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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于ReaxFF的生物质三组分共热解气相产物析出特性研究
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  • 作者

    徐思佳胡雨燕胡维杰张鹏飞

  • 单位

    同济大学机械与能源工程学院上海多源固废协同处理和能源化工程技术研究中心(筹)上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

  • 摘要
    生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来,生物热解技术是研究热点之一,从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)和微型热解实验,研究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的共热解行为和气相产物析出特性。结果表明:ReaxFF MD模拟得到的三组分单独热解及共热解过程的热失重特性与TG实验基本吻合;基于一级反应动力学模型,共热解的活化能实际值比线性叠加的理论值降低约14.67%,表明共热解对化学键的断裂具有正向协同效应;在三组分共热解过程中,低温下析出气体主要为水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、甲酸乙酯(C3H6O2)和呋喃(C4H4O),来自纤维素和半纤维素的热解,而在高温下,主要析出气体变为甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)和氢气(H2),源自木质素热解;纤维素和半纤维素单独热解时,无机气体产率排序为:H2O>CO2>CO>H2,对于木质素则变为:H2O>CO>CO2>H2,三组分共热解时无机气体产率排序与纤维素和半纤维素一致;纤维素和半纤维素可分别促进木质素热解产生CH4,三组分共热解则促进乙酸(C2H4O2)裂解和甲醛(CH2O)生成。
  • 关键词

    ReaxFF生物质共热解协同效应动力学

  • 文章目录
    0 引 言
    1 方法
    1.1 ReaxFF模拟
    1.1.1 模型构建
    1.1.2 模拟方法
    1.2 TG实验
    1.3 微型热解实验
    2 结果与讨论
    2.1 ReaxFF MD模拟与实验结果的对比
    2.1.1 TG曲线
    2.1.2 热解动力学
    2.1.3 热解产物三相比随温度的变化
    2.2 共热解气相产物的协同效应
    2.2.1 无机气体及无氧有机气体协同效应
    2.2.2 含氧有机气体协同效应
    3 结 论
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