Investigación Numérica de los Mecanismos de Formación de Alquitrán en la Pirólisis de Biomasa
Autores: Ding, Shuiting; Wu, Yifei; Yang, Xiaojun; Zhang, Zongwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación Numérica de los Mecanismos de Formación de Alquitrán en la Pirólisis de Biomasa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Modelado resuelto por partículas
Pirólisis de biomasa
Método de elementos discretos
Mecanismo cinético químico
Componentes de alquitrán
Red de reacciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio logra la modelización resuelta por partículas de la pirólisis de biomasa a través de un enfoque novedoso que integra el Método de Elementos Discretos (DEM) con un mecanismo cinético químico semi-detallado. Al acoplar CFD-DEM con una red de reacciones de 36 pasos, se elucidaron las interacciones multiescala entre la hidrodinámica a escala de partículas y la cinética de formación de 19 componentes de alquitrán a diferentes temperaturas (630-770 grados C). Se identifican el levoglucósano (44.79%) y el metanol (18.64%) como componentes principales del alquitrán. Combinados con estos, el furfural (CHO, 7.22%), el metanal (CHO, 6.75%) y el ácido glutarico (CHO, 4.20%) representan más del 80% de todos los componentes del alquitrán. Se capturan con éxito las vías de descomposición secundaria, y se cuantifican los cambios en las tasas de reacción, como se observa en los triglicéridos (R23: aumento del 307.30% en la tasa a 770 grados C) y los taninos (R24: aceleración del 265.41%). Este trabajo proporciona la capacidad de predecir productos intermedios, ofreciendo información crítica para la optimización de reactores.
Descripción
Este estudio logra la modelización resuelta por partículas de la pirólisis de biomasa a través de un enfoque novedoso que integra el Método de Elementos Discretos (DEM) con un mecanismo cinético químico semi-detallado. Al acoplar CFD-DEM con una red de reacciones de 36 pasos, se elucidaron las interacciones multiescala entre la hidrodinámica a escala de partículas y la cinética de formación de 19 componentes de alquitrán a diferentes temperaturas (630-770 grados C). Se identifican el levoglucósano (44.79%) y el metanol (18.64%) como componentes principales del alquitrán. Combinados con estos, el furfural (CHO, 7.22%), el metanal (CHO, 6.75%) y el ácido glutarico (CHO, 4.20%) representan más del 80% de todos los componentes del alquitrán. Se capturan con éxito las vías de descomposición secundaria, y se cuantifican los cambios en las tasas de reacción, como se observa en los triglicéridos (R23: aumento del 307.30% en la tasa a 770 grados C) y los taninos (R24: aceleración del 265.41%). Este trabajo proporciona la capacidad de predecir productos intermedios, ofreciendo información crítica para la optimización de reactores.