“Ανάπτυξη αποδοτικών καταλυτικών συστημάτων για την καταλυτική αεριοποίηση Βιοκαυσίμων”

Abstract

H παρούσα εργασία εστιάζεται στην επίδραση των συνθηκών πυρόλυσης ελαιοπυρήνα (ΜΥΛΟΙ ΚΡΗΤΗΣ, Χανιά, Κρήτη) στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και στη δραστικότητα των παραγόμενων βιοεξανθρακωμάτων. Μελετήθηκαν δύο διαφορετικοί τρόποι παραγωγής βιοεξανθρακωμάτων (φρύξη και ανθρακοποίηση). Τα καύσιμα χαρακτηρίστηκαν ως προς τη χημική σύνθεση, τη κρυσταλλική δομή (XRD), το πορώδες (BET), τη μορφολογία της επιφανείας (SEM), τη κατανομή μεγέθους σωματιδίων (PSD) και τη θερμική τους συμπεριφορά (TGA). Η ενεργότητα αεριοποίησης των παραγόμενων βιοεξανθρακωμάτων ως προς το CO2 εξετάστηκε διεξοδικά και επιχειρήθηκε η αλληλοσυσχέτιση της με τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των βιοεξανθρακωμάτων. Πιο συγκεκριμένα, μετά την παράθεση όλων των κατηγοριών και τύπων βιομάζας που είναι διαθέσιμα με βάση το δυναμικό που υπάρχει παρουσιάστηκε ο ελαιοπύρηνας και η διαδικασία παραγωγής του αερίου σύνθεσης μέσω της αεριοποίησης, το οποίο είναι το κύριο προϊόν που θέλουμε να παραχθεί. Στη συνέχεια, αφού περιγράφηκε αναλυτικά η πειραματική διάταξη και τα τμήματα που την αποτελούν μελετήθηκε η φόρτιση από την προσθήκη 20 mg, 40 mg και καθόλου φορέα (CeO2) αλλά και η μέθοδος παρασκευής του φορέα που χρησιμοποιήθηκε για την βελτίωση της αντίδρασης. Σε αυτή την κατεύθυνση, περιγράφηκε αναλυτικά ο τρόπος ανάμιξης του πυρηνόξυλου με φορείς δημητρίας και κατ’ επέκταση η εφαρμογή τους στο σύνολο των πειραμάτων που διεξήχθησαν. Έτσι, η ποσότητα του καυσίμου ζυγιζόταν και τοποθετούνταν στον αντιδραστήρα σταθερής κλίνης, ο οποίος με τη σειρά του εισερχόταν στον καυστήρα. Κατά τη διάρκεια αυτού προγραμματιζόταν η θερμοκρασία και ο ρυθμός ανόδου αυτής ξεκινώντας από τους 300ο C και με ρυθμό ανόδου 2ο C/min. Οι αναλύσεις ξεκινούσαν από τους 300ο C και συνεχίζονταν έως τους 900ο C, παρέχοντας ποσότητα CO2 στην αντίδραση, δίνοντας τα ανάλογα αποτελέσματα με τη βοήθεια του χρωματογράφου στην οθόνη του υπολογιστή. Τέλος, οι μετρήσεις έδειξαν πως τα βέλτιστα αποτελέσματα παραγωγής του CO θα παραχθούν αν έχουμε πυρηνόξυλο επεξεργασμένο στους 500 οC, το οποίο θα έχει αναμιχθεί με 20 mg εμπορικού φορέα ο οποίος θα έχει παρασκευασθεί με την υδροθερμική μέθοδο. The present work focuses on the effect of the olive-kernel’s pyrolysis conditions (CRETE MILLS, Chania, Crete) on the physicochemical characteristics and the activity of the produced bio-chars. Two different ways of producing bio-chars (torrefaction and carbonization) were studied. The fuels were characterized in terms of chemical composition, crystalline structure (XRD), porosity (BET), surface morphology (SEM), particle size distribution (PSD) and thermal behavior (TGA). Gasification activity of the produced bio-chars in terms of CO2 was thoroughly examined and attempted its interaction with the physico-chemical characteristics of bio-chars. More specifically, after listing all the categories and types of biomass that are available on the basis of the present potential, there were presented the olive-kernel and the production process of the synthesis gas through gasification, which is the main product we want to produce. Then, after describing analytically the experimental layout and its parts, it catalyst loading was studied by adding 20 mg, 40 mg CeO2 but also and the preparation method of CeO2 was used to improve the reaction. In this direction, it was described analytically the way of mixing of the olive-kernel with cerebral carriers and therefore their application to the set of experiments carried out. Thus, the amount of fuel was weighed and placed in the fixed bed reactor, which in turn entered the burner. During this time, the temperature and its rhythm were programmed starting at 300°C and at an increase rate of 2°C/min. The analyzes began at 300°C and continued until 900°C, providing the amount of CO2 in the reaction, giving the corresponding results with the help of the chromatograph on the computer screen. Finally, the measurements showed that the optimum CO production results would be produced if the core was treated at 500°C mixed with 20 mg of a commercial CeO2 and prepared by the hydrothermal process.