Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Расчетное исследование выхода твердых продуктов пиролиза древесины при повышенном давлении

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-253-263

Полный текст:

Аннотация

. В статье представлена кинетическая модель пиролиза древесины под давлением с учетом диффузии образующихся газофазных продуктов (тяжелых углеводородов) и реакций их разложения. В основу модели положен упрощенный механизм пиролиза древесины, включающий две последовательные химические реакции: первичную реакцию разложения древесной биомассы с образованием твердых и газообразных компонентов и реакцию термического разложения в порах биомассы углеводородов, образовавшихся в первичном процессе. Модель учитывает диффузию первичных продуктов пиролиза из образовавшихся пор и термическое разложение их в порах. На основании разработанной модели создана компьютерная программа расчета основных параметров процесса пиролиза под давлением, проведены вычисления массового выхода твердых продуктов пиролиза в различных условиях. При расчете учитывались основные параметры, влияющие на выход твердых продуктов древесной биомассы: температура и давление пиролиза, размеры частиц, пористость и др. Установлено, что повышение давления, при котором осуществляется пиролиз древесной биомассы, приводит к увеличению образования количества твердых продуктов, что соответствовало экспериментальным данным. При давлении 1 атм и размере частицы 0,025 м максимальный выход твердых продуктов наблюдается при температуре 600 °С. С ростом давления значение максимального выхода возрастает, при этом температура, при которой достигается максимум, снижается. При давлении 10 атм и размере частицы 0,025 м максимальный выход твердых продуктов наблюдается при температуре около 500 °С – в 1,18 раза больше, чем при 1 атм. Отмечено, что температура максимального выхода древесного угля снижается с увеличением размеров пиролизуемых частиц. Так, при размере частицы 0,5 м эта температура составляет порядка 400 °С при 10 атм.

Об авторах

С. B. Василевич
Белорусская государственная академия авиации
Беларусь

Адрес для переписки: Василевич Сергей Владимирович - Белорусская государственная академия авиации, ул. Уборевича, 77, 220096, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 341-94-22

svasilevich@yandex.ru



М. В. Малько
Институт энергетики НАН Беларуси
Беларусь
 г. Минск


Д. В. Дегтеров
Институт энергетики НАН Беларуси
Беларусь
 г. Минск


А. Н. Асадчий
Институт энергетики НАН Беларуси
Беларусь
 г. Минск


Список литературы

1. Исследование процесса получения древесного угля путем пиролиза под давлением / С. В. Василевич и др. // Весці НАН Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. 2017. № 3. С. 64–71.

2. Klason, P. Untersuchungen zur Holzverkohlung. I. Die trockene Distillation der Cellulose / P. Klason, G. Heidenstam, E. Norlin // Z. Angew. Chem., 1909. Vol. 22, Iss. 25. S. 1205–1214. https://doi.org/10.1002/ange.19090222503

3. Klason, P. Untersuchungen zur Holzverkohlung. II. Die trockene Distillation des Holzes von Kiefer, Fichte, Birke und Buche / P. Klason, G. Heidenstam, E. Norlin // Z. Angew. Chem., 1910. Vol. 23, Iss. 27. S. 1252–1254. https://doi.org/10.1002/ange.19100232702

4. Effects of Pressure on Biomass Pyrolysis. I Cellulose Pyrolysis Products / W. S.-L. Mok, M. J. Jr. Antal // Thermochimica Acta. 1983. V. 68, N 2-3. P. 155–164. https://doi.org/10.1016/0040-6031(83)80221-4

5. Is Elevated Pressure Required to Achieve a High Fixed-Carbon Yield of Charcoal from Bi-omass. Part 1: Round-Robin Results for three Different Corncob Materials / L. Wang et al. // Energy & Fuels. 2011. Vol. 25, N. 7. P. 3251–3265. https://doi.org/10.1021/ef200450h

6. Basile, L. The Role of Pressure in the Heat of Pyrolysis of a Lignocellulosic Biomass / L. Basile, A. Tugnoli, V. Cozzani // Chem. Eng. Trans. Vol. 43. 2015, p. 451–456.

7. Хрусталев Б. М. Технология эффективного использования углеводородсодержащих от-ходов в производстве многокомпонентного твердого топлива. / Б. М. Хрусталев, А. Н. Пехота // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объедине-ний СНГ. 2016. T. 59, № 2. C. 122-140. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-2-122-140.

8. Хрусталев, Б. М. Твердое топливо из углеводородсодержащих, древесных и сельскохо-зяйственных отходов для локальных систем теплоснабжения / Б. М. Хрусталев, А. Н. Пе-хота // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 2. С. 147–158. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-2-147-158.

9. Vyazovkin, S. Model-free and Model-fitting Approaches to Kinetic Analysis of Isothermal and Nonisothermal Data / S. Vyazovkin, Ch. A. Wight // Thermochimica Acta. 1999. Vol. 340–341. P. 53–68. https://doi.org/10.1016/s0040-6031(99)00253-1

10. Малько, М. В. Исследование кинетики пиролиза древесной биомассы в изотермиче-ских условиях / М. В. Малько, С. В. Василевич // Весці НАН Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. 2019. Т. 64, № 3. С. 321–331. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2019-64-3-321-331

11. Исследование кинетики термического разложения пиролизной смолы / Малько М. В. [и др.] // Весці НАН Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. 2016. № 4. С. 84–90.

12. Сафин, Р. Р. Математическое моделирование процесса пиролиза древесины при регулиро-вании давления среды / Р. Р. Сафин, И. А. Валиев, Р. Г. Сафин // Лесной вестник. 2005. № 2. С. 168–173.

13. Методика расчета процесса термического разложения древесного сырья при регулирова-нии давления среды / Р. Р. Хасаншин и др. // Вестник Казанского технологического университета. 2014. №10. С. 69–73.


Для цитирования:


Василевич С.B., Малько М.В., Дегтеров Д.В., Асадчий А.Н. Расчетное исследование выхода твердых продуктов пиролиза древесины при повышенном давлении. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2020;63(3):253-263. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-253-263

For citation:


Vasilevich S.V., Malko M.V., Degterov D.V., Asadchyi A.N. Computational Study of the Yield of Solid Wood Pyrolysis Products under High Pressure. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2020;63(3):253-263. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-253-263

Просмотров: 148


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)