花生壳热解过程及几种动力学分析方法比较
发布时间：2021-08-21 04:31
为了充分燃烧利用农业废弃物花生壳,利用TG-DSC热重分析仪,分别以5、10、20、30、50℃·min-1的升温速率,考察了花生壳的热失重行为,并对其热解行为做了进一步研究。结果表明,花生壳的热解分为3个阶段,热失重主要集中在200～400℃,此阶段发生热裂解,生成大量气体,导致样品质量快速减少,是裂解的主要阶段。3种热动力学模型F-W-O法、V&W法和Kissinger法估算出的热解反应的表观活化能,分别为180.01 kJ·mol-1、181.35 kJ·mol-1和176.99 kJ·mol-1。3种模型的估算结果相差不大,可为今后花生壳的热解研究提供理论依据。
【文章来源】：化工技术与开发. 2019,48(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
花生壳在不同升温速率下的TG曲线
(4)假定转化率α为常数，机理函数G(α)必定也为常数，则lnβ/T2正比于1/T。1.3.3Kissinger法[14]根据式(2)，当热分析曲线具有极值时，T=Tp，d(dα-dt)=0，得：2,,1lnlnpipiiARETETRTβ=+i(5)因此，对于不同的升温速率βi，ln(βi/T2p,i)正比于1/Tp,i。2结果与讨论2.1花生壳的热分解研究表明，大多数生物质都是由纤维素、半纤维素和木质素这3种成分组成[15]。花生壳热解后，产生大量气体、焦油和多孔焦炭。图1、图2为花生壳在不同升温速率下的热失重及热失重率曲线，由图可看出，花生壳的热解过程分为3个阶段。第一阶段为室温~200℃，TG曲线出现一个很小的失重过程，对应DTG曲线上有一个小的失重峰，此过程脱除了样品的物理水分；第二阶段为200~400℃，这一变化区间内，TG曲线快速下降，DTG曲线上对应出现一个较大失重峰。3种主要成分在此阶段吸热发生快速分解并生成大量气体，因此试样重量迅速减少，是裂解的主要阶段，也可称为热裂解阶段[16]。第三阶段为400~1000℃，此过程反应缓慢，失重率降低，DTG曲线上无明显变化。100806040200Wcight/%5K·min-110K·min-150K·min-120K·min-130K·min-102004006008001000Temperture/℃图1花生壳在不同升温速率下的TG曲线1.00.80.60.40.20.0Wcight/%5K·min-110K·min-150K·min-120K·min-130K·min-102004006008001000Temperture/℃图2花生壳在不同升温速率下的DTG曲线由图1可以看到，升温速率增大，花生壳热解的初始温度、重量损失的峰值温度和热解的最终温度都被转移到高温区。图2中，DTG峰值也?
6化工技术与开发第48卷不同，它们也可能具有相同的反应机理。图5为采用Kissinger方法估算的花生壳的表观活化能的拟合图，其线性相关性为0.9987，通过斜率算得的活化能为176.994kJ·mol-1。1.81.61.41.21.00.80.6lgβ1.501.701.60T-1*103/K-11.751.651.801.55α=0.2α=0.4α=0.3α=0.5α=0.6图3Flynn-wall-Ozawa法拟合曲线lg(β/T2)T-1*103/K-1-8.5-9.0-9.5-10.0-10.5-11.0-11.5α=0.2α=0.4α=0.3α=0.5α=0.61.481.501.581.541.601.621.661.561.681.521.641.701.741.781.721.761.80图4VyazovkinandWight法拟合曲线lg(β/Tpi2)1.521.561.621.541.601.581.64Tpi-1*103/K-1-9.0-9.5-10.0-10.5-11.0-11.5图5Kissinger法拟合曲线3结论1）花生壳的热解过程分为3个阶段。第一阶段为室温~200℃，TG曲线出现一个很小的失重过程，此过程脱除了物理水分；第二阶段为200~400℃，这一变化区间内，TG曲线快速下降，DTG曲线上对应出现一个较大失重峰，是裂解的主要阶段，也可称为热裂解阶段；第三阶段为400~1000℃，此过程反应缓慢，失重率降低，DTG曲线上无明显变化。2）3种动力学模型拟合法估算得到的花生壳表观活化能平均值分别是：F-W-O法180.01kJ·mol-1，V&W法181.35kJ·mol-1，Kissinger法176.99kJ·mol-1。3种模型估算得到的结果相差不大，因此，均可为今后花生壳热解研究提供理论依据。参考文献：[1]李钢，王珏，邓天天.农业废弃物花生壳热解气化利用研究[J].农机化研，2019(7)：254-257.[2]吕丽华，李长伟，吴晨星.废弃花生壳/EVA复合材料的制备及其吸声性能[J].现代纺织技术，20
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业废弃物花生壳热解气化利用研究[J]. 李钢,王珏,邓天天. 农机化研究. 2019(07)
[2]废弃花生壳/EVA复合材料的制备及其吸声性能[J]. 吕丽华,李长伟,吴晨星. 现代纺织技术. 2018(04)
[3]花生壳炭用作高炉喷吹燃料的基础特性[J]. 李冲,何选明,李翠华,冯东征,柯萍,刘靖. 煤炭转化. 2018(01)
[4]废弃物生物质液化制取生物油的研究进展[J]. 张志剑,李鸿毅,朱军. 环境污染与防治. 2014(03)
[5]常见农林生物质稻草的催化热解动力学特性[J]. 肖瑞瑞,杨伟,于广锁. 化工进展. 2013(05)
[6]核桃壳热解特性及几种动力学模型结果比较[J]. 郑志锋,黄元波,蒋剑春,戴伟娣,杨晓琴. 太阳能学报. 2011(11)
[7]生物质玉米芯热解动力学实验研究[J]. 赵丽霞,陈冠益,陈占秀. 太阳能学报. 2011(04)
[8]椰壳纤维的热解动力学分析[J]. 陈永,李玲,洪玉珍,李建保,陈润六. 材料导报. 2011(02)
本文编号：3354880
【文章来源】：化工技术与开发. 2019,48(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
花生壳在不同升温速率下的TG曲线
(4)假定转化率α为常数，机理函数G(α)必定也为常数，则lnβ/T2正比于1/T。1.3.3Kissinger法[14]根据式(2)，当热分析曲线具有极值时，T=Tp，d(dα-dt)=0，得：2,,1lnlnpipiiARETETRTβ=+i(5)因此，对于不同的升温速率βi，ln(βi/T2p,i)正比于1/Tp,i。2结果与讨论2.1花生壳的热分解研究表明，大多数生物质都是由纤维素、半纤维素和木质素这3种成分组成[15]。花生壳热解后，产生大量气体、焦油和多孔焦炭。图1、图2为花生壳在不同升温速率下的热失重及热失重率曲线，由图可看出，花生壳的热解过程分为3个阶段。第一阶段为室温~200℃，TG曲线出现一个很小的失重过程，对应DTG曲线上有一个小的失重峰，此过程脱除了样品的物理水分；第二阶段为200~400℃，这一变化区间内，TG曲线快速下降，DTG曲线上对应出现一个较大失重峰。3种主要成分在此阶段吸热发生快速分解并生成大量气体，因此试样重量迅速减少，是裂解的主要阶段，也可称为热裂解阶段[16]。第三阶段为400~1000℃，此过程反应缓慢，失重率降低，DTG曲线上无明显变化。100806040200Wcight/%5K·min-110K·min-150K·min-120K·min-130K·min-102004006008001000Temperture/℃图1花生壳在不同升温速率下的TG曲线1.00.80.60.40.20.0Wcight/%5K·min-110K·min-150K·min-120K·min-130K·min-102004006008001000Temperture/℃图2花生壳在不同升温速率下的DTG曲线由图1可以看到，升温速率增大，花生壳热解的初始温度、重量损失的峰值温度和热解的最终温度都被转移到高温区。图2中，DTG峰值也?
6化工技术与开发第48卷不同，它们也可能具有相同的反应机理。图5为采用Kissinger方法估算的花生壳的表观活化能的拟合图，其线性相关性为0.9987，通过斜率算得的活化能为176.994kJ·mol-1。1.81.61.41.21.00.80.6lgβ1.501.701.60T-1*103/K-11.751.651.801.55α=0.2α=0.4α=0.3α=0.5α=0.6图3Flynn-wall-Ozawa法拟合曲线lg(β/T2)T-1*103/K-1-8.5-9.0-9.5-10.0-10.5-11.0-11.5α=0.2α=0.4α=0.3α=0.5α=0.61.481.501.581.541.601.621.661.561.681.521.641.701.741.781.721.761.80图4VyazovkinandWight法拟合曲线lg(β/Tpi2)1.521.561.621.541.601.581.64Tpi-1*103/K-1-9.0-9.5-10.0-10.5-11.0-11.5图5Kissinger法拟合曲线3结论1）花生壳的热解过程分为3个阶段。第一阶段为室温~200℃，TG曲线出现一个很小的失重过程，此过程脱除了物理水分；第二阶段为200~400℃，这一变化区间内，TG曲线快速下降，DTG曲线上对应出现一个较大失重峰，是裂解的主要阶段，也可称为热裂解阶段；第三阶段为400~1000℃，此过程反应缓慢，失重率降低，DTG曲线上无明显变化。2）3种动力学模型拟合法估算得到的花生壳表观活化能平均值分别是：F-W-O法180.01kJ·mol-1，V&W法181.35kJ·mol-1，Kissinger法176.99kJ·mol-1。3种模型估算得到的结果相差不大，因此，均可为今后花生壳热解研究提供理论依据。参考文献：[1]李钢，王珏，邓天天.农业废弃物花生壳热解气化利用研究[J].农机化研，2019(7)：254-257.[2]吕丽华，李长伟，吴晨星.废弃花生壳/EVA复合材料的制备及其吸声性能[J].现代纺织技术，20
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业废弃物花生壳热解气化利用研究[J]. 李钢,王珏,邓天天. 农机化研究. 2019(07)
[2]废弃花生壳/EVA复合材料的制备及其吸声性能[J]. 吕丽华,李长伟,吴晨星. 现代纺织技术. 2018(04)
[3]花生壳炭用作高炉喷吹燃料的基础特性[J]. 李冲,何选明,李翠华,冯东征,柯萍,刘靖. 煤炭转化. 2018(01)
[4]废弃物生物质液化制取生物油的研究进展[J]. 张志剑,李鸿毅,朱军. 环境污染与防治. 2014(03)
[5]常见农林生物质稻草的催化热解动力学特性[J]. 肖瑞瑞,杨伟,于广锁. 化工进展. 2013(05)
[6]核桃壳热解特性及几种动力学模型结果比较[J]. 郑志锋,黄元波,蒋剑春,戴伟娣,杨晓琴. 太阳能学报. 2011(11)
[7]生物质玉米芯热解动力学实验研究[J]. 赵丽霞,陈冠益,陈占秀. 太阳能学报. 2011(04)
[8]椰壳纤维的热解动力学分析[J]. 陈永,李玲,洪玉珍,李建保,陈润六. 材料导报. 2011(02)
本文编号：3354880
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3354880.html
