Каталитические свойства композитного материала на основе белорусских доломитов по отношению к процессу разложения пиролизной смолы

Обсуждаются результаты экспериментального исследования термического разложения пиролизной смолы в гомогенном процессе и в присутствии катализатора. Опыты по термическому разложению пиролизной смолы выполнены в изотермических условиях на лабораторной установке при температурах 300, 400, 450 и 500 °С. Определены скорость гомогенного процесса термического разложения смолы и предельные степени разложения. Энергия активации гомогенного процесса по данным настоящей работы составила 320 кДж/моль. Установлено, что скорость термического разложения смолы повышается в случае внесения в реакционную зону образцов природных доломитов, а также композитного материала на их основе. Это повышение обусловлено протеканием гетерогенной каталитической реакции разложения пиролизной смолы. Кажущаяся энергия активации этого процесса составила 210 кДж/моль (при использовании доломитов) и 202 кДж/моль (при использовании композитов). При этом отмечено, что композитный материал обладает значительно более благоприятными механическими свойствами, нежели доломит. На основании установленных данных сделан вывод о перспективности создания композитных катализаторов термического разложения тяжелых углеводородов, образующихся в процессах термохимической конверсии биомассы.

1. Bridgwater, A. V. Renewable fuels and chemicals by thermal processing of biomass / A. V. Bridgwater // Chem. Eng. J. – 2003. – Vol. 91, № 1–2. – P. 87–102. https://doi.org/10.1016/S1385-8947(02)00142-0

2. Milne, T. A. Biomass Gasifer “Tars”: Their Nature, Formation and Conversion [Electronic resource] / T.A. Milne, N. Abatzoglou, R.J. Evans. – NREL Technical Report (NREL/TP-570-25357), November 1998. – Mode of access: https://www.nrel.gov/docs/fy99osti/25357.pdf – Date of access: 10.11.2020.

3. Evans, R. J. Molecular Characterization of the Pyrolysis of Biomass. 1. Fundamentals / R. J. Evans, T.A. Milne //Energy & Fuels. – 1987. – Vol. 1, №2. – P. 123–138. https://doi.org/10.1021/ef00002a001

4. Characterization and Treatment of Tars from Biomass Gasifers / E.G. Baker [et al.] // AIChE 1988: Summer National Meeting, Denver, Colorado. August 21–24, 1988. – Denver, 1988. – P. 1–11.

5. Sutton, D. Review of literature on catalysts for biomass gasifcation / D. Sutton, B. Kelleher, J.R. H. Ross // Fuel Processing Technology. – 2001. – Vol. 73, № 3. – P. 155–173. https://doi.org/10.1016/S0378-3820(01)00208-9

6. Ñústez-Castaño, S.A. Evaluation of dolomite as catalyst in the transesterifcation reaction using palm oil (RBD) / S. A. Ñústez-Castaño, D. O. Villamizar-Castro, E.M. Vargas-Solano // DYNA. – 2019. – Vol. 86, № 209. – P. 180–187. https://doi.org/10.15446/dyna.v86n209.74126

7. Biomass Gasifcation with Dolomite as Catalyst in a Small Fluidized Bed Experimental and Modelling Analysis / M. Baratieri [et al.] // Waste and Biomass Valorization. – 2010. – Vol. 1, № 3. – P. 283–291. http://dx.doi.org/10.1007/s12649-010-9034-6

8. Effects of Chinese dolomites on tar cracking in gasifcation of birch / Q.Z. Yu [et al.] // Fuel. – 2009. – Vol. 88, №10. – P. 1922–1926. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.04.020

9. Study of the catalytic activity of natural minerals and composites based on them in process of pyrolytic tar decomposition / S.V. Vasilevich [et al.] // 15th International Conference of Young Scientists on Energy Issues, May 23–25, 2018, Lithuanian energy institute, Launas, Lithuania (in print).

10. Garcia-Perez, M. The formation of Polyaromatic Hydrocarbons and Dioxins During Pyrolysis: A Review of the Literature with Descriptions of Biomass Composition, Fast Pyrolysis Technologies and Thermochemical Reactions. Technical Report [Electronic resource] / M. Garcia-Perez, J. Metcalf. – Wachington State University, 2008. – 63 p. – Mode of access: http://www.pacifcbiomass.org/documents/TheFormationOfPolyaromaticHydrocarbonsAndDioxinsDuringPyrolysis.pdf – Date of access: 10.11.2020.

11. Dayton, D. A Review of the Literature on Catalytic Biomass Tar Destruction. Milestone Completion Report [Electronic resource] / D. Dayton // NREL/TP-510-32815. – 2002. – 27 p. – Mode of access: https://www.nrel.gov/docs/fy03osti/32815.pdf – Date of access: 10.11.2020.

12. El-Rub, Z.A. Review of Catalysts for Tar Elimination in Biomass Gasifcation / Z.A. El-Rub, E. A. Bramer, G. Brem // Ind. Eng. Chem. Res. – 2004. – Vol. 43, № 22. – P. 6911–6919.

13. Исследование кинетики термического разложения белорусских доломитов / М.В. Малько [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2015. – №1. – С. 95–101.