在热水碳化中对二次炭形成进行实验和数值调查:透露通过水力动力学进行的形态变化

科学领域:

• 生物质转化和热水过程.
• 化学工程和反应动力学
• 材料科学和纳米技术

背景情况:

• 水热碳化 (HTC) 研究主要侧重于初级炭,忽略了从溶解有机物中形成的二次炭.
• 了解二次碳形成对于优化HTC流程和产品利用至关重要.
• 果糖作为一种模型化合物,可以在不同的HTC条件下研究二次性炭的行为.

研究的目的:

• 实验性地研究混合在HTC期间对二次炭特性的影响.
• 分析对质量和碳平衡的影响,表面功能群和二次性质的形态.
• 开发和利用3D水力动力学模拟模型来理解二次炭火形成机制.

主要方法:

• 果糖在受控制温度,B/W比率和停留时间下的反应堆中的实验HTC.
• 使用评估pH,质量,碳平衡,表面功能群和形态学的技术来描述二次碳.
• 混合的HTC反应堆的3D水力动力学模拟,以将流与二次燃烧形成相关联.

主要成果:

• 没有对研究范围内的二次炭 pH,质量,碳平衡或表面功能群产生显著影响.
• 由于聚合,每分钟200转的速显著增加了二次炭微球大小 (1-2微米至70微米).
• 聚合开始时>65rpm与流相关 (Re>10^4),导致粒子聚合和沉积.

结论:

• 动主要通过聚合影响二次煤炭形态和尺寸,而不是散装特性.
• 水力动力学条件,特别是流,是二次燃烧粒子聚合和反应堆壁沉积的关键驱动因素.
• 一个拟议的机制解释了基于在条件下的反应器水力动力学的二次炭沉积.