Numerical Parametric Study of Fast Biomass Pyrolysis in a Gas Solid Vortex Reactor

Stijn Vangaever
Het optimaliseren van een reactorontwerp voor de pyrolyse van biomassa. Een alternatief reactorontwerp wordt aan de hand van CFD (computational fluid dynamics) berekeningen gedimensioneerd met als doelstelling de warmteoverdracht tussen de verschillende fasen te verbeteren en de selectiviteit op te drijven.

Een alternatief reactorontwerp voor het verwerken van biomassa

Het inzicht dat de oliereserves niet onuitputtelijk zijn groeit snel. Talrijke hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne-energie, windenergie en het gebruik van biomassa, krijgen steeds ruimere aandacht. Bij het verwerken van biomassa wordt, net zoals bij het gebruik van aardolie, CO2 gevormd. Maar de gevormde CO2 wordt later weer opgenomen bij  de groei van nieuwe biomassa. Naar deze kringloop wordt daarom vaak gerefereerd als ‘CO2-neutrale cyclus’. Niettemin komen biomassacentrales die in Vlaanderen gebouwd zijn recent vaak op een negatieve manier in de media. In mijn scriptie wordt onderzoek gedaan naar alternatieve reactoren voor de verwerking van biomassa.

 

 

Pyrolyse als groen alternatief in een groene industrie

Hedendaagse biomassacentrales verbranden een combinatie van biomassa en afval. Bij de verbranding van biomassa wordt energie maar ook CO2 gevormd.   Een alternatief voor deze verbranding is pyrolyse van biomassa,  verbranding van biomassa maar dan in afwezigheid van zuurstof. Biomassa, zoals hout, biologisch afval en plantaardige oliën, is opgebouwd uit lange celluloseketens.  Bij het pyrolyseproces worden die ketens omgezet in kortere koolstofketens. Er wordt biogas zonder CO2 gevormd. Het pyrolyseproces is zeer efficiënt. Het merendeel van de energie in de biomassa komt in het biogas terecht. Bovendien is gas op een energie-efficiënte manier te transporteren. Het energierijke biogas hoeft niet noodzakelijk als brandstof, in  elektriciteitscentrales bijvoorbeeld, gebruikt te worden. Biogas kan ook omgezet worden in zogenaamde basischemicaliën voor de productie van een waaier van producten.

Vortexreactor als alternatief reactorontwerp voor pyrolyse

Het Laboratorium voor Chemische Technologie van de UGent werkt aan een nieuw reactorconcept om de pyrolyse van biomassa, vanuit verschillende invalshoeken, milieuvriendelijker te maken.  De pyrolyse van biomassa gebeurt, als gasfasereactie, in een ‘gefluïdiseerd bed’ reactor.  In zo’n reactor zweven vaste deeltjes, hier dus de biomassa deeltjes (vaak pellets genoemd), in het reactorvat. Er wordt stikstofgas onderaan door het reactorvat geblazen, maar de zwaartekracht vermijdt dat de deeltjes uit het reactorvat geblazen worden.  Tenminste, zolang er niet te veel stikstofgas door het vat geblazen wordt. Deze reactoren, die opereren in het zwaartekrachtveld, lopen in de chemische industrie momenteel wel tegen hun grenzen aan, zowel van productiecapaciteit als van afmetingen. Er is nood aan procesintensificatie. Zowel het opdrijven van de capaciteit, de vraag naar basischemicaliën blijft immers stijgen, als het reduceren van de reactorafmetingen, is belangrijk. Het Laboratorium voor Chemische Technologie werkt aan de ontwikkeling van een reactor waar afgestapt wordt van het werken in het zwaartekrachtveld, en in een centrifugaal veld gewerkt wordt.

Een centrifugaal veld kan gecreëerd worden door het geheel van de biomassa pellets in een roterend reactorvat te voeden. De werking van zo’n roterende reactor kan vergeleken worden met die van een wasmachine. Maar zelfs een  wasmachine, met een relatief klein roterend vat, maakt veel lawaai, en de minste ongelijke verdeling van de lading in het vat zorgt voor de nodige trillingen. Een roterend reactorvat met een diameter van twee meter, gevuld met biomassa pellets, kan dus moeilijk als interessant alternatief voor de klassieke reactor aan de industrie voorgesteld worden.

Aan het Laboratorium voor Chemische Technologie wordt daarom bestudeerd hoe je in een gefixeerd reactorvat de biomassa pellets toch kan laten ronddraaien. De injectie van het stikstofgas in het reactorvat, aan hoge snelheid en onder een hoek, heeft dit effect. Het stikstofgas neemt de biomassa pellets mee in de draaiende beweging en het centrifugaal veld is een feit. In deze centrifugaalreactor, de vortexreactor genoemd, worden  intensere contacten gerealiseerd tussen het stikstofgas en de biomassa pellets.  Deze intensere contacten resulteren in een betere uitwisseling van warmte tussen het stikstofgas en de vaste pellets. Door deze verbeterde warmteoverdracht neemt de snelheid van de reacties toe, gewenst voor een pyrolyseproces. Zowel een grotere doorvoer als een reductie van het reactorvolume is hierdoor mogelijk.

Reactoroptimalisatie met behulp van een computer

De ontwikkeling van een nieuw reactorconcept is één ding, de industrie overtuigen om te investeren in het nieuwe concept een ander. Het bouwen van een pilootopstelling, de reactor zelf maar dan op kleinere schaal, kost veel geld. Bovendien is de kans klein dat de gebouwde pilootopstelling direct ‘de’ optimale uitvoering van het concept is. Maar zelfs de kleinste aanpassing aan de pilootopstelling is duur. Al decennia maakt de industrie daarom gebruik van reactormodellen. Een model dat de reactor beschrijft, wordt ontwikkeld en de eigenschappen van de reactor worden berekend. De complexiteit van deze modellen en de voortdurende groei van computercapaciteit gaan hand in hand. Meer complexe modellen geven natuurlijk meer verfijnde resultaten. De bouw van een pilootopstelling kan vervangen worden door (lange) berekeningen uitgevoerd op een supercomputer. De rekenresultaten, die tot in het kleinste detail en op elke positie in het reactorvat kunnen geanalyseerd worden, leren wat de sterke en de zwakke punten van de reactor zijn. En door het stapsgewijs verfijnen van het reactorconcept om de sterke punten nog sterker te maken en de zwakke punten te elimineren, wordt een optimale uitvoering van de reactor ontwikkeld.  De bouw van een pilootinstelling blijft vaak nodig om de industrie te overtuigen om te investeren.

En verder…

In mijn thesis heb ik het concept, en meer bepaald verschillende geometrieën, van een vortexreactor in detail en stapsgewijs bestudeerd door modellering. Het hoofddoel van mijn onderzoek was de optimalisatie van het snelheidsverschil tussen het stikstofgas en de biomassa pellets. Een toename van het snelheidsverschil resulteert in een betere uitwisseling van energie en dus een verdere procesintensificatie, zoals beschreven. Er is echter een optimum. Wordt de snelheid van het stikstofgas te hoog dan zullen de biomassa pellets uiteindelijk ook in het centrifugaal veld meegesleurd worden uit het reactorvat. Verder werd de omzetting van biomassa in biogas in de reactor onderzocht. In de vortexreactor bleek deze beduidend hoger te zijn dan in de state-of-the-art reactoren. De resultaten van het onderzoek hebben ertoe geleid dat nu aan het Laboratorium voor Chemische Technologie een pilootopstelling wordt gebouwd om de pyrolyse van biomassa ook experimenteel te analyseren.  Mijn masterthesiswerk heeft hiermee een steentje bijgedragen om de pyrolyse van biomassa in vortexreactoren aan de industrie te presenteren als een economisch en ecologisch interessant alternatief voor de omzetting van biomassa.

Bibliografie

HOOFDSTUK 1

 ADDIN
EN.REFLIST 1.            Suopajärvi, H., E. Pongrácz, and T. Fabritius, The potential of using biomass-based reducing agents in the blast furnace: A review of thermochemical conversion technologies and assessments related to sustainability. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013. 25: p. 511-528.

2.            Aramideh, S., Numerical simulation of biomass fast pyrolysis in fluidized bed and auger reactors. 2014, Iowa State University: Iowa. p. 107.

3.            Reijnders, L., Conditions for the sustainability of biomass based fuel use. Energy policy, 2006. 34(7): p. 863-876.

4.            Türe, S., D. Uzun, and I.E. Türe, The potential use of sweet sorghum as a non-polluting source of energy. Energy, 1997. 22(1): p. 17-19.

5.            Sheehan, J., et al., An overview of biodiesel and petroleum diesel life cycles. 2000, National Renewable Energy Lab., Golden, CO (US).

6.            Mohan, D., C.U. Pittman, and P.H. Steele, Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review. Energy & Fuels, 2006. 20(3): p. 848-889.

7.            Tribe, M.A., M. Eraut, and R.K. Snook, Photosynthesis. 1975: Cambridge University Press.

8.            Puhan, S., et al., Mahua (Madhuca indica) seed oil: A source of renewable energy in India. Journal of Scientific and Industrial Research, 2005. 64(11): p. 890.

9.            Demirbas, A., Progress and recent trends in biofuels. Progress in Energy and Combustion Science, 2007. 33(1): p. 1-18.

10.         Hallenbeck, P.C. and J.R. Benemann, Biological hydrogen production; fundamentals and limiting processes. International Journal of Hydrogen Energy, 2002. 27(11-12): p. 1185-1193.

11.         Chen, X.W., et al., A highly efficient dilute alkali deacetylation and mechanical (disc) refining process for the conversion of renewable biomass to lower cost sugars. Biotechnology for Biofuels, 2014. 7: p. 11.

12.         Czernik, S. and A.V. Bridgwater, Overview of applications of biomass fast pyrolysis oil. Energy & Fuels, 2004. 18(2): p. 590-598.

13.         Bridgwater, A.V. and G.V.C. Peacocke, Fast pyrolysis processes for biomass. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2000. 4(1): p. 1-73.

14.         Kaushal, P. and J. Abedi, A simplified model for biomass pyrolysis in a fluidized bed reactor. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2010. 16(5): p. 748-755.

15.         Antal, M.J. and M. Gronli, The art, science, and technology of charcoal production. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2003. 42(8): p. 1619-1640.

16.         Bridgwater, A.V., A.J. Toft, and J.G. Brammer, A techno-economic comparison of power production by biomass fast pyrolysis with gasification and combustion. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2002. 6(3): p. 181-248.

17.         Bridgwater, A.V., Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass & Bioenergy, 2012. 38: p. 68-94.

18.         Klass, D.L., Biomass for Renewable Energy, Fuels, and Chemicals. 1998: Elsevier Science.

19.         Tumuluru, J.S., et al. A review on biomass classification and composition, co-firing issues and pretreatment methods. in Proceedings of the American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting. 2011. Citeseer.

20.         Roger C, P., The Chemical Composition of Wood, in The Chemistry of Solid Wood. 1984, American Chemical Society. p. 57-126.

21.         Wertz, J.L., O. Bédué, and J.P. Mercier, Cellulose Science and Technology. 2010: EFPL Press.

22.         Shen, D.K. and S. Gu, The mechanism for thermal decomposition of cellulose and its main products. Bioresource Technology, 2009. 100(24): p. 6496-6504.

23.         Resende, F.L.P. and P.E. Savage, Kinetic model for noncatalytic supercritical water gasification of cellulose and lignin. AIChE Journal, 2010. 56(9): p. 2412-2420.

24.         Goldstein, I.S., Organic chemicals from biomass. Organic chemicals from biomass., 1981.

25.         Heitner, C., D. Dimmel, and J. Schmidt, Lignin and Lignans: Advances in Chemistry. 2011: CRC Press.

26.         Huber, G.W. and A. Corma, Synergies between bio- and oil refineries for the production of fuels from biomass. Angewandte Chemie-International Edition, 2007. 46(38): p. 7184-7201.

27.         Neogi, D., et al., Study of coal gasification in an experimental fluidized bed reactor. AIChE Journal, 1986. 32(1): p. 17-28.

28.         Scott, D.S., et al., A second look at fast pyrolysis of biomass - the RTI process. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 1999. 51(1-2): p. 23-37.

29.         Hamelinck, C.N. and A.P.C. Faaij, Outlook for advanced biofuels. Energy Policy, 2006. 34(17): p. 3268-3283.

30.         Xue, Q., et al., Experimental validation and CFD modeling study of biomass fast pyrolysis in fluidized-bed reactors. Fuel, 2012. 97: p. 757-769.

31.         Xue, Q., T.J. Heindel, and R. Fox, A CFD model for biomass fast pyrolysis in fluidized-bed reactors. Chemical Engineering Science, 2011. 66(11): p. 2440-2452.

32.         Xiong, Q.G., S. Aramideh, and S.C. Kong, Assessment of Devolatilization Schemes in Predicting Product Yields of Biomass Fast Pyrolysis. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2014. 33(3): p. 756-761.

33.         Van de Velden, M., et al., Fundamentals, kinetics and endothermicity of the biomass pyrolysis reaction. Renewable Energy, 2010. 35(1): p. 232-242.

34.         Boateng, A.A. and P.L. Mtui, CFD modeling of space-time evolution of fast pyrolysis products in a bench-scale fluidized-bed reactor. Applied Thermal Engineering, 2012. 33-34: p. 190-198.

35.         Yu, X., et al., A CFD study of biomass pyrolysis in a downer reactor equipped with a novel gas-solid separator - I: Hydrodynamic performance. Fuel Processing Technology, 2014. 126: p. 366-382.

36.         Chan, W.C.R., M. Kelbon, and B.B. Krieger, MODELING AND EXPERIMENTAL-VERIFICATION OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESSES DURING PYROLYSIS OF A LARGE BIOMASS PARTICLE. Fuel, 1985. 64(11): p. 1505-1513.

37.         Xue, Q. and R.O. Fox, Multi-fluid CFD modeling of biomass gasification in polydisperse fluidized-bed gasifiers. Powder Technology, 2014. 254: p. 187-198.

38.         Xue, Q.L. and R.O. Fox, Computational Modeling of Biomass Thermochemical Conversion in Fluidized Beds: Particle Density Variation and Size Distribution. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2015. 54(16): p. 4084-4094.

39.         Xiong, Q.G., S. Aramideh, and S.C. Kong, Modeling Effects of Operating Conditions on Biomass Fast Pyrolysis in Bubbling Fluidized Bed Reactors. Energy & Fuels, 2013. 27(10): p. 5948-5956.

40.         Xiong, Q.G., et al., BIOTC: An open-source CFD code for simulating biomass fast pyrolysis. Computer Physics Communications, 2014. 185(6): p. 1739-1746.

41.         Xiong, Q.G., S.C. Kong, and A. Passalacqua, Development of a generalized numerical framework for simulating biomass fast pyrolysis in fluidized-bed reactors. Chemical Engineering Science, 2013. 99: p. 305-313.

42.         Papadikis, K., A.V. Bridgwater, and S. Gu, CFD modelling of the fast pyrolysis of biomass in fluidised bed reactors, Part A: Eulerian computation of momentum transport in bubbling fluidised beds. Chemical Engineering Science, 2008. 63(16): p. 4218-4227.

43.         Papadikis, K., S. Gu, and A.V. Bridgwater, CFD modelling of the fast pyrolysis of biomass in fluidised bed reactors. Part B Heat, momentum and mass transport in bubbling fluidised beds. Chemical Engineering Science, 2009. 64(5): p. 1036-1045.

44.         Papadikis, K., S. Gu, and A.V. Bridgwater, CFD modelling of the fast pyrolysis of biomass in fluidised bed reactors: Modelling the impact of biomass shrinkage. Chemical Engineering Journal, 2009. 149(1-3): p. 417-427.

45.         Papadikis, K., S. Gu, and A.V. Bridgwater, Computational modelling of the impact of particle size to the heat transfer coefficient between biomass particles and a fluidised bed. Fuel Processing Technology, 2010. 91(1): p. 68-79.

46.         Papadikis, K., et al., Application of CFD to model fast pyrolysis of biomass. Fuel Processing Technology, 2009. 90(4): p. 504-512.

47.         Xiong, Q., et al., Modeling the impact of bubbling bed hydrodynamics on tar yield and its fluctuations during biomass fast pyrolysis. Fuel, 2016. 164: p. 11-17.

48.         Mellin, P., et al., An Euler-Euler approach to modeling biomass fast pyrolysis in fluidized-bed reactors - Focusing on the gas phase. Applied Thermal Engineering, 2013. 58(1-2): p. 344-353.

49.         Mellin, P., E. Kantarelis, and W.H. Yang, Computational fluid dynamics modeling of biomass fast pyrolysis in a fluidized bed reactor, using a comprehensive chemistry scheme. Fuel, 2014. 117: p. 704-715.

50.         Ranzi, E., et al., Chemical Kinetics of Biomass Pyrolysis. Energy & Fuels, 2008. 22(6): p. 4292-4300.

51.         Bradbury, A.G.W., Y. Sakai, and F. Shafizadeh, A kinetic model for pyrolysis of cellulose. Journal of Applied Polymer Science, 1979. 23(11): p. 3271-3280.

52.         Miller, R. and J. Bellan, A generalized biomass pyrolysis model based on superimposed cellulose, hemicelluloseand liqnin kinetics. Combustion science and technology, 1997. 126(1-6): p. 97-137.

53.         Liden, A., F. Berruti, and D. Scott, A kinetic model for the production of liquids from the flash pyrolysis of biomass. Chemical Engineering Communications, 1988. 65(1): p. 207-221.

54.         Bradbury, A.G., Y. Sakai, and F. Shafizadeh, A kinetic model for pyrolysis of cellulose. Journal of Applied Polymer Science, 1979. 23(11): p. 3271-3280.

55.         Miller, R.S. and J. Bellan, Numerical simulation of vortex pyrolysis reactors for condensable tar production from biomass. Energy & Fuels, 1998. 12(1): p. 25-40.

56.         Gidaspow, D., R. Bezburuah, and J. Ding, Hydrodynamics of circulating fluidized beds: Kinetic theory approach. 1991. Medium: ED; Size: Pages: (8 p).

57.         Syamlal, M., The particle-particle drag term in a multiparticle model of fluidization, in Other Information: Portions of this document are illegible in microfiche products. Original copy available until stock is exhausted. 1987. p. Medium: X; Size: Pages: 25.

58.         Gunn, D.J., Transfer of heat or mass to particles in fixed and fluidised beds. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1978. 21(4): p. 467-476.

59.         Xiong, Q.G. and S.C. Kong, Modeling effects of interphase transport coefficients on biomass pyrolysis in fluidized beds. Powder Technology, 2014. 262: p. 96-105.

60.         Wang, J., W. Ge, and J. Li, Eulerian simulation of heterogeneous gas–solid flows in CFB risers: EMMS-based sub-grid scale model with a revised cluster description. Chemical Engineering Science, 2008. 63(6): p. 1553-1571.

61.         Mellin, P., et al., Simulation of Bed Dynamics and Primary Products from Fast Pyrolysis of Biomass: Steam Compared to Nitrogen as a Fluidizing Agent. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014. 53(30): p. 12129-12142.

62.         Meier, D. and O. Faix, State of the art of applied fast pyrolysis of lignocellulosic materials — a review. Bioresource Technology, 1999. 68(1): p. 71-77.

63.         Diebold, J. and A. Bridgwater, Overview of fast pyrolysis of biomass for the production of liquid fuels, in Developments in thermochemical biomass conversion. 1997, Springer. p. 5-23.

64.         Bridgwater, A. and G. Peacocke. Engineering developments in fast pyrolysis for bio-oils. in Proceedings Biomass Pyrolysis Oil Properties and Combustion Meeting. NREL. 1994.

65.         Choi, H.S., Y.S. Choi, and S.J. Kim, Numerical Study of Fast Pyrolysis of Woody Biomass in a Gravity-Driven Reactor. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2009. 28(3): p. 418-426.

66.         Yu, X., et al., A CFD study of biomass pyrolysis in a downer reactor equipped with a novel gas-solid separator-II thermochemical performance and products. Fuel Processing Technology, 2015. 133: p. 51-63.

67.         Aramideh, S., et al., Numerical simulation of biomass fast pyrolysis in an auger reactor. Fuel, 2015. 156: p. 234-242.

68.         Pantzali, M.N., et al., Radial pressure profiles in a cold-flow gas-solid vortex reactor. Aiche Journal, 2015. 61(12): p. 4114-4125.

69.         Anderson, L.A., S.H. Hasinger, and B. Turman, Two-component vortex flow studies of the colloid core nuclear rocket. Journal of Spacecraft and Rockets, 1972. 9(5): p. 311-317.

70.         DICKSON, P., et al., An engineering study of the colloid-fueled reactor concept(Ground test reactor design based on colloid fueled reactor concept). JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKETS, 1970. 8: p. 129-133.

71.         Kochetov, L., B. Sazhin, and E. Karlik, Experimental determination of the optimal ratios of structural dimensions in the whirl chamber for drying granular materials. Chemical and Petroleum Engineering, 1969. 5(2): p. 106-108.

72.         Volchkov, E., et al., Aerodynamics and heat and mass transfer of fluidized particle beds in vortex chambers. Heat transfer engineering, 1993. 14(3): p. 36-47.

73.         Kuzmin, A., et al., Vortex centrifugal bubbling reactor. Chemical Engineering Journal, 2005. 107(1): p. 55-62.

74.         Loftus, P.J., D.B. Stickler, and R.C. Diehl, A confined vortex scrubber for fine particulate removal from flue gases. Environmental progress, 1992. 11(1): p. 27-32.

75.         Ryazantsev, A., et al., Liquid-phase oxidation of hydrogen sulfide in centrifugal bubbling apparatus. Russian Journal of Applied Chemistry, 2007. 80(9): p. 1544-1548.

76.         Ashcraft, R.W., et al., Assessment of a Gas-Solid Vortex Reactor for SO2/NOx Adsorption from Flue Gas. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2013. 52(2): p. 861-875.

77.         Trujillo, W.R. and J. De Wilde, Fluid catalytic cracking in a rotating fluidized bed in a static geometry: a CFD analysis accounting for the distribution of the catalyst coke content. Powder Technology, 2012. 221: p. 36-46.

78.         De Wilde, J., Gas–solid fluidized beds in vortex chambers. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2014. 85: p. 256-290.

79.         de Broqueville, A. and J. De Wilde, Numerical investigation of gas-solid heat transfer in rotating fluidized beds in a static geometry. Chemical Engineering Science, 2009. 64(6): p. 1232-1248.

80.         De Wilde, J. and A. de Broqueville, Rotating fluidized beds in a static geometry: experimental proof of concept. AIChE journal, 2007. 53(4): p. 793-810.

81.         Ekatpure, R.P., et al., Experimental investigation of a gas–solid rotating bed reactor with static geometry. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2011. 50(1): p. 77-84.

82.         Kovacevic, J.Z., et al., Bed stability and maximum solids capacity in a Gas-Solid Vortex Reactor: Experimental study. Chemical Engineering Science, 2014. 106: p. 293-303.

83.         Qian, G.H., et al., Gas-solid fluidization in a centrifugal field. Aiche Journal, 2001. 47(5): p. 1022-1034.

84.         Watano, S., et al., Microgranulation of fine powders by a novel rotating fluidized bed granulator. Powder Technology, 2003. 131(2-3): p. 250-255.

85.         Quevedo, J., et al., Fluidization of nanoagglomerates in a rotating fluidized bed. Aiche Journal, 2006. 52(7): p. 2401-2412.

86.         Ashcraft, R.W., G.J. Heynderickx, and G.B. Marin, Modeling fast biomass pyrolysis in a gas-solid vortex reactor. Chemical Engineering Journal, 2012. 207: p. 195-208.

87.         Shafizadeh, F., INTRODUCTION TO PYROLYSIS OF BIOMASS. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 1982. 3(4): p. 283-305.

88.         Dutta, A., et al., Rotating fluidized bed with a static geometry: Guidelines for design and operating conditions. Chemical Engineering Science, 2010. 65(5): p. 1678-1693.

89.         Staudt, N., et al., Low-temperature pyrolysis and gasification of biomass: numerical evaluation of the process intensification potential of rotating-and circulating rotating fluidized beds in a static fluidization chamber. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 2011. 9(1).

HOOFDSTUK 2

 ADDIN EN.REFLIST 1.            Jenkins, J. and S. Savage, A theory for the rapid flow of identical, smooth, nearly elastic, spherical particles. Journal of Fluid Mechanics, 1983. 130: p. 187-202.

2.            Lun, C., et al., Kinetic theories for granular flow: inelastic particles in Couette flow and slightly inelastic particles in a general flowfield. Journal of fluid mechanics, 1984. 140: p. 223-256.

3.            Gidaspow, D., R. Bezburuah, and J. Ding, Hydrodynamics of circulating fluidized beds: Kinetic theory approach. 1991. Medium: ED; Size: Pages: (8 p).

4.            Ogawa, Y. and P. Diosey, Surface roughness and thermal stratification effects on the flow behind a two-dimensional fence—I. Field study. Atmospheric Environment (1967), 1980. 14(11): p. 1301-1308.

5.            Syamlal, M., W. Rogers, and T.J. O’Brien, MFIX documentation: Theory guide. National Energy Technology Laboratory, Department of Energy, Technical Note DOE/METC-95/1013 and NTIS/DE95000031, 1993.

6.            Schaeffer, D.G., Instability in the evolution equations describing incompressible granular flow. Journal of differential equations, 1987. 66(1): p. 19-50.

7.            Bloor, M.I.G. and D.B. Ingham, The flow in industrial cyclones. Journal of Fluid Mechanics, 1987. 178: p. 507-519.

8.            Liu, Z. and T. Ishiharab. Effects of the swirl ratio on the turbulent flow fields of tornado-like vortices by using LES turbulent model. in Proceedings of the 7th International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics and Applications. 2012.

9.            Simonin, C. and P. Viollet, Predictions of an oxygen droplet pulverization in a compressible subsonic coflowing hydrogen flow. Numerical Methods for Multiphase Flows, FED91, 1990: p. 65-82.

10.         Ekatpure, R.P., et al., Experimental investigation of a gas–solid rotating bed reactor with static geometry. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2011. 50(1): p. 77-84.

11.         De Wilde, J. and A. de Broqueville, Rotating fluidized beds in a static geometry: experimental proof of concept. AIChE journal, 2007. 53(4): p. 793-810.

12.         Ergun, S., Fluid flow through packed columns. Chem. Eng. Prog., 1952. 48: p. 89-94.

13.         de Broqueville, A. and J. De Wilde, Numerical investigation of gas-solid heat transfer in rotating fluidized beds in a static geometry. Chemical Engineering Science, 2009. 64(6): p. 1232-1248.

14.         Kovacevic, J.Z., et al., Solids velocity fields in a cold-flow Gas–Solid Vortex Reactor. Chemical Engineering Science, 2015. 123: p. 220-230.

15.         Gunn, D.J., Transfer of heat or mass to particles in fixed and fluidised beds. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1978. 21(4): p. 467-476.

HOOFDSTUK 3

 

 ADDIN EN.REFLIST 1.            Bridgwater, A.V. and G.V.C. Peacocke, Fast pyrolysis processes for biomass. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2000. 4(1): p. 1-73.

2.            Ashcraft, R.W., G.J. Heynderickx, and G.B. Marin, Modeling fast biomass pyrolysis in a gas-solid vortex reactor. Chemical Engineering Journal, 2012. 207: p. 195-208.

3.            Xue, Q., T.J. Heindel, and R. Fox, A CFD model for biomass fast pyrolysis in fluidized-bed reactors. Chemical Engineering Science, 2011. 66(11): p. 2440-2452.

4.            Shafizadeh, F., INTRODUCTION TO PYROLYSIS OF BIOMASS. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 1982. 3(4): p. 283-305.

5.            Carmichael, L. and B. Sage, Viscosity and thermal conductivity of nitrogen—n‐heptane and nitrogen—n‐octane mixtures. AIChE Journal, 1966. 12(3): p. 559-562.

6.            Vogel, E. and A.-K. Neumann, Vapor-phase viscosity of phenol. International journal of thermophysics, 1993. 14(4): p. 805-818.

7.            Yaws, C., Chemical Properties Handbook: Physical, Thermodynamics, Environmental Transport, Safety & Health Related Properties for Organic &. 1999: McGraw-Hill Professional.

8.            Bradbury, A.G.W., Y. Sakai, and F. Shafizadeh, A kinetic model for pyrolysis of cellulose. Journal of Applied Polymer Science, 1979. 23(11): p. 3271-3280.

9.            Liden, A., F. Berruti, and D. Scott, A kinetic model for the production of liquids from the flash pyrolysis of biomass. Chemical Engineering Communications, 1988. 65(1): p. 207-221.

10.         Miller, R. and J. Bellan, A generalized biomass pyrolysis model based on superimposed cellulose, hemicelluloseand liqnin kinetics. Combustion science and technology, 1997. 126(1-6): p. 97-137.

11.         Gidaspow, D., R. Bezburuah, and J. Ding, Hydrodynamics of circulating fluidized beds: Kinetic theory approach. 1991. Medium: ED; Size: Pages: (8 p).

12.         Syamlal, M., W. Rogers, and T.J. O’Brien, MFIX documentation: Theory guide. National Energy Technology Laboratory, Department of Energy, Technical Note DOE/METC-95/1013 and NTIS/DE95000031, 1993.

13.         Papadikis, K., et al., Application of CFD to model fast pyrolysis of biomass. Fuel Processing Technology, 2009. 90(4): p. 504-512.

14.         Lathouwers, D. and J. Bellan, Modeling of dense gas–solid reactive mixtures applied to biomass pyrolysis in a fluidized bed. International Journal of Multiphase Flow, 2001. 27(12): p. 2155-2187.

15.         Parsegian, V.A., Van der Waals Forces: A Handbook for Biologists, Chemists, Engineers, and Physicists. 2005: Cambridge University Press.

Universiteit of Hogeschool
Master in Chemical Engineering
Publicatiejaar
2016
Promotor(en)
Geraldine Heynderickx
Kernwoorden
Deel deze scriptie