بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به نیاز روز افزون بشر به منابع انرژی و محدود بودن این منابع تلاش های فراوانی در جهت دستیابی به منابع انرژی جدید و نیز استفاده از منابع موجود بطور بهینه صورت می پذیرد و با پیشر فتهای که در زمینه تکنیک های بازیافت مواد کسب گردیده افق امیدبخشی در این راستا پیشرو می باشد. [1]باگاس یکی از محصولات صنایع تولید قند می باشد که پس از خرد کردن و عصاره گیری از گیاه نیشکر حاصل می گردد، این ماده در صنایع جانبی جهت تولید محصولات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد . در مقاله حاضر جهت تولید - Biomass - سعی گردیده که گستره ای از کارب رد باگاس به عنوان یک ماده زیست توده با استفاده از فرآیند های پیرولیز مورد بررسی قرار گیر د .این ماده بعنوان یک سوخت پاک و سوخت زیستی سوخت جایگزینی برای سوخت های فسیلی در مصارف تولید گرما و الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد.
کلمات کلیدی :بازیافت ، لیگنین ، باگاس نیشکر
-1مقدمه
باتوجه به نیاز روز افزون بشر به منابع انرژی و سوخت و نیز محدودیت استفاده از سوختهای فسیلی نیاز به بازیافت و استفاده بهینه از منابع دیگر انرژی روز به روز مورد توجه بیشتر قرار گرفته و در این راستا از مواد وتکنیکهای مختلف استفاده می گردد. از منابع تجدید پذیری که مدت مدیدیست مورد توجه بشر قرار گرفته زیست توده - - Biomass می باشد که با استفاده از تکنیکهای مخلتف بدست آمده می توان از این مواد محصولات گوناگونی تولید نمود . بیومس توده ای از مواد آلی می باشد که می توان بطور مثال باگاس - ریزه های چوب، پوشال و مواد آلی دیگر را بعنوان بیومس استفاده نمود [2] .
از مصارف عمده بیومس استفاده از آن در تولید بیوگاز می باشد که بعنوان سوخت گازی مورد استفاده قرار می گیرد همچنین با پیشرفتهای جدیدی که در دانش بیوتکنول وژی حاصل گردیده می توان از بیومس مواد گوناگونی جهت مصارف پزشکی، صنعتی و غذایی تولید نمود.از موادی که می توان بطور گسترده ای بعنوان بیومس مورد استفاده قرارداد باگاس نیشکر می باشد این ماده در طول فرآیند آسیاب پس از خرد کردن و عصاره گیری از گیاه نیشکر بدست م ی آید که حاوی فیبر، مواد سلولزی، مواد آلی و مقداری رطوبت با درصدهای مختلف می باشد.ماده ای است که با استفاده از فرآیندهای شیمیای پیرولیز از موادی که بعنوان - Biooil - زیست سوخت بیومس مورد استفاده قرار می گیرند بدست می آید و با توجه به فراوانی و قابلیت دسترسی به باگاس نیشکر وبکارگیری تکنیکهای بدست آمده در فرآیندهای باز یافت مواد، از این ماده می توان به آسانی و به طورگسترده جهت تولید سوخت با منشا گیاهی استفاده نمود.
فرآیند پیرولیز
فرآیند پیرولیز یا تجزیه شیمیایی به وسیله حرارت بطور کلی فرآیندی است که طی آن مواد اولیه در دمای بالا تجزیه گردیده و بصورت مواد و ترکیبات گاز ی، مایع و جامد تشکیل می شوند که با ایجاد تغیرات در شرایط واکنش کیفیت و مقادیر مختلفی از این مواد حاصل می گردد .روشهای مختلفی جهت تبدیل بیومس به بیواویل وبیوگاز وجود دارد که از این روشها می توان به فرآیند تولید گاز از مواد بیومس اشاره نمود مانند تولید گاز متان و نیز تولید موادی همچون اتانول و غیره.برای تولید بیواویل از بیومس روش های مختلف از فرآیند پیرولیز استفاده می گردد که می توان به فرآیند پیرولیز تحت خلاء و فرآیند پیرولیز سریع اشاره نمود. [3]
-2روش تحقیق
در این روش مواد وارد یک راکتور مجهز به صفحاتی با دمای 450 تا 500 درجه سانتیگراد وارد گردیده و دراثر حرارت بالا و فشار پایین مواد آلی همچون باگاس تجزیه شده و بخاری از مولکولهای کمپلکس تولید میگردد .با استفاده از پمپ خلاء مواد حاصل به سرعت از راکتور تخلیه می گردند و پس از کندانس شدن به ترکیب سوخت مایع یا همان بیواویل تبدیل می شوند و پس از تصفیه بعنوان بیواویل مورد استفاده قرار میگیرند .سوخت مورد استفاده جهت ایجاد حرارت و تغذیه مشعله ازگازهای غیرقابل کندانس تولید شده درفرآیند تأمین میگرددکه با تزریق این گازها به مشعل هاسیستم حرارت مورد نیاز انجام واکنش در راکتورتولید شده و جهت ادامه فرآیند نیاز به استفاده از سوخت های دیگر نمی باشد .
زغال حاصل از مواد آلی تجزیه شده نیز پس از سردشدن از راکتور خارج می گردد .از این زغال آلی می توان در مصارف مختلف بجای زغال معدنی و همچنین در کاربردهای زغال بعنوان فیلتر و نیز بجای کربن فعال استفاده نمود .در این نوع فرآیند مواد در غیاب اکسیژن هوا و درون راکتور در شرایط محدوده دمای بین 450 تا 500 درجه سانتیگراد و فشاربین 15 تا 20 کیلو پاسکال به موادی همچون سوخت مایع و زغال تبدیل می گردند.درصد بازده مواد حاصل از پیرولیز تحت خلاء باگاس نیشکر شامل ترکیبات آلی %31آب%20 گاز %22 زغال %25 اتلاف%2
شرح فرآیند تولید بیواویل
ماده خام اولیه پس از آماده شدن بوسیله یک نقاله تغذیه کننده به مخزن ذخیره انتقال می یابد .در زیر این می باشدکه مقدارخوراک را کنترل می نمایند زیرا - - knife - gat مخزن مسیر خروجی مجهز به دو عدد ولو مقدارخوراک ورودی میبایست کنترل گردد و به مقدار ثابت وارد راکتور شود .سپس خوراک وارد یک جعبه تغذیه کننده شده و بوسیله یک نقاله حلزونی بطور منظم وارد راکتور می شود.حرات مورد نیاز در راکتور بوسیله مشعل هایی که با سوخت گازی کار می کنند تأمین می شود .این حرارت به طور مسقیم بروی ژاکتی که اطراف راکتور را فرا گرفته انتقال یافته ودمای حاصل بطور غیر مستقیم به بستر شنی درون راکتور انتقال می یابد. گاز گرم خروجی در اطراف ژاکت از میان یک مبدل حرارتی - گاز-گاز - عبور کرده و باعث پیش گرم شدن گازهای غیرقابل کندانس برگشتی حاصل از فرآیند پیرولیز، قبل از تزریق به مشعلها می شوند. خوراک ورودی به راکتور در غیاب اکسیژن و بوسیله بستر شنی تا دمای بیش از 450 سانتیگراد
