如何在平行反應方案中確定一致的生物質熱解動力學
引言
生物質熱裂解技術是世界上生物質能研究的前沿技術之一。該技術能以連續的工藝和工廠化的生產方式將以木屑等廢棄物為主的生物質轉化為高品質的易儲存、易運輸、能量密度高且使用方便的代用液體燃料（生物油），其不僅可以直接用于現有鍋爐和燃氣透平等設備的燃燒，而且可通過進一步改進加工使液體燃料的品質接近于柴油或汽油等常規動力燃料的品質，此外還可以從中提取具有商業價值的化工產品。相比于常規的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分極其微小，可視為21世紀的綠色燃料。
成果介紹
A Anca-Couce等人討論了一種用于確定生物質熱解動力學的方法，該方法基于比較基*和KAS方法的等轉化方法，并在平行反應方案中以小二乘擬合法擬合，其中三個假組分粗略地表示纖維素、半纖維素和木質素。已經發表了松木的研究成果，在這里進行了重新評估，使用的儀器有Linseis L81 1000熱平衡儀器。文獻報道的不同假組分的活化能差異很大。 如果小心確定生物質熱解的動力學，這種變化可能會減少：首先，復制純纖維素的參考實驗以驗證熱重分析。然后，用不同的加熱速率進行實驗和分析，并采用等轉換方法來驗證實驗的可靠性，并避免在擬合程序中選擇恰當的反應模型。
圖文導讀
圖1：文獻報道的生物質假組分的活化能。 通過在幾個加熱速率（11除外）下進行實驗獲得的數據：1 [15]，2 [16]，3 [30]，4 [31]，5 [14]，6 [32]，7 [33]，8 [25]，9 [34]，10 [18]，11 [11]，12 [13]。 在一項研究中報告多個值時，只顯示平均值。
圖2：KAS方法轉化率從0.1到0.9和實驗組的阿列紐斯曲線：（A）山毛櫸-A，（B）山毛櫸-V，（C）山毛櫸-K和（D）松樹- A。
圖3：裝配有n階反應模型（A-D）和一階（E-H）的山毛櫸-A實驗的DTG曲線。 對于每種情況，實驗加熱速率為10 K / min（A，E），5 K / min（B，F），3 K / min（C，G）和1 K / min（D，H）。 符號（o）中的實驗數據，用3個假組分以實線表示，每個假組分用虛線表示。
圖4：裝配有n階反應模型（A-D）和一階（E-H）的山毛櫸-V實驗的DTG曲線。 對于每種情況，實驗加熱速率為108K / min（A，E），41K / min（B，F），3K / min（C，G）和0.5K / min（D，H）。 符號（o）中的實驗數據，用3個假組分以實線表示，每個假組分用虛線表示。
圖5：裝配有一階反應模型的松木-A實驗的DTG曲線。情況（a）-（A）10K /分鐘，（C）5K /分鐘，（E）2.5K /分鐘，（b）-（B）10K / min，（D）5K / min，（F）2.5K / min。 符號（o）中的實驗數據，用3個假組分以實線表示，每個假組分用虛線表示。
結論
在描述生物質熱解的平行反應方案中，不同虛擬組分公布活化能的很大變化可能是由運輸限制或二次反應所引起的和/或對數據的分析所引起的。本研究采用基于模型的方法、小二乘法擬合并行反應方案和等轉化方法如基*和KAS方法對動力學進行了比較。指出了等轉化方法減少變異、驗證實驗的可靠性和避免選擇不正確的反應模型的有效性。結果表明，考慮所有反應的一級反應模型可以產生更確切的結果，特別是對木質素熱解活化能的低估。當所有反應的n階反應模型被考慮時，結果都改善了，盡管其他反應模型可能不被忽略。
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