Design av ångexplosionsreaktor : Utformning av ångexplosionsreaktor för laborativt bruk

Autor: Nordlund, Jonatan
Jazyk: švédština
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Förbehandling av lignocellulosa genom ångexplosion är en förbehandling av biomassa som förändrar strukturen i fibrernas cellväggar. Vid förbehandlingen värms biomassa med mättad ånga under tryck till minst 140 ˚C, detta leder till att flyktiga ämnen avgår från biomassan. När den uppvärmda biomassan är färdigbehandlad utsätts den för en kraftig trycksänkning vilket leder till att fukten i biomassan övergår till ånga och bidrar till ökad porositet, minskad materialstorlek och förändrad struktur i cellväggarna. Genom kartläggning av ett befintligt kokkärl på SCA R&D Centre och litteraturstudier inom området utforskas möjligheten att bygga om kokkärlet till ångexplosionsreaktor för laborativt bruk. Ett utformningsförslag togs fram varpå en termodynamisk modell över reaktionen skapades i Excel med hjälp av makrot Xsteam. Dimensionering av blåstank till förslaget gjordes baserat på ångexplosion av två kg tallflis med två fukthalter, 40 och 60%. Resultaten visar att en ombyggnation är möjlig, ångpannan begränsar dock ångtrycket till 10 bar. Vid behandling av två kg tallflis med en fukthalt om 40 respektive 60% dimensionerades anläggningens blåstank till 376 respektive 493 liter. Den nya reaktorn designades som skild från atmosfären. En sådan reaktor möjliggör framtida analys av bland annat flyktiga ämnen vilket kan bidra till effektivare tillvaratagande av restströmmar.
Pretreatment of lignocellulose by steam explosion is an energy efficient method that alters the structure of the fiber cell walls. Biomass is heated with pressurized saturated steam during the pretreatment to at least 140˚C, causing the release of volatile substances. Once the heated biomass is treated to desired severity, it undergoes a significant pressure reduction, causing the moisture in the biomass to turn into steam and contribute to increased porosity, reduced particle size and altered structure in the fiber cell walls. By examining an existing digester at the SCA R&D Centre and conducting literature studies in the field, the possibility of converting the digester into a steam explosion reactor for laboratory use is explored. A design proposal was developed, upon which a thermodynamic model of the reaction was created in Excel using the Xsteam macro. Dimensioning of the blow tank for the proposal was based on steam explosion of two kg pine chips with two moisture levels, 40% and 60%. The results indicate that such a conversion is possible, however, the steam pressure is limited to 10 bar overpressure due to the existing steam boiler. When treating two kg of pine chips with moisture content of 40% and 60% respectively, the sizing of the blow tank for the facility was determined to be 376 liters and 493 liters respectively. The new reactor was designed to be isolated from the atmosphere, enabling future analysis of volatile substances, which can contribute to a more efficient utilization of residual streams.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: