Badania pirolizy odpadów prowadzone w IChPW

Transkrypt

1 Posiedzenie Rady Naukowej Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla 27 września 2019 r. Badania pirolizy odpadów prowadzone w IChPW Sławomir Stelmach Centrum Badań Technologicznych IChPW

2 Odpady problem cywilizacyjny 2/20

3 Circular economy - gospodarka o obiegu zamkniętym Termiczne przekształcanie odpadów? 3/20

4 Piroliza odpadów vs GOZ Gaz pirolityczny Olej pirolityczny Piroliza Odpady palne (organiczne) Odpad do ponownego wykorzystania Karbonizat Przygotowanie do użytkowania Spalarnia odpadów Składowanie Aplikacja użytkowa (np. adsorpcja, procesy metalurgiczne, komponent paliw ) Odpad nieużytkowy 4/20

5 Przykłady instalacji pirolizy odpadów Instalacja Hamm-Uentrop, Niemcy Mg MSW/rok Instalacja Burgau, Niemcy Mg MSW/rok Instalacja Saint Laurent Blangy (Arthelyse), Arras, Francja Mg MSW/rok Instalacja Toyohashi, Japonia 400 Mg MSW/dobę 5/20

6 Skale badań pirolizy paliw stałych (w tym odpadów) Laboratoryjna skala mikro - <1g Laboratoryjna skala średnia - <5kg Laboratoryjna skala duża - <150kg Skala przemysłowa 6/20

7 Rodzaje badanych odpadów komunalne i przemysłowe osady ściekowe zużyte opony samochodowe odpadowe drewno impregnowane olejem kreozotowym odpady komunalne paliwa z odpadów (SRF) odpady ze strzępienia samochodów (ASR) odpadowe jonity odpady tekstylne tetrapaki 7/20

8 Osady ściekowe Badania termograwimetryczne (TGA-501 LECO, N 2, T= K, v=~0,2 0,7K/s) komunalne osady ściekowe, komunalno-przemysłowe osady ściekowe Badania wielkolaboratoryjne (piec elektryczny z retortą stalową, 1kg, N 2, T= K) komunalne osady ściekowe, przemysłowe osady ściekowe z biologicznej oczyszczalni ścieków (instalacja Karbotest, 5kg, N 2, T=~1173K, 2%,4%,8%) komunalno-przemysłowe osady ściekowe 8/20

9 Osady ściekowe wybrane rezultaty Przykładowe krzywe przebiegu rozkładu pirolitycznego osadów ściekowych zaadsorbowana objętość azotu [cm 3 /g STP] ISS3 adsorpcja desorpcja ciśnienie względne (p/p 0 ) Izotermy adsorpcji-desorpcji azotu karbonizatów uzyskanych w wyniku pirolizy termograwimetrycznej osadów ściekowych Widok karbonizatu otrzymanego w testach pirolizy termograwimetrycznej osadów ściekowych 9/20

10 Osady ściekowe wybrane rezultaty Adsorpcyjne doczyszczanie ścieków komunalnych na złożu karbonizatu z osadów ściekowych oraz węgla aktywnego Chemviron 10/20 Przebieg procesu katalitycznej redukcji NO x w gazach spalinowych na złożu karbonizatu z osadów ściekowych (MSS6) oraz koksu aktywnego HOK

11 Zużyte opony samochodowe Badania termograwimetryczne (TGA-501 LECO, N 2, T=<1073K, v=~0,2k/s) przemysłowo otrzymywany granulat gumowy Badania wielkolaboratoryjne (piec elektryczny z retortą stalową, 10kg, N 2, T= K) przemysłowo otrzymywany granulat gumowy 11/20

12 Zużyte opony samochodowe wybrane rezultaty 100% 90% % Przebieg krzywych TG oraz DTG pirolizy granulatu gumowego z opon samochodowych uzysk, % mas. 70% 60% 50% 40% Gaz Olej 30% 20% Karbonizat 10% 0% temperatura pirolizy [K] Zmiany uzysku produktów pirolizy granulatu gumowego ze zużytych opon samochodowych w funkcji temperatury procesu 12/20

13 Zużyte opony samochodowe wybrane rezultaty Wyniki adsorpcyjnego doczyszczania ścieków koksowniczych Wyniki adsorpcyjnego doczyszczania ścieków zawierających pestycydy 13/20 Zależność dynamicznej pojemności adsorpcyjnej Hg od temperatury

14 Wydajność produkcyjna [Mg/m 2 /24h] Zużyte opony samochodowe wybrane rezultaty Udział karbonizatu w masie paliwa [% mas. ] Zmiana wydajności produkcyjnej podczas spiekania rud żelaza z różnym udziałem karbonizatu z opon jako zamiennika części koksiku Krzywe stałoprądowego ładowania/wyładowania dla karbonizatu z opon samochodowych 14/20

15 Potencjalne zastosowania karbonizatów z odpadów Rodzaj odpadu osady ściekowe z biologicznego oczyszczania ścieków zużyte opony samochodowe Sposób wykorzystania karbonizatu - substytut koksów aktywnych (adsorpcja i kataliza w fazie gazowej; adsorpcja SO 2 ; katalityczny rozkład NO x ) - składnik koksu metalurgicznego (w wyniku kopirolizy osadów z węglem) - adsorbenty węglowe (adsorpcyjne oczyszczanie wybranych rodzajów ścieków przemysłowych, chemisorpcyjne usuwanie rtęci ze spalin) - zastępnik części koksiku węglowego w procesie spiekania rud żelaza - substytut sadzy Zgodność z ideą GOZ + + odpadowe drewno impregnowane olejem kreozotowym odpady komunalne paliwa z odpadów (paliwa alternatywne, RDF, SRF) - węgiel drzewny do zastosowań niespożywczych (np. reduktor w procesach metalurgicznych, tani sorbent) - prekursor adsorbentów węglowych + - komponent niskoemisyjnych paliw formowanych karbonizaty nie spełniają kryteriów jakościowych umożliwiających ich - utylitarne wykorzystanie karbonizaty nie spełniają kryteriów jakościowych umożliwiających ich utylitarne wykorzystanie - ASR (lekka frakcja z mechanicznej rozbiórki samochodów) karbonizaty nie spełniają kryteriów jakościowych umożliwiających ich utylitarne wykorzystanie - zużyte jonity - prekursor adsorbentów węglowych - składnik koksu metalurgicznego (w wyniku kopirolizy zużytych jonitów z węglem) odpady tekstylne - prekursor adsorbentów węglowych + 15/20 +

16 Co dalej? 16/20

17 Co dalej? bio-olej 17/20

18 Co dalej? Źródło: /user/docs/wp4- InnovativeChemicalConversion-ZoiNicolaidou- BIOSYNERGYWorkshop_Hamburg_2July200 9.pdf 18/20

19 para wodna + CO 2 O 2 Co dalej? SEPARACJA KONWERSJA biomasa spaliny SUSZENIE/ TORYFIKACJA stały nośnik ciepła PIROLIZA (CFB) karbonizat + stały nośnik ciepła OCZYSZCZANIE gaz palny spaliny SPALANIE (BFB) powietrze 19/20

20 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ INSTYTUT CHEMICZNEJ PRZERÓBKI WĘGLA ul. Zamkowa 1; Zabrze Telefon: Fax: Internet: NIP: Regon: