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Characterization and catalytic gasification of the aqueous by-product from vacuum pyrolysis of biomass

Authors


Abstract

Spruce wood residues were treated in a vacuum pyrolysis Process Development Unit with a throughput capacity of 28 kg/h. Two aqueous phase condensate samples with COD concentration varying between 190 and 255 g/L were produced and sequentially extracted with dichloromethane and ethylacetate solvents. The soluble organic matter was composed of acidic, phenolic, alcoholic and ketonic compounds. The insoluble fraction was sequentially distilled at 100 and 110°C under atmospheric pressure. Mainly water was recovered in the first distillate, while the second distillate contained 30.4% formic and acetic acids, 69.4% water and 0.2% residual organic compounds. The distillation residue was rich in oxygen and was essentially insoluble in any organic solvent. The two aqueous phase pyroligneous samples were treated in Bat-telle's Thermochemical Environmental Energy System (TEESr̀), a registered service mark of Onsite*Ofsite, Inc. of Duarte, California, U.S.A. The results of the tests showed that similar results were obtained with either feedstock. In batch tests a COD reduction of 99% was achieved. The product gas composition was typically about 49% methane, 5% hydrogen, 1 % ethane and 45% carbon dioxide. Tests in a continuous stirred-tank reactor produced reproducible data which can be used for process scale-up. Catalyst lifetime was identified as needing further improvement. The preliminary results demonstrated the technical feasibility of the catalytic gasification process as a useful step in the recovery of energy from the secondary condensate stream and the cleanup of the by-product water from vacuum pyrolysis of wood.

Abstract

Des résidus de bois d'épinette ont été traités dans une unité de développement de precédés de pyrolyse sous vide d'une capacité totale de 28 kg/h. Deux échantillons de condensats de phase aqueuse d'une concentration en DCO variant de 190 à 255 g/L ont été produits et extraits de façon séquentielle avec des solvants de dichlorométhane et d'éthylacétate. La matière organique soluble renferme des composants acidiques, phénoliques, alcooliques et cétoniques. La fraction insoluble a été distillée de maniére séquentielle à 100 et 110°C à la pression atmosphérique. Le premier distillat a donné principalement de l'eau, alors que le second distillat contenait 30,4% d'acides formique et acétique, 69,4% d'eau et 0,2% de composés organiques résiduels. Le résidu de distillation est riche en oxygéne et est par définition isoluble dans aucun solvant organique. Les deux échantillons pyroligneux de phase aqueuse ont été traités dans le systéme d'énergie environnementale thermo-chimique de Battelle (TEESr̀), une marque de service déposée de Onsite*Ofsite Inc. de Duarte, en Californie, aux États-Unis. Les essais montrent que des résultats comparables sont obtenus avec l'une ou l'autre des alimentations. Dans les essais discontinus, une réduction de DCO et 99% est obtenue. La composition en gaz du produit correspond typiquement à environ 49% de méthane, 5% d'hydrogéne, 1% d'éthane et 45% de gaz carbonique. Les essais en réacteur agité fournissent des données reproductibles qui peuvent servir pour la mise à l'échelle des procédés. Selon notre étude, la durée de vie du catalyseur devra ětre améliorée. Les résultats préliminaires démontrent la faisabilité technique du precédé de gazéification catalytique comme étape utile dans la récupération de l'énergie venant du jet de condensats secondaires et du nettoyage de l'eau de sous-produit par la pyrolyse sous vide du bois.

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