Kinetics of pyrolysis and combustion of pine needles and cones

Font, R.; Conesa, Juan A.; Moltó, Julia; Muñoz, Marı́a Jesús

doi:10.1016/j.jaap.2008.11.015

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“…We note also that there is little difference between the atmospheres containing 0 and 5.25% of O 2 and 15.75 and 21% of O 2 . All these results are consistent with the literature [9,[11][12]16]. …”

Section: Gas Product Analysissupporting

confidence: 93%

“…Few studies have examined simultaneously the thermal degradation of these materials in inert and oxidizing atmosphere. These works have highlighted the influence of oxygen on the mass loss [9], the gaseous products [9][10][11] and the kinetics [10][11][12][13][14][15][16]. However, there are still questions about the influence of oxygen on thermal degradation of cellulosic materials and how to model the different steps.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Influence of oxygen concentration on the kinetics of cellulose wadding degradation

2011

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The kinetics of thermal decomposition of cellulose wadding was investigated from TG-MS experiments. Different oxygen concentrations in the atmosphere and several heating rates were used to study the influence of oxygen concentration on the mass loss of the sample and on the emission of gases. A shift and an amplitude variation of the DTG curves as well as an increase of the emission of gases such as CO and CO 2 were observed. Then, a kinetic model was proposed to predict the mass loss of the cellulose wadding. Three stages were considered: the cellulose pyrolysis, the char oxidation and the decomposition of calcium carbonate. For the pyrolysis, the kinetic parameters were expressed according to the partial pressure of oxygen. For the char oxidation, a power law was used to account for the influence of oxygen whereas the other kinetic parameters were considered constant regardless of oxygen concentration. The decomposition of calcium carbonate was modelled by a first order influenced by the pressure of CO 2 .

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Section: Gas Product Analysissupporting

confidence: 93%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Influence of oxygen concentration on the kinetics of cellulose wadding degradation

2011

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“…Para los procesos de descomposición de biomasa generalmente se obtienen los parámetros cinéticos para un orden de reacción uno, en el cual para una masa inicial del material C * tiene una dependencia en la energía de activación y por lo tanto la fracción de volátiles (dC * ) que evolucionan del material se puede asumir que satisface la siguiente distribución de energías, (14) Luego podría plantearse la siguiente equivalencia entre la fracción de volátiles durante la descomposición del material y la probabilidad de distribución de energía del material pirolizado, la cual es lineal para la función f(E) y no presenta una forma conocida o determinada, pero que puede satisfacer las condiciones generales de una función de densidad de probabilidad; esto es, que no sea negativa y que esta pueda ser normalizada a la unidad: (15) Teniendo presente que la fracción de volátiles con respecto a la masa total es dΘ = C/C 0 , esta se reemplaza en (15) y luego tomando la derivada con respecto al tiempo se obtiene la expresión: [9][10][11][12] (16) La Ecuación 16 puede emplearse para obtener a partir de los perfiles de descomposición la distribución de energías de activación. El término (dE/dt) puede calcularse mediante la aproximación propuesta por Du y otros: 13 (17) donde podemos emplear la siguiente aproximación para determinar la energía de activación:…”

Section: Función De Distribución De Energías De Activaciónunclassified

“…Font y otros, 14 determinaron energías de activación para los tres componentes principales de la biomasa (celulosa, hemicelulosa y lignina) encontrando que, la hemicelulosa presenta una energía de activación entre 130 y 140 kJ/mol, la celulosa entre 200 y 240 kJ/mol y la lignina entre 190 y 200 kJ/mol. De acuerdo con éste reporte de la literatura, en nuestro caso la celulosa y la hemicelulosa iniciaron su descomposición desde la conversión del 10% aproximadamente, con un promedio de energía de activación de 174.62 kJ/mol.…”

unclassified

Determinación de los parámetros cinéticos en la pirólisis del pino ciprés

Soto¹,

Machado²,

López³

2010

Quím. Nova

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pine were carried out in a thermogravimetric analyzer at six different heating rates between 5 and 40 °C / min. Kinetics parameters of pine were determined from TGA by using the differential and the maximum speed methods. Additionally, the distribution of activation energies was also carried out finding the values of 113.57 and 157.32 kJ/mol, which are in the range of activation energies reported for hemicellulose and cellulose, respectively, main components of wood.Keywords: pyrolysis; TGA; kinetics. INTRODUCCIÓNDentro de las nuevas alternativas que se han implementado para tratar de disminuir la cantidad de emisiones de CO 2 , SO x , NO x y material particulado producidas durante procesos de producción de energía, la biomasa surge como una fuente renovable que no solo permite reemplazar parcialmente los combustibles fósiles, sino también reducir las concentraciones de éstos gases contaminantes emitidas a la atmósfera.1 La transformación termoquímica de la biomasa puede generar combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, los cuales pueden reemplazar parcialmente los combustibles fósiles para producir calor, electricidad o productos químicos. Dentro de los procesos de transformación termoquímica la pirólisis y la gasificación son los más usados comercialmente. 2La madera es un representante de la biomasa que contiene principalmente celulosa, hemicelulosa y lignina. Su descomposición térmica revela dos regiones principales atribuidas a la descomposición de la celulosa y la hemicelulosa. La primera descomposición con pérdidas de masa que se presenta a bajas temperaturas puede asociarse al proceso de pirólisis de la hemicelulosa y a temperaturas más elevadas la pérdida en masa se asocia con descomposición de celulosa. Por otro lado, pérdidas en masa para la descomposición de lignina no se observan en este rango de temperaturas. El conocimiento de la devolatilización de la madera es importante, porque la pirólisis es el primer paso en un proceso de gasificación o combustión.3 La variable composición de la biomasa, combinado con el diferente comportamiento de descomposición de cada componente, es el resultado de la diversidad del comportamiento de pirólisis para cada tipo de biomasa. 4 En éste trabajo, los parámetros cinéticos tales como, energía de activación y factor pre-exponencial, fueron determinados para el pino ciprés usando el método termogravimétrico no-isotérmico y tratando los datos obtenidos bajo los modelos matemáticos del método diferencial y del método de la velocidad máxima, y adicionalmente realizando la distribución de energías de activación. PARTE EXPERIMENTAL MuestraSe utilizó pino ciprés con un tamaño de partícula aproximado de 40 µm; la humedad fue eliminada inicialmente a temperatura ambiente y luego en la estufa a 110 ºC, para los dos casos anteriores se monitoreó hasta la obtención de un peso constante.

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“…Note that in the presence of air (combustion runs) highly exothermic processes are present, leading to a distortion of the usual behavior in thermal decompositions, where an increase of the decomposition temperature as the heating rate increases is expected [18,19]. Logically, this effect is more pronounced at 20 % oxygen (N 2 :O 2 =4:1) than at 10 % (N 2 :O 2 =9:1).…”

Section: First Order Kinetic Modelmentioning

confidence: 99%

Modeling the thermal decomposition of automotive shredder residue

Conesa

Rey

Aracil

2015

J Therm Anal Calorim

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The pyrolysis and combustion of automotive shredder residue (ASR) were studied by dynamic thermogravimetry and derivative thermogravimetry (TG-DTG) at heating rates of 5, 15 and 30 K min -1 at atmospheric pressure. For the simulation of pyrolysis and combustion processes two different kinetic models are proposed. One of them is based on the distribution of activation energies (DAEM), with three pools of reactants (three pseudocomponents) because of the complexity of the samples studied. The other model assumes a simple first-order decomposition of the three different fractions. The experimental thermogravimetric data of pyrolysis (oxygen absence) and combustion (at two different oxygen concentrations) processes were simultaneously fitted to determine a single set of kinetic parameters able to describe both processes at the different heating rates. The comparison of the models permits to discuss the importance to consider a distribution of activation energies. The experimental results and kinetic parameters may provide useful data for the design of thermal decomposition processing system using ASR as feedstock.

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Kinetics of pyrolysis and combustion of pine needles and cones

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Influence of oxygen concentration on the kinetics of cellulose wadding degradation

Influence of oxygen concentration on the kinetics of cellulose wadding degradation

Determinación de los parámetros cinéticos en la pirólisis del pino ciprés

Modeling the thermal decomposition of automotive shredder residue

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