[論文レビュー] Modeling Study of the Low-Temperature Oxidation of Large Methyl Esters

Joffrey Biet, Valérie Warth+3 more|ArXiv.org|Apr 22, 2009

Catalysis and Oxidation Reactions参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、EXGASソフトウェアを用いて、C7–C17の大規模メチルエステルの低温酸化を予測するためのキネティクスモデリングフレームワークを開発した。その結果、メチルオクタン酸エステルを越える大きなエステルは、ほぼ同一の反応性を示すことが明らかになった。モデルは、ジェット攪拌反応器およびショックチューブにおけるn-デカン/メチルパルミテート混合物の実験データを正確に再現し、大規模エステルにおいて共通する反応経路のおかげで一貫性のある挙動を示した。

ABSTRACT

This study focuses on the automatic generation by the software EXGAS of kinetic models for the oxidation of large methyl esters using a single set of kinetic parameters. The obtained models allow to well reproduce the oxidation of n-decane / methyl palmitate mixture in a jet-stirred reactor. This paper also presents the construction and a comparison of models for methyl esters from C7 up to C17 in terms f conversion in a jet-stirred reactor and of ignition delay time in a shock tube. This comparison study showed that methyl esters larger than methyl octanoate behave similarly and have very close reactivities.

研究の動機と目的

• C7～C17のメチルエステルの低温酸化を統一したキネティクスモデルとして、同一の速度定数パラメータセットを用いて開発すること。
• C7～C17の範囲におけるメチルエステルのモデルの予測能力を評価すること。
• ジェット攪拌反応器における変換率およびショックチューブにおける igniion遅延時間の実験データとモデル予測を比較すること。
• 特にメチルオクタン酸エステルを越えるエステルにおいて、共通する反応性トレンドを特定すること。
• n-デカン/メチルパルミテート混合物の実験データを用いて、モデルを検証すること。

提案手法

• C7～C17のメチルエステルについて、EXGASソフトウェアを用いて詳細なキネティクス機構を自動生成した。
• すべてのエステルに同一の速度定数パラメータセットを適用し、機構の移植可能性と一貫性を評価した。
• ジェット攪拌反応器におけるn-デカン/メチルパルミテート混合物の実験データと比較して、モデルの妥当性を検証した。
• igniion遅延時間をシミュレーションし、ショックチューブ実験と照合することで、低温酸化反応性を評価した。
• 機構生成プロセスには、H原子の抽象、O2付加、イソマー化反応が含まれており、低温酸化経路に特徴的である。
• 比較的分析は、エステル鎖長範囲における変換プロファイルおよび igniion遅延時間に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 C7～C17の大規模メチルエステルは、同一のパrameterセットを用いてモデル化した場合、低温酸化反応性が類似しているか？
• RQ2 EXGASが生成したキネティクスモデルは、メチルエステル混合物のジェット攪拌反応器における変換を正確に予測できるか？
• RQ3 モデルは、ショックチューブ実験における大規模メチルエステルの igniion遅延時間をどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 エステル鎖長がどの程度になると、反応性が安定化または収束するか？
• RQ5 大規模メチルエステルの反応性トレンドを説明する主要な反応経路は何か？

主な発見

• メチルオクタン酸エステルを越えるメチルエステルは、低温酸化において極めて類似した反応性を示し、キネティクス的挙動の収束を示している。
• モデルは、ジェット攪拌反応器におけるn-デカン/メチルパルミテート混合物の実験的変換データを正確に再現した。
• ショックチューブ実験における igniion遅延時間の予測値は、C7～C17の範囲で実測値とよく一致した。
• すべてのエステルに同一のキネティクスパラメータセットを適用した結果、大規模メチルエステルにおける機構の移植可能性が示された。
• 本研究では、低温酸化の主要な反応経路が、特にペルオキシラジカルのイソマー化およびRO2反応を含み、大規模エステル間で一貫していることが確認された。