Numerical simulation of plastic pyrolysis in fluidized bed reactors under continuous and batch-wise feeding (Open access)
Muhao Li, Feichi Zhang*, Thorsten Zirwes, Oliver T. Stein, Salar Tavakkol*, Dieter Stapf
Keywords: Eulerian–Lagrangian; Plastic pyrolysis; Fluidized bed reactor; Chemical recycling
DOI: 10.1016/j.partic.2026.05.017
热解技术有望遏制塑料“白色污染”，但其工业化放大过程往往受制于高昂的试错成本以及复杂、非线性、多参数和多尺度的动力学特性。为加速反应器的研发设计，在OpenFOAM平台中开发了一种用于流化床反应器（FBR）塑料热解的颗粒追踪模拟框架，全面耦合了砂粒、塑料和气体三相之间的流体动力学、传热过程及反应动力学。
将该模型应用于实验室规模的聚丙烯热解流化床反应器，预测结果表明：505°C时，轻质油（石脑油/煤油/柴油馏分）的产率达到峰值，约为67%；更高的温度则会促使产物向热解气转化。此外，当加热速率比反应动力学速率快时，塑料颗粒大小和进料方式（间歇式或连续式）对产物分布的影响微乎其微。
该求解器灵活且易于扩展，能够适配多种塑料类型及更高级的理化模型。通过深度解析物理化学相互作用机制及其对操作参数的性能响应，该模型框架可有效加快流化床反应器的数字化设计进程，并为优化工业级塑料回收操作提供极具实用价值的指导。
本文已OA，收录于专刊“2nd International Workshop on Reactive Particle-Gas Systems - Special issue organized by the Collaborative Research Centre BULK-REACTION”。客座编辑为马格德堡大学Dominiquen Thévenin教授、Evangelos Tsotsas教授，以及波鸿鲁尔大学Viktor Scherer教授、Francesca Di Mare教授。欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
通讯作者
Salar Tavakkol leads the Plastic Pyrolysis research group at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). His work focuses on thermochemical recycling of plastic waste, development of scalable pyrolysis reactors and pilot plants, CFD-DEM modeling of reactive multiphase systems, and techno-economic assessment of circular economy processes. He coordinates interdisciplinary research projects and international collaborations in sustainable recycling and energy-transition technologies.
供稿：原文作者
排版：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Li, M., Zhang, F., Zirwes, T., Stein, O. T., Tavakkol, S., & Stapf, D. (2026). Numerical simulation of plastic pyrolysis in fluidized bed reactors under continuous and batch-wise feeding. Particuology, 115, 214-227. https://doi.org/10.1016/j.partic.2026.05.017