Pyrolyysiöljyn talteenotto katalyyttisessä nopeassa pyrolyysissä

Main goal of this thesis was to first study the catalytic fast pyrolysis of lignocellulosic material and the properties of bio-oil from literature, and then analyse how the properties change when condensation temperature is increased in the first stage of a fractional condensation system. A literature review was conducted on catalytic fast pyrolysis that focused on the condensation and analysis methods of bio-oil. The literature review gave insight into the effects of reactor types, reaction parameters, catalysts, feed properties and condensation parameters to the resulting products. The review also covered a wide range of possible analysis methods for different properties of bio-oil such as water content, acidity, homogeneity, heating value, aging, ash content and chemical composition. Experiments covered a wide range of analysis for certain bio-oil fractions. These fractions were produced as a part of the thesis using a specific separation technique. Analysis for viscosity, aging, combustibility, and water content were done extensively and less thorough analysis was done on the solubility, elemental composition, and phase separation properties of bio-oil. The experiments gave good insight into the properties of resulting products from higher temperature condensation of catalytic pyrolysis vapours, especially since applicable data is currently scarce. Due to limited resources, not all properties of interest could be analysed sufficiently, especially the chemical composition of the fractions needs to be further analysed to conclude on the next steps for developing the pyrolysis process.Työn tavoitteena oli ensin tutkia katalyyttistä nopeaa pyrolyysiä, sekä pyrolyysiöljyn ominaisuuksia yleisesti kirjallisuudesta, jonka jälkeen tavoitteena oli tutkia miten pyrolyysiöljyn ominaisuudet muuttuisivat, jos lauhdutuslämpötilaa nostettaisiin moniosaisen lauhdutusprosessin ensimmäisessä vaiheessa. Kirjallisuuskatsaus käsitteli katalyyttistä nopeaa pyrolyysiä yleisesti, erityisesti sen lauhdutusta, sekä sen tuotteiden analysointia. Kirjallisuuskatsaus tutki muun muassa reaktorityyppien, reaktioparametrien, katalyytin, syötteen ja lauhdutuksen vaikutusta tuotteisiin. Kirjallisuuskatsaukseen sisältyi myös laaja katsaus eri mahdollisiin analyyseihin muun muassa vesipitoisuudelle, happamuudelle, homogeenisyydelle, lämpöarvolle, vanhenemiselle, tuhkapitoisuudelle, sekä kemialliselle koostumukselle. Kokeelliseen osaan sisältyi useita analyysejä pyrolyysiöljyn eri jakeille, jotka valmistettiin osana tätä diplomityötä. Valmistettuja jakeita analysoitiin niin laajasti kuin vain työn aikana oli mahdollista. Kokonaisvaltaisimmat analyysit toteutettiin viskositeetille, vanhenemiselle, syttyvyydelle, sekä vesipitoisuudelle. Myöskin tiettyjen jakeiden liukenevuutta, faasien erottuvuutta, sekä kemiallista koostumusta analysoitiin pintapuolisesti. Kokeet antoivat hyvää dataa tutkittavan pyrolyysiöljyn ominaisuuksista, etenkin kun sovellettavissa oleva julkinen data on hyvin vähäistä. Rajallisista resursseista johtuen osa kokeista jäi kuitenkin hyvin pintapuolisiksi, joten jatkotutkimus etenkin kemiallisen koostumuksen osalta on tarpeellista