Kinetics and CatalysisKinetics and CatalysisКинетика и катализ0453-88113034-5413The Russian Academy of Sciences68745910.31857/S0453881125010049EJCPASARTICLESСТАТЬИResearch ArticleApplication of a three-component model to describe non-isothermal pyrolysis of rice huskПрименение трехкомпонентной модели для описания неизотермического пиролиза рисовой шелухиZavarukhinS. G.ЗаварухинС. Г.
Russian Federation
zsg@catalysis.ruKorkinaA. K.КоркинаА. К.
Russian Federation
zsg@catalysis.ruYakovlevV. A.ЯковлевВ. А.
Russian Federation
zsg@catalysis.ruBoreskov Institute of Catalysis SB RASФГБУН Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАНNovosibirsk State Technical UniversityФГБОУ ВО Новосибирский государственный технический университет0408202566139471407202514072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0453-8811/article/view/687459

The experimental data on rice husk pyrolysis obtained by thermogravimetric method in non-isothermal mode were processed based on three-component kinetic model. According to the model, biomass is represented by the sum of three components — hemicellulose, cellulose and lignin. Pyrolysis of each component proceeds by independent irreversible first-order reaction. To determine the model parameters, the experimental data processing technique based on the difference in temperature ranges of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis, improved in this work, was used. The activation energies of rice husk component pyrolysis were as follows: 21.3 kJ/mol for lignin, 110 kJ/mol for cellulose, and 38 kJ/mol for hemicellulose. The discrepancy between the experimental and calculated data on the sample mass was less than 1%. For comparison, the experimental data were processed using the one-component Ginstling–Brownestein model using the Coats–Redfern method.

Экспериментальные данные по пиролизу рисовой шелухи, полученные термогравиметрическим методом в неизотермическом режиме, обработаны на основе трехкомпонентной кинетической модели. Согласно модели, биомасса представляется суммой трех компонент — гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. Пиролиз каждого компонента протекает по независимой необратимой реакции первого порядка. Для определения параметров модели использовали методику обработки экспериментальных данных, основанную на различии температурных диапазонов пиролиза гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина, улучшенную в настоящей работе. Энергии активации пиролиза компонент рисовой шелухи составили: для лигнина — 21.3 кДж/моль, целлюлозы — 110 кДж/моль, и гемицеллюлозы — 38 кДж/моль. Расхождение между экспериментальными и расчетными данными по массе образца было менее 1%. Для сравнения экспериментальные данные были обработаны по однокомпонентной модели Гинстлинга–Броунштейна с использованием метода Коатса–Редферна.

non-isothermal pyrolysisrice huskthree-component kinetic modelexperimental data processing techniqueнеизотермический пиролизрисовая шелухатрехкомпонентная кинетическая модельметодика обработки экспериментальных данныхМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationFWUR-2024-0038Гребенкина А.В., Шишова Н.В., Литвинова Т.А., Косулина Т.П. // Научные труды КубГТУ. 2017. № 7. С. 177.Demirbas A., Arin D. // Energy Sources. 2002. V. 5. P. 471.Коробочкин В.В., Нгуен М.Х., Усольцева Н.В., Нгуен В.Т. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 5. C. 6.Di Blasi C. // Prog. Energy Combust. Sci. 2008. V. 34. P. 47.Sharma A., Pareek V., Zhang D. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 50. P. 1081.Papari S., Hawboldt K. // Renew. Sustain.e Energy Rev. 2015. V. 52. P. 1580.Caballero J.A., Conesa J.A., Font R., Marcilla A. // J. Anal. Appl. Pyrol. 1997. V. 42. P. 159.Orfao J.J.M., Antunes F.J.A., Figueiredo J.L. // Fuel. 1999. V. 78. P. 349.Helsen L., Van den Bulck E. // J. Anal. Appl. Pyrol. 2000. V. 53. P. 51.Sorum L., Gronli M.G., Hustad J.E. // Fuel. 2001. V. 80. P. 1217.Garsia-Perez M., Chaala A., Yang J., Roy C. // Fuel. 2001. V. 80. P. 1245.Gronli M.G., Varhegyi G., Di Blasi C. // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. V. 41. P. 4201.Vamvuka D., Karakas E., Kastanaki E., Grammelis P. // Fuel. 2003. V. 82. P. 1949.Заварухин С.Г., Яковлев В.А. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 647.Teng H., Lin H.C., Ho J.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 1997. V. 36. P. 3974.Teng H., Wei Y.C. // Ind. Eng. Chem. Res. 1998. V. 37. P. 3806.Radmanesh R., Courbariaux Y., Chaouki J., Guy C. // Fuel. 2006. V. 85. P. 1211.Vlaev L.T., Markovska I.G., Lyubchev L.A. // Thermochim. Acta. 2003. V. 406. P. 1.Guo J., Lua A.C. // J. Therm. Anal. Calorim. 2000. V. 59. P. 763.Rao T.R., Sharma A. // Energy. 1998. V. 23. P. 973.Sharma A., Rao T.R. // Biores. Technol. 1999. V. 67. P. 53.Lim A.C.R., Chin B.L.F., Jawad Z.A., Hii K.L. // Proc. Eng. 2016. V. 148. P. 1247.Табакаев Р.Б., Алтынбаева Д.Б., Ибраева К.Т., Заворин А.С. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 12. С. 117.Фетисова О.Ю., Микова Н.М., Таран О.П. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 6. С. 804.