Modeling, Software Simulation and Preliminary Test of a Biomass Pyrolysis Pilot Plant

Il presente studio ha lo scopo di sviluppare un modello in grado di prevedere la distribuzione e le caratteristiche dei prodotti derivanti da un impianto pilota per la pirolisi delle biomasse, permettendo un’adeguata scelta dei parametri operativi e una conseguente ottimizzazione del processo. Inoltre è stata svolta un’analisi riguardo una linea di recupero energetico in grado di valorizzare i prodotti ottenuti e ridurre l’apporto di energia da fonti esterne. Nella definizione di “Biomassa” sono incluse una grande varietà di specie diverse sia dal punto di vista chimico che fisico; per questo motivo nella maggior parte dei database presenti nei software di simulazione non è presente una biomassa adatta a questo tipo di processo. Ciononostante, è presente una funzione che permette di creare nuovi componenti “non-convezionali” inserendo le caratteristiche del materiale desiderato. Grazie a questa possibilità, è stato creato un solido denominato “biomass”, modellato sulla base delle analisi ricavate da lavori precedenti e da una ricerca di letteratura. Lo schema del sistema di conversione termo-chimica proposto in questo lavoro è ispirato al layout di un impianto pilota presente in Sicilia. Tale impianto è alimentato da 30 kg/h di nocciolino di oliva e altri residui agricoli e lavora a temperature comprese tra 600°C e 800°C. Per modellare il feedstock sono stati incrociati dati ricavati dalle analisi elementari (percentuali di C, O2 e H) e dalla composizione lignocellulosica di questi materiali. Per descrivere la decomposizione del materiale organico è stato utilizzato un modello che si divide in due fasi: - la prima avviene nel reattore e porta alla degradazione del feedstock in una frazione solida (char) e una miscela gassosa. - durante la seconda fase, questa miscela viene diretta verso una sezione di raffreddamento e lavaggio gas, durante la quale avviene la condensazione e la separazione della frazione liquida (prevalentemente bio-oil + acqua) dal permanent gas residuo. Per riprodurre questa decomposizione e la conseguente evoluzione delle specie chimiche risultanti da questo processo, è stato proposto un nuovo modello matematico dipendente da due fattori: - la temperatura alla quale viene svolto il processo (è stato considerato un range compreso tra 500°C e 900°C); - la cinetica delle reazioni che coinvolte durante la decomposizione della cellulosa, dell’emicellulosa e della lignina. La pirolisi è stata simulata mediante un reattore “R-yield” supportato da un “Calculator block” nel quale è stato applicato il modello ideato alle singole reazioni di conversione e ai vari componenti chimici presenti durante il processo. La frazione di permanent gas ricavata è stata utilizzata per alimentare un sistema micro-CHP con lo scopo di produrre energia termica ed elettrica che verrà ricircolata verso l’impianto per fornire energia all’essicatore e al reattore. Le simulazioni sono state svolte a 600°C e 800°C per confrontare: - la diversa distribuzione dei prodotti al variare della temperatura; - le caratteristiche e la composizione della frazione gassosa prodotta; - l’efficienza del sistema micro-CHP.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2020

Author dc:creator

• AGRIFOGLIO, ANTONIO

Contributors dc:contributor

• FICHERA, Alberto

• Biomass, Bio-oil, Pyrolysis Gas, Simulation software, CHP, Renewable Energy, Pyrolysis, Pilot-Plant
• Biomassa, Bio-oil, gas di pirolisi, software di simulazione, CHP, Energia rinnovabile, Pirolisi, Impianto Pilota

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581256

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581256