In this study, the physico-chemical properties and pyrolysis kinetics of livestock mature solid fuel were investigated to know its feasibility as a fuel. Ultimate and proximate analysis results showed that livestock mature solid fuel has high contents of volatile matter (64.94%), carbon (44.35%), and hydrogen (5.54%). The low heating value of livestock mature solid fuel (3880 kcal/kg) was also higher than the standard requirement of solid fuel (3000 kcal/kg). Thermogravimetic analysis results indicated that livestock mature solid fuel has three decomposition temperature regions. The first temperature zone (130~330 ℃) was consisted with the vaporization of extracts and the decomposition of hemicellulose and cellulose. The second (330~480 ℃) and third (550~800 ℃) temperature regions were derived from the decomposition of lignin and additional decomposition of carbonaceous materials, respectively. The activation energy derived from model free kinetic analysis results including Friedman, Flynn-Wall-Ozawa (FWO), and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) methods for the pyrolysis of livestock mature solid fuel was in the range of 173.98 to 525.79 kJ/mol with a conversion rate of 0.1 to 0.9. In particular, the activation energy increased largely at the higher conversion than 0.6. The kinetic analysis using a curve-fitting method suggested that livestock mature solid fuel was decomposed via a multi-step reaction which can be divided into five decomposition steps.
Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas have played an important role of synthesizing the valuable chemical compound, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuels and chemical production. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C/min$ in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor were use to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.8
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pp.597-604
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2013
A coupled thermomechanical analysis of composite structures in pyrolysis and ablation environments is performed. The pyrolysis and ablation models include the effects of mass loss, pore gas diffusion, endothermic reaction energy, surface recession, etc. The thermal and structural analysis interface is based upon a staggered coupling algorithm by using a commercial finite element code. The characteristics of the proposed method are investigated through numerical experiments with carbon/phenolic composites. The numerical studies are carried out to examine the surface recession rate by chemical and mechanical ablation. In addition, the effects of shrinkage or intumescence during the pyrolysis process are shown.
Kim, Hyun-Soo;Song, Hyo-Soon;Kim, Ho-Jung;Kim, Won-Ho;Hur, Byung-Ki
Applied Chemistry for Engineering
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v.16
no.3
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pp.403-407
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2005
Pyrolysis of methyl ricinoleate, from castor oil, was performed to produce methyl undecenoate. Methyl undecenoate has excellent deodorant, bactericidal and fungicidal activity. The object of this study was to find the optimum temperatures to maximize the yield of methyl undecenoate. The optimum temperatures were at $500^{\circ}C$ and $590^{\circ}C$ for preheating and pyrolysis, respectively. The maximum yield was 46% on the basis of injected methyl ricinoleate. The feeding rate of methyl ricinoleate mixture was selected as the scale-up factor. Maintaining the maximium yield, the feeding rate was scaled-up 20 folds, while the reactor was scaled-up 18 times.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.19
no.6
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pp.514-519
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2008
In the present study, biomass pyrolysis was done using five different kinds of catalysts with change in the support species and their compositions. Ni was loaded on alumina, ceria and alumina-ceria supports using co-precipitation method. In all the catalysts, 30wt% of nickel was loaded on the support materials. The paper used in daily writing purposes was taken into account as biomass sample. In the experiment, 19 of biomass was mixed with o.1g of each catalyst separately. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed with all the catalysts diminished the initial degradation temperature of paper biomass sample considerably. During the pyrolysis process, the temperature was raised from room temperature to $800^{\circ}C$ with the heating rate of $10^{\circ}C$/min in the furnace. The cumulative $H_2$ volume had reached the best value of l4.02ml with the Ni/$Al_2O_3-CeO_2$ 30wt%/(50wt%-50wt%) catalysts. In presence of all the catalysts, the highest amount of $H_2$ was produced at $800^{\circ}C$, 10min. of residence time.
Pyrolysis of polyethylene was carried out in the stainless steel reactor of internal volume of $10cm^3$. Pyrolysis reactions were performed at temperature $390{\sim}450^{\circ}C$ and the pyrolysis products were collected separately as reaction products and gas products. The molecular weight distributions(MWDs) of each product were determined by HPLC-GPC and GC analysis. Distribution balance equation for MWDs of random and specific products were proposed to account for initiation-termination and propagation-depropagation, such as hydrogen abstraction, chain cleavage, coupling of polymer and radical. A separate chain-end scission process produces low molecular weight noncondensable gases(C1 through C5) of average molecular weight 38. Activation energies of the random-chain scission and chain-end scission rate parameters, respectively, were determined to be 35, 17 kcal/mole.
The pyrolysis has been universally applied to recycle the waste artificial marble. However, the existing heat treatment equipment has relatively low heat transfer efficiency into the inner part of the waste artificial marble. Besides, it leads to unnecessary excessive gas during the partial carbonization of the polymethyl methacrylate (PMMA) and raises the risk of fire due to heat at an extremely high temperature. This study suggests the process of pyrolysis at the formation state after adding the starch to waste artificial marble to overcome above-mentioned problems. As the result of experiments, this method showed that the pyrolysis of waste artificial marble was greatly improved at comparatively low temperature condition of $350^{\circ}C$. Moreover, it also manifested the effect on securing the stability and energy savings necessary for the recovery of methyl methacrylate (MMA) and ${\alpha}$-alumina (${\alpha}-Al_2O_3$).
Waste tires have both sides which are contamination and reuse concern with environmental problems. In this study, tire pyrolysis was conducted to convert combustible gases using thermal plasma. Production of combustible gases was found by gas chromatography after thermal plasma pyrolysis of waste tires without oxygen. The combustible gases consist of low molecular hydrocarbons such as $CH_4$, $C_2H_2$, $C_4H_{10}$ etc. As tire feed rate increased, the composition of $CH_4$ in the gases was increased. As plasma power increased, the composition of $C_2H_2$ was increased. $C_2H_2$ and $C_4H_{10}$ were dominant and had the ratio over 70% in the gases. On the other hand the trends of pyrolysis was characterized in the thermal plasma from the results of TG analysis which shows the currents of decomposition of the char according to the temperature.
Upconversion (UC) properties of Y2O3:Ho3+/Yb3+ spherical particles synthesized by spray pyrolysis were investigated by changing the dopant concentration and calcination temperature. Citric acid (CA), ethylene glycol (EG) and N, N-dimethylformamide (DMF) were used to control the microstructure of Y2O3:Ho3+/Yb3+ particles. In terms of achieving the highest UC green emission intensity, the optimal concentrations of Ho3+ and Yb3+ were found to be 0.3% and 3.0%, respectively. In addition, the UC intensity of Y2O3:Ho3+/Yb3+ showed a linear relationship with the crystallite size. The use of organic additives allows Y2O3:Ho3+/Yb3+ particles to have a spherical and dense structure, resulting in significantly reducing the surface area while maintaining high crystallinity. As a result, the UC emission intensity of Y2O3:Ho3+/Yb3+ particles having a dense structure showed the UC emission intensity about 3.8 times higher than that of hollow particles prepared without organic additives. From those results, when Y2O3:Ho3+/Yb3+ particles are prepared by the spray pyrolysis process, the use of the CA/EG/DMF mixtures as organic additives has been suggested as an effective way to substantially increase the UC emission intensity.
This work examined the effect of mixing transition metal-based additives [FeCl3, Fe-containing paper mill sludge (PMS), CoCl2·H2O, ZrO2, and α-Fe2O3] on the thermochemical conversion of coffee waste (CW) in carbon dioxide-assisted pyrolysis process. Compared to the generation amounts of syngas (0.7 mole% H2 & 3.0 mole% CO) at 700℃ from single pyrolysis of CW, co-pyrolysis in the presence of Fe- or Zr-based additives resulted in the enhanced production of syngas, with the measured concentrations of H2 and CO ranging 1.1-3.4 mole% and 4.6-13.2 mole% at the same temperature, respectively. In addition, α-Fe2O3 biochar possessed the adsorption capacity of As(V) (19.3 mg g-1) comparable to that of ZrO2-biochar (21.2 mg g-1). In conclusion, solid-type Fe-based additive can be highly considered as an efficient catalyst to simultaneously produce syngas (H2 & CO) as fuel energy resource and metal-biochar as sorbent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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