果壳生物质热解特性与动力学
发布时间：2021-12-23 21:34
采用热重分析仪对林产果壳生物质（澳洲坚果壳、油茶壳、核桃壳）热解特性进行了研究,利用分布活化能模型（DAEM）分析了热解动力学。热解特性研究表明:油茶壳最大失重速率最小,热解起始温度、结束温度、最大失重速率温度均低于澳洲坚果壳和核桃壳;澳洲坚果壳和核桃壳热解特征值近似; 3种果壳生物质随升温速率的增加,热解过程向高温区转移。DAEM研究表明:DAEM适用于3种果壳生物质的热解动力学研究,相关系数R2在0.914～0.999之间;澳洲坚果壳热解活化能83.91～211.86 k J/mol,油茶壳热解活化能68.64～244.49 k J/mol,核桃壳热解活化能98.69～267.75 k J/mol;随转化率的增加,3种果壳生物质活化能呈现相同的变化趋势,但变化幅度不同。
【文章来源】：生物质化学工程. 2018,52(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
果壳生物质热解TG(a)和DTG(b)曲线
第6期范方宇，等:果壳生物质热解特性与动力学11表2为3种果壳生物质热解特征参数。其中热解起始温度定义为热解过程中挥发分挥发率为0.02时的温度，结束温度定义为可挥发分挥发率为0．98时的温度。从表2可见，油茶壳热解起始温度低于澳洲坚果壳和核桃壳，这主要是由于油茶壳中含有较多的可溶性物质，如萜烯类等小分子物质，这些成分在较低的温度下就能挥发、热解［16］。同时，由于油茶壳挥发分含量低于澳洲坚果壳、核桃壳，且挥发过程跨度大，因此其最大失重速率小于澳洲坚果壳、核桃壳，仅为核桃壳、澳洲坚果壳最大失重速率的50%左右。澳洲坚果壳、核桃壳的热解特征参数仅有微小区别，原因为二者的元素分析、工业分析值差别不大。从表2还可看出，澳洲坚果壳的热解特征值，包括起始温度、结束温度、最大失重速率温度均略微大于核桃壳，最大失重速率、残留质量均比核桃壳大，这可能是由于二者的组分有微小区别。表23种果壳生物质热解特征参数Table2Pyrolysischaracteristicparametersofthreekindsofshellsbiomass原料samples起始温度/℃initialtemperature结束温度/℃finaltemperature最大失重速率温度/℃temperatureformaximumweightlossrate最大失重速率/(%·min－1)maximumweightlossrate残留质量/%residualmass澳洲坚果壳macadamianutshell21970035115．8527．78油茶壳camelliateashell1736982968．3230．79核桃壳walnutshell21469734714．9525．922．2不同升温速率热重分析图2～4为不同升温速率时，澳洲坚果壳、油茶壳和核桃壳的TG和DTG曲线。由图可见，升温速率?
12生物质化学工程第52卷分未完全热解，从而使剩余的2%的可挥发分物质析出时间延长，热解结束温度增大。图3油茶壳不同升温速率热解TG(a)和DTG(b)曲线Fig．3TG(a)andDTG(b)curvesofcamelliateashellpyrolysisatdifferentheatingrates图4核桃壳不同升温速率热解TG(a)和DTG(b)曲线Fig．4TG(a)andDTG(b)curvesofwalnutshellpyrolysisatdifferentheatingrates2．3DAEM热解动力学分析图5为3种果壳生物质DAEM热解动力学中ln(β/T2)与1/T作图所得的Arrhenius图。根据公式，由直线的斜率和截距计算出活化能(E)。表3列出了3种果壳生物质在不同转化率下的活化能(E)及相关系数(Ｒ2)。从表3可见，通过式(7)计算的Ｒ2在0．914～0．999之间，说明拟合度高，此模型适用于3种果壳生物质的热解动力学研究。图5澳洲坚果壳(a)、油茶壳(b)、核桃壳(c)不同转化率下ln(β/T2)-1/T图Fig．5ln(β/T2)vs1/Tofmacadamianutshell(a)，camelliateashell(b)andwalnutshell(c)atdifferentconversionrate由表3可见，澳洲坚果壳热解活化能83．91～211．86kJ/mol，油茶壳热解活化能68．64～244．49kJ/mol，核桃壳热解活化能98．69～267．75kJ/mol，3种果壳生物质活化能在每一个转化阶段，其活
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量产率的油茶壳水热炭化工艺优化[J]. 范方宇,郑云武,黄元波,徐高峰,康佳,郑志锋. 可再生能源. 2017(06)
[2]木屑及其水热炭的热解特性和动力学对比[J]. 邢献军,杨静,范方宇,李永玲,张贤文. 农业工程学报. 2017(04)
[3]核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性[J]. 张双杰,邢宝林,黄光许,贾建波,徐冰,张效铭,张传祥. 化工进展. 2016(03)
[4]城市粪便热解特性与动力学[J]. 刘璇,李子富,冯瑞,张耀中,赵军嫄. 化工进展. 2014(10)
[5]纤维素与木质素共热解试验及动力学分析[J]. 金湓,李宝霞. 化工进展. 2013(02)
[6]油茶壳热解特性及动力学分析[J]. 许细薇,蒋恩臣,王明峰,李伯松,张强,刘敏. 中国电机工程学报. 2012(08)
[7]油茶壳活性炭活化工艺条件对产品性能的影响[J]. 吴开金,林冠烽,陈涵,官新宇. 生物质化学工程. 2011(05)
[8]核桃壳热解特性及动力学分析[J]. 曲雯雯,夏洪应,彭金辉,张利波,张正勇,杨坤彬. 农业工程学报. 2009(02)
本文编号：3549230
【文章来源】：生物质化学工程. 2018,52(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
果壳生物质热解TG(a)和DTG(b)曲线
第6期范方宇，等:果壳生物质热解特性与动力学11表2为3种果壳生物质热解特征参数。其中热解起始温度定义为热解过程中挥发分挥发率为0.02时的温度，结束温度定义为可挥发分挥发率为0．98时的温度。从表2可见，油茶壳热解起始温度低于澳洲坚果壳和核桃壳，这主要是由于油茶壳中含有较多的可溶性物质，如萜烯类等小分子物质，这些成分在较低的温度下就能挥发、热解［16］。同时，由于油茶壳挥发分含量低于澳洲坚果壳、核桃壳，且挥发过程跨度大，因此其最大失重速率小于澳洲坚果壳、核桃壳，仅为核桃壳、澳洲坚果壳最大失重速率的50%左右。澳洲坚果壳、核桃壳的热解特征参数仅有微小区别，原因为二者的元素分析、工业分析值差别不大。从表2还可看出，澳洲坚果壳的热解特征值，包括起始温度、结束温度、最大失重速率温度均略微大于核桃壳，最大失重速率、残留质量均比核桃壳大，这可能是由于二者的组分有微小区别。表23种果壳生物质热解特征参数Table2Pyrolysischaracteristicparametersofthreekindsofshellsbiomass原料samples起始温度/℃initialtemperature结束温度/℃finaltemperature最大失重速率温度/℃temperatureformaximumweightlossrate最大失重速率/(%·min－1)maximumweightlossrate残留质量/%residualmass澳洲坚果壳macadamianutshell21970035115．8527．78油茶壳camelliateashell1736982968．3230．79核桃壳walnutshell21469734714．9525．922．2不同升温速率热重分析图2～4为不同升温速率时，澳洲坚果壳、油茶壳和核桃壳的TG和DTG曲线。由图可见，升温速率?
12生物质化学工程第52卷分未完全热解，从而使剩余的2%的可挥发分物质析出时间延长，热解结束温度增大。图3油茶壳不同升温速率热解TG(a)和DTG(b)曲线Fig．3TG(a)andDTG(b)curvesofcamelliateashellpyrolysisatdifferentheatingrates图4核桃壳不同升温速率热解TG(a)和DTG(b)曲线Fig．4TG(a)andDTG(b)curvesofwalnutshellpyrolysisatdifferentheatingrates2．3DAEM热解动力学分析图5为3种果壳生物质DAEM热解动力学中ln(β/T2)与1/T作图所得的Arrhenius图。根据公式，由直线的斜率和截距计算出活化能(E)。表3列出了3种果壳生物质在不同转化率下的活化能(E)及相关系数(Ｒ2)。从表3可见，通过式(7)计算的Ｒ2在0．914～0．999之间，说明拟合度高，此模型适用于3种果壳生物质的热解动力学研究。图5澳洲坚果壳(a)、油茶壳(b)、核桃壳(c)不同转化率下ln(β/T2)-1/T图Fig．5ln(β/T2)vs1/Tofmacadamianutshell(a)，camelliateashell(b)andwalnutshell(c)atdifferentconversionrate由表3可见，澳洲坚果壳热解活化能83．91～211．86kJ/mol，油茶壳热解活化能68．64～244．49kJ/mol，核桃壳热解活化能98．69～267．75kJ/mol，3种果壳生物质活化能在每一个转化阶段，其活
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量产率的油茶壳水热炭化工艺优化[J]. 范方宇,郑云武,黄元波,徐高峰,康佳,郑志锋. 可再生能源. 2017(06)
[2]木屑及其水热炭的热解特性和动力学对比[J]. 邢献军,杨静,范方宇,李永玲,张贤文. 农业工程学报. 2017(04)
[3]核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性[J]. 张双杰,邢宝林,黄光许,贾建波,徐冰,张效铭,张传祥. 化工进展. 2016(03)
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[5]纤维素与木质素共热解试验及动力学分析[J]. 金湓,李宝霞. 化工进展. 2013(02)
[6]油茶壳热解特性及动力学分析[J]. 许细薇,蒋恩臣,王明峰,李伯松,张强,刘敏. 中国电机工程学报. 2012(08)
[7]油茶壳活性炭活化工艺条件对产品性能的影响[J]. 吴开金,林冠烽,陈涵,官新宇. 生物质化学工程. 2011(05)
[8]核桃壳热解特性及动力学分析[J]. 曲雯雯,夏洪应,彭金辉,张利波,张正勇,杨坤彬. 农业工程学报. 2009(02)
本文编号：3549230
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