Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Katalytisk pyrolys av förbehandlad biomassa
KTH, School of Chemical Science and Engineering (CHE).
2017 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Catalytic Pyrolysis of Pre-treated Biomass (English)
Abstract [sv]

Biomassa innehåller oorganiska ämnen som bl.a. alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller, vilket bidrar till ett minskat utbyte av pyrolysolja och ökar istället utbytet av gaser och lågvärdiga produkter. Detta sker p.g.a. att oorganiska ämnen agerar som krackningkatalysatorer. [1] Pyrolysolja har även en hög syrehalt vilket t.ex. gör den oblandbar med fossil olja. Genom att använda lakning som förbehandlingsmetod kan biomassans innehåll av oorganiska ämnen minska och pyrolysoljans sammansättning ändras. Detta sker genom bl.a. jonbytesreaktioner som uppstår mellan joner i lakningsmedlet och biomassans oorganiska ämnen. [2]       

En katalysator kan användas för att minska syrehalten i pyrolysoljan och erhålla högvärdiga produkter som aromater. Detta sker genom katalytiska reaktioner som bl.a. krackning, aromatisering, ketoniserings- och aldolkondensation samt avspjälkning av vatten. [3] [4] I detta arbete har kombinationen av att förbehandla biomassa samt att låta pyrolysångor reagera över en katalysator undersökts. Fyra olika experiment har utförts för att kunna jämföra produktfördelningen mellan vätska, gas och kolrest, vätskefördelningen mellan H2O och olja samt olje-sammansättningen i de olika fallen. Experimenten utfördes med förbehandlad/icke-förbehandlad biomassa med och utan katalysator. Som lakningsmedel vid förbehandlingen användes en blandning av ättiksyra och avjoniserat vatten som biomassan behandlades med och sedan separerades ifrån. Som katalysator användes zeoliten HZSM-5 och utvärderades ex-bed i pyrolysören.       

Resultaten visar att halten oorganiska ämnen minskar efter behandling. Förbehandlad biomassa utan katalysator ger ett ökat utbyte av vätska där vätskefördelningen mellan H2O och olja visar en större mängd olja jämfört med icke-förbehandlad biomassa utan katalysator. I fallet förbehandlad biomassan med katalysator visar resultatet att en större mängd gas bildas jämfört med icke-förbehandlad biomassa med katalysator, vilket tyder på att katalysatorn reagerar starkare mot sammansättningen av pyrolysångor från förbehandlad biomassa i det fallet. Vätskefördelningen vid icke-förbehandlad biomassan med katalysator visar en större mängd olja jämfört med förbehandlad biomassa med katalysator.      

Olje-sammansättningen visar att den största mängden högvärdiga produkter, i detta fall polyaromatiska kolväten, bildas vid närvaro av katalysator.

Abstract [en]

Biomass generally contains inorganic substances such as alkali metals and alkaline earth metals, which reduce the yield of pyrolysis oil and increases the yield of gases and low-value products due to inorganic substances acting as cracking catalysts. [1] Pyrolysis oil also has a high oxygen content, making it im-miscible with fossil oil. Using leaching as a pretreatment method, the content of inorganic substances in biomass can decrease which changes the composition of the pyrolysis oil. Among other things, this occurs through ion-exchange reactions that occur when ions between the leachant and the ionically bonded inorganic elements in biomass change site. [2] A catalyst can be used to reduce oxygen content in the pyrolysis oil and obtain high-quality products such as aromatics. This is done through reactions such as cracking, aromatization, ketonization and aldol condensation as well as hydro-deoxygenation that arise in the presence of a catalyst. [3] [4]           

In this work, four different experiments have been conducted to compare the product distribution between liquid, gas and char, the liquid distribution between H2O and oil and the oil composition in the different cases. The experiments were performed with pre-treated/untreated biomass with and without catalyst. As leachant, a mixture of acetic acid and deionized water was used with which the biomass was boiled and then separated. As catalyst, The zeolite HZSM-5 was used. HZSM-5 was evaluated ex-bed in the process. The results show that the content of inorganic substances decreases after treatment. Pre-treated biomass without catalytic upgrading leads to increase in the liquid yield in which the liquid distribution between H2O and oil shows a greater amount of oil compares to untreated biomass with without catalytic upgrading, indicating a decrease of inorganic substances. In the case of pre-treated biomass with catalyst, the result shows that a larger amount of gas is formed compared to untreated biomass with catalyst, which indicates that the catalyst reacts more strongly to the composition of pyrolysis vapors from a pre-treated biomass in that case. The liquid distribution of the untreated biomass with catalyst shows a greater amount of oil compared to pre-treated biomass with catalyst.      

The oil composition shows that the largest amount of high-value products, in this case polyaromatic hydrocarbons, is formed in the presence of the catalyst.

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Keyword [en]
Catalytic pyrolysis, fast pyrolysis, pre-treated biomass
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-220702OAI: oai:DiVA.org:kth-220702DiVA, id: diva2:1170230
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
Available from: 2018-01-02 Created: 2018-01-02 Last updated: 2018-01-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2285 kB)8 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2285 kBChecksum SHA-512
bc729b9b2defc4c82a56e1492cfd269e13e0f5ac616f715ddec7a6fa325a0f7bd615ea668a6dcd91a7db441d0dc175d72c9e6d26837cd214ccc007b11ef0d7b4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Chemical Science and Engineering (CHE)
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 8 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 93 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf