Heavy fuel oil pyrolysis and oxidation : experimental investigation and lumped kinetic mechanism of large n-alkanes

This work starts with an introductive part on the techniques utilized and on the fuel treated, which is a residue of distillation of crude oil, Heavy Fuel Oil (HFO). After the introductive part, two chapters follow, treating the experimental activity done on HFO. Not many studies of this type were performed on this kind of fuel. TGA-FTIR analysis was done for pyrolysis and oxidation conditions and the results are proposed. Then it is shown the thin film pyrolysis reactor built during this work. The results of few test runs are provided, which can give better insight on the results obtained from FTIR equipment. In the second part of this paper, the lumped kinetic mechanism of large alkanes (nC20H42 and nC30H62) developed is proposed. The C20 model is compared with a detailed mechanism from LLNL combustion group while for the C30 one is not possible since no detailed chemical mechanism is available. In the final part conclusions and future developments are proposed.

Questo lavoro di tesi inizia con una parte introduttiva sulle tecniche utilizzate e sul combustibile studiato, un residuo della distillazione del petrolio, Heavy Fuel Oil (HFO). Dopo la parte introduttiva, seguono due capitoli riguardanti l’attività sperimentale svolta sul HFO. Non molti studi di questo tipo sono stati fatti su questo tipo di combustibile. Un’analisi TGA-FTIR è stata svolta in condizioni di pirolisi e di ossidazione. Nel seguito viene mostrato il reattore di pirolisi in film sottile costruito durante questo lavoro. Il risultato di alcune prove sperimentali svolte viene fornito. Questi risultati permettono inoltre di ottenere un dettaglio maggiore sui dati ottenuti dall’analisi FTIR. Nella seconda parte di questa tesi, il meccanismo cinetico ridotto di alcani pesanti (nC20H42 and nC30H62) sviluppato viene presentato. Il modello C20 viene confrontato con un meccanismo dettagliato fornito dal gruppo di combustione del LLNL, mentre per il meccanismo C30 una simile verifica non è possibile dato che non è presente nessun meccanismo dettagliato. Nella parte finale, conclusioni e sviluppi possibili futuri vengono proposti.