 |
INSTITUTUL NAŢIONAL DE
CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU TEHNOLOGII IZOTOPICE SI MOLECULARE Str. Donat 67-103, 400293, Cluj-Napoca, Romania Tel: +40-264-584037; Fax: +40-264-420042 Email: itim@itim-cj.ro, web: www.itim-cj.ro |
 |
|
|
INSTITUTUL NAŢIONAL DE
CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU TEHNOLOGII IZOTOPICE SI MOLECULARE Str. Donat 67-103, 400293, Cluj-Napoca, Romania Tel: +40-264-584037; Fax: +40-264-420042 Email: itim@itim-cj.ro, web: www.itim-cj.ro |
|
Design by MM
Termen finalizare: decembrie 2013
Titlul fazei 2: Reformarea catalitica a bioetanolului obtinut din deseuri de lemn; caracterizarea materiei prime; studii catalitice; modelarea si simularea tehnologiei de laborator; validarea modelului.
Rezultate:
(1) bioetanol brut obtinut din deseuri de brad;
(2) metoda de analiza a bio-etanolului brut (mediul de fermentatie);
(3) metoda si instalatie pentru testarea catalizatorilor multicomponenti de tipul Me1-Me2/oxid1-oxid2 in vederea producerii de hidrogen prin reactia de reformare catalitica a etanolului/bio-etanolului;
(4) esantioane de hidrogen obtinut din bio-etanol brut;
(5) studiul cinetic privind reformarea catalitică cu abur a etanolului/bio-etanolului;
(6) raport ştiinţific şi tehnic care cuprinde rapoartele de experimentare pentru: obtinerea si analiza bio-etanolului brut; studiile catalitice de producere a hidrogenului din bio-etanol.
Diseminare:
- 4 lucrari publicate;
- 1 rezumat publicat;
- 1 lucrare acceptata;
- 2 lucrari prezentate la conferinte internationale;
- 1 lucrare prezentata la conferinta internationala;
- 1 teza dizertatie.
(1) Deseurile de lemn de brad au fost folosite ca materie prima pentru obţinerea de bioetanol. Produsul de fermentatie obtinut prin 2 metode de hidroliza enzimatica a fost analizat în vederea determinarii compozitiei chimice. Au fost utilizate trei tipuri de analize pentru determinarea compoziţiei chimice a produsului de fermentaţie în funcţie de tipul şi structura compusului. În cazul ambelor metode de hidroliza, pe langa apa, compoziţia majoritară a mediului de fermentaţie este formată din etanol şi acid acetic; în concentratii mai mici se mai găsesc şi alţi alcooli (metanol, n-propanol, izobutanol, n-butanol, 3-metil-1-butanol), acizi (acid propanoic) şi în urme se detectează aldehide şi esteri. Bioetanolul brut a fost folosit in continuare pentru reformarea catalitica in scopul obtinerii de hidrogen.
(2) Pentru stabilirea conditiilor de reactie si a catalizatorilor optimi pentru producerea de hidrogen prin reformarea catalitica a bio-etanolului s-a folosit mai intai amestecul (etanol+apa) in concentratie de 9 % masic.
- Catalizatorii testati sunt cei preparati si caracterizati in Etapa 1: Me/suport in care: Me = Ni, Ni-Au, Ni-Ag, Ni-Cu si suport = Al2O3, ZrO2, CeO2–Al2O3, La2O3–Al2O3, CeO2–ZrO2, La2O3–ZrO2.
- Conditiile de reactie testate au fost: temperatura 150–350°C; presiunea atmosferica; debitul de gaz purtator: 35–133 ml/min, debitul de amestec (etanol+apa) 0,1–1 ml/min.
Parametrii determinati au fost: conversia etanolului, productia de hidrogen si stabilitatea catalizatorului in 24h de functionare.
Conversiile cele mai mari (in jurul valorii de 100%) s-au obtinut la temperatura de 350°C pentru toti catalizatorii studiati, cu exceptia Ni/ZrO2 si Ni-Me/ZrO2.
- adaosul de Cu, Ag si Au la catalizatorul de Ni/Al2O3 imbunatateste conversia etanolului in special la debite mari de reactanti.
- adaosul de La2O3 la alumina si de CeO2 si La2O3 la oxidul de zirconiu scade semnificativ temperatura la care conversia etanolului atinge valoarea maxima.
Productia de hidrogen cea mai buna la debitul (etanol+apa) de 0.1 ml/min si temperatura de 350°C s-a obtinut pentru catalizatorul Ni/ La2O3-ZrO2.
Stabilitatea in timp a catalizatorilor este buna pentru toti catalizatorii studiati la debite de (etanol+apa) mici, dar scade semnificativ pentru debite de lichid mai mari de 0.6 ml/min.
(3) Studiile de producere a hidrogenului prin reformarea catalitica a bio-etanolului s-au facut pe probele de bio-etanol cu o concentratie in etanol de ~ 3,5 % si de acid acetic de ~1,6 %, la temperatura de 350°C si debitul de bio-etanol de 0.1-1 ml/min. In urma reactiei se reformeaza atat etanolul cat si acidul acetic.
- conversia etanolului si acidului acetic este aproape de valoarea maxima cu exceptia conversiei acidului acetic in exeprimentele realizate cu debitul de bio-etanol 1 ml/min. Principalii produsi de reactie sunt H2, CH4, CO si CO2.
- stabilitatea in timp a catalizatorilor este buna pe parcursul a 4h de functionare cu debite de lichid mici, dar o dezactivare severa incepe sa apara la debite de lichid mai mari.
- productia de hidrogen este imbunatatita prin aportul adus de reformarea acidului acetic.
(4) Pentru modelarea si simularea producerii de hidrogen din bio-etanol, un studiul cinetic privind reformarea catalitică cu abur a etanolului folosind catalizatorul de 10%Ni-Al2O3 a fost efectuat în intervalul de temperatură de 250-350°C si raport molar apă/etanol 30:1. S-au calculat valorile constantelor de viteză de reactie si variatia concentratiilor produsilor principali obtinuti în urma procesului de optimizare. Validitatea modelului a fost demonstrata prin corelatia buna existenta intre datele obtinute experimental si cele obtinute prin modelare.
|
|
|
