Application of selected methods of thermal analysis in determination of thermal decomposition kinetics of biomass

• Autorzy: Stolarek P. , Ledakowicz S. , Nowicki L.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie wybranych metod analizy termicznej do wyznaczania kinetyki rozkładu termicznego biomasy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the utilization of thermal analysis methods for determination of the kinetics of biomass pyrolysis using as an example thermal decomposition of xylan from birch, which is considered to be one of the main components of plant biomass. The experiments were carried out non-isothermally in the temperature range from 30 to 1000 [degrees]C in the atmosphere of argon. In the present study, the decomposition rates were measured using a thermobalance reactor coupled with a mass spectrometer to get information about gaseous products evolved from the sample at various temperatures. The experimental data were used to estimate the parameters (activation energy, pre-exponential factor and reaction order) for groups of reactions occurring during the pyrolysis of xylan. Three various methods of parameter estimation (isoconversion method, Kissinger method and non-linear regression) were employed. The quality of kinetic parameters obtained by different methods was verified by comparison of the TG and DTG profiles predicted by the rate equation with the experimental ones.

PL

Omówiono metody analizy termicznej wykorzystane do wyznaczenia kinetyki pirolizy biomasy na przykładzie ksylanu brzozowego, który jest jednym z podstawowych pseudoskładników biomasy pochodzenia roślinnego. Badania przeprowadzono w warunkach nieizotermicznych w zakresie temperatury 30-1000 [stopni]C w atmosferze argonu. Pomiary szybkości rozkładu wykonano za pomocą termowagi. Analizę produktów gazowych przeprowadzono metodą spektrometrii masowej. Na podstawie wyników pomiarów wykonano estymację parametrów kinetycznych grup reakcji trzema metodami: izokonwersyjną, Kissingera i regresji nieliniowej. Poprawność otrzymanych parametrów sprawdzono przez porównanie wygenerowanych krzywych TG i DTG z wynikami doświadczeń.

Słowa kluczowe

EN

biomass; isoconversion; Kissinger method; nonlinear regresion; thermal analysis; xylan

PL

analiza termiczna; biomasa; izokonwersja; ksylan brzozowy; metoda Kissingera; regresja nieliniowa

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 27, z. 4
• Strony: 1309--1323
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.,Rys., tab.,

Twórcy

autor

Stolarek P.

autor

Ledakowicz S.

autor

Nowicki L.

• Politechnika Łódzka, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, ul. Wólczańska 213, 93-005 Łódź,

Bibliografia

• [1] FLYNN J.H, WALLL.A., J. Res. Nat. Bur. Stand. A. Phys. Chem., 1966, 70A, 487.
• [2] MACCALLUM J.R., TANNER J., European Polymer J., 1970, 6, 907.
• [3] MUCHA M., Polimery a ekologia, rozdz. 9.5, 20.6, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2002.
• [4] MILITKY J., SESTAKJ., Thermochim. Acta, 1992, 203, 31.
• [5] GALWEY A.K., BROWN M.E., Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. I. Principles andPractice, Chapter 3, M.E. Brown (Ed.), Elsevier, Amsterdam, 1998.
• [6] KISSINGER H.E., J. Res. Natl. Bur. Stand., 1956, 57, 2712.
• [7] WiLBURNF.W., Thermochim. Acta, 2000, 354. 99.
• [8] STOLAREK P., LEDAKOWICZ S., Inż. Chem. Proc., 2003, 24, 701.
• [9] BROWN M.E. et al., Computational Aspects of Kinetic Analysis, Parts A—E, Thermochim. Acta, 2000,355, 125.
• [10] KILZERF.J..BROIDOA., Pyrodynamics, 1965,2, 151.
• [11] MANYA J.J., VELO E., PUIGJANER L., Ind. Eng. Chem. Res., 2003, 42, 434.
• [12] KOUFOPANOS C.A., MASCHIO G., LUCCHESII A., Can. J. Chem. Eng., 1989, 67, 75.
• [13] TENG H., LINO H-Ca, Ho J.-A., Ind. Eng.Chem. Res., 1997, 36, 3974.