Historia sukcesu klienta
Wykorzystanie symultanicznych analizatorów termicznych NETZSCH do przekształcania odpadów stałych w materiały energetyczne
Przeczytaj najnowszą historię sukcesu naszego klienta autorstwa profesora Guozhao Ji z Dalian University of Technology w Chinach! Chodzi o przekształcanie odpadów stałych w cenne produkty za pomocą symultanicznego analizatora termicznego (STA) NETZSCH. Opublikowano kilka artykułów naukowych na ten temat.
Dr Guozhao Ji, urodzony w 1986 r., uzyskał tytuł doktora inżynierii chemicznej w 2014 r. na University of Queensland w Australii. Ukończył studia magisterskie i licencjackie z inżynierii mechanicznej na Northeastern University w Chińskiej Republice Ludowej odpowiednio w 2010 i 2008 roku. Obecnie, jako profesor nadzwyczajny, pracuje w School of Environmental Science and Technology na Dalian University of Technology w Chinach. Zainteresowania badawcze dr Ji obejmują zgazowanie odpadów stałych, modelowanie kinetyczne konwersji termochemicznych, wysokotemperaturowe wychwytywanieCO2 oraz zastosowania obliczeniowej dynamiki płynów w procesach termochemicznych. Jest autorem ponad 100 recenzowanych publikacji w czasopismach, dwóch książek i trzech rozdziałów w książkach, z ponad 3200 cytowaniami i indeksem H wynoszącym 35.
Poniżej dr Guozhao Ji przedstawi nam swoje badania nad przekształcaniem odpadów stałych w energię.
“Dzięki dokładnym pomiarom za pomocą przyrządów NETZSCH STA uzyskujemy wiarygodne porównanie naszych przygotowanych materiałów, co nie tylko ułatwia wybór materiałów, ale także zapewnia wskazówki lub wskazówki dotyczące przygotowania materiałów funkcjonalnych.”
Dr Guozhao Ji: "Laboratorium recyklingu odpadów stałych w DUT zajmuje się przetwarzaniem odpadów stałych w produkty o wysokiej wartości, które mogą być wykorzystywane w przemyśle energetycznym, środowiskowym i materiałowym poprzez reakcje termochemiczne. Laboratorium dostarcza rozwiązania, sprzęt i materiały związane z przetwarzaniem odpadów stałych.
W 2019 r. wysłaliśmy próbki sorbentuCO2 do NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd., a NETZSCH zapewnił bardzo profesjonalną usługę testowania. To niesamowite doświadczenie przyczyniło się do naszej dalszej współpracy z NETZSCH. W 2020 r. nasze laboratorium zamówiło NETZSCH STA 449 F3 przeznaczony głównie do testowania rozkładu organicznych odpadów stałych. W 2021 r. nasze laboratorium zakupiło STA 2500 do testowania zachowania sorpcjiCO2 naszych materiałów funkcjonalnych, które będą wykorzystywane do poprawy zgazowania odpadów stałych. W 2023 r. zakupiono urządzenie NETZSCH DSC 404 F3 , które pomogło nam zmierzyć informacje termodynamiczne podczas pirolizy odpadów organicznych, a także zidentyfikować przemianę fazową odpadów nieorganicznych podczas procesu obróbki termicznej"
Dr Ji, z jakimi konkretnymi wyzwaniami musiała zmierzyć się Twoja firma przed skorzystaniem z naszych rozwiązań i/lub jakie kwestie lub problemy chciałeś rozwiązać za ich pomocą?
- "Dokładna kontrola temperatury: Opracowaliśmy funkcjonalny materiał, który jest wykorzystywany do zgazowywania odpadów organicznych. Materiał ten musi wychwytywaćCO2 w warunkach zgazowania i uwalniaćCO2 w warunkach regeneracji. Główną różnicą między warunkami zgazowania i regeneracji jest temperatura. W przypadku zgazowania temperatura wynosi około 700°C, a w przypadku regeneracji około 900°C. Aby zmierzyć wydajność naszego materiału funkcjonalnego, musimy często, szybko i dokładnie zmieniać temperaturę.
- Large próbka masy: Pracujemy głównie nad termicznym przetwarzaniem odpadów organicznych, a właściwości odpadów organicznych różnią się w pewnym zakresie. Ze względu na słabą jednorodność rzeczywistych odpadów organicznych, wyniki testu TGA mogą się różnić, jeśli za każdym razem pobierzemy próbkę o masie zaledwie kilku miligramów. Aby zwiększyć reprezentatywność surowca odpadowego, musimy pobrać większą ilość próbki, która w większym stopniu obejmowałaby każdą część odpadów organicznych"
Dlaczego wybrałeś NETZSCH?
"Marka NETZSCH ma dobrą reputację w dziedzinie badań. Podczas naszej codziennej pracy czytamy wiele artykułów naukowych, a NETZSCH jest najczęściej spotykaną marką w sekcjach dotyczących analizy termograwimetrycznej w artykułach w czasopismach naukowych.
Co więcej, urządzenia NETZSCH charakteryzują się dokładną kontrolą temperatury, szybkością narastania i środowiskiem gazowym, co umożliwiło wydajne cykliczne testy naszego materiału funkcjonalnego. W oparciu o nasze ograniczone badanie, NETZSCH pozwoliło na uzyskanie największej ilości próbek, co zapewniło bardziej stabilne lub powtarzalne wyniki rozkładu odpadów stałych"
Prosimy o podanie konkretnego przykładu wykorzystania naszych rozwiązań.
Przykładem może być degradacja termiczna zużytych opon.
"Wraz z upowszechnianiem się samochodów i rozwojem globalnej produkcji opon, po ich zużyciu powstawała znaczna ilość zużytych opon. Ze względu na ich toksyczność ekologiczną i odporność na degradację, zużyte opony mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Obiecującym sposobem przetwarzania zużytych opon jest PirolizaPiroliza to termiczny rozkład związków organicznych w atmosferze obojętnej.piroliza, która nie tylko minimalizuje ilość odpadów, ale także generuje cenne produkty, takie jak gaz syntezowy, olej opałowy i węgiel drzewny. Analiza termograwimetryczna (TGA) jest uważana za skuteczną technologię do badania zachowania termicznego pirolizy zużytych opon, w tym temperatury początkowej, temperatury końcowej i temperatury szczytowej reakcji pirolizy itp.; pomaga nam to zrozumieć proces pirolizy i przyczynia się do projektowania reaktora pirolizy i optymalizacji procesu. Eksperymenty TGA przeprowadzono za pomocą NETZSCH STA 2500 i NETZSCH STA 449 F3 . Około 6 mg surowca załadowano doceramicznego tygla Al2O3i ogrzewano od temperatury pokojowej do 600°C przy trzech szybkościach ogrzewania 10, 20 i 30°C-min-1. Jako gaz nośny zastosowano azot o natężeniu przepływu 200 ml-min-1"
Zachowanie zużytej opony podczas degradacji termicznej przedstawiono na rysunku 1. Wyraźnie widać, że główna reakcja pirolizy zużytej opony zachodziła w zakresie temperatur od 200°C do 500°C przy udziale ubytku masy wynoszącym 64%. Dwa piki zaobserwowane na krzywych DTG, zlokalizowane w zakresach temperatur 300°C ~ 410°C i 410°C ~ 450°C, odpowiadały degradacji głównego składnika zużytej opony, kauczuku naturalnego i kauczuku syntetycznego. Wraz ze wzrostem szybkości ogrzewania, temperatura początkowa(Ts) reakcji pirolizy, temperatura odpowiadająca maksymalnej szybkości utraty masy(Tmax) i temperatura końcowa(Te) reakcji pirolizy wykazują tendencję wzrostową (Tabela 1).
Tabela 1. Charakterystyka pirolizy; parametry pirolizy zużytych opon przy trzech różnych szybkościach ogrzewania
Szybkość ogrzewania (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Sorbenty na bazie CaO mają szerokie perspektywy zastosowania w wychwytywaniu dwutlenku węgla przed spalaniem. W typowej reakcji produkcji wodoru w reformingu parowym, dodanie sorbentów na bazie CaO może usunąćCO2 wytworzony in situ, przerywając równowagę termodynamiczną i zwiększając siłę napędową reakcji, tym samym przesuwając reakcję w kierunku produkcji wodoru. Poprawia to stężenie i wydajnośćH2. Jednak ze względu na ich tendencję do spiekania, konieczne jest domieszkowanie obojętnych stabilizatorów o wysokiej temperaturze Tammana.
SorbentyCO2 na bazie Ca zazwyczaj wymagają badań zmian masy podczas reakcji karbonizacji i kalcynacji watmosferze N2 lubCO2 w wysokich temperaturach (650°C-850°C), aby odzwierciedlić wydajność adsorpcjiCO2 i kinetykę adsorpcji materiału. W tym badaniu zmieszano żużel stalowniczy i wapień w celu przygotowania sorbentów na bazie żużla stalowniczego. Przetestowaliśmy wydajność adsorpcji sorbentów na bazie żużla stalowniczego za pomocą TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
Wyniki są następujące:
"Jak pokazano na rysunku 2, pojemność adsorpcyjnaCO2 czystego CaO gwałtownie spada (0,293CO2/g sorbentu do 0,097CO2/g sorbentu), podczas gdy pojemność adsorpcyjna sorbentu przygotowanego z początkowym stężeniem kwasu 2 mol/l wykazuje znacznie zmniejszone tempo spadku. Ponadto, wraz ze wzrostem udziału domieszki żużla stalowniczego, zwiększa się również stabilność sorbentu. Sorbenty na bazie żużla stalowniczego wykazują również lepszą ogólną wydajność absorpcjiCO2 w ciągu 30 cykli. Rysunek 3 ilustruje również zmiany w szybkości adsorpcji. Początkowo CaO wykazuje wyraźną przewagę w szybkości adsorpcji. Jednak wraz ze wzrostem liczby cykli, szybkość adsorpcji CaO znacznie spada, ostatecznie stabilizując się na niższym poziomie. Z kolei sorbenty domieszkowane żużlem stalowniczym wykazują znaczną poprawę, przy czym efekt staje się coraz wyraźniejszy wraz ze wzrostem liczby cykli"
Jak wykorzystano uzyskane wyniki?
"Urządzenia NETZSCH STA 2500 i STA 449 F3 mają bardzo dokładną i szybką kontrolę temperatury. Ta kontrola wahań temperatury jest bardzo przydatna i pomocna w testowaniu naszych materiałów funkcjonalnych do zgazowania odpadów.
Dzięki dokładnemu pomiarowi za pomocą urządzeń NETZSCH uzyskujemy wiarygodne porównanie naszych przygotowanych materiałów, co nie tylko ułatwia wybór materiałów, ale także zapewnia wskazówki lub kierunek przygotowania materiałów funkcjonalnych. Opublikowaliśmy ponad 50 artykułów naukowych w czasopismach takich jak Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production itp."
.
Czy masz również jakieś doświadczenia z naszą obsługą klienta i serwisem?
"Tak, i powiedziałbym, że to więcej niż wspaniałe doświadczenie. Pan Haiming Zhang i pani Shenjun Sheng zapewnili nieograniczoną pomoc, zanim faktycznie kupiliśmy instrumenty NETZSCH. Po zakupie NETZSCH STA 2500 i STA 449 F3 zawsze otrzymywaliśmy szybką odpowiedź od pana Shuaitao Zenga, gdy mieliśmy pytania.
Seminarium9 maja 2023 r. w Dalian było również wspaniałym wydarzeniem. Moi studenci i ja otrzymaliśmy bardzo wyczerpujące, praktyczne i przydatne informacje od inżynierów i ekspertów"
Dr Ji, bardzo dziękuję za tę pozytywną opinię!
Jak wyobrażasz sobie swoją przyszłą współpracę z nami? Czy są nowe wyzwania, którymi chciałbyś się zająć?
"Kolejnym tematem, nad którym chciałbym dalej współpracować z NETZSCH może być test zgazowania odpadów organicznych poprzez dodanie pary do pieca TGA. Obecnie nie mamy na to wystarczających funduszy, ale prędzej czy później przeprowadzimy tego typu testy z dostępnymi funduszami.
Drugą kwestią, którą chciałbym się zająć, jest szybkie ogrzewanie, które mogłoby odpowiadać szybkości ogrzewania w rzeczywistych scenariuszach. Zależy nam na pomiarze rozkładu odpadów organicznych w kontakcie z nośnikami ciepła w reaktorach. W takich sytuacjach szybkość ogrzewania może osiągnąć nawet 102~103 K s-1. Osiągnięcie takiej szybkości ogrzewania z dokładnym pomiarem masy będzie dużym rewolucyjnym krokiem w przetwarzaniu odpadów"
