ВЛИЯНИЕ ТОРРЕФИКАЦИИ ПОДСОЛНЕЧНОЙ ЛУЗГИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПИРОЛИЗА:

Светлана Ивановна  Исламова; Айрат Раисович  Хаматгалимов

doi:10.14258/jcprm.20250115208

Светлана Ивановна Исламова Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН Email: isvetulia@mail.ru
Айрат Раисович Хаматгалимов Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН Email: ayrat_kh@iopc.ru

https://doi.org/10.14258/jcprm.20250115208

Ключевые слова: сельскохозяйственные отходы, лузга подсолнечника, торрефикация, кинетика пиролиза, безмодельный метод, термодинамика

Аннотация

Торрефикация – эффективный процесс предварительной обработки биомассы для улучшения физико-химических свойств и использования ее в качестве сырья для пиролиза или газификации. В данном исследовании изучалось влияние торрефикации подсолнечной лузги на характеристики пиролиза. Анализ кинетики термической деградации торрефицированной биомассы важен для оценки эффективности процесса торрефикации и понимания характеристик пиролиза обработанного сырья. В данной работе методом Озавы-Флинна-Уолла (ОФУ) исследовалась кинетика пиролиза пеллет из подсолнечной лузги (ПП) и торрефицированных пеллет из подсолнечной лузги (ТПП) при скоростях нагрева 5, 10 и 20 К/мин. Результаты показали, что у ТПП изменение ДТГ-кривой до пиковой температуры более равномерное, при этом максимальная скорость разложения уменьшилась на ≈30%. аблюдалось ухудшение показателей воспламенения и горения подсолнечных пеллет вследствие торрефикации. Среднее значение энергии активации для пиролиза ПП составило 250.82 кДж/моль, для пиролиза ТПП – 294.37 кДж/моль. Диффузия была основным управляющим механизмом реакции пиролиза ПП, для ТПП – основной механизм реакции являлся сложным и непредсказуемым. Среднее изменение энтальпии ΔH составило для ПП 244.28 кДж/моль, а для ТПП – 288.25 кДж/моль, свободной энергии Гиббса ΔG осталось на том же уровне, а энтропии ΔS увеличилось на 48%.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Светлана Ивановна Исламова, Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории энергетических систем и технологий

Айрат Раисович Хаматгалимов , Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН

доктор химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химического анализа

Литература

Mishra R.K., Lu Q., Mohanty K. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2020, vol. 150, 104887. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2020.104887.

Chen C., Qu B., Wang W., Wang W., Ji G., Li A. Environmental Technology & Innovation, 2021, vol. 24, 101872. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101872.

Chen D., Chen F., Cen K., Cao X. Fuel, 2020, vol. 275, 117936. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.1179364.

Hu Q., Yang H., Xu H., Wu Z., Lim C.J., Bi X.T., Chen H. Energy Conversion and Management, 2018, vol. 161, pp. 205–214. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.02.003.

Heydari M., Rahman M., Gupta R. International Journal of Chemical Engineering, 2015, 481739. https://doi.org/10.1155/2015/481739.

Nawaz A., Mishra R.K., Sabbarwal S., Kumar P. Bioresource Technology Reports, 2021, vol. 16, 100858. https://doi.org/10.1016/J.BITEB.2021.100858.

Ashraf A., Sattar H., Munir Sh. Fuel, 2019, vol. 235, pp. 504–514. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.07.120.

Kazaryan L.K., Loskutov S.R., Shapchenkova O.A., Plyashechnik M.A., Permyakova G.V., Shimova Yu.S. Lesnoy vestnik, 2023, vol. 27, no. 6, pp. 84–97. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2023-6-84-97. (in Russ.).

Perea-Moreno M-A., Manzano-Agugliaro F., Perea-Moreno A.J. Sustainability, 2018, vol. 10, 3407. https://doi.org/10.3390/su10103407.

Islamova S.I., Dobrynin A.B. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2022, no. 1, pp. 325–334. https://doi.org/10.14258/jcprm.20220110226. (in Russ.).

El-Sayed S.A., Khairy M. Biofuels, 2015, vol. 6(3), pp. 157–170. https://doi.org/10.1080/17597269.2015.1065590.

Ghetti P., Ricca L., Angelini L. Fuel, 1996, vol. 75, pp. 565–573. https://doi.org/10.1016/0016-2361(95)00296-0.

Sahu S.G., Sarkar P., Chakraborty N., Adak A.K. Fuel Processing Technology, 2010, vol. 91, pp. 369–378. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.12.001.

El-Sayed S.A., Ismail M.A., Mostafa M.E. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2019, vol. 38, no. 4, 13124. https://doi.org/10.1002/ep.13124.

Jiang G., Wei L. Analysis of pyrolysis kinetic model for processing of thermogravimetric analysis data. IntechOpen Limited, 2018, 174 p. https://doi.org/10.5772/intechopen.79226.

Karaeva J.V., Timofeeva S.S., Islamova S.I., Gerasimov A.V. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, vol. 10, 107850. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107850.

Mallick D., Poddar M.K., Mahanta P., Moholkar V.S. Bioresource Technology, 2018, vol. 261, pp. 294–305. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.04.011.

Pérez-Maqueda L.A., Perejón A., Criado J.M. Thermochimica acta, 2013, vol. 552, pp. 54–59. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.11.003.

Loskutov S.R., Kazaryan L.K., Petrunina E.A., Aaniskina A.A. Chemistry for Sustainable Development, 2023, vol. 31 (1), pp. 48–58. https://doi.org/10.15372/KhUR2023438.

Kumar M., Mishra P.K., Upadhyay S.N. Fuel, 2020, vol. 268. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117164.

Setter C., Silva F.T.M., Assis M.R., Ataíde C.H., Trugilho P.F., Oliveira T.J.P. Fuel, 2020, vol. 261, 116420. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116420.

Liu L., Pang Y., Lv D., Wang K., Wang Y. Process Safety and Environmental Protection, 2021, vol. 151, pp. 39–50. https://doi.org/10.1016/j.psep.2021.05.011.

Parthasarathy P., Al-Ansari T., Mackey H.R., McKay G. Biomass Conversion and Biorefinery, 2023, vol. 13, pp. 6023–6035. https://doi.org/10.1007/s13399-021-01531-9.

Islam M.A., Auta M., Kabir G., Hameed B.H. Bioresource Technology, 2016, vol. 200, pp. 335–341. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.09.057.

Jiang L., Yuan X., Xiao Z., Liang J., Li H., Cao L., Wang H., Chen X., Zeng G. Energy Conversion and Management, 2016, vol. 126, pp. 509–515. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.08.035.

Wen Y., Shi Z., Wang S., Mu W., Jonsson P.G., Yang W. Chemical Engineering Journal, 2021, vol. 415, 129064. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129064.

Vikraman V.K., Boopathi G., Kumar D.P., Mythili R., Subramanian P. Renewable Energy, 2021, vol. 180, pp. 838–849. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.08.099.

Mishra A., Kumari U., Turlapati V.Y., Siddiqi H., Meikap B.C. Energy Conversion and Management, 2020, vol. 221, 113194. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113194.

Singh S., Chakraborty J.P., Mondal M.K. Fuel, 2020, vol. 259, 116263. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116263.