RS63375B1 - Postupak transformacije biomase u najmanje jedan biougljen - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na postupak transformisanja biomase u najmanje jedan biougljen.

[0002] Pod biougljenom, prema pronalasku, podrazumeva se čvrsta masa bogata ugljenikom, stabilna, dobijena termičkom obradom biomase, adaptiranom za brojne industrijske primene. Tako, na način koji nije ograničavajuć, on obrazuje gorivo velike toplotne snage, što predstavlja novu alternativu u domenu obnovljivih energija. Isto tako, obrazuje sredstvo za fertilizaciju, za primenu u poljoprivredi za đubrenje zemljišta. Obrazuje takođe, proizvod namenjen hemijskoj industriji, kao što je na primer katalizator. Još je i odličan adsorbens i obrazuje sredstvo za prečišćavanje, odbojavanje, dekontaminaciju i/ili osvežavanje, primenjiv u brojnim industrijskim domenima. Može se proizvesti u obliku svake ponude u zavisnosti od namene, kao u vidu praška, zrnaca...

[0003] Postupak pronalaska opisan je preciznije u odnosu na lignoceluloznu biomasu, ali analogno, može da se primeni i na druge biomase.

[0004] Postupak transformacije lignocelulozne biomase u goriva je već poznat, između ostalog po tome što koristi jedan korak pečenja. Pečenje biomase se sastoji od postepenog zagrevanja na umerenoj temperaturi, generalno između 190°C i 250°C, u atmosferi bez kiseonika, i eventualno pod pritiskom. Ova obrada ima za posledicu gotovo potpunu eliminaciju vode iz biomase i jednu delimičnu modifikaciju njene molekularne strukture, što dovodi do promene izvesnih njenih svojstava. Tačnije, ova termička obrada dovodi do depolimerizacije hemiceluloze, čineći pečenu biomasu praktično hidrofobnom i trošnom, što poboljšava njenu toplotnu snagu.

[0005] Tako, dokument EP2287278A2 opisuje postupak pečenja lignocelulozne biomase obuhvatajući korak sušenja biomase kako bi se povuklo oko 95% vlage, zatim korak pečenja u reaktoru koji je u teoriji na temperaturi od 100-1000°C, u praksi od 220-300°C, pod pritiskom od 1-50 bara, poželjno 5-20 bara, u atmosferi bez kiseonika, i na kraju korak hlađenja pečene biomase, ovaj postupak predviđa sistem za reciklažu gasa.

[0006] Takođe, poznat je prema dokumentu WO2013/003615A2, uređaj za pečenje biomase bogate hemicelulozom, kao što je drveće, kao i postupak obrade ovakve biomase stavljajući je u taj uređaj, obuhvatajući korak sušenja biomase, korak pečenja se izvodi na temperaturi od 200-250°C, pod pritiskom od najmanje 3 bara, u inertnoj atmosferi, i korak hlađenja. Uređaj je sastavljen od vertikalnih tela u kojima je raspoređeno preklapanje ploča koje čine odeljke za obradu biomase. Ovi odeljci su opremljeni otvorima kako bi se omogućio protok biomase tokom obrade ili pečenja, i kako bi gas za obradu ili proizvodi mogli da se isprazne pomoću cevi da bi bili reciklirani.

[0007] Prema članku: J. Wannapeera et N. Worasuwannarak, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 96 (2012) 173-180, autori su proučavali, u laboratorijskom pogonu, samo na nekoliko grama, uticaj pritiska u postupku transformisanja putem pečenja biomase na bazi Leucaena leucocephala, jednog tropskog drveta. Ovaj postupak je obuhvatao sledeće korake ;

§ biomasa se usitni i onda samelje u čestice čija je veličina <75µm ;

§ čestice se zatim suše u pećnici pod vakuumom na 70°C tokom 24h ;

§ čestice se stavljaju u reaktor u inertnoj atmosferi, a potom se unesu i drže u peći na temperaturi od 200- 250°C i pritisku od 1-40 bara, tokom 30 min ;

§ na kraju tih 30 min, reaktor se potopi u vodu kako bi se završila reakcija ;

§ dobijeni proizvod ovakve karbonizacije se suši u pećnici tokom 2-3h i onda se analizira.

[0008] Vrednosti više kalorijske snage (PCS) koje su povećane su dobijene za čvrstu masu dobijenu pečenjem na temperaturi od oko 250°C i pritisku od 40 bara. Ovim postupkom je evidentiran povoljan efekat pritiska na reakcije pečenja pod ovim uslovima.

[0009] Obradama pečenjem pod pritiskom koje su kao i prethodno opisana poznate, proizvodi se čvrsta materija koja ima povišenu nižu kalorijsku snagu (PCI), generalno otprilike od 19 do 23 MJ/kg. PCI čvrste materije dobijene prema postupku opisanom u EP2287278A2 efektivno je onog reda koji su autori proglasili i svojim za postupak pečenja izazivajući smanjenje mase od 30% uz gubitak od 10% ukupne energije, što znači da je energija dobijene čvrste materije koja odgovara 90% energije polazne suve biomase skoncentrisana u 70% mase polazne suve biomase, kako se onda izvodi koncentracija PCI po jedinici mase od 0,9/0,7, ili 1,28. Objavljene stope sušenja biomase su 5%, jednake onima koje ima jedna komercijalna granula drveta (pelet, prim. prev.) čija PCI je veličine 15 do 18 MJ/kg, PCI čvrste materije dobijene prema EP2287278A2 je veličine 19 do 23 MJ/kg. Ove vrednosti su u ostalom takve, kakve su objavili i brojni izlagači u ovom domenu.

[0010] Potreba je međutim još uvek velika za razvojem postupaka boljih performansi, sa manjim utroškom energije, čije investicije su jevtinije, postupaka jednostavnijih za savladavanje i koji će omogućiti da se dobiju goriva boljeg kvaliteta.

[0011] Autori ovog pronalaska su otkrili da se odvijanjem pečenja pod specifičnim uslovima omogućava iniciranje jednog spontanog egzotermnog događaja, proizvodeći čvrstu gorivnu materiju čija je PCI veoma povišena, značajno više od onih goriva koja su dobijena postupcima transformisanja o kojima je prethodno diskutovano. Na primer, ova čvrsta gorivna materija ima veoma povišen sadržaj ugljenika, generalno veći od 80% mase i sniženi sadržaj kiseonika, veličine od 10% mase ili niže. Autori su, isto tako, konstatovali da se ovaj fenomen manifestuje na brojnim tipovima biomasa.

[0012] Ovaj egzotermni fenomen se zaustavlja u poznatim procedurama jer se smatra nepoželjnim faktorom u energetskom bilansu. Autori pronalaska su precizno demonstrirali da se razvojem tog fenomena omogućava da se proizvede biougljen daleko bogatiji u sadržaju ugljenika, a time i više kaloričan.

[0013] Dva uslova su esencijelna zbog kojih se manifestuje ovaj fenomen. Ona se sastoje od precizne kontrole veličine komadića uključene biomase i od sušenja ovog poslednjeg pre koraka pečenja, ovo mora biti potpuno. Korak sušenja pre mora dakle u potpunosti ukloniti vlagu iz biomase, kako bi se postigla stopa vlažnosti bliska 0. Što se više obrađivana biomasa približi anhidrovanom stanju, više je postupak efikasniji.

[0014] Tako, pronalazak se odnosi na postupak transformisanja biomase u najmanje jedan biougljen, koji obuhvata sledeće korake :

(a) obezbeđena je samlevena i osušena biomasa, koja sadrži najmanje masenih 30% lignocelulozne biomase u suvoj masi samlevene i osušene biomase, navedena biomasa je u vidu čestica homogenih dimenzija i ima sadržaj vlage blizak 0;

(b) ova biomasa se progresivno greje na temperaturi većoj od 140°C i nižoj od 350°C, u struji inertnog gasa bez kiseonika, pod pritiskom koji se kreće između 1 i 40 bara;

(c) reakcija se ostavlja da se odvija uz održavanje temperature u opsegu od 300-700°C i pritiska u opsegu od 1-40 bara,

(d) biomasa, dobijena u (c) se ohladi na temperaturu koja je ne veća od 100°C, u struji inertnog gasa bez kiseonika i

(e) povratno se dobija biougljen.

[0015] Ovaj postupak omogućava dobijanje čvrste materije koja ispoljava karakteristike koje pre svega čine efikasno gorivo, u kojem je koncentracija ugljenika veća od 85% mase i kom je PCI između 25 i 35 MJ/kg, polazeći od drveta, kome je koncentracija ugljenika veličine 45% mase, kome je koncentracija kiseonika veličine 45% mase i kome je PCI oko 17 MJ/kg. Ovim postupkom se takođe izvodi veoma veliko sniženje sadržaja kiseonika, koje dostiže vrednosti od 10% mase, što ima za posledicu jednako i sniženje ukupne mase gorivnog proizvoda.

[0016] Transformacijom biomase u najmanje jedan biougljen, prema pronalasku, kao koproizvod se dobija zapaljivi gas. Može se injektovati u koraku (b) postupka, a takođe se može koristiti za snabdevanje svih drugih termičkih ili hemijskih instalacija.

[0017] Korak (b) u postupku dovodi materiju na temperaturu najmanje veću od temperature ključanja vode na pritisku na kom se radi, stopa vlažnosti obrađivane materije u sledećim koracima je prema tome praktično nula, poželjno nula.

[0018] Pre detaljnijeg izlaganja pronalaska, izvesni izrazi koji su korišćeni u tekstu su ovde posle definisani i posle slede informacije o analitičkim postupcima merenja različitih parametara.

[0019] Pod lignoceluloznom biomasom prema pronalasku, podrazumevaju se organske materije suštinski biljnog porekla, koje sadrže najmanje jedan sastojak izdvojen od: hemiceluloze, celuloze, lignina, ugljenih hidrata i oligosaharida. Kao primer, biomasa prema pronalasku izdvojena je od ili proistekla iz proizvoda i pod-proizvoda šumarskih, poljoprivrednih i agroprehrambenih aktivnosti.

[0020] Naznačene temperature, osim ako nije suprotno naznačeno, su temperature u jezgru obrađivane biomase.

[0021] Stepen vlage biomase predstavlja sadržaj vode ; izražava se u masenim procentima vode u odnosu na masu sirove biomase. Nekoliko postupaka omogućava merenje, onaj, koji su koristili autori ovog pronalaska je postupak Karl-Fisher, dobro poznat stručnim licima ove oblasti. Jedna serija samlevene biomase se drži tokom 24 časa u dehidratisanom metanolu uz mešanje zatim, stopa vlage se određuje pomoću aparata za volumetrijsku titraciju Metrohm 870KF Trinito plus.

[0022] U okviru postupka, esencijelne karakteristike biougljena, na primer kada se koristi kao gorivni proizvod su njegov sadržaj vlage, njegova niža kalorijska snaga (PCI), njegova stopa pepela i njegov sastav elemenata (krajnja analiza).

[0023] Njegov sadržaj vlage se meri pomoću gore opisanog postupka.

[0024] Kalorijska snaga jednog goriva predstavlja količinu energije sadržane u jednoj jedinici mase goriva. Razlikuju se niža kalorijska snaga (PCI) i viša kalorijska snaga (PCS). One odgovaraju definicijama i mere se, u saglasnosti sa standardom ISO 1928.

[0025] PCS se meri u kalorimetru do sagorevanja IKA C 5000.

[0026] PCI se onda izračunava polazeći od sastava elemenata biomase. Analiza elemenata te biomase se izvodi na aparatu FISONS EA 1108.

[0027] Stopa pepela goriva se dobija spaljivanjem samlevenog uzorka. Grejanje se izvodi malo po malo do 815°C i drži se na toj temperaturi do dobijanja pepela koji se onda meri na vagi. Sadržaj pepela se izražava u masenim procentima u odnosu na masu uzorka.

[0028] Kao što je prethodno rečeno, autori su zapazili da fizičko stanje biomase, koja se podvrgava koraku grejanja (b), važno za postizanje performansi postupka pronalaska. Oni su dodatno konstatovali da je poželjno da se u postupku koristi materijal koji ispoljava neznatnu granulometrijsku disperziju. Biomasa koja se zbog toga prethodno samelje, predstavlja se povoljno u formi čestica različitih oblika, ali homogenih dimenzija. Prema tome, dobijene čestice takvim mlevenjem mogu biti prezentovane u formi kuglica, strugotina, štapića, iglica i/ili svih drugih oblika. Bez obzira na njihove oblike, važno je da su dimenzije čestica primetno homogene. Pod česticama homogenih dimenzija, podrazumeva se da najmanje 50%, poželjno najmanje 60%, još bolje najmanje 70% i više, čestica, u težini u odnosu na osušenu masu, čine čestice čija je najmanja dimenzija najmanje 0,5 mm. Ova najmanja dimenzija odgovara debljini. Poželjno, najveća dimenzija navedenih čestica, čija je najmanja dimenzija bar 0,5 mm, je najviše 40 mm. U smislu ilustracije, čestice mogu imati formu zrnaca čija dimenzija varira od 0,5-5 mm, strugotina ili iglica od 0,5-3 mm debljine i najviše 40 mm dužine, još bolje od 10-25 mm dužine. Poželjno je da čestice budu takođe što je moguće homogenije, u smislu dimenzija kako je prethodno rečeno, ali isto tako i u smislu oblika. Tako, biraće se za mlevenje ono kojim se proizvodi materija koja je najvećim delom prezentovana u vidu kuglica i, poželjno, čije najmanje 50% mase u odnosu na na masu suve biomase ima jednu veličinu koja varira od 0,5-4 mm. U jednoj drugoj varijanti, izabraće se ono mlevenje kojim se proizvodi materija koja je najvećim delom prezentovana u vidu strugotina i/ili iglica i, poželjno, čije najmanje 50% mase u odnosu na na masu suve biomase ima debljinu od najmanje 0,5 mm i dužinu od najviše 40 mm ; korisno, materija u vidu strugotina i/ili iglica koja najmanje 50% ima debljinu koja varira od 0,5-3 mm i/ili dužinu od 10-25 mm.

[0029] Prilično velika proporcija finih čestica dovodi do značajne produkcije katrana koji može biti štetan po efikasnost postupka. Prilično velika proporcija velikih čestica slabi prinos u postupku zbog čega ove čestice neće moći efikasno da se prevedu u biougljen.

[0030] Postupak pronalaska je koristan jer odgovara dole opisanim odlikama, razmatrajući ih pojedinačno ili u kombinaciji. One doprinose povećanju efikasnosti postupka.

[0031] Korak (b) se može realizovati kroz dva koraka, korak (b1) prema kom se biomasa pred-zagreva na temperaturi od najmanje 120°C, poželjno od najmanje 130°C i još bolje od najmanje 140°C i korak (b2) prema kom se biomasa prethodno zagrejana u koraku (b1) greje na temperaturi od najmanje 220°C, poželjno 230°C, čak od najmanje 240°C.

[0032] U koraku (b1), poželjno, temperatura se kreće između 180 i 220°C i/ili pritisak se kreće između 3 i 14 bara.

[0033] U koraku (b2), poželjno, temperatura se kreće između 240 i 300°C i/ili pritisak se kreće između 3 i 14 bara.

[0034] Koraci (b1) i (b2) se mogu parcijalno preći.

[0035] Na kraju koraka (b), čvrsta masa se nalazi u stanjima pokretanja reakcije spontane karbonizacije. U koraku (c), kontroliše se temperatura tako da se održava između 300 i 700°C, poželjno, održava se između 350 i 500°C, još bolje između 350 i 400°C.

[0036] Postupak pronalaska se može izvoditi serijski ili kontinuirano. Kod serijskog izvođenja, koraci (b) i (c) se realizuju u istoj sredini. Poželjno, postupak se izvodi kontinuirano, koraci (b) ili (b1) i (b2), (c) i (d) se izvode u najmanje dva različita odeljka. Prema jednoj varijanti postupka pronalaska, koraci (b) ili (b1) i (b2), (c) i (d) se izvode u različitim odeljcima, odnosno, jednom prvom, i eventualno jednom drugom, jednom trećem i jednom četvrtom odeljku. Ta varijanta je a priori najuspešnija i najekonomičnija, između ostalog zato što omogućava povrat toplote gasnih proizvoda iz koraka (b) i (c), i eventualno reciklažu, u ushodnom smeru postupka. Omogućava, sem toga, glatkiji rad instalacija gde se odvijanje postupka konstantnije reguliše. Alternativno, koraci (b) i (c) mogu da se izvode u istom odeljku. Takođe, korak (b) može da se realizuje unutar kotla jedne električne i/ili termogeneratorske jedinice.

[0037] Različiti odeljci su opremljeni potrebnim sledećim uređajima :

prvi odeljak, za odvijanje koraka (b1), opremljen je uređajima za prethodno zagrevanje putem konvekcije i/ili putem fluidizovanih kuglica i uređajima za kontrolu temperature ; poželjno, prenos toplote se izvodi putem konvekcije.

[0038] Drugi odeljak, za odvijanje koraka (b2), opremljen je uređajima za grejanje putem konvekcije, kondukcije i/ili zračenjem i uređajima za kontrolu temperature ; poželjno, prenos toplote se odvija zračenjem.

[0039] Treći odeljak, za odvijanje koraka (c), opremljen je uređajima za kontrolu temperature i pritiska. Posebno, svi uređaji korišćeni za kontrolu temperature su izabrani da bi se ujednačila količina toplote proizvedene u reakcijama sa termičkim nabojem.

[0040] Četvrti odeljak, u kom se odvija korak (d), opremljen je uređajima za hlađenje putem konvekcije i/ili putem kondukcije.

[0041] Kako je prethodno ukazano, tokom kontinuiranog odvijanja postupka, gas se reciklira; tako se toplota, koja se emituje egzotermnom pojavom u koraku (c), iz trećeg odeljka vraća i reciklira u jednom i/ili drugom, prvom i drugom odeljku i/ili koristi za sušenje biomase što je neophodno u koraku (a). Moguće je takođe, da se organizuje cirkulacija gasa koji se generiše u koracima (b2) i (c), u smeru suprotnom protoku materijala.

[0042] U jednoj takvoj varijanti, postupak se može odvijati u odsustvu bilo kakvog spoljašnjeg inertnog gasa. Isto se može razmotriti da li je potpuno autonoman u smislu energije, od koraka ushodno, u kojima se obrađuje sveža biomasa sve do koraka nishodno, kojima se oblikuje čvrsto gorivo i u tom slučaju, poželjno bi se instalirala jedna jedinica kogeneracije.

[0043] U postupku pronalaska, korak d), vremena za obradu variraju od 50 sekundi do 3 minuta. Kratka vremena reakcije su tako još jedna prednost postupka pronalaska.

[0044] Postupak pronalaska se primenjuje za transformisanje svake biomase. Poželjno, biomasa je lignocelulozna. Između ostalog, namenjen je konverziji svake lignocelulozne biomase, dobijene od proizvoda i pod-proizvoda šumarskih, poljoprivrednih i agroprehrambenih delovanja.

[0045] Pronalazak se, isto tako, odnosi na biougljen koji je dobijen prethodno definisanim postupkom, navedeni biougljen bi imao sadržaj ugljenika veći od 80% mase i sadržaj kiseonika manji ili jednak 10% mase.

[0046] Preciznije, ispoljava nižu kalorijsku vrednost (PCI) od najmanje 25 MJ/kg, poželjno najmanje 30 MJ/kg, koja može dostići 35 MJ/kg i tako, čini veoma kalorijsko gorivo.

[0047] Pronalazak ovde posle kroz primere ilustruje obradu biomase različitog porekla, putem serijskog postupka transformisanja.

[0048] Pre koraka c), to jest, pri ulazu u reaktor, svi primeri su prošli kroz sledeće uslove.

[0049] 10 do 15 kg biomase, samlevene i osušene, stavi se u cev od nerđajućeg čelika, tip AISI 310S, sa dijametrom od 200 mm i visinom 1800 mm. Cev se ispuni azotom i inertnost (potpuno odsustvo kiseonika) se kontroliše. Zatim, pušta se struja azotnog gasa koji je prethodno zagrejan na temperaturu od otprilike 200°C da bi se materijal potpuno osušio, što se verifikuje s jedne strane putem merenja temperature u sklopu materijala, koja mora biti veća u svim slučajevima od temperature ključanja vode, i sa druge strane putem merenja sastava gasa. Vreme sušenja varira od 1h do 1h30, dozvoljeno je dostići stepen vlažnosti od 0.

[0050] Na kraju, reaktor se stavlja pod pritisak azota i na početak progresivnog zagrevanja zidova reaktora, što inicira reaktivnu transformaciju.

Primer 1: Postupak transformisanja iveraka i smolastih strugotina prema pronalasku – pritisak 40 bara

[0051] Iverci iz fabrike stolarije, koji su bar 70 do 80% u formi iglica debljine 1 mm i dužine 20 mm i fine smolaste strugotine veličine komadića od 0,2-0,5 mm podvrgnu se protokolu prethodno opisane izrade.

[0052] Otpor reaktora se zatim progresivno dovede na temperaturu od 250°C, zatim od 270°C. Na 160°C, zapaža se ukupna uska egzoterma, zatim, polazeći od 270°C plane egzotermna pojava koja dovodi do spontanog podizanja temperature na 700°C.

[0053] Proizvod se dalje hladi do temperature ispod 100°C; otprilike je neophodno 30 minuta.

[0054] Dobijeni proizvod ovakvim transformisanjem podseća na penu ugljena koja je veoma porozna i veoma krhka. Karakteristike proizvoda su sledeće :

dobijena srednja PCI je 32,5 MJ/kg, lokalno dostižući 35 MJ/kg. Varijacija PCI koja se može zapaziti je rezultat odvijanja serijske procedure.

[0055] Ukupan energetski dobitak koji se dobija je 84,8 %, od čega 20 % gasnim fluksom i 80 % fluksom čvrste materije. Dobijeni prinos mase po anhidrovanoj masi je 46,2 %.

Primer 2: Postupak transformisanja iveraka i smolastih strugotina prema pronalasku – pritisak 10 bara

[0056] Iverci iz fabrike stolarije, koji su bar 70 do 80% u formi iglica debljine 1 mm i dužine 20 mm i fine smolaste strugotine veličine komadića od 0,2-0,5 mm podvrgnu se protokolu prethodno opisane izrade.

[0057] Otpor reaktora se zatim progresivno dovede na temperaturu od 250°C, zatim od 270°C. Na 160°C, zapaža se ukupna uska egzoterma, zatim, polazeći od 270°C plane egzotermna pojava koja dovodi do podizanja temperature na 400°C.

[0058] Proizvod se dalje hladi do temperature ispod 100°C; otprilike je neophodno 30 minuta.

[0059] Karakteristike ovako dobijenog gorivnog proizvoda su sledeće :

dobijena srednja PCI je 32,5 MJ/kg, lokalno dostižući 34,7 MJ/kg.

[0060] Ukupan energetski dobitak koji se dobija je 86,5% i dobijeni prinos mase po anhidrovanoj masi je 51,6 %.

Primer 3: Postupak transformisanja piljevine tvrdog drveta - pritisak 5 bara

[0061] Strugotine tvrdog drveta, i to smeše bukve i hrasta 80/20, iz fabrike stepenica i vrata, veličine komadića od 0,1-0,8 mm, podvrgnu se protokolu prethodno opisane izrade.

[0062] Otpor reaktora se zatim progresivno dovede na temperaturu od 250°C, zatim od 280°C. Na 280°C, zapaža se spontana egzotermna reakcija veoma upečatljiva. Reakcija podiže temperaturu na 510°C.

[0063] Proizvod se dalje hladi do temperature ispod 100°C; otprilike je neophodno 30 minuta.

[0064] Karakteristike ovako dobijenog gorivnog proizvoda su sledeće :

dobijena srednja PCI je 33,1 MJ/kg, lokalno dostižući 33,7 MJ/kg.

[0065] Ukupan energetski dobitak koji se dobija ovakvom transformacijom je 77,0 %, i dobijeni prinos mase po anhidrovanoj masi je 43,3 %.

[0066] Autori su konstatovali snažnu produkciju katrana, koju indukuje važno prisustvo materije fine veličine komadića.

Primer 4: Postupak transformisanja svežih materija «bilo koje» - pritisak 10 bara

[0067] Sveža biomasa, suštinski sastavljena od sveže isečene i usitnjene breze sa lišćem, grančicama i korom, osuši se na otvorenom vazduhu, zatim se samelje i suši. Srednja debljina je oko 15 mm, i dužina 25 mm. Podvrgne se protokolu prethodno opisane izrade.

[0068] Otpor reaktora se zatim progresivno dovede na temperaturu od 250°C, zatim od 270°C. Polazeći od 270°C plane egzotermna pojava koja dovodi do podizanja temperature na 500°C.

[0069] Proizvod se dalje hladi do temperature ispod 100°C; otprilike je neophodno 30 minuta.

[0070] Karakteristike ovako dobijenog gorivnog proizvoda su sledeće :

dobijena srednja PCI je 30,5 MJ/kg, lokalno dostižući 31,1 MJ/kg.

[0071] Ukupan energetski dobitak koji se dobija ovakvom transformacijom je 65,3 %, i dobijeni prinos mase po anhidrovanoj masi je 42,1 %.

[0072] U zaključku, dok tehnologije pečenja, kao što su one kojima se dobija predmet dokumenta EP 287278A2, objavljuju dobijene sledeće rezultate za drvo od 95% suve materije i PCI od 17MJ/K : smanjenje mase od 30%, dobijenu PCI od 21MJ/K i faktor koncentrisanja energije po jedinici ukupne mase od 1,28, postupak pronalaska povećava smanjenje mase na 55%, dobijenu PCI od najmanje 30 MJ/K, što daje koncentraciju energije po jedinici ukupne mase od 1,76.

Claims (21)

Patentni zahtevi

1. Postupak transformisanja biomase u najmanje jedan biougljen, koji obuhvata sledeće korake:

(a) obezbeđena je samlevena i osušena biomasa, koja sadrži najmanje masenih 30% lignocelulozne biomase, u odnosu na suvu masu samlevene i osušene biomase, navedena biomasa je u obliku čestica homogenih dimenzija i ima sadržaj vlage blizu 0;

(b) ova biomasa se progresivno greje na temperaturi većoj od 140°C i nižoj od 350°C, u struji gasa bez kiseonika, pod pritiskom između 1 i 40 bara;

(c) omogućava se da se reakcija odvija uz održavanje temperature u opsegu od 300-700°C i pritiska u opsegu od 1-40 bara,

(d) biomasa, dobijena u (c) se ohladi do temperature od najviše 100°C, u struji gasa bez kiseonika i

(e) povratno se dobija biougljen.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se kao koproizvod dobija zapaljivi gas.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što je samlevena biomasa u obliku čestica od kojih se najmanje 50% težinskih u odnosu na osušenu masu sastoji od čestica čija je najmanja dimenzija bar 0,5 mm.

4. Postupak prema zahtevu 3, naznačen time, što je samlevena biomasa u obliku čestica od kojih se najmanje 50% težinskih u odnosu na osušenu masu sastoji od čestica čija je najmanja dimenzija najmanje 0,5 mm i čija je najveća dimenzija najviše 40 mm.

5. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 4, naznačen time, što se korak (b) izvodi u dva pod-koraka, korak (b1) prema kome se biomasa prethodno zagreva na temperaturu veću od 120°C i korak (b2) prema kome se biomasa prethodno zagrejana u koraku (b1) zagreva na temperaturu veću od 220°C.

6. Postupak prema zahtevu 5, naznačen time, što se korak (b1) izvodi na temperaturi podešenoj između 180 i 220°C.

7. Postupak prema zahtevu 5 ili 6, naznačen time, što se korak (b2) izvodi na temperaturi podešenoj između 240 i 300°C.

8. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se korak (b) izvodi pod pritiskom koji varira od 3 do 14 bara.

9. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što se u koraku (c) temperatura održava između 350 i 500°C.

10. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što se koraci (b) ili (b1) i (b2), (c) i (d) izvode u najmanje dva različita odeljka i što je postupak kontinuiran.

11. Postupak prema zahtevu 10, naznačen time, što se korak (b1) izvodi u prvom odeljku, navedeni prvi odeljak je opremljen uređajima za prethodno zagrevanje putem konvekcije i/ili putem fluidizovanih kuglica.

12. Postupak prema zahtevu 11, naznačen time, što se korak (b2) izvodi u drugom odeljku, navedeni drugi odeljak je opremljen uređajima za zagrevanje zračenjem.

13. Postupak prema zahtevu 12, naznačen time, što se korak (c) izvodi u trećem odeljku, navedeni treći odeljak je opremljen uređajima za kontrolu temperature i pritiska.

14. Postupak prema zahtevu 13, naznačen time, što se korak (d) izvodi u četvrtom odeljku, navedeni odeljak je opremljen uređajima za hlađenje putem konvekcije i/ili putem kondukcije.

15. Postupak prema zahtevu 13 ili 14, naznačen time, što se toplota koja se emituje reakcijom u koraku (c) u trećem odeljku obnavlja i reciklira u jednom ili oba, prvom i drugom odeljku, i/ili se koristi za sušenje biomase neophodne u koraku (a).

16. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se gasovi nastali u koracima (b) i (c) recirkulišu ushodno u odnosu na postupak, suprotno protoku materijala.

17. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je biomasa ligno-celulozna biomasa koja sadrži najmanje jedan sastojak odabran od: hemiceluloze, celuloze, lignina, ugljenih hidrata i oligosaharida.

18. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se korak (b) izvodi unutar kotla električne i/ili termogeneratorske jedinice.

19. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se može implementirati u odsustvu bilo kakvog snabdevanja spoljnim inertnim gasom.

20. Biougljen koji se može dobiti postupkom prema bilo kom od zahteva 1 do 19, navedeni biougljen ima sadržaj ugljenika veći od 80% po masi i sadržaj kiseonika u sadržaju manjem od ili jednakom 10% po masi.

21. Biougljen, prema zahtevu 20, naznačen time, što ima nižu kalorijsku vrednost (PCI) od najmanje 30 MJ/kg.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5