برای تولید کود
