Development of a lab-scale experimental setup for the kinetic investigation of biomass pyrolysis

Among the renewable energy options, biomass has shown that it is one of the promising options. However, in order to use this resource in the most efficient way, it is necessary to treat it in the most appropriate way and to understand the mechanics of the chemical reactions that take place. In addition, many different experimental setups must be created to find the most suitable environment for these reactions to take place. In this study, the investigated treatment is pyrolysis and the substance examined is cellulose, which is also found in a high percentage in biomass. In the light of these, it is aimed to reach the optimum result with the valid experimental methods in lab-scale. In order to reach comparative results, a model was determined as a guide. Although they have the same working principle, experiments were carried out in two different setups. Therefore, this study can be divided into two parts. The first experiments were carried out with a packed bed reactor in an experimental rig. Many different configurations have been tried and the most suitable configurations have been presented. Nitrogen was used as carrier gas. Quartz reactor is used. The second setup is the TG-MS unit setup. In this arrangement, the amount of cellulose is low compared to the previous one. Helium was used as carrier. Orbo sorbent tubes with two beds which are separated by glass wool were used for gas and steam sampling. Again, as in the previous set, studies with two orbo sorbent tubes with many different configurations and a temperature ramp of 60°C/min or 100°C/min have been reported as giving the most optimum results.

Tra le opzioni di energia rinnovabile, la biomassa ha dimostrato di essere una delle opzioni promettenti. Tuttavia, per utilizzare questa risorsa nel modo più efficiente, è necessario trattarla nel modo più appropriato e comprendere la meccanica delle reazioni chimiche che avvengono. Inoltre, devono essere creati molti diversi allestimenti sperimentali per trovare l'ambiente più adatto affinché queste reazioni abbiano luogo. In questo studio il trattamento indagato è la pirolisi e la sostanza in esame è la cellulosa, che si trova anche in alta percentuale nella biomassa. Alla luce di questi, si mira a raggiungere il risultato ottimale con i metodi sperimentali validi in scala di laboratorio. Per raggiungere risultati comparativi, è stato determinato un modello come guida. Sebbene abbiano lo stesso principio di funzionamento, gli esperimenti sono stati condotti in due diverse configurazioni. Pertanto, questo studio può essere diviso in due parti. I primi esperimenti sono stati condotti con un reattore a letto impaccato in un impianto sperimentale. Sono state provate molte configurazioni differenti e sono state presentate le configurazioni più adatte. L'azoto è stato utilizzato come gas di trasporto. Viene utilizzato un reattore al quarzo. La seconda configurazione è la configurazione dell'unità TG-MS. In questa disposizione la quantità di cellulosa è bassa rispetto alla precedente. L'elio è stato usato come vettore. Per il campionamento di gas e vapore sono stati utilizzati tubi sorbenti Orbo con due letti separati da lana di vetro. Anche in questo caso, come nella serie precedente, gli studi con due tubi sorbenti Orbo con molte configurazioni diverse e una rampa di temperatura di 60°C/min o 100°C/min sono stati segnalati come i risultati migliori.