화학공학소재연구정보센터
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.18, No.5, 415-423, October, 2007
톱밥과 왕겨의 열분해 특성 연구
Pyrolysis Characteristics of Sawdust and Rice Husk
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초록
톱밥 및 왕겨를 주 바이오매스 원으로 선정하여 열분해 특성을 고찰하였다. 열 중량 분석기를 이용하여 승온 속도를 달리하여 질소 분위기의 비등온 조건에서 열분해 분석을 수행하였다. 시료의 열분해 반응은 holocellulose가 주 열분해 대상인 저온 반응 영역과 lignin이 열분해 대상이 되는 고온 반응 영역으로 구분되며 이를 2단계 연속 반응 모델을 사용하여 해석하였다. 각 영역에 따라 1st order reaction model과 3-way transport model을 적용하여 톱밥 및 왕겨의 활성화 에너지를 저온 영역에서 82.5 kJ/mol, 85.1 kJ/mol 그리고 고온 영역에서 19.7 kJ/mol, 22.0 kJ/mol로 결정하였다. 승온 속도를 달리하여 결정된 반응 속도 상수는 Gaur-Reed의 제안 식에 따라 kinetic compensation relation을 통해 해석할 수 있었으며 이를 통해 임의의 승온 속도에서의 열분해 속도 상수를 잘 예측할 수 있었다.
Pyrolysis characteristics of sawdust and rice husk as biomass resources in a thermogravimetric analysis were determined. Experiments were carried out with a linear heating rate under inert atmosphere of N2 gas. Pyrolysis of the biomass can be classified as a lower temperature reaction zone where the major component of holocellulose is thermally decomposed and a high temperature reaction zone where lignin is thermally decomposed. The obtained data was analyzed by the two-step consecutive reaction model. Activation energies of sawdust and rice husk are found to be respectively 82.5 kJ/mol and 85.1kJ/mol in the low temperature zone according to the first order reaction model and 19.7 kJ/mol, 22.0 kJ/mol in the high temperature zone according to the three-way transport model. The reaction rate constant with variation of heating rate can be well predicted by the kinetic compensation relation of Gaur-Reed.
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