Predicting thermal excursions during in situ oxidative regeneration of packed bed catalytic fast pyrolysis catalyst

文献情報

出版日 2021-03-26
DOI 10.1039/D1RE00007A
インパクトファクター 4.239
著者

Bruce D. Adkins, Zach Mills, James Parks II, M. Brennan Pecha, Peter N. Ciesielski, Kristiina Iisa, Calvin Mukarakate, David J. Robichaud, Kristin Smith, Katherine Gaston, Michael B. Griffin, Joshua A. Schaidle


原文を見る

要旨

Ex situ catalytic fast pyrolysis (CFP) uses a secondary reactor to upgrade biomass pyrolysis vapors to stabilized CFP oils with reduced oxygen content. In one configuration, the secondary reactor is operated as a packed-bed swing reactor system which allows coke-deactivated beds to be decarbonized in situ while other beds remain online for vapor upgrading. In situ decarbonization must be done carefully to avoid irreversible deactivation and/or physical degradation of catalyst pellets. Given that packed bed reactors are well known to have poor heat transfer characteristics, this is a critical issue impacting scaleability and commercial viability of the technology. To predict thermal excursions during regeneration, finite element computational models have been built to assist in scaling up oxidative decarbonization of a Pt/TiO2 CFP catalyst (0.5 mm spheres) from a bench scale packed bed with 100 g of catalyst to a pilot scale packed bed with 2 kg of catalyst and internal cooling tubes. Based on transient measurements of outlet temperature and effluent CO2 concentration, and using an assumed coke profile and activation energy, this paper demonstrates that specific combinations of effective thermal conductivity and wall heat transfer coefficient can fit bench scale oxidative regeneration data equally well. For the upscaled 2 kg bed, four bench-scale “best fit” parameter pairs give different predictions for location and magnitude of thermal excursions, with the maximum computed bed temperature gradients ranging from 30 °C cm−1 to as high as 3000 °C cm−1. The larger the fraction of heat removal by conduction through the cooling tubes, the greater the differences between the parameter pairs. The modelling results presented in this paper cast doubt on the industrial viability of the proposed combination of catalyst, bed and regeneration process, and point to the need for alternate reactor designs. However, there is considerable uncertainly in some of the key model parameters. The reliability of model predictions can be increased by adding more temperature measurements at key bed locations, testing additional variations in process conditions, performing careful bed dissections to determine the true coke profile, and perhaps most importantly, directly measuring the effective thermal conductivity of the catalyst pellets.

関連文献

Contents list

2021-02-09 Front/Back Matter

DOI: 10.1039/D1QO90011K

Substrate-induced DMSO activation and subsequent reaction for rapid construction of substituted pyrimidines

Anan Wang, Xuesong Liu, Yi Kong, Jing Wang, Tao-Shan Jiang

2020-12-30 Research Article

DOI: 10.1039/D0QO01416H

The oxa-Michael reaction in the synthesis of 5- and 6-membered oxygen-containing heterocycles

Tauqir Ahmad, Nisar Ullah

2021-01-19 Review Article

DOI: 10.1039/D0QO01312A

Synthetic developments on the preparation of sulfides from thiol-free reagents

Pedro P. de Castro, Juliana A. dos Santos, Troels Skrydstrup, Giovanni W. Amarante

2020-11-12 Review Article

DOI: 10.1039/D0QO01226B

Synthesis of spiro(indoline-2,3′-hydropyridazine) via an “on-water” [4 + 2] annulation reaction

Wei-Fang Zuo, Jin Zhou, Yu-Ling Wu, Hua-Ying Fang, Xing-Jiang Lang, Ya Li, Gu Zhan, Bo Han

2020-12-22 Research Article

DOI: 10.1039/D0QO01422B

Recent advances in visible-light photocatalytic deuteration reactions

Rong Zhou, Lishuang Ma, Xiaona Yang, Jilei Cao

2020-11-20 Review Article

DOI: 10.1039/D0QO01299H

Stereoselective synthesis and applications of spirocyclic oxindoles

Alexander J. Boddy, James A. Bull

2021-01-06 Review Article

DOI: 10.1039/D0QO01085E

The chemical synthesis of β-(1→4)-linked D-mannobiose and D-mannotriose

Gavin W. J. Twaddle, Dmitry V. Yashunsky, Andrei V. Nikolaev

2003-01-30 Paper

DOI: 10.1039/B210661M

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

1-{3-[5-(エチルカルボンイル)-2,4-ジメチル-1H-ピロロール-3-基]プロパニル}ピペリジン-4-カルボン酸について、適用される法規ガイドラインは何ですか?

この化合物はCAS番号1142209-81-1であり、GHS分類では corrosive (腐食性物質) と classified (分類物質) として指定され...

1142209-81-11-{3-[5-(Ethoxycarbo...
化合物よくある質問

2,2-二氟-1,3-ベンゾジオキサン-5-カルボキシlic酸とは何ですか?

2,2-二氟-1,3-ベンゾジオキサン-5-カルボキシlic酸は、CAS番号656-46-2の化合物で、化学式はC8H4F2O4です。この化合物は白色の結晶性粉...

656-46-22,2-Difluoro-1,3-ben...
化合物よくある質問

8-氯-4-色原酮の代替品はありますか?

8-氯-4-色原酮(CAS番号: 49701-11-3)の代替品には、他の色原酮類似物や、構造が似ている化合物があります。例えば、8-メチル-4-色原酮や、他の...

49701-11-38-Chloro-2,3-dihydro...
化合物よくある質問

エチル6,6-ジメチル-4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-インドアゼー-3-カルボキシレートとは何ですか?

エチル6,6-ジメチル-4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-インドアゼー-3-カルボキシレートは、CAS番号1233243-56-5を有する化合物です。これは有...

1233243-56-5Ethyl 6,6-dimethyl-4...
化合物よくある質問

4-叔丁基-6-氯-嘧啶に適用される法規ガイドラインは何ですか?

4-叔丁基-6-氯-嘧啶はCAS番号3435-24-3で、GHS分類では毒性物質とみなし、GHSの危険性分類が適用されます。REACH規則では登録が必要で、Eu...

3435-24-34-Tert-butyl-6-chlor...
化合物よくある質問

維库溴铵杂质Bはどのように合成されますか?

維库溴铵杂质Bは、アンドロステンデンから始まり、一連の合成反応、包括的な選択性と高い収率で合成されます。具体的には、ブロミド化、酸化、ジマーゼ反応、アミド化など...

50587-95-6(2beta,3alpha,5alpha...
化合物よくある質問

2-(4-氟苄基)-吡咯烷の物理化学的性質は何ですか?

CAS番号350017-04-8の2-(4-氟苄基)-吡咯烷は、結晶性の白色粉末です。分子量は199.17 g/molで、水に溶けにくいです。化学反応では比較的...

350017-04-82-(4-Fluorobenzyl)py...
化合物よくある質問

3-喹啉甲醛(2-チロール-8-エチル)は安全ですか?

3-喹啉甲醛(2-チロール-8-エチル)は一定の毒性を持つため、取扱には注意が必要です。使用する際は適切な防護具を着用し、密閉容器で保管・搬送し、直接的な接触を...

335196-05-92-Chloro-8-ethyl-3-q...
化合物よくある質問

エチル3-(ヒドロキシメチル)-1H-ピロール-2-カルボキシレートはどのように保存すればよいですか?

エチル3-(ヒドロキシメチル)-1H-ピロール-2-カルボキシレートは、室温(25℃)以下で保存し、直射日光を避け、乾燥した環境で保管することが推奨されます。ま...

75448-69-0Ethyl 3-(hydroxymeth...
化合物よくある質問

哌拉西林杂质Dは安全ですか?

哌拉西林杂质Dは安全性が確認されていません。使用または取り扱いには注意が必要で、適切な個人防護具を使用し、直接的な接触を避けることが推奨されます。

119410-05-88-Chloro-11-(4-piper...

掲載誌

Reaction Chemistry & Engineering

Reaction Chemistry & Engineering
CiteScore: 0
自己引用率: 8.8%
年間論文数: 284

Reaction Chemistry & Engineering is an interdisciplinary journal reporting cutting-edge research focused on enhancing the understanding and efficiency of reactions. Reaction engineering leverages the interface where fundamental molecular chemistry meets chemical engineering and technology. Challenges in chemistry can be overcome by the application of new technologies, while engineers may find improved solutions for process development from the latest developments in reaction chemistry. Reaction Chemistry & Engineering is a unique forum for researchers whose interests span the broad areas of chemical engineering and chemical sciences to come together in solving problems of importance to wider society. All papers should be written to be approachable by readers across the engineering and chemical sciences. Papers that consider multiple scales, from the laboratory up to and including plant scale, are particularly encouraged.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。