แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันของสารชีวมวลโดยใช้พลังงานอิสระกิบส์

Abstract

สารชีวมวลจากแกลบ ฟางข้าว เปลือกอัลมอนต์ เศษไม้ยางพารา ชานอ้อยและซังข้าวโพด ถูกจำลองได้ด้วยกลุ่มสารประกอบของฟีนิลโพรเพน (C[subscript 9]H[subscript 9]O) กลูโคส (C[subscript 6]H[subscript 12]O[subscript 6] เพนโตส (C[subscript 5]H[subscript 10]O[subscript 5] และแอลกอฮอล์โมเลกุลใหญ่ (C[subscript 28]H[subscript 58]O) เครื่องแก๊สซิไฟเออร์แบบไหลลงถูกจำลองได้ด้วยแบบจำลองลำดับเครื่องปฏิกรณ์สมดุลเคมีที่ปฏิบัติการแบบเอเดียบาติกของปฏิกิริยาไฟโรไรซิส ปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอน ปฏิกิริยากำจัดถ่าน ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนของธาตุคาร์บอน ปฏิกิริยาการเติมน้ำของธาตุคาร์บอน ปฏิกิริยาการเติมน้ำของคาร์บอนมอนออกไซด์ และปฏิกิริยาการสังเคราะห์มีเทนจากคาร์บอนออกไซด์ ในขณะที่เครื่องแก๊สซิไฟเออร์แบบฟลูอิดโดซ์ที่ปฏิบัติการแบบไอโซเทอร์มัลถูกจำลองได้ด้วยเครื่องปฏิกรณ์สมดุลเคมีที่ซึ่งทุกๆ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกัน อุณหภูมิภายในเครื่องแก๊สซิไฟเออร์จะลดลงเมื่อความชื้นสูงขึ้นและอุณหภูมิจะมีค่าสูงขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิที่สายตัวออกซิไดซ์ การเปลี่ยนอุณหภูมิภายในเครื่องแก๊สซิไฟเออร์นี้ ส่งผลให้ปริมาณแก๊สสังเคราะห์เปลี่ยนไป นอกจากนี้ แก๊สผลิตภัณฑ์จากเครื่องแก๊สซิไฟเออร์แบบไหลลงจะมีความร้อนเหลือใช้ 1,900 กิโลจูลต่อกิโลกรัมสารชีวมวล ที่อุณหภูมิ 940 เคลวิน ในขณะที่แก๊สผลิตภัณฑ์จากเครื่องแก๊สซิไฟเออร์แบบฟลูอิดไดซ์มีความร้อนเหลือใช้ 2,600 กิโลจูลต่อกิโลกรัมสารชีวมวล ที่อุณหภูมิ 1,100 เคลวิน