The Use of Nonlinearity Measures in the Estimation of Kinetic Parameters of Sugarcane Bagasse Pyrolysis

Abstract

The majority of the pyrolysis kinetics models presented in the literature is nonlinear. In these models, the influence of temperature is normally described by the Arrhenius equation. In some studies related to parameter estimation of nonlinear models suggestions can be found for reparameterization of the Arrhenius-type equation due to inadequate results on the parameter estimation. In this work, kinetic modeling is proposed in order to predict the primary biomass decomposition behavior under a dynamic regime. This model is based on the traditional model of parallel reactions and uses the Arrhenius-type equation in the reparameterized form. Some nonlinearity measures are used as a tool to correctly estimate the kinetic parameters of the pyrolysis of sugarcane bagasse. The predictions from the proposed model properly reproduced the experimental DTG curves. The reparametrized model showed non-significance for bias and nonlinearity measures.

A Study of Pyrolysis of Macadamia Nut Shell: Parametric Sensitivity Analysis of the Ipr Model

“…First order reaction kinetics were assumed for the extractives, cellulose and hemicellulose (Lira et al, 2010;Hu et al, 2007). The pyrolysis of lignin cannot be modeled by first-order kinetics (Gómez et al, 2004).…”

“…Thus, determining the influence of these parameters on the response variable of the model can help to indicate what parameters must be estimated with greater accuracy. The DASPK 3.0 code has been used in the optimization of several large-scale engineering problems (Barrozo et al, 2006;Lira et al, 2010). However, there are very few studies on the use of this technique applied to the sensitivity analysis of kinetic parameters.…”

Análisis cinético de la descomposición térmica de biomasas aplicando un esquema de reacciones paralelas independientes

“…Los resultados de la caracterización físico-química son presentados en la Tabla 1, donde se observa que el analisis elementar de las biomasas, es coincidente con otros valores reportados en la literatura [4,5,[7][8][9][10][11][12][13][14][15][16], donde el carbono varía entre 40% y 55% en masa, el hidrogeno entre 4% y 7%, el nitrogeno >1%, y oxigeno alrededor de 50%. A partir del análisis próximo, donde W es la humedad, MV la materia volátil, CF el carbono fijo, y CZ las cenizas, se puede ver que la cascara de arroz es la biomasa que mayor contenido de cenizas presenta.…”

“…La conversión teórica fue calculada utilizando el método de Runge-Kutta de cuarto orden, y los parametros cinéticos fueron determinados utilizando el método de los mínimos cuadrados dado en la ecuación (9). La calidad del ajuste fue evaluada a través del coeficiente de correlación, R 2 , presentado en la ecuación (10), siendo aceptados valores mayores a 0,9800.…”

“…Los valores de los parámetros cinéticos, los cuales son energía de activación (E), factor preexponencial (A) y modelo reacción (f(α)) de cada uno de los componentes de la biomasa han sido estudiados ampliamente. En la Figura 1 son presentados valores de E y A relacionados a cada componente de la biomasa obtenidos por diversos autores [4,5,[7][8][9][10][11][12][13][14][15][16] que utilizaron ERPI.…”