Экспериментальное исследование торрефикации гидролизного лигнина
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-3-89-96Ключевые слова:
гидролизный лигнин, торрефикация, термохимическая конверсия, кинетика пиролиза, лабораторный ретортный реактор, биотопливо, энергетический потенциалАннотация
Представлены результаты экспериментального изучения термохимической обработки (торрефикации) гидролизного лигнина, извлечённого из многолетних отвалов Архангельского гидролизного завода (АГЗ). Указанные отвалы на протяжении десятилетий формировали серьёзную экологическую нагрузку на регион, являясь источником загрязнения почвы и подземных вод, а также представляя потенциальную опасность возгорания. Основная цель исследования — анализ пиролиза лигнина в диапазоне температур 300…400 °C с целью определения энергетического потенциала получаемого твёрдого продукта и выбора оптимальных условий его энергетической утилизации.
Эксперименты выполнялись на лабораторной установке — ретортном реакторе вертикального типа, спроектированном для воспроизведения процессов торрефикации и пиролиза различных видов биомассы. В ходе опытов фиксировались температуры внутри реактора и температура пиролизных газов, что позволило сопоставить особенности протекания процесса для разных режимов нагрева.
Проведённый анализ показал, что торрефикация гидролизного лигнина имеет последовательную структуру и включает стадии удаления влаги, начального и активного пиролиза. Максимальные значения температуры газовой среды (96…97 °C) наблюдались во всех экспериментах, однако характер их достижения зависит от конечного режима. Наиболее предсказуемое развитие процесса и высокая стабильность параметров зафиксированы при температуре исходного сырья внутри реактора, равной 400 °C, когда реактор достиг целевого значения (401 °C) без существенных отклонений. В условиях более низких температур (300…375 °C) отмечено превышение значений температур при выдержке вследствие тепловой инерции установки и экзотермического характера реакций.
Таким образом, режим 400 °C можно рассматривать как наиболее управляемый процесс для проведения торрефикации гидролизного лигнина. Он обеспечивает стабильность температурных параметров и высокий показатель низшей теплоты сгорания на аналитическую массу, что подтверждает перспективность его применения для промышленной переработки накопленных отходов и получения торрефицированного топлива с повышенной добавленной стоимостью.
Библиографические ссылки
1. Юрк В.М., Шашкова А.А., Снегирев В.А., Третьякова Н.А. Оценка возможности использования гидролизного лигнина для биологической рекультивации // Вестник Рос. ун-та дружбы народов. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». 2025. Т. 33. № 3. C. 298—311.
2. De Menezes A.L. e. a. Torrefaction for the Pyrolysis of Industrial Kraft Lignin: Physicochemical Characterization and Kinetic Triplet Determination // BioEnergy Research. 2023. V. 17(1). Pp. 11—18.
3. Любов В.К., Любова С.В. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный ун-т им. М.В. Ломоносова, 2017.
4. Chen W.-H. e. a. Progress in Biomass Torrefaction: Principles, Applications and Challenges // Progress in Energy and Combustion Sci. 2021. V. 82. P. 100887.
5. Zhang L. e. a. Catalytic Pyrolysis of Biomass and Polymer Wastes // Catalysts. 2018. V. 8(12). P. 659.
6. Zheng Y. e. a. Effect of the Torrefaction Temperature on the Structural Properties and Pyrolysis Behavior of Biomass // BioResources. 2017. V. 12(2). Pp. 3425—3447.
7. Hwai Chyuan Ong e. a. Variation of Lignocellulosic Biomass Structure from Torrefaction: a Critical Review // Renew. Sustain. Energy Rev. 2021. V. 152. P. 111698.
8. Da Silva G.T. e. a. Simulation and Thermodynamic Evaluation of Woody Biomass Waste Torrefaction // ACS Omega. 2025. V. 10(4). Pp. 3585—3597.
9. Zhang Y. e. a. Effects of Torrefaction on the Lignin of Apricot Shells and Its Catalytic Conversion to Aromatics // ACS Omega. 2021. V. 6(39). Pp. 25742—25748.
10. Cao X. e. a. Effect of Torrefaction on the Pyrolysis Behavior, Kinetics, and Phenolic Products of Lignin // Biomass Conversion and Biorefinery. 2023. V. 13(2). Pp. 675—683.
---
Для цитирования: Иванов М.С., Алексеев П.Д., Марьяндышев П.А. Экспериментальное исследование торрефикации гидролизного лигнина // Вестник МЭИ. 2026. № 3. С. 89—96. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-3-89-96
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Yurk V.M., Shashkova A.A., Snegirev V.A., Tret'yakova N.A. Otsenka Vozmozhnosti Ispol'zovaniya Gidroliznogo Lignina dlya Biologicheskoy Rekul'tivatsii. Vestnik Ros. Un-ta Druzhby Narodov. Seriya «Ekologiya i Bezopasnost' Zhiznedeyatel'nosti». 2025;33(3):298—311. (in Russian).
2. De Menezes A.L. e. a. Torrefaction for the Pyrolysis of Industrial Kraft Lignin: Physicochemical Characterization and Kinetic Triplet Determination. BioEnergy Research. 2023;17(1):11—18.
3. Lyubov V.K., Lyubova S.V. Povyshenie Effektivnosti Energeticheskogo Ispol'zovaniya Biotopliv. Arhangel'sk: Severnyy (Arkticheskiy) Federal'nyy Un-t im. M.V. Lomonosova, 2017. (in Russian).
4. Chen W.-H. e. a. Progress in Biomass Torrefaction: Principles, Applications and Challenges. Progress in Energy and Combustion Sci. 2021;82:100887.
5. Zhang L. e. a. Catalytic Pyrolysis of Biomass and Polymer Wastes. Catalysts. 2018;8(12):659.
6. Zheng Y. e. a. Effect of the Torrefaction Temperature on the Structural Properties and Pyrolysis Behavior of Biomass. BioResources. 2017;12(2):3425—3447.
7. Hwai Chyuan Ong e. a. Variation of Lignocellulosic Biomass Structure from Torrefaction: a Critical Review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2021;152:111698.
8. Da Silva G.T. e. a. Simulation and Thermodynamic Evaluation of Woody Biomass Waste Torrefaction. ACS Omega. 2025;10(4):3585—3597.
9. Zhang Y. e. a. Effects of Torrefaction on the Lignin of Apricot Shells and Its Catalytic Conversion to Aromatics. ACS Omega. 2021;6(39):25742—25748.
10. Cao X. e. a. Effect of Torrefaction on the Pyrolysis Behavior, Kinetics, and Phenolic Products of Lignin. Biomass Conversion and Biorefinery. 2023;13(2):675—683
---
For citation: Ivanov M.S., Alekseev P.D., Maryandyshev P.A. Experimental Study of Hydrolysis Lignin Torrefaction. Bulletin of MPEI. 2026;3:89—96. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-3-89-96
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
