生物质催化热解特性和动力学研究.pdf

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1、第39卷第3期应用化工V01．39No．32010年3月App~edChemicalIndustryMar．2O1O生物质催化热解特性和动力学研究王新运，万新军，吴凤义(巢湖学院化学与材料科学系，安徽巢湖238000)摘要：利用热分析技术对氮气气氛下不同升温速率下马尾松生物质试样的热解过程和以N％CO，为催化剂的催化热解过程进行了研究。结果表明，N％CO，催化剂可使生物质的主要热解区向低温区移动，而最大失重速率减少。根据热重实验数据，运用Popescu法对马尾松热解和催化热解动力学进行了研究。结果表明，z—L-T方程为热解和催化热解的最概然

2、机理函数，并计算出其相应的热解动力学参数。关键词：生物质；热重分析；催化热解；动力学中图分类号：S216．2；TK6文献标识码：A文章编号：1671—3206(2010)03—0377一O3．StudyoncatalyticpyrolysischaracteristicsandkineticsofbiomassWANGXin—yun，WANXin-jun，WUFeng一(DepartmentofChemistryandMaterialsScience，ChaohuCoHege，Chaohu238000，China)Abstract：Thep

3、yrolysisprocessandcatalyticpyrolysisprocesswitllsodiumcarbonateascatalystofpinebiomasswereinvestigatedunderni~ogenatmosphereatvadousheatingratesbyusingthermoanalysistechniques，respectively．Resultsshowedthatsodiumcarbonatemadetheleadingpyrolysismovingtolowertemperaturerange

4、，whereasobviouslydecreasingthemaximumweightlossrates．AccordingtoTGdata，thepyrolysiskineticsandcatalyticpyrolysiskineticswerestudiedbyPopeseumethod．Itwasf0undthatZ—L—Tequationwastheoptimalmechanismfunctionandthecorrespondingkineticparameterswerecalculated．Keywords：biomass；t

5、hermogravimetricanalysis；catalyticpyrolysis；kinetics生物质是一种重要的可再生的绿色能源。生物本文对马尾松试样及相应的用Na2CO，处理的质资源相当丰富，是仅次于煤炭、石油和天然气的第试样进行了催化热解特性和动力学研究。4位能源资源。目前大量农林废弃生物质还处在直1实验部分接燃烧利用的阶段，利用效率低、能量损失严重、导1．1原料与仪器致了资源浪费以及严重的环境污染⋯。马尾松，其粒径在1ITIITI以下；N％CO3，分析纯；热化学转化是生物质能利用的一个重要途径。生物质原料的工业分析见表1。而

6、热解过程既是所有热化学转化过程中不可避免的表1原料的工业分析过程，也可作为一种独立的热化学转化利用技术获Table1Industrialanalysisofbiomasssample得气、液、固二级产品。因而研究生物质热解动力学对于生物质热化学转化利用具有重要意义引。目前迫切需要解决的问题之一是开发生物质热解过程2960SDT型热分析仪。中的高效催化剂，提高目标产物的收率，降低操作费1．2实验方法用，增加生物质能与一次能源的竞争力。在已开发取试样10mg左右，在美国TA公司生产的热的众多催化剂中，碱性催化剂如NacO。，K：cO，分析仪上，

7、于100mL／min氮气气氛中分别以10。NaOH等被认为很有开发应用前景，但其作用机理20，3O，5O，80~C／min的加热速率进行热重分析。温还没有一致的认识引。度由室温升至700℃，系统自动采集数据。收稿日期：2009-12-20修改稿日期：2010-01-06基金项目：巢湖学院科研启动基金作者简介：王新运(1978一)，男，安徽霍邱人，巢湖学院讲师，主要从事生物质能源转化方面的研究。电话：0565—2362259，E—mail：xywang2005@126．corn_378应用化工第39卷2结果和讨论平缓。在此阶段热解生成炭和灰分

8、l6]。由图1可以看出，催化剂对马尾松原料的热解2．1催化热解特性升温速率为10~C／min，添加10％Na2C03催化影响很大。在400oC以前失重曲线和失重速率峰明显向低温区