烟杆废物热解动力学研究

2017-10-24务文涛李志华赵贝贝

生物质化学工程 2017年5期

关键词：模型

务文涛，李志华，赵贝贝

(1. 广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001； 2. 广西区烟草公司，广西南宁 530001)

·研究报告—生物质能源·

烟杆废物热解动力学研究

务文涛1，李志华1，赵贝贝2 *

(1. 广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001； 2. 广西区烟草公司，广西南宁 530001)

通过热重分析(TGA)方法，采用单步和三平行反应模型分别考察烟杆废物的热解动力学。烟杆废物单步热解的平均活化能为182.4 kJ/mol，最适宜的反应机理函数为14级反应机理f(α)=(1-α)14。能量补偿效应结果显示烟杆废物的热解可以分为3个阶段α=0～0.32、α=0.32～0.80和α=0.80～1，各阶段的指前因子分别为2.88×1010、4.33×1014和9.76×1016s-1。单步热解过程中伴有表观活化能的变化以及高级数反应的机理，不能合理地描述烟杆废物的热解机理。采用混合韦伯分布活化能模型考察了三平行反应热解动力学，结果显示：混合韦伯分布活化能模型能很好地拟合烟杆废物热解数据，相关系数R2≥0.997 6；3种伪组分的活化能大小符合E0(木质素, 195.26 kJ/mol)>E0(纤维素, 152.54 kJ/mol)>E0(半纤维素, 121.18 kJ/mol)的顺序；半纤维素的热解机理为一级反应f(α)=1-α，纤维素的热解机理属于成核机理，木质素的机理亦呈现级数反应，级数介于n=3～4之间，木质素的热解机理复杂，可能为多步反应。

烟杆废物；热重分析；热解动力学；韦伯分布

1 实验

1.1材料

烟杆废物取自贵州省毕节市某农村，经过晒干(15d)、破碎、磨碎、筛分后得到粒径<0.165 mm的粉末,备用。烟杆废物样品的元素分析由元素分析仪(Vario Micro cube, Elementar)测定，工业分析按照国标GB/T 212—2008测定，低位热值(QLHV)通过氧弹热量计测得，结果见表1。