Detailed chemical kinetic modeling as an innovative approach for understanding complex reactions included in thermochemical conversions of carbon resources

详细的化学动力学模型作为理解碳资源热化学转化中复杂反应的创新方法

• 批准号: 23686112
• 负责人: NORINAGA Koyo
• 金额: $ 10.57万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23686112/
• 关键词: 炭素資源; 熱化学転換; ガス化; 熱分解; 反応速度モデル; 素反応; 詳細化学; バイオマス; 石炭; 反応機構; 反応速度論; シミュレーション; 分析; エネルギー; 素反応モデル; 質量分析

The reaction chemistries included in the thermochemical conversion of carbon resources such as cellulose were studied. A two-stage tubular reactor was used for evaluating the reaction kinetics of secondary vapor phase reactions of the nascent pyrolysates. Experiments were also numerically validated by a detailed chemical kinetic model consisting of more than 8000 elementary step like reactions with over 500 chemical species. Acceptable capabilities of the kinetic model in predicting concentration profiles of the products enabled us to assess reaction pathways leading to benzene and naphthalene via the alkyne and diene from primary pyrolysates of cellulose. C3 alkyne and diene are primary precursors of benzene at low temperature, while combination of ethylene and vinylacetylene produces benzene dominantly at high temperature. Cyclopentadiene is a prominent precursor of naphthalene. Combination of acetylene with propyne or allyl radical leads to the formation of cyclopentadiene.

研究了碳源如纤维素的热化学转化过程中的反应化学。采用两级管式反应器对新生热解产物的二次气相反应动力学进行了研究。实验还进行了数值验证，由一个详细的化学动力学模型组成的8000多个基本步骤，如反应与500多个化学物种。可接受的能力的动力学模型在预测产品的浓度分布，使我们能够评估反应途径，导致苯和萘通过从纤维素的初级热解物的炔烃和二烯。在低温下，C3炔和二烯是苯的主要前体，而在高温下，乙烯和乙烯基乙炔的结合主要产生苯。环戊二烯是萘的主要前体。乙炔与丙炔或烯丙基自由基结合形成环戊二烯。

项目成果

A mechanistic study on the aromatic hydrocarbon formation upon vapor phase cracking of cellulose

纤维素气相裂解生成芳香烃的机理研究

• 发表时间: 2012
• 作者: Koyo Norinaga;Yuka Takashima;Keita Iwanaga;Ryota Tanaka;Kudo Shinji;Hayashi Jun-ichiro
• 通讯作者: Hayashi Jun-ichiro

管状反応器GC,GC/MS直結型分析装置を用いたバイオマス初期熱分解生成物の化学組成分析

使用管式反应器 GC 和 GC/MS 直接耦合分析仪分析生物质初始热解产物的化学成分

• 发表时间: 2011
• 作者: 岩永啓太;ら
• 通讯作者: ら

Kinetic modeling of hydrocarbon pyrolysis toward developing a better CVI process for C/C composite

碳氢化合物热解动力学建模，旨在开发更好的 C/C 复合材料 CVI 工艺

• 作者: R. Notsu;H. Nagano;H. Ogawa;Koyo Norinaga
• 通讯作者: Koyo Norinaga

石炭の科学と技術- 未来につなぐエネルギー -

煤炭科技-未来能源-

• 发表时间: 2013
• 作者: 荒牧寿弘;則永行庸;松下洋介;林潤一郎 編著
• 通讯作者: 林潤一郎 編著

Numerical Simulation of Thermal Conversion of Aromatic Hydrocarbons in the Presence of Hydrogen and Steam using a Detailed Chemical Kinetic Model

使用详细的化学动力学模型对氢气和蒸汽存在下芳香烃的热转化进行数值模拟

• DOI: 10.1016/j.cej.2011.10.003
• 发表时间: 2011
• 期刊: Chemical Engineering Journal
• 影响因子: 15.1
• 作者: Koyo Norinaga;Ryota Sato;and Jun-ichiro Hayashi
• 通讯作者: and Jun-ichiro Hayashi