废轮胎与生物质共热解特性研究

发布时间：2021-11-11 22:16

　　采用热重分析（TG-DTG）对废轮胎和生物质的热解特性进行了分析,研究了原料配比、升温速率及粒度对热解的影响,并采用HSC计算模拟软件对热解气体的分布规律进行了模拟。研究结果表明:废轮胎与生物质共热解过程主要分为干燥阶段（20²00℃）、气化裂解阶段（200⁵00℃）和二次裂解阶段（500⁸00℃） 3个阶段。废轮胎掺混比例由100%下降至0时,热解初始温度由358.0℃下降至288.5℃,热解终止温度由473.0℃下降至361.6℃。随着升温速率和原料粒度的增加,废轮胎热解反应的最大失重速率增大,热解终温逐渐升高,反应向高温方向移动。采用Coats-Redfern法得到的废轮胎与生物质共热解阶段（250⁵00℃）活化能为18.61⁴0.86 k J/mol,生物质掺混比例增加时反应所需要的活化能减小。HSC计算模拟发现:热解过程气体产物主要为H₂、CO、CH₄和CO₂,随着废轮胎掺混比例下降,H₂

【文章来源】：林产化学与工业. 2018,38(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

不同升温速率下废轮胎热解的TG/DTG曲线Fig．2TG/DTGcurvesofpyrolysisprocessofwastetireatdifferentheatingrates

第5期吴凯，等:废轮胎与生物质共热解特性研究57利于挥发物的挥发，温度大于500℃时，原料粒度对热解影响不明显。图3不同粒度的废轮胎热解TG/DTG曲线Fig．3TG/DTGcurvesofpyrolysisprocessofwastetireatdifferentgranularsizes2．4动力学分析称取质量为m0的样品放入坩埚中，在温度恒速上升时，样品会发生一系列热化学变化，在任意时刻t时样品质量变为mt，则定义分解速率为式(1)［22］，f(α)见式(2):dαdt=kf(α)(1)f(α)=(1－α)n(2)式中:α—转化率，α=(m0－mt)/(m0－m∞)×100%;m∞—实验终止时残余样品质量，g;k—Arrhenius速率常数［23］，k=Aexp(－E/ＲT);n—反应级数。假定f(α)与时间(t)和温度(T)无关，与α有关，设升温速率β=dT/dt，将β和式(2)代入式(1)，积分得:dαdT=Aβexp(－EＲT)(1－α)n(3)式中:A—指前因子，min－1;E—活化能，kJ/mol;Ｒ—通用气体常数，8．314J/(mol·K);T—绝对温度，K。Coats-Ｒedfern法［24］已广泛用于热分解反应动力学分析中，废轮胎热解过程可以看作单一的反应，所以活化能是整个反应阶段活化能的平均值，现将式(3)分离变量积分再整理取近似值可得，当n=1时，可见式(4):ln［－ln(1－α)T2］=ln［AＲβE(1－2ＲTE)］－EＲT(4)当n≠1时，可见式(5):ln［1－(1－α)1－n(1－n)T2］=ln［AＲβE(

【参考文献】：
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本文编号：3489633