生物质和塑料废弃物共解的综合动力学建模框架

科学领域:

• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 热力学是一种热力学.
• 反应动力学反应动力学

背景情况:

• 热溶性过程涉及复杂的固体原料特性和反应途径,使动力学建模具有挑战性.
• 由于原料数据和反应机制的局限性,现有的模型往往难以准确预测产品产量.

研究的目的:

• 开发一个系统的,三模块的火溶性过程的动力建模框架.
• 模拟红木和聚乙烯二甲酸 (PET) 的共溶,并准确预测固体转化和产品产量.

主要方法:

• 开发了一个并行反应机制,最初使用弗里德曼方法和最小平方优化与热重力测量分析 (TGA) 数据.
• 用垂直管反应堆数据重新训练模型,并将生物产品质量分布的顺序最小方程编程 (SLSQP) 纳入.
• 集成的焦油分解反应与并行机制,使用粒子集群优化 (PSO) 来确定参数.

主要成果:

• 最初的模型基于TGA数据,可以预测固体转换,但不能预测产品收益率.
• 第二个模块模型在更高的温度 (700°C) 上显示了不准确的结果,因此需要将二次反应纳入.
• 最终的组合模型准确地模拟了复合溶解,并验证了固体转化和产品生成的实验数据 (500-700°C).

结论:

• 通过结合并行和焦油分解反应机制,成功开发了一种强大的合成溶解的动力模型.
• 为识别反应机制和动力参数提出的方法对于建模其他复杂的火溶性系统有价值.
• 通过系统的模型改进和二次反应的整合,可以准确预测固体转化和产品产量.