PDF《糠醛渣与稻壳混合物的共热解特性研究》

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4、 S5. 表1 糠醛渣与稻壳的工业分析和元素分析 Table

1 Proxi m ate and ulti m ate analyses of furfural residues and rice husk blends 样品 工业分析(收到基) % 全水分M t 灰分A ar 挥发分V ar 固定碳FCar 元素分析(收到基) % 碳Car 氢Har 氮N ar 氧O ar 硫S, ar 低位发热量Q ar . net kJ・kg-

1 糠醛渣 9.

88 10.

86 54.

48 24.

78 47.

51 5.

34 0.

52 25.

07 0.

82 15371 稻壳 8.

41 12.

66 66.

75 12.

68 40.

09 5.

44 0.

52 33.

24 0.

14 15919 1.

2 实验设备和实验方法 采用美国Perkin Elm er 公司生产的Pyris1 TGA 热 重分析仪, 样品质量控制在9 m g 左右, 热重分析用的载 气流量为80 mL m in 的高纯氮气, 主要用来维护炉内的惰性反应气氛, 同时及时将热解产生的挥发性产 物带离样品, 从而减少由于二次反应对试样瞬时质量带 来的影响.升温速率50℃ m in, 终温850℃. 试验开始前预先通入氮气20 m in, 用以将热天平加 热区的空气驱出, 稳定后称样品的质量.而后热天平将 按设定程序自动加热, 并记录质量变化的信号.

2 实验结果与分析 在Pyris1 TGA 热重分析仪上, 通过对不同混合比 的糠醛渣和稻壳混合物热解试验, 得到失重曲线 (TG)

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1 ? 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 和相对应的失重微商曲线(D TG) , 如图

1 所示.从图

1 可以看出各试样的 TG 和D TG 曲线具有相似的规律. 从环境温度到 110℃左右的阶段为干燥过程, TG 曲线 下滑,D TG 曲线出现第一个峰值, 该阶段为脱出水分和 其他吸附气体过程;

在280 ~ 650℃之间, TG 曲线下滑 明显, D TG 曲线出现第二个峰值, 该阶段样品失重明 显, 失重量约占总热解失重量的85%~ 90%. 其中280 ~ 400℃左右的区域反应速度较快, 失重量约占总热解失 重量的 65%;

400 ~ 650℃左右的区域, 热解反应继续进 行, 但与前一阶段相比失重速率明显减慢.同时可以看 出, 混合物中随糠醛渣比例的减小, 挥发分析出量增大, 最终固体残余物质量减少. 这是由于糠醛渣和稻壳的不 同热解特性造成的. 一般认为所有的生物质都是由纤维 素、 半纤维素、 木质素以及少量的提取物组成的, 各成分 对热解的贡献不同, 各组分热解活跃温度区间也不同, 且它们在各自的热解活跃温度范围内反应速率随温度 呈抛物线形状变化[7-

9 ] . R aveendran [10 ] 等对生物质的主 要组分分别进行热解试验, 发现半纤维素最先热解;

纤 维素和木质素的热解失重明显的温度区间分别为300 ~ 430℃和250 ~ 500℃. 按温度区间划分, 在250 ~ 300℃主 要是半纤维素的热解;

300 ~ 400℃主要是纤维素和木质 素的热解, 但是纤维素的失重速率远高于木质素;

420℃ 后几乎仅是木质素的热解;

400℃左右纤维素和木质素 的热解失重速率都达到最大值, 几乎同时占主导地位, 因此理论上对这一区间的动力学计算非常复杂. 图1 糠醛渣与稻壳混合物的TG 线图 F ig.

1 TG curve of furfural residues and rice husk blends 图2 按公式(1) 计算的TG 曲线 F ig.

2 Calculated TG curves using Eq. (1) 为考察单一组分对混合生物质的影响, 我们假定糠 醛渣与稻壳混合物的失重是两种生物质原料单独热解 失重的简单叠加, 则在混合物热解过程中任意时刻挥发 分的释放量等于其相同工况下两种物质单独热解失重 的加权和, 即: V blend = ?1V