Моделирование кинетики процесса пиролиза биомассы с учетом влияния состава сырья в трубчатых реакторах

Abstract

Процесс пиролиза растительной биомассы можно лучше понять, исследуя кинетический механизм разложения различных компонентов. Биомассы могут обладать разной структурой, те- плофизическим свойством и химическим составом, что влияет на кинетику процесса пиролиза. (Цель исследования) Смоделировать и изучить кинетику процесса пиролиза частицы кукурузных початков, которая позволяет определить скорость химических реакций, происходящих в ходе разложения ма- териала, и выявить основные факторы, влияющие на скорость и эффективность пиролиза. (Материалы и методы) Использовали для анализа с помощью программного обеспечения Comsol Multiphysics био- массу кукурузных початков, которая имеет размер частиц 0,02 квадратных метра и имеет тепло- физические свойства. (Результаты и обсуждение) Получили модели, которые хорошо описывают тенденции изменения температур, особенно температуры в центре биомассы. Показали, что тем- пература на поверхности биомассы доходит до пика 727 Кельвин через 460 секунд, температура в центре биомассы доходит до 794 Кельвин через 433 секунды. Установили, что энергия активации и частотный коэффициент получены из наклона линии линейной регрессии и пересечения. (Выводы) Выявили, что процесс пиролиза биомассы частицы кукурузного початка происходил в диапазоне тем- ператур 190-432 градуса Цельсия; при температуре 190 градусов Цельсия биомасса начала терять массу, а потеря массы остановилась при температуре 432 градуса Цельсия. Рассчитали кинетиче- ские параметры методом Киссинджера. Использовали для вычислений кинетически постоянных па- раметров метод наименьших квадратов и корреляционный анализ. Констатировали, что результаты будут полезны в будущем для оптимизации процесса пиролиза биомассы. Определили, что в методе Киссинджера кинетические параметры были одинаковыми для всего процесса пиролиза; коэффици- ент корреляции между температурой и скоростью нагрева в модели равен 0,79.