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 2014

Titlul fazei 3: Studii tehnologice de producere a H2 din deseurile de glicerina; caracterizarea si purificarea partiala a glicerinei deseu; studii catalitice; modelarea tehnologiei; validarea modelului; realizarea si testarea instalatiei.
Rezultate: (1) bioetanol brut cu continut imbunatatit de etanol obtinut din deseuri de brad; (2) deseuri de glicerina cu continut ridicat de glicerina si foarte scazut de impuritati nereformabile catalitic; (3) esantioane de hidrogen obtinut din glicerina; (4) metoda de analiza a deseului de glicerina incluzand o metoda noua de analiza a glicerinei; (5) metoda si instalatie pentru testarea catalizatorilor multicomponenti de tipul Me1-Me2/oxid1-oxid2 in vederea producerii de hidrogen prin reactia de reformare catalitica a glicerinei; (6) tehnologie de laborator de preparare a biocombustibilului cu producerea unor deseuri cu continut mare de glicerina si mic de impuritati anorganice; (7) studiul termodinamic privind reformarea catalitică cu abur a glicerinei; (8) Raport stiintific si tehnic care cuprinde rapoartele de experimentare pentru obtinerea si analiza deseului de glicerina; studiile catalitice de producere a hidrogenului din glicerina; schema tehnologica de principiu de obtinere a biocombustibilului prin tehnologia uscata; schema instalatiei de reformare catalitica a glicerinei.	Diseminare: - 4 lucrari publicate - 1 lucrare prezentata la conferinta internationala; - 2 lucrari prezentate la conferinta nationala. (vezi lucrarile)
S-a optimizat producerea de hidrogen din deseuri de lemn de brad prin: (i) optimizarea procesului de hidroliza si fermentare, ceea ce a dus la cresterea concentratiei etanolului si acidului acetic in bio-etanolul brut; (ii) folosirea bio-etanolului brut la reformare cu avantajul, pe de o parte, ca reduce costurile datorate separarii etanolului din amestec si, pe de alta parte, creste productia de H2 datorita reformarii si celorlalti compusi organici oxigenati prezenti in bio-etanol (acidul acetic in special); (iii) optimizarea procesului de reformare catalitica a bio-etanolului prin folosirea catalizatorilor Ni/ La2O3–Al2O3 si Ni/CeO2–Al2O3  care permit reformarea tuturor compusilor oxigenati din bio-etanol in conditii de consum scazut de energie (datorita temperaturii scazute folosite si anume 350°C). S-a dezvoltat o metoda de producere a biocombustibilului din uleiuri vegetale care sa genereze deseuri cu continut crescut de glicerina si redus de saruri anorganice si apa. Aceasta s-a realizat prin folosirea unui nou catalizator bazic care sa inlocuiasca NaOH sau KOH folosite in tehnologiile clasice. In felul acesta rezulta deseuri cu un continut de glicerina de ~75%, restul componentelor fiind etanol, esteri metilici, mono- di- si tri-gliceride si apa. S-au stabilit o serie de metode experimentale de analiza a deseului de glicerina folosind in principal metode cromatografice. In acest sens s-a dezvoltat o metoda noua de analiza a glicerinei din amestecul de deseul de glicerina. Pentru stabilirea conditiilor de reactie si a catalizatorilor optimi pentru producerea de hidrogen prin reformarea catalitica a glicerinei s-a folosit amestecul (glicerina+apa). Catalizatorii testati sunt cei preparati si caracterizati in Etapa 1: Me/suport in care: Me = Ni, Ni-Cu si Ni-Sn si suport = Al2O3, La2O3–Al2O3, CaO–Al2O3. Conditiile de reactie testate au fost: temperatura 450–650°C; presiunea atmosferica; debitul de gaz purtator: 35–133 mL/min, debitul de amestec (glicerina+apa) 0,1 mL/min, raportul molar glicerina:apa = 1:1 – 1:9. Parametrii determinati au fost: conversia glicerinei in produsi gazosi, randamentul in hidrogen si stabilitatea catalizatorului in 100h de functionare. Conversiile cele mai mari (in jurul valorii de 50%) s-au obtinut la temperatura de 650°C si debitul (glicerina+apa) 0,1 ml/min, debitul de gaz purtator: 133 mL/min, raportul molar glicerina:apa = 1:9. adaosul de Cu la catalizatorul de Ni/Al2O3 imbunatateste conversia glicerinei si randamentul in hidrogen. adaosul de La2O3 si CaO la alumina imbunatateste conversia glicerinei si randamentul in hidrogen la 550°C aducandu-le aproape de valorile obtinute pentru catalizatorul nepromotat la temperatura de 650°C. Randamentul in hidrogen, cel mai bun in conditiile de reactile stabilite mai sus, s-a obtinut pentru catalizatorul Ni/CaO–Al2O3. Stabilitatea in timp a catalizatorilor este buna pentru toti catalizatorii studiati. Duapa 100h de functionare s-a constatat depunerea de carbune filamentos, dar acesta nu scade drastic acitivatea catalitica. Studiul termodinamic al reactiei de reformare catalitica a glicerinei s-a efectuat folosind simulatorul de proces ChemCAD in domenii de temperatura, presiune si raport molar glicerina:apa extinse fata de cele raportate pana acum in literatura. Conditiile termodinamic favorabile pentru obtinerea unei concentratii mari de H2 si mici de C sunt: temperatura ridicata, presiune scazuta si raport molar glicerina:apa scazut. Tinand cond si de considerentele legate de costurile energetice conditiile recomandate termodinamic sunt: temperaturi de 650-700°C, raportul molar glicerina/apa 1:30 si presiunea de 1 bar.