Курсовая теория на тему Определение состава пирогаза инструментальными методами

Содержание:

Введение 2
1. Теоретическая часть 4
1.1 Основные методы газового анализа 4
1.2 Хроматографическое определение химического состава тяжелых смол пиролиза 9
1.3 Исследование химического состава пироконденсата пиролизного производства……………………………………………………………………..15
Заключение 21
Список использованной литературы 22

Введение:

Пиролиз обычно определяют как термохимическое разложение биомассы исходного сырья при средних температурах (300-800°с) до высоких температур (800-1300°С) в инертной атмосфере. Некоторые аналогичные определения приводятся и в других публикациях.
Продукты жидкого, синтетического и твердого топлива фактически являются всеми ценными видами топлива и определяются как biooil (или био-нефть), biosyngas (или био-syngas) и biochar (или био-char) соответственно.
Химические реакции в процессе пиролиза в основном включают следующее:
C+2H2O→2H2+CO2ΔH=+75 кДж\моль
C+H2O→H2+COΔH=+131 кДж\моль
CH4+2H2O→4H2+CO2ΔH=+165 кДж\моль
CH4+H2O→CO+3H2ΔH=+206 кДж\моль
По сравнению с другими термохимических технологий, в том числе сжигание, газификация, ликвидация, пиролиза, как правило, имеет следующие преимущества:
(а) основной продукт biooil и доходность может быть выше, чем 75%,
(б) biooil может иметь высокое содержание углерода
(с) biooil может иметь пониженное содержание азота и серы,
(d) ВТС в biooil может быть очень высокой, например, 42 МДж/кг, что сопоставимо с аналогичными показателями ископаемого топлива,
(е) время пребывания, как правило, короткие, что снижает эксплуатационные расходы,
(f) желаемого продукта (biooil, biosyngas, или биоуголь) может быть произведено путем корректировки режимных параметров,
(g) biooil может быть легко хранить или транспортировать, и биомассы в качестве сырья может не должны быть обработаны.
Согласно рабочим параметрам, таким как скорость нагрева, температура пиролиза и время пребывания, обычный электрический пиролиз обычно можно разделить на три группы:
а) медленный пиролиз,
b) быстрый пиролиз и
с) внезапный пиролиз.
В некоторых публикациях каталитический пиролиз, микроволновый пиролиз, вакуумный пиролиз и гидролиз также включены. Для медленного пиролиза, скорость нагрева, температура пиролиза, и время пребывания главным образом <1C/s, 300-700°C, и >>450s, соответственно. Для быстрого пиролиза, они главным образом 10-300°C/s, 550-1250°C, и 0.5-20 s, соответственно. Для пиролиза со вспышкой они составляют > >1000°С/с, 800-1300°с и <0,5 С соответственно. Эти различные условия обычно приводят к различным результатам пиролиза. Отмечается, что внезапный пиролиз в целом способствует получению биоилов, за которым следует быстрый пиролиз и медленный пиролиз.

Заключение:

В последнее время была разработана и широко используется новая технология пиролиза-СВЧ-пиролиз (MAP), которая привлекла серьезное внимание благодаря своим преимуществам перед традиционным электрическим пиролизом. Эти преимущества обусловлены различными механизмами тепло- и массообмена. Для обычного электрического пиролиза, жара возвращена от высокотемпературного газа к поверхности частицы топлива через механизм конвекции и после этого более добавочно возвращена от внешней поверхности к внутреннему сердечнику через механизм кондукции. Один температурный градиент снаружи к внутренности частицы исходного сырья сформирован, и выпущенные испаряющие отражаются от внутреннего ядра к внешней поверхности через более высокую температурную область. Для карты, микроволна прорезывает частицу исходного сырья и энергия микроволны преобразована в тепловую энергию которая постоянно аккумулирует внутри частицы биомассы и после этого возвращена наружу. Образуется температурный градиент от внутренней к внешней поверхности частицы, и выделяющиеся летучие вещества диффундируют из внутренней сердцевины к внешней поверхности через область более низкой температуры.

Фрагмент текста работы:

1. Теоретическая часть
1.1 Основные методы газового анализа

Газовый анализ — это качественное обнаружение и количественное определение компонентов газовых смесей. Газовый анализ может проводиться, так по лабораторным методикам, так как с помощью специальных газоанализаторов. Как правило, методы газового анализа основаны на измерении физических параметров и свойств среды (например, электрической проводимости, магнитной восприимчивости, теплопроводности, оптической плотности, коэффициента рассеяния и так далее) значения которых зависят от концентраций определяемых компонентов. Существуют избирательные и неизбирательные методы измерения. В неизбирательных методах проводится измерение свойств пробы (например, плотности или теплопроводности), которые зависят от относительного содержания всех ее компонентов пробы. Поэтому такие методы могут применяться для анализа бинарных и псевдобинарных газовых смесей, в которых варьируется содержание только определяемого компонента, а соотношение концентраций остальных компонентов не изменяется. В избирательных методах измеряемое свойство пробы зависит преимущественного от содержания определяемого компонента.
По характеру измеряемого физического параметра методы газового анализа можно разделить на механические, акустические, тепловые, магнитные, оптические, ионизационные, масс-спектрометрические, электрохимические, полупроводниковые.
К механическим методам относится волюмоманометрический метод, основанный на измерении объема или давления газовой пробы после химического воздействия на нее, которое может заключаться, например, в последовательном поглощении компонентов анализируемого газа подходящими реактивами в поглотительных сосудах. Минимально определяемые концентрации (МОК) от 0,001 до 0,01 %.
К механическим методам также относят пневматический метод (аэростатический и аэродинамический). В первом случае измеряют плотность газовой смеси, во втором — зависящие от плотности и вязкости параметры таких процессов, как дросселирование газовых потоков, взаимодействие струй, вихреобразование и т.д. Эти методы применяют для анализа бинарных и псевдобинарных смесей, напр. для определения Н2 в воздухе, Н2 в этилене, СО2 в инертных газах, С12 в Н2 и т.д. МОК метода от 0,01 до 0,1 %.
Акустические методы основаны на измерении поглощения или скорости распространения звуковых и ультразвуковых волн в газовой смеси. Методы не избирательны и применяются, в частности, для определения СН4, О2, Н2 в бинарных и псевдобинарных смесях. МОК метода от 0,001 до 0,1 %.
Тепловые методы основаны на измерении теплопроводности газовой смеси (термокондуктометрический метод) или теплового эффекта радиации с участием определяемого компонента — (термохимический метод). Термокондуктометрическим методом находят содержание, напр., Не, СО2, Н2, СН4 в бинарных и псевдобинарных смесях (МОК от 0,01 до 0,1 %. Термохимический метод используют для избирательного определения СО, СН4, О2, Н2, контроля в воздухе взрывоопасных и пожароопасных примесей (смесей газообразных углеводородов, паров бензина и т.д.). Например, при определении метана его сжигают в присутствии катализатора (Pt и Pd на активном Аl2О3). Количество выделившегося тепла, пропорциональное концентрации СН4, с помощью терморезисторов преобразуют в электрический сигнал, который регистрируют. МОК метода от 0,001 до 0,01 %.
В магнитных методах измеряют физические характеристики газа, обусловленные магнитными свойствами определяемого компонента в магнитном поле. С их помощью контролируют содержание О2, отличающегося аномально большой парамагнитной восприимчивостью. Наиболее распространен термомагнитный метод, основанный на зависимости парамагнитной восприимчивости О2 от его концентрации при действии магнитного поля в условиях температурного градиента. МОК метода от 0,01 до 0,1 %.
В оптических методах измеряют оптическую плотность (абсорбционные методы), интенсивность излучения (эмиссионные методы), коэффициент преломления (рефрактометрический). Абсорбционные методы, основанные на измерении селективного поглощения ИК, УФ или видимого излучения контролируемым компонентом, применяют, например, для избирательного определения NO2, О3, H2S, SO2, CS2, формальдегида, фосгена, Сl2, паров Hg, Na, Pb и других. МОК метода от 0,00001 до 0,01 %. Широко используется оптикоакустический метод, основанный на пульсации давления газа в приемнике излучения при поглощении прерывистого потока излучения, прошедшего через анализируемый газ. Метод позволяет определять СО, СО2, СН4, NH3, SO2, ряд органических соединений. МОК метода от 0,001 до 0,01 %. Источники излучения в абсорбционных методах — лампы накаливания, ртутные, водородные, ртутно-кадмиевые, кадмиевые, нихромовые спирали.
По фотоколориметрическому оптическому методу предварительно проводят цветную реакцию контролируемого компонента с подходящим реагентом в газовой фазе, в индикаторном реакторе или на поверхности твердого носителя (в виде ленты, таблетки, порошка) и измеряют интенсивность окраски продуктов реакции. Метод применяют также для избирательного определения оксидов азота, СО, CS2, NH3, ацетилена, фосгена, формальдегида и др. МОК метода от 0,000001 до 0,001 %.
В эмиссионных оптических методах измеряют интенсивность излучения определяемых компонентов. Излучение можно возбудить электрическим разрядом (МОК метода от 0,0001 до 0,1 %), пламенем, светом и другими источниками (при использовании лазера МОК достигает 0,0000001 до 0,000001 %). Эти методы применяют для количественного определения множества элементов и соединений.