Modeling of biomass devolatilization in a fluidized bed reactor

Authors

  • Renzo Difelice,

    Corresponding author
    1. Istituto di Ingegneria Chimica e di Processo “G. B. BONINO”, Università degli Studi di Genova, via Opera Pia, 15, 16145 Genova, Italy
    • Istituto di Ingegneria Chimica e di Processo “G.B. BONINO”, Università degli Studi di Genova, via Opera Pia, 15, 16145 Genova, Italy
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  • Gianfilippo Coppola,

    1. Istituto di Ingegneria Chimica e di Processo “G. B. BONINO”, Università degli Studi di Genova, via Opera Pia, 15, 16145 Genova, Italy
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  • Sergio Rapagna,

    1. Dipartimento di Chimica, Ingegneria Chimica e Materiali, Università degli Studi de L'Aquila, Monteluco di Roio, 67100 L'Aquila, Italy
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  • Nader Jand

    1. Dipartimento di Chimica, Ingegneria Chimica e Materiali, Università degli Studi de L'Aquila, Monteluco di Roio, 67100 L'Aquila, Italy
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Abstract

A simple model that simulates a single biomass particle devolatilization is described. The model takes into account the main physical and chemical factors influencing the phenomenon at high temperatures (>700 K), where the production of gaseous components far outweighs that of liquids. The predictions of the model are shown to be in good agreement with published data. The model is then applied to the devolatilization of biomass in a fluidized bed, in which attention is focused on heat transfer, particle mixing and elutriation, and gas production. Predictions on the overall devolatilization time for a biomass particle are compared with experimental results obtained in a fluidized bed reactor in which the process was monitored by continuous measurement of the bed pressure. Good correspondence of predicted with calculated values was obtained, supporting the validity of the many approximations made in the derivation of the governing relationships for the pyrolysis process.

Abstract

On décrit un modèle simple simulant une dévolatilisation de particules de biomasse. Le modèle prend en considération les principaux facteurs physiques et chimiques qui influencent le phénomène à des températures élevées (> 700 K), alors que la production de composantes gazeuses surpasse de loin celle des liquides. On montre que les prédictions du modèle montre un bon accord avec des données publiées. Le modèle est ensuite appliqué à la dévolatilisation de biomasse dans un lit fiuidisé, où l'accent est mis sur le transfert de chaleur, le mélange et la décantation des particules et la production de gaz. Des prédictions du temps global de dévolatilisation pour une particule de biomasse sont comparées à des résultats expérimentaux obtenus dans un réacteur à lit fiuidisé dans lequel le procédé a été surveillé par des mesures continues de la pression du lit. On a trouvé un bon accord entre les valeurs prédites et les valeurs calculées, ce qui corrobore la validité des nombreuses approximations réalisées dans l'estimation des relations gouvernantes le procédé de pyrolyse.

Ancillary