03 — Enerģija un Biodegviela
Zaļās degvielas no vienas izejvielas
Aviācijas degviela no kaņepju sēklu eļļas — viens biobāzes ievades materiāls, pilns degvielas klāsts ārā.
HEFA ceļš, kas pārvērš 100% tīru kaņepju sēklu eļļu benzīnā, dīzelī un līdz 75% Jet A-1, plus no kaņepes iegūta augu ogle. Biobāzes rūpnieciskā ķīmija, validēta neatkarīgās laboratorijās — nevis patēriņa produkts.
Enerģijas darbs, kurā esmu visvairāk ieguldījies, ir zaļo degvielu ražošana no 100% tīras kaņepju sēklu eļļas — dīzeļa, Jet A-1, benzīna un nelielu gāzes frakciju no viena biobāzes izejvielas.
Es to prezentēju kā biobāzes rūpniecisko ķīmiju un zaļās degvielas P&I: izejvielu, reakciju, atdalīšanu un neatkarīgu validāciju. Galvenais ir ar HEFA — taukskābju hidroapstrādi — ražota aviācijas biodegviela, un atbalstošais darbs ir no kaņepes iegūta cietā degviela, kas mērķē uz rūpniecisko siltumu.
Disciplīna ir tā pati, ko piemēroju visā ķīmijā: definēt ievades materiālu, palaist reakciju, kas to pārvērš, izvēlēties atdalīšanu, kas tīri izolē katru produktu, un pierādīt rezultātu uz reālas iekārtas un ārējās laboratorijās, nevis uz slaida. Kur metode ir jauna, es aprakstu, ko tā dara un kā tā tika validēta, un turu specifiku kā īpašumu.
Nekas no tā netiek ietverts kā patēriņa kaņepes produkts. Tā ir rūpnieciskā ķīmija uz lauksaimnieciskas izejvielas — kultūra iekšā, degvielas klāsts ārā — vērtēta pēc procesa stingrības un pēc skaitļiem, ko izmērīja trešā puse.
Jet A-1 aviācijas degvielas iznākums, izolēts ar HEFA frakcionēšanas kolonnu
tīra ūdeņraža spiediens hidroapstrādes reaktorā
reaktora temperatūra virs molibdēna un platīna katalizatoriem
no kaņepes iegūtās augu ogles siltumspēja
Jet A-1 no 100% kaņepju sēklu eļļas, ar HEFA.
Ceļš ir HEFA — taukskābju hidroapstrāde — un tas sākas un beidzas ar vienu biobāzes ievades materiālu.
Kaņepju sēklu eļļa ieiet ķīmiskā reaktorā, kas piepildīts ar molibdēna un platīna katalizatoriem pie aptuveni 280 °C un aptuveni 2,800 PSI tīra ūdeņraža. Taukskābju hidroapstrāde rada garas ķēdes taukskābju bāzes — ogļūdeņraža mugurkaulu, ko pārējais process attīra.
No turienes plūsma iet caur deoksigenēšanu, tad vakuuma destilāciju un visbeidzot frakcionēto destilāciju. Frakcionēšanas kolonna ir vieta, kur ceļš atmaksājas: tā izolē fāzes — benzīnu, dīzeli un, vissvarīgāk, līdz 75% Jet A-1 aviācijas degvielas iznākuma — ar nelielām gāzes frakcijām, kas zaudētas vakuuma posmā. Darbs ir testēts Cornell University Amerikas Savienotajās Valstīs un Intertek un Proacem laboratorijās Kolumbijā. Dažas metodes es turu kā īpašumu.
HEFA — kaņepju sēklu eļļa uz aviācijas degvielu
- 01 Izejviela 100% tīra kaņepju sēklu eļļa kā vienīgais biobāzes ievades materiāls — bez fosilās piebarošanas.
- 02 Hidroapstrāde Reaktors ar molibdēna un platīna katalizatoriem pie ~280 °C un ~2,800 PSI tīra ūdeņraža.
- 03 Taukskābju bāzes Taukskābju hidroapstrāde rada garas ķēdes taukskābju bāzes.
- 04 Deoksigenēšana Skābeklis tiek izņemts no ķēdēm, lai atstātu ogļūdeņraža kvalitātes materiālu.
- 05 Vakuuma destilācija Destilācija zem vakuuma; nelielas gāzes frakcijas iznāk šajā posmā.
- 06 Frakcionētā destilācija Frakcionēšanas kolonna izolē fāzes: benzīnu, dīzeli un līdz 75% Jet A-1.
Viens ievades materiāls, četras fāzes ārā.
100% kaņepju sēklu eļļa
Viss klāsts izsekojams līdz vienai eļļas pudelei.
Sākot no vienas izejvielas — tīras kaņepju sēklu eļļas — process atdala pilnu degvielas klāstu. Galvenais ir Jet A-1 frakcija, bet dīzeļa, benzīna un nelielās gāzes fāzes nāk no tās pašas reakcijas un tās pašas kolonnas.
Tā kā nav fosilās piebarošanas, ogleklis katrā frakcijā nāca no kultūras. Tā ir daļa, kas to padara biobāzes stingrā nozīmē, nevis atšķaidītu no naftas.
- Viena izejviela: 100% kaņepju sēklu eļļa
- Bez fosilās piebarošanas reaktorā
- Viena reakcija, viena kolonna, četras fāzes
- Ogleklis pilnībā iegūts no kultūras
HEFA process — darbības aploksne
- Izejviela
- 100% kaņepju sēklu eļļa
- Process
- HEFA — taukskābju hidroapstrāde
- Katalizatori
- Molibdēns + Platīns
- Reaktora temperatūra
- ~280 °C
- Ūdeņraža spiediens
- ~2,800 PSI (tīrs H₂)
- Starpprodukts
- Garas ķēdes taukskābju bāzes
- Atdalīšana
- Deoksigenēšana → vakuums → frakcionētā destilācija
- Jet A-1 iznākums
- līdz 75%
- Blakusprodukti
- Benzīns · Dīzelis · Gāzes frakcijas
- Validācija
- Cornell · Intertek · Proacem
Eļļa un ūdeņradis iekšā, ogļūdeņraža bāzes ārā.
Reaktors ir ceļa sirds, un tas lasāms skaidrāk kā diagramma nekā kā fotogrāfija. Divi ievades materiāli ieiet — kaņepju sēklu eļļa un tīrs ūdeņradis — un tie satiekas ar fiksētu molibdēna un platīna katalizatora slāni, kas tiek turēts pie aptuveni 280 °C un aptuveni 2,800 PSI. Shēma zemāk izseko šo plūsmu un garas ķēdes taukskābju bāzes, ko tā rada.
Taukskābju hidroapstrāde
Katalītisks slānis zem ūdeņraža, temperatūrā un spiedienā.
Reaktora iekšienē ūdeņradis tiek piespiests pār kaņepju sēklu eļļas taukskābēm pie ~2,800 PSI, kamēr molibdēna un platīna katalizatori un ~280 °C temperatūra virza hidroapstrādi. Reakcija piesātina un pārkārto taukskābju ķēdes garas ķēdes taukskābju bāzēs.
Šīs bāzes vēl nav degviela — tās joprojām nes skābekli. Tās ir starpprodukts, ko deoksigenēšanas un destilācijas posmi lejup pa straumi pārvērš gatavajā ogļūdeņraža klāstā.
- Kaņepju sēklu eļļa + tīrs H₂ kā divi ievades materiāli
- Mo un Pt katalizatora slānis pie ~280 °C
- ~2,800 PSI tīra ūdeņraža
- Izvade: garas ķēdes taukskābju bāzes
Kolonna uzzīmēta, nevis nofotografēta.
Pēc hidroapstrādes deoksigenētā plūsma tiek atdalīta pēc vārīšanās punkta frakcionētās destilācijas kolonnā. Siltums pamatnē dzen tvaiku augšup; ceļoties tas atdziest, un katra frakcija kondensējas paplātē, kas atbilst tās vārīšanās joslai. Vieglākais griezums iziet augšā un smagākais apakšā — kas ir tieši tas, kā klāsts tiek atdalīts benzīnā, aviācijā un dīzelī.
Frakcionētā destilācija
Kā viena plūsma kļūst par benzīnu, aviāciju un dīzeli.
Deoksigenētais materiāls ieiet kolonnā un ceļas kā tvaiks. Benzīns, gaistošākā frakcija, kondensējas augstu kolonnā; Jet A-1 griezums — līdz 75% no plūsmas — kondensējas vidējā joslā; dīzelis, smagākā šķidrā frakcija, krīt uz zemākajām paplātēm.
Nelielās gāzes frakcijas jau ir noņemtas augšup pa straumi vakuuma posmā, tāpēc kolonna atdala šķidro klāstu. Kur katrs griezums tiek izvilkts, nosaka produktu, tāpēc viena kolonna ražo trīs degvielas, nevis vienu.
- Atdalīšana pēc vārīšanās punkta, paplāte pa paplātei
- Benzīns augšā, Jet A-1 vidū, dīzelis apakšā
- Jet A-1 ir līdz 75% no plūsmas
- Gāzes frakcijas noņemtas augšup pa straumi ar vakuumu
Četras frakcijas no vienas kolonnas.
Izvade nav viens produkts, bet klāsts, un katra frakcija nopelna savu vietu pēc tā, kur tā kondensējas. Lasīts cauri cilnēm, kolonna sadala vienu deoksigenētu plūsmu četros griezumos — trīs šķidrajās degvielās un vienā nelielā gāzes plūsmā — ar neko eksotiskāku par vārīšanās punktu.
Frakcija, ap kuru būvēts viss process
Jet A-1 ir galvenais griezums. Frakcionēšanas kolonna to izolē ar līdz 75% iznākumu no deoksigenētās, destilētās plūsmas — lielākā atsevišķā fāze, ko process rada, un tā, kas attaisno ceļu.
Tā ir kerosīna diapazona frakcija, izvilkta no kolonnas uz paplātes, kas atbilst tās vārīšanās joslai, starp vieglāko benzīna griezumu virs tās un smagāko dīzeli zem tās.
- Līdz 75% iznākums no frakcionēšanas kolonnas
- Kerosīna diapazona aviācijas griezums
- Iemesls, kāpēc tika izstrādāts HEFA ceļš
Smagākais ogļūdeņraža griezums
Dīzelis iznāk no kolonnas kā smagāka frakcija nekā aviācijas griezums, kondensējoties zemāk, kur vārīšanās temperatūras ir augstākas. Tas ir tās pašas vienīgās izejvielas blakusprodukts, nevis atsevišķs process.
Tā izvilkšana no tās pašas kolonnas nozīmē, ka degvielas klāsts tiek noteikts pēc tā, kur griezumi tiek ņemti, nevis darbinot ražotni atšķirīgi katram produktam.
- Smagāks par Jet A-1 frakciju
- Kondensējas zemāk frakcionēšanas kolonnā
- Tās pašas kaņepju sēklu eļļas padeves blakusprodukts
Vieglākais, gaistošākais griezums
Benzīns ir vieglākā frakcija, kas izvelk kolonnu augstāk, kur gaistošākās sastāvdaļas kondensējas pirmās. Tas noapaļo šķidrās degvielas klāstu līdzās aviācijas un dīzeļa griezumiem.
Kopā trīs šķidrās frakcijas veido lielāko daļu deoksigenētās plūsmas, ar tikai nelielām gāzes frakcijām, kas atkrīt agrāk vakuuma posmā.
- Gaistošākā no šķidrajām frakcijām
- Izvilkta no kolonnas augšas
- Pabeidz šķidrās degvielas klāstu
Mazā plūsma, kas zaudēta vakuumam
Nelielās gāzes frakcijas atdalās vakuuma destilācijas posma laikā, pirms frakcionēšanas kolonnas. Tās ir mazākā izvades daļa un klāsta vieglākais gals.
Tās godīgi uzskaitīt ir svarīgi: 75% aviācijas iznākums ir frakcija no plūsmas, kas jau ir izmetusi šīs vieglās gāzes, nevis frakcija no neapstrādātās padeves.
- Atdalītas vakuuma destilācijas laikā
- Vieglākā, mazākā klāsta daļa
- Noņemtas pirms frakcionēšanas kolonnas
75% ir iznākums no plūsmas, kas jau ir izmetusi savas vieglās gāzes — frakcija no deoksigenētā materiāla, izteikta kā tāda, nevis no neapstrādātās eļļas.
Izmērīta trīs laboratorijās, nevis manis paša.
Jauna degviela ir tik daudz vērta, cik ārēja laboratorija saka, ka tā ir vērta, tāpēc aviācijas biodegviela tika testēta trīs neatkarīgās laboratorijās.
Darbs ir testēts Cornell University Amerikas Savienotajās Valstīs un Intertek un Proacem laboratorijās Kolumbijā. Viena akadēmiska pārbaude ārzemēs un divas komerciālas pārbaudes valstī dod trīs atsevišķus skatus uz to pašu degvielu, pēc trim dažādām metodoloģijām.
Es uzskatu šo saplūšanu par pārvarammo latiņu. Kur rezultāti saskan, process noturas pats; kur metode ir patiesi jauna, es aprakstu, ko tā dara un kā tā tika validēta, un turu konkrēto procedūru kā īpašumu.
Neatkarīgi testi Amerikas Savienotajās Valstīs
Aviācijas biodegvielas darbs ir testēts Cornell University Amerikas Savienotajās Valstīs. Degvielas nosūtīšana uz ārēju akadēmisku laboratoriju ir būtība — rezultāts, ko es apgalvoju iekšēji, ir mazāk vērts par tādu, ko izmērīja trešā puse.
Es aprakstu, ko process dara un kā tas tika pārbaudīts, un turu kā īpašumu konkrētās metodes, kas ir jaunas.
- Testēts Cornell University (ASV)
- Ārēja akadēmiska validācija
- Jaunās metodes turētas kā īpašums
Komerciālas laboratorijas testi Kolumbijā
Intertek, komerciāla testēšanas laboratorija, veica neatkarīgu degvielas analīzi Kolumbijā. Akadēmiskās pārbaudes savienošana ar komerciālo nozīmē, ka rezultāts nebalstās uz vienu laboratoriju vai vienu metodoloģiju.
Mērķis abos gadījumos ir tas pats: izmērīts skaitlis uz kāda cita sertifikāta, nevis apgalvojums uz mana.
- Neatkarīga analīze Intertek (Kolumbija)
- Komerciālas laboratorijas validācija
- Salīdzināts ar akadēmiskajiem testiem
Otra Kolumbijas laboratorija
Proacem nodrošināja vēl vienu neatkarīgu pārbaudi Kolumbijā, līdzās Intertek. Divas laboratorijas valstī plus Cornell ārzemēs dod trīs atsevišķus skatus uz to pašu degvielu.
Kur rezultāti saplūst, process noturas pats; kur tie nesaplūst, darbs atgriežas pie darbgalda, nevis pie preses relīzes.
- Neatkarīgi testi Proacem (Kolumbija)
- Trešā ārējā degvielas pārbaude
- Saplūšana uzskatīta par pārvarammo latiņu
Kaņepe augu oglē — līdz 8,000 BTU/lb.
Līdzās šķidrajām degvielām es esmu izstrādājis īpašu no kaņepes iegūtu augu ogli ar siltumspēju līdz 8,000 BTU mārciņā un ievērojami zemākām emisijām nekā standarta ogle. Tā ir tā pati ideja kā biodegviela — biobāzes rūpnieciska degviela no lauksaimnieciskas izejvielas — piemērota cietajai degvielai un rūpnieciskajam siltumam.
Ogle un pavadošais produkts, kaņepju granulas, tika dedzinātas rūpnieciskos katlos, tāpēc siltuma saturs un zemākās emisijas tika izmērītas iekārtā, kas tās patiešām dedzinātu. Nodoms ir decentralizēts siltums: degviela, ko enerģijas kopiena varētu ražot un dedzināt no kultūras, ko tā jau audzē.
Pirolīze uz ogli
Sadalīt biomasu, paturēt oglekli.
Augu ogle tiek ražota ar pirolīzi — kaņepju biomasas termisko sadalīšanu zemā skābekļa vidē. Gaistošo vielu izdzīšana atstāj ar oglekli bagātu cietvielu, kas deg karsts un tīrs, no kurienes nāk līdz 8,000 BTU/lb skaitlis un zemākās emisijas.
Kaņepju granulas saspiež to pašu biomasu pavadošā cietā degvielā. Abas tika dedzinātas rūpnieciskos katlos, nevis pieņemtas no darbgalda — diagramma izseko biomasu caur pirolīzi līdz ogles un granulu produktiem.
- Pirolīze zemā skābekļa vidē
- Ar oglekli bagāta ogle līdz 8,000 BTU/lb
- Ievērojami zemākas emisijas par standarta ogli
- Ogle un granulas testētas rūpnieciskos katlos
Cietā degviela — biomasa uz ogli un granulām
- 01 Biomasa Rūpnieciskās kaņepes biomasa, savākta kā cietās degvielas izejviela.
- 02 Pirolīze Termiskā sadalīšanās zemā skābekļa vidē izdzen gaistošās vielas.
- 03 Ogle Tas, kas paliek, ir ar oglekli bagāts cietviela — augu ogle.
- 04 Granulēšana Kaņepju granulas, saspiestas kā pavadošā cietā degviela katliem.
- 05 Katla tests Ogle un granulas dedzinātas rūpnieciskos katlos, lai izmērītu izvadi un emisijas.
No kaņepes iegūta cietā degviela — specifikācija
- Produkts
- No kaņepes iegūta augu ogle
- Siltumspēja
- līdz 8,000 BTU/lb
- Emisijas
- Ievērojami zemākas par standarta ogli
- Pavadošā degviela
- Kaņepju granulas
- Testa vide
- Rūpnieciskie katli
- Izejviela
- Rūpnieciskās kaņepes biomasa
- Paredzētais lietojums
- Enerģijas kopienas · rūpnieciskais siltums
Cietā degviela, izmērīta tur, kur tā deg.
Arguments par labu oglei nav tas, ka tā ir neparasta, bet ka tā ir izmērāma un aizstājama. Tā sasniedz izmantojamu siltuma saturu, tā emitē mazāk nekā ogle, ko tā aizstātu, un tā tika dedzināta iekārtā, kas to dedzinātu — trīs konkrētas īpašības, nevis viens apgalvojums.
Siltumspēja līdz 8,000 BTU/lb
No kaņepes iegūtā ogle sasniedz līdz 8,000 BTU mārciņā — izmantojams siltuma saturs rūpnieciskai dedzināšanai, nevis laboratorijas kuriozs.
Zemākas emisijas par standarta ogli
Tā deg ar ievērojami zemākām emisijām nekā standarta ogle, kas ir īpašība, kas padara to vērtu aizstāšanai, nevis tikai līdzināšanai.
Testēta rūpnieciskos katlos
Gan ogle, gan kaņepju granulas tika dedzinātas rūpnieciskos katlos — izmērītas iekārtā, kas tās patiešām dedzinātu, nevis pieņemtas no darbgalda.
Būvēta ap enerģijas kopienām
Nodoms ir decentralizēts siltums: biobāzes cietā degviela, ko vietēja enerģijas kopiena var ražot un dedzināt no kultūras, ko tā jau audzē.
Biobāzes cietā degviela, ko enerģijas kopiena var izgatavot un dedzināt no kultūras, ko tā jau audzē — tā ir daļa, uz kuru vērts virzīties.
No izejvielas līdz validētai degvielai, secībā.
Izejviela, reakcija, atdalīšana, validācija, cietā degviela — viena nepārtraukta metode, nevis pieci atsevišķi projekti.
Lasīts secībā, enerģijas darbs ir viena līnija: viens biobāzes ievades materiāls, katalītiska reakcija, kas to pārvērš, destilāciju secība, kas atdala klāstu, trīs laboratorijas, kas izmērīja rezultātu, un cietās degvielas zars, kas paplašina to pašu ideju uz rūpniecisko siltumu.
Tas, kas caurvij visu, ir atteikšanās apgalvot skaitli, ko neesmu tīri atdalījis un licis kādam ārpus ēkas izmērīt.
- Izejviela Viens biobāzes ievades materiāls 100% tīra kaņepju sēklu eļļa noteikta kā vienīgā izejviela šķidrās degvielas ceļam — bez fosilās piebarošanas, viena kultūra iekšā.
- Reakcija Hidroapstrāde virs Mo/Pt Kaņepju sēklu eļļa hidroapstrādāta ar molibdēna un platīna katalizatoriem pie ~280 °C un ~2,800 PSI tīra ūdeņraža garas ķēdes taukskābju bāzēs.
- Atdalīšana Deoksigenēšana uz frakcionēšanas kolonnu Deoksigenēšana, vakuuma destilācija un frakcionētā destilācija sadala plūsmu benzīnā, dīzelī un līdz 75% Jet A-1, ar nelielām gāzes frakcijām, kas zaudētas vakuumam.
- Validācija Trīs neatkarīgas laboratorijas Degviela testēta Cornell University Amerikas Savienotajās Valstīs un Intertek un Proacem laboratorijās Kolumbijā, ar jaunajām metodēm, kas turētas kā īpašums.
- Cietā degviela Ogle un granulas No kaņepes iegūta augu ogle līdz 8,000 BTU/lb ar ievērojami zemākām emisijām, plus kaņepju granulas, dedzinātas rūpnieciskos katlos — ceļš uz enerģijas kopienām.
Principi zem degvielām.
Produkti mainās — aviācijas frakcija, dīzeļa griezums, augu ogle — bet noteikumi ne. Šie ir principi, ko piemēroju visā enerģijas programmā, daļa, kas to padara par biobāzes rūpniecisko ķīmiju, nevis apgalvojumu kopumu.
Viena izejviela, pilns klāsts
Viss šķidrais šeit nāk no viena biobāzes ievades materiāla — kaņepju sēklu eļļas. Degvielas klāsts tiek noteikts pēc tā, kur griezumi tiek ņemti uz kolonnas, nevis mainot padevi.
Atdalīt, pirms apgalvot
Deoksigenēšana, vakuums un frakcionētā destilācija katra atbild uz citu atdalīšanu. 75% aviācijas skaitlis ir iznākums no noteiktas plūsmas, izteikts kā tāds.
Validēt ārpus ēkas
Cornell, Intertek un Proacem izmērīja degvielu neatkarīgi. Skaitlis uz trešās puses sertifikāta pārspēj tādu, ko apgalvoju pats.
Mērīt cieto degvielu tur, kur tā deg
Ogle un granulas tika dedzinātas rūpnieciskos katlos, tāpēc 8,000 BTU/lb un zemākās emisijas tiek izmērītas iekārtā, kas tās izmanto.
Ietvert to kā rūpniecisko ķīmiju
Šī ir biobāzes zaļās degvielas P&I — izejviela, reakcija, atdalīšana un validācija — nevis patēriņa kaņepes produkts.
Turēt jaunās daļas kā īpašumu
Kur metode ir patiesi jauna, es aprakstu, ko tā dara un kā tā tika pārbaudīta, un turu konkrēto procedūru kā īpašumu.
Open to the right work
Ja problēma ir biobāzes izejvielas pārvēršana degvielā, ko vari patiešām izmērīt, tas ir darbs, ko es gribu.
If you are holding a problem that doesn't fit inside one field, that is the conversation I want.