バイオマスリアクター、特に熱分解用に設計されたリアクターは、酸素の存在を排除または最小化するよう制御された条件下で、バイオマスを熱化学的に炭、液体、ガスなどの様々な有用生成物に変換することで作動する。
このプロセスは、バイオマスの体積を減らし、保管や輸送を容易にし、バイオオイルから貴重な化学物質を抽出するために極めて重要である。
バイオマスリアクターの仕組み- 5つのポイントを解説
1.リアクターの種類と設計
バイオマス熱分解リアクターには、固定床、流動床、ロータリーキルンなど様々なタイプがある。
それぞれのタイプは、特定の条件に対応し、異なる収率と品質の最終製品を生産するように設計されている。
例えば、流動床リアクターは、砂のような不活性固体材料をエネルギー担体として使用し、バイオマスを迅速に加熱してガスや液体生成物の収量を最大化するのに理想的である。
2.運転と制御
リアクターは、プロセスの規模や目的とする製品に応じて、バッチ式または連続式で運転することができる。
熱分解プロセスの結果を左右する重要なパラメータである温度と滞留時間を制御するシステムが装備されている。
例えば、バイオ炭リアクターでは、予熱が重要であり、バイオマスをリアクターに投入し、一定時間かけて炭やその他の副産物を生成するプロセスである。
3.副産物の利用
熱分解の過程で、大量のバイオガスが発生する。
このガスは、タールや木酢液を抽出するコンデンサーシステムに入る前に、サイクロン除塵機やスプレー集塵機などのシステムで処理される。
残った可燃性ガスは、反応器を加熱する燃料として再利用されることが多く、エネルギー効率とクローズド・ループ運転の一形態を示している。
4.機械的熱分解
機械的な力でバイオマスを高温の表面に押し付け、反応速度を高める反応器もある。
アブレイティブ熱分解として知られるこの方法は、バイオマス粒子を通した熱伝導に制限されないため、より大きな粒子の使用が可能である。
この方法は、ヒートキャリアサイクルと不活性ガスが不要なためプロセスが簡素化され、装置がコンパクトになり、反応システムが集約化される。
5.環境と経済への影響
バイオマス熱分解は、バイオマスを価値ある製品に変換するのに役立つだけでなく、バイオマスの貯蔵と輸送の必要性を減らすことで、環境の持続可能性にも貢献する。
さらに、バイオオイルから高価値の化学物質を抽出することで、プロセスの経済性が向上します。
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