Wykorzystanie wysokotemperaturowej konwersji związków smołowych w procesie oczyszczania surowego gazu ze zgazowania paliw stałyc

• Autorzy: Babiński P. , Łabojko G.

Warianty tytułu

EN

Application of a high-temperature process in a raw syngas tar compound’s decomposition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Związki smołowe stanowią istotny składnik surowego gazu ze zgazowania paliw stałych. Niestety, w tego rodzaju procesach stanowią one zbedny odpad, który należy poddać utylizacji. Obecnie szeroko stosowane metody niskotemperaturowe oczyszczania surowych gazów ze zgazowania paliw stałych ze związków smołowych polegają na schłodzeniu syngazu i zastosowaniu fizycznych metod wydzielania związków smołowych. Nowoczesne metody polegają na rozkładzie związków smołowych w surowym gazie ze zgazowania paliw stałych w procesach wysokotemperaturowych. Metody te polegają na termicznym krakingu w środowisku beztlenowym lub utleniającym, jak również katalitycznym reformingu parowym lub autotermicznym związków smołowych zawartych w surowym gazie syntezowym. Jednym z rozwiązań aparaturowych wykorzystywanym w tym celu jest reaktor z porowatą przegrodą. Umożliwia on bezprzeponowe dostarczanie ciepła dla endotermicznych reakcji rozkładu związków smołowych poprzez dystrybucją tlenu przez porowatą przegrodę. Rozwiązanie to zapewnia również zwiększone bezpieczenstwo pracy dzięki obniżeniu ciśnienia parcjalnego tlenu w reaktorze. W niniejszej publikacji przedstawiono wyniki badan wysokotemperaturowej i tlenowej konwersji modelowych związków smołowych (toluenu, -metylonaftalenu i ich mieszaniny) w syntetycznym gazie ze zgazowania węgla o składzie 50% CO, 25% H2, 20% CO2i 5% CH4. Zawartość związku modelowego wynosiła około 15 g/m3, natomiast pary wodnej około 100 g/Nm3 w przeliczeniu na suchy gaz. Badania przeprowadzono w reaktorze z porowatą przegrodą służącą do dystrybucji tlenu we wnetrzu reaktora. Zakres badawczy obejmował temperatury 700–1000°C, czas przebywania reagentów w reaktorze 1,5 s i 3,0 s i dodatek tlenu na poziomie 5, 10 i 20% obj. w stosunku do ilooci gazu procesowego. Wykazano, że rozkład związków aromatycznych przebiegał w całym zakresie przyjetych w badaniach parametrów eksperymentalnych osiągajac stopnie ubytku związków aromatycznych ponad 50% dla temperatury 1000°C.

EN

Tar compounds are important components of the raw gas from the gasification of solid fuels. Unfortunately, in these kinds of processes, they represent unnecessary wastes which must be removed. The widely used method for low-temperature purification of gases from the gasification of solid fuels from tar compounds consists of syngas cooling and the use of physical methods of separating tar compounds. Modern methods consist of the decomposition of tar compounds in high temperature processes. These methods utilize thermal cracking in the absence of oxygen or oxidizing atmosphere, as well as catalytic steam or autothermal reforming of tar compounds contained in the raw synthesis gas. One apparatus which could be used as a solution for this purpose is a reactor with a porous barrier. It provides heat for the endothermic tars’ decomposition reactions through the distribution of oxygen through a porous barrier. This solution also provides increased safety by reducing the partial pressure of oxygen in the reactor. This publication presents the results of high temperature and oxygen conversion of tar model compounds (toluene, -methylnaphthalene, and their mixtures) in a model gas from coal gasification consisting of 50% CO, 25% H2, 20% CO2 , and 5% CH4. The content of the model compound was about 15 g/m3 and steam about 100 g/Nm3 in terms of dry gas. The experiments were conducted in a reactor with a porous barrier used to distribute the O2 within the interior of the reactor. Research covered a temperature range of 700–1000 °C, residence time of reactants in the reactor, 1.5 s and 3.0 s, and the addition of oxygen at 5, 10, and 20% vol. relative to the amount of process gas. The experiments have shown the increment of aromatic compounds’ decomposition rates according to increases in temperature reaching levels of loss of aromatic compounds of over 50% for 1000°C. The experiments conducted at the same temperature level (1000°C) and the same residence time (3.0 s) have shown decomposition intensification of aromatics with an increase in oxygen addition.

Słowa kluczowe

PL

konwersja związków smołowych; gaz ze zgazowania węgla; reaktor z porowatą przegrodą

EN

conversion of tars; syngas from coal; reactor with porous barrier

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 15, z. 4
• Strony: 299--312
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Babiński P.

autor

Łabojko G.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze,

Bibliografia

• 1. DEVI L., 2005 – Catalytic removal of biomass tars; Olivine as prospective in-bed catalyst for fluidized-bed biomass gasifiers PhD. University of Eindhoven.
• 2. GRZYWAE.,MOLENDAJ., 1995 – Technologia podstawowych syntez organicznych. WNT, Warszawa.
• 3. JESS A., 1996 – Thermische und katalysche Spaltung von Kohlenwasserstoffe in wasserstoff – und wasserdampreicher Atmosphare – Eine Modelluntersuchung zur Erzeugung von Reduktiongas aus Kokofenrohgas. Habilitation Thesis, University of Karlsruhe.
• 4. KARCZ A., 2009 – Gaz koksowniczy jako surowiec do produkcji wodoru. Polityka Energetyczna t. 12, 111–117.
• 5. KIJEŃSKI, OECIĄŻKO, red. 2010 – ŁAMACZ A., KRZTOŃ A.,MARIADASSOU G.D., 2010 – Katalitycznyreforming aerozoli smołowych zawartych w gazach surowych ze zgazowania i hydrozgazowania węgla. „Studium koncepcyjne wybranych technologii, perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla – osiągnięcia i kierunki badawcze” Tom 1 „Zgazowanie węgla” pod redakcją J. Kijeńskiego i M. OEciążko, Zabrze 2010, Wydawnictwo IChPW.
• 6. MILNE T.A., EVANS R.J., 1998 – Biomass gasifier “Tars”: Their Nature. Formation and Conversion, NREL/TP-570-25357.
• 7. AREKH R.D., 1982 – Handbook of gasifiers and gas treatment. National Technical Information Service, Springfield.
• 8. PINDORIA i in. 1997 – PINDORIA R.V., MEGARTIS A., CHATZKIS I.N., VASANTHAKUMAR L.S.,ZHANG S.F., LAZARO M.J., HEROD A.A., GARCIA X.A., GORDON A.L., KANDIYOTI R., 1997 –Structural characterization of tar from a coal gasification plant. Fuel, 76, no. 2, 101–113.
• 9. STRUGAŁA i in. 2011 – STRUGAŁA A., CZAPLINKA-KOLARZ K., OECIEżKO M., 2011 – Projekty nowych technologii zgazowania węgla powstające w ramach Programu Strategicznego NCBiR. Polityka Energetyczna t. 14, s. 375–390.