Estudio de la devolatilización térmica y Evaluación cinética de la pirolisis de Manihot Esculenta por medio de Balanza termogravimétrica acoplado a espectrómetro de masas TG/MS C. Ariza*, A. Albis*, E. Ortiz, A. Suarez, A. Díaz, E. Donado *Grupo de Investigación Bioprocesos, Facultad de Ingeniería, Universidad del Atlántico Grupo de Investigación en Física de materiales, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico, Grupo de Investigación en Ingeniería de procesos y sistemas inteligentes, Universidad Jorge Tadeo Lozano
Agenda Introducción Materiales y Metodos Resultados Conclusiones
Introducción Devolatilizacion de los residuos agroindustriales de yuca. Pirolisis Líquidos combustibles Muchas reacciones Varias fases Mecanismos desconocidos TG/MS Cinética Identificación de productos Manihot Esculenta Residuo agroindustrial
Proceso de devolatización Descomposicion termica en ausencia de Oxigeno.
Proceso de devolatización
Pirólisis Torrefacción lenta Gasificación Carbonización lenta Intermedia Gas Char Agua Organicos Rapida 0% 20% 40% 60% 80% 100%
TG/MS
Materiales y métodos Manihot Esculenta 90 µm < fraction < 120 µm Helio 99,999 % Condiciones experimentales Rango de temperatura: 25-1000 C Purga: 4 horas + 1 hora de enfriamiento Rampas de calentamiento: 10 y 100 K/min Temperatura del capilar: 200 C Flujo de helio: 120 ml/min Tamaño de la muestra: 2-8 mg
Equipos Balanza Termogravimetrica, TA-Instument 2950, acoplado a Espectrofotometro de masas, Balzer Thermostar
Modelo DAEM
Modelo cinético Conversion: Ecuación cinética: n=1 Dependencia de la temperatura: E A es normalmente distribuido. k 0 es similar para grupos de reacciones Resolucion del modelo: MatLab α = m 0 m m 0 m f dα dt = E ke RT 1 α n k = k 0 exp ( E A RT ) Açıkalın. 2012. J Therm Anal Calorim. v 109, 227 Várhegyi. 2002. Energy and Fuels, v 16, 724.
Modelo de Energía de Activación Distribuida Señal (DTA o intensidad de masa ): Ecuación cinética dx j t, E dt Y calc dx j t = c j dt Si a una función de distribución D es asumido por E para cada grupo de reacciones, entonces x j es: M j=1 = A j e E/RT t X j t, E x j t = D j E X j t, E de 0 La integral es evaluada como: N x j t 1 2 π 1/2 w i exp 0.75 X j t, μ ij i=1 Várhegyi. 2009. J. Anal. Appl. Pyrolysis, v 86, 310. Várhegyi. 2002. Energy and Fuels, v 16, 724. μ j = 2 E E 0,j 2σ j
Resultados
Resultados
Resultados
Resultados masa/carga Posible molécula masa/carga Posible molécula 2 H 2 31 CH3O 12 C 32 O2, CH4O 14 CH 2 40 C3H4 17 44 CO 2, C 3 H 8 18 H 2 O 46 NO2 26 C 2 H 2, CN 53 C7H6O ++ 28 CO, C 2 H 4 55 C3H3O-, C4H7 + 30 HCHO + (CH 3 NH +,NO + ), C 2 H 6 58 C2H2O2, C3H6O, C4H10
Resultados
Resultados
Conclusiones Nuevos datos sobre la devolatilización térmica de Manihot Esculenta lo que permite optimizar el proceso Se observan un evento térmico el cual corresponde a la pirolisis de la holocelulosa Muchos fragmentos de moléculas corresponden a sus respectivas señales m/z, fueron identificados
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Agradecimientos