Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Кинетика пиролиза древесной биомассы в изотермических условиях


https://doi.org/10.29235/1561-8358-2019-64-3-321-331

Полный текст:


Аннотация

Обсуждаются результаты кинетического исследования пиролиза древесной биомассы (древесина дуба обыкновенного – Quercus robur) в статических условиях при температурах 673, 773 и 873 К. В опытах образцы массой порядка 1,4 г выдерживались в нагревательной печи на протяжении некоторого промежутка времени, после чего измерялась их остаточная масса и определялась достигнутая степень разложения. Всего выполнено семь серий опытов: по две серии при температурах 673 и 873 К и три серии при температуре 773 К. Полученные результаты анализировались в рамках одностадийной химической реакции, приводящей к потере исходной массы. Установлено, что с феноменологической точки зрения пиролиз древесной биомассы в условиях опытов соответствует сигмоидальной реакционной модели Аврами–Ерофеева с показателем степени n, изменяющимся в пределах от 0,508 до 0,985. Анализ результатов первых серий опытов привел к значению энергии активации, равному 57,2 кДж/моль, и значению предэкспоненциального фактора, равному 38 с–1. Другие серии опытов дали значение энергии активации, равное 64,9 кДж/моль, и значение предэкспоненциального фактора, равное 130 с–1. Показано, что использование этих значений энергии активации и предэкспоненциального фактора приводит к согласию расчетных значений степени разложения изученных образцов биомассы с экспериментальными в интервале значений степени разложения от 0 до 1. Представленные в работе данные способствуют более полному пониманию кинетики пиролиза биомассы, что необходимо для разработки эффективного оборудования для термохимической переработки растительного сырья.


Об авторах

М. В. Малько
Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Малько Михаил Владимирович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск



С. В. Василевич
Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Василевич Сергей Владимирович – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск



Список литературы

1. Theoretical Investigations of the Effects of Isothermal and Non-isothermal Heating Conditions on the Kinetics of Biomass Particle / M.G. Sobamowo [et al.] // Am. J. Biomass and Bioenergy. – 2016. – Vol. 5, № 1. – P. 1–23. https://doi.org/10.7726/ajbb.2016.1001

2. Prakash, N. Kinetic Modeling in Biomass Pyrolysis – A Review / N. Prakash, T. Karunanithi // J. Appl. Sci. Res. – 2008. – Vol. 4, №12. – P. 1627–1636.

3. Weerachanchai, P. Comparison of Pyrolysis Kinetic Models for Thermogravimetric Analysis of Biomass / P. Weerachanchai, Ch. Tangsathitkulchai, M. Tangsathitkulchai // Suranaree J. Sci. Technol. – 2010. – Vol. 17, №4. – P. 387–400.

4. Di Blasi, C. Modeling Chemical and Physical Processes of Wood and Biomass Pyrolysis / C. Di Blasi // Prog. Energy Combust. Sci. – 2008. – Vol. 34, №1. – P. 47–90. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2006.12.001

5. Babu, B. V. Heat transfer and Kinetics in the Pyrolysis of Shrinking Biomass Particle / B.V. Babu, A.S. Chaurasia // Chem. Eng. Sci. – 2004. – Vol. 59. – P. 1999–2012. https://doi.org/10.1016/j.ces.2004.01.050

6. Thermal decomposition of biomass wastes. A kinetic study / M. Becidan [et al.] // Ind. Eng. Chem. Res. – 2007. – Vol. 46. – P. 2428–2437. https://doi.org/10.1021/ie061468z

7. Vyazovkin, S. Model-free and Model-ftting Approaches to Kinetic Analysis of Isothermal and Nonisothermal Data / S. Vyazovkin, Ch. A. Wight // Thermochim. Acta. – 1999. – Vol. 340–341. – P. 53–68. https://doi.org/10.1016/s0040-6031(99)00253-1

8. Han, Yunqing. Theoretical Study of Thermal Analysis Kinetics [Electronic resource]: Theses and Dissertations – Mechanical Engineering / Yunqing Han. – Lexington, Kentucky, 2014. – Mode of access: https://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1036&context=me_etds – Date of access: 15.05.2019.

9. Ebrahimi-Kahrizsangi, R. Evaluation of realibity of Coats-Redfern method for kinetic analysis of non-isothermal TGA / R. Ebrahimi-Kahrizsangi, M.H. Abbasi // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. – 2008. – Vol. 18, iss. 1. – P. 217–221. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(08)60039-4

10. Kinetics of the Thermal Decomposition of Biomass / A. Saddawit [et al.] // Energy Fuels. – 2010. – Vol. 24, № 2. – P. 1274–1282. https://doi.org/10.1021/ef900933k


Дополнительные файлы

Просмотров: 19

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)