棉秆催化热解特性及动力学建模研究.pdf

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1、第39卷第8期燃料化学学报VOl_39No．82011年8月JournalofFuelChemistryandTechnologyAug．2011文章编号：0253—2409(2011)08-0585-05棉秆催化热解特性及动力学建模研究陈明强，齐雪宜，王君，陈明功，闵凡飞，刘少敏，井波(安徽理SE大学化学SE程学院，安徽淮南232001)摘要：通过不同添加剂处理棉秆的热重实验，分析NaOH、Na2CONa2SiO3、NaC1、Ti02、HZSM-5六种添加剂催化棉秆热解动力学特性，结合原料的组分分析，建立三组分独立平行一级反应热解动力学模型对试样热失重行为进行模拟，

2、采用非线性最小平方算法求解热解动力学参数。研究发现，添加剂的加入改变了三组分动力学参数，在碱性添加剂作用下，纤维素和半纤维素热解活化能都有较大程度降低，且碱性越强，纤维素热解活化能越低，而半纤维素热解活化能越高；中性添加剂NaC1对纤维素和半纤维素热解活化能的影响不大；酸性添加剂使纤维素和半纤维素的热解活化能有所增大，但所有添加剂对木质素热解活化能的影响不明显。关键词：生物质；棉秆；催化热解；动力学；模型中图分类号：TQ203．8文献标识码：ACatalyticcharacteristicandkineticmodelingofcottonstalkpyrolysis

3、CHENMing—qiang，QIXue—yi，WANGJun，CHENMing—gong，MINFan—fei，LIUShao—min，JINGBo(SchoolofChemicalEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，China)Abstract：ThekineticcharacteristicofcottonstalkpyrolysiscatalyzedbysixkindsofadditivesincludingNaOH，Na2CO3，Na2SiO3，NaCl，TiO2an

4、dHZSM-5wasinvestigatedbyusingthethermogravimetricanalysis．TheweightlossbehaviorwassimulatedbyassumingthethreemaincomponentsofthecoRonstalksampletoexperiencethefirstorderparallelandindependentpyrolysisreactions．Thepyrolysiskineticparameterswereestimatedbythenonfinearleastsquaresalgorithm

5、．Theresultsshowthatthekineticparametersofthethreecomponentsarechangedbyaddingadditives．Undertheactionofthealk~ineadditives，theactivationenergiesofcelluloseandhemicellulosecanbereducedtoagreaterdegree．Thes~ongerthebasicityoftheadditives，thelowerthepyrolysisactivationenergiesforthecellulo

6、seandthehigherforthehemicellulose．NeutraladditiveNaC1haslittleeffectonthepyrolysisactivationenergy．Surfaceacidicadditivesmakethepyrolysisactivationenergiesincreaseforthecelluloseandhemicellulose．However．al1theadditiveshavenosignificanteffectsonthepyrolysisactivationenergiesforlignin．Key

7、words：biomass；cottonstalk；catalyticpyrolysis；kinetics；model生物质作为复杂的高聚物，其热分解是一种非级反应热解动力学模型，进而采用非线性最小平方常复杂的物理化学过程卫J。对于生物质热裂解的算法拟合求解热解动力学参数，利用棉秆原始数据研究通常从动力学特点人手来解释其过程的发展，优化得到模型中的参数，并用该模型对不同催化剂动力学研究作为热裂解过程的基础研究部分，能深处理的棉秆样品热失重行为进行模拟。人揭示生物质热裂解过程的物理或化学变化过程，1实验部分对整体工艺的优化起到关键作用J。以往的研究1．