Термическое разложение древесины в режиме быстрого абляционного пиролиза

• Автор: Макаров, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.21.05, 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Обзор литературы
Современное состояние техники и технологии; д
термохимической переработки древесины
Классификация технологий термического разложения
древесины
Научные основы термического разложения древесины в
режиме абляции
Вывод
Математическая модель термического разложения древесины в абляционном режиме
Физическая картина процесса термического разложения древесины в режиме механической абляции Формализация процесса термического разложения древесины в режиме механической абляции
Математическая модель термического разложения древесины
в абляционном режиме
Алгоритм расчета математической модели термического
разложения древесины в режиме абляции
Вывод
Экспериментальное исследование и математическое моделирование термического разложения древесины в режиме
механической абляции
Экспериментальное оборудование для исследования
термического разложения древесины в режиме механической
абляции
Методика проведения эксперимента по изучению процесса термического разложения древесины в режиме механической
абляции
Исследование кинетики быстрого абляционного пиролиза

древесины
Анализ результатов математического моделирования
Исследование коэффициента трения-скольжения при
абляционном пиролизе древесины
Вывод
Промышленная реализация результатов исследований '

термического разложения в режиме абляции1
Описание установки для термического разложения древесины
в режиме механической абляции
Инженерная методика расчета реактора для термического разложения древесины в режиме механической абляции

Опытно-промышленная установка для переработки древесных
отходов методом термического разложения в режиме абляции Испытания реактора абляционного пиролиза в составе IV.4 опытно-промышленной установки для переработки древесных
отходов
Технико-экономический анализ технологии термического
разложения древесины в режиме абляции 1У.6 Вывод
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Обозначения
Приложение 1. Акт внедрения установки для
термохимической переработки органосодержащего сырья Приложение 2. Исходный текст программы расчета
Приложение 3. Статистическая обработка расчетных и
экспериментальных данных

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В связи с промышленным развитием многих стран увеличивается их потребность в альтернативных возобновляемых источниках энергии, одним из которых является древесная биомасса. Однако, существенным недостатком биомассы в качестве источника энергии является низкая энергетическая плотность, что увеличивает затраты на её сбор, транспортировку и хранение, тем самым снижая эффективность её использования в существующей инфраструктуре. Значительно повысить технологичность и эффективность использования биомассы позволяет технология быстрого пиролиза, которая обеспечивает переработку древесной биомассы с высоким выходом жидких продуктов. Проведенный анализ существующих технологических схем процесса быстрого пиролиза показал, что основное их различие заключается в типе реактора. При децентрализованной переработке древесной биомассы и лесосечных отходов наиболее эффективную переработку позволяют обеспечить абляционные реакторы. Они обладают высокой удельной производительностью, менее требовательны к подготовке исходного сырья. Однако технология термического разложения в режиме быстрого абляционного пиролиза находится на опытном уровне и поэтому исследования, направленные на разработку абляционного реактора быстрого пиролиза являются актуальными.

Работа выполнена при поддержке: гранта Президента РФ № МК-
2950.2007.3, гранта Всемирного банка в рамках конкурса «Инновации для устойчивого развития РТ» и гранта по программе Старт 1 № 09-4-Н4.4-0133.

вещества, а на втором этапе термическое разложение интермедиата на углистое вещество, пары и неконденсируемые газы.

гшряргпня промежуточное-к5'
—к1 вещество кз—конденсирующиеся пары
К4 'к6
уголь
Рис. 2.2. Механизм реакций термического разложения при кондуктивном термическом разложении древесины в абляционном режиме
Схематично механизм термического разложения при абляционном пиролизе представлен на рис 2.2. Первичные превращения лигноцеллюлозного комплекса древесины осуществляются согласно предыдущему допущению на границе раздела фаз древесина - жидкий слой промежуточного вещества. Вторичные химические реакции осуществляются в жидком слое промежуточного вещества и на удалении от образца. Причем следует отметить, что химические реакции на первом и втором этапах эндотермические. Для принятого механизма термического разложения, согласно работ [83,- 84, 85], принимаем кинетические константы,
представленные в таблице 2.1,
Таблица 2.1.
Кинетические константы реакций термического разложения при кондуктивном термическом разложении древесины в абляционном режиме
№ реакции ко, 1/с Е, КДж/моль її, Кдж/кг
1 2,8x10*°
2 4,4x10° 153 £
3 1,1х1Оі0
4 3,3x10°
5 2,6x10° 108000
б 1x10° 108000
3) Считаем что лимитирующим механизмом на первой стадии термического разложения является подвод тепловой энергии через тонкий слой жидкости