Badania procesu zgazowania węgla kamiennego w obecności K2CO3

Smoliński, A.; Howaniec, N.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania procesu zgazowania węgla kamiennego w obecności K2CO3

Autorzy

Smoliński A. , Howaniec N.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Investigations into the hard coal gasification process in the presence of K2CO3

Języki publikacji

Abstrakty

Technologie zgazowania węgla są technologiami dojrzałymi, które znajdują zastosowanie w przemyśle. W dalszym ciągu prowadzone są jednak prace nad rozwojem nowych i doskonaleniem już istniejących rozwiązań technologicznych w tym zakresie. Liczne prace badawcze poświęcono zastosowaniu katalizatorów w omawianym procesie. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesu zgazowania parą wodną węgla z dodatkiem K2CO3 jako katalizatora procesu w laboratoryjnej instalacji z reaktorem ze złożem stałym. Badaniom poddano węgiel pochodzący z kopalni "Szczygłowice" z pokładu 405/1. Przeprowadzono dwie serie eksperymentów. W pierwszej z nich zgazowywano węgiel bez dodatku katalizatora w temperaturze 700, 800 i 900¯C. Objętość produkowanego gazu w temperaturze 900¯C była około 20% większa, niż objętość gazu otrzymanego w procesie zgazowania w temperaturze 700¯C. W drugiej serii eksperymentów węgiel zgazowywano z dodatkiem 5, 7,5, 10, 12,5, 15, 17,5, 20 i 22,5% wag. K2CO3 w temperaturze 700¯C. Przy zastosowaniu powyżej 10% wag. K2CO3 zaobserwowano wzrost ilości produkowanego gazu w procesie oraz zmiany w jego składzie. Jako optymalną ilość katalizatora określono 15% wag. K2CO3, dla którego otrzymano objętość gazu, porównywalną z objętością uzyskaną w temperaturze 900¯C bez dodatku katalizatora.

Coal gasification technologies are commercially proven. Nevertheless, the development of new and improvement of the existing technological solutions in the field are still of research interests. Numerous research works have been devoted to the application of catalysts in the process concerned. In the presented work the experimental results of steam gasification of coal with K2CO3 as a catalyst in a laboratory scale fixed-bed reactor are presented. In the experiments coal from coal seam no 405/1 of "Szczygłowice" coal mine was used. Two series of experiments were performed. In the first one coal was gasified with steam without addition of the catalyst at the temperature of 700, 800 and 900¯C. The volume of gas produced at 900¯C was approximately of 20% higher than the volume obtained at 700¯C. In the second series of experiments coal was gasified with 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20 and 22.5% w/w of K2CO3 at 700¯C. Addition of over 10% w/w of K2CO3 resulted in increase in product gas volume and changes in its composition. The optimum amount of the catalyst was determined to be 15% w/w of K2CO3, for which gas volume, comparable with the one generated at 900¯C without catalyst, was obtained.

Słowa kluczowe

węgiel kamienny zgazowanie węgla zgazowanie katalityczne

hard coal coal gasification catalytic gasification

Wydawca

Główny Instytut Górnictwa

Czasopismo

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

Rocznik

2012

Tom

nr 1

Strony

81--92

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Smoliński A.

autor

Howaniec N.

Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, smolin@gig.katowice.pl

Bibliografia

1. BP (2010): Statistical Review of World Energy 2010. http://www.bp.com/productlanding.do?categoryId=6929&contentId=7044622.
2. Hauserman W.B. (1994): High-yield hydrogen production by catalytic gasification of coal or biomass. International Journal of Hydrogen Energy Vol. 19, s. 13-19.
3. Juntgen H. (1983): Application of catalysts to coal gasification processes: Incentives and perspectives. Fuel Vol. 62, s. 234-238.
4. Lin S., Harada M., Suzuki Y., Hatano H. (2002b): Hydrogen production from coal by separating carbon dioxide during gasification. Fuel Vol. 81, s. 2079-2085.
5. Lin S., Harada M., Suzuki Y., Hatano H. (2005): Process analysis for hydrogen production by reaction integrated novel gasification (HyPr-RING). Energy Conversion and Management Vol. 46, s. 869-880.
6. Lin S., Harada M., Suzuki Y., Hatano H. (2006): Continuous experiment regarding hydrogen production by Coal/CaO reaction with steam (II) solid formation. Fuel Vol. 85, s. 1143-1150.
7. Lin S.Y., Suzuki Y., Hatano H., Harada M. (2002a): Developing an innovative method HyPr-RING to produce hydrogen from hydrocarbons. Energy Conversion and Management Vol. 43, s. 1283-1290.
8. Mondal K., Piotrowski K., Dasgupta D., Hippo E., Wiltowski T. (2005): Hydrogen from coal in a single step. Industrial and Engineering Chemistry Research Vol. 44, s. 5508-5517.
9. Nahas N.C. (1983): Exxon catalytic coal gasification process: Fundamental to flowsheets. Fuel Vol. 62, s. 239-241.
10. NETL (2010): Worldwide Gasification Database (www.netl.doe.gov).
11. Ohtsuka Y., Asami K. (1997): Highly reactive catalysts from inexpensive raw materials for coal gasification. Catalysis Today Vol. 39, s. 111-125.
12. Sharma A., Takanohashi T., Saito I. (2008): Effect of catalyst addition on gasification reactivity of Hyper Coal and coal with steam at 775-700°C. Fuel Vol. 87, s. 2686-2690.
13. Smoliński A. (2007): Opracowanie stanowiska do badań reaktywności węgli w procesie zgazowania w reaktorze ze złożem stałym. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko nr 1, s. 49-58.
14. Smoliński A. (2008): Gas chromatography as a tool for determining coal chars reactivity in a process of steam gasification. Acta Chromatographica Vol. 20(3), s. 349-365.
15. Smoliński A. (2010): Niekonwencjonalne metody wykorzystania węgla kamiennego do otrzymywania gazu bogatego w wodór. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa nr 880.
16. Smoliński A. (2011): Coal char reactivity as a fuel selection criterion for coal-based hydrogen-rich gas production in the process of steam gasification. Energy Conversion and Management Vol. 52, s. 37-45.
17. Stańczyk K., Howaniec N., Smoliński A., Świądrowski J., Kapusta K., Wiatowski M., Grabowski J., Rogut J. (2011): Experimental simulation of air and oxygen-enriched air underground gasification of lignite and hard coal. Fuel Vol. 90, s. 1953-1962.
18. Stańczyk K., Smoliński A., Kapusta K., Wiatowski M., Świądrowski J., Kotyrba A., Rogut J. (2010): Dynamic experimental simulation of hydrogen oriented underground gasification of lignite. Fuel Vol. 89, s. 3307-3314.
19. Timpe R.C., Kulas W., Hauserman W.B., Sharma R.K., Olson E.S., Willson W.G. (1997): Catalytic gasification of coal for the production of fuel cell feedstock. International Journal of Hydrogen Energy Vol. 22, s. 487-492.
20. U.S. EIA (2010): Energy Information Administration. International Energy Outlook. Wahington, EIA.
21. Wang J., Jiang M., Yao Y., Zhang Y., Cao J. (2009): Steam gasification of coal char catalyzed by K2CO3 for enhanced production of hydrogen without formation of methane. Fuel Vol. 88, s. 1572-1579.
22. Wang J., Sakanishi K., Saito I., Takarara T., Morishita K. (2005): High-yield hydrogen production by steam gasification of HyperCoal (ash-free coal extract) with raw coal. Energy and Fuels Vol. 19, s. 2114-2120.
23. Yu J.L., Tian F.J., Chow M.C., Mckenzie L., Li C.Z. (2006): Effect of iron on the gasification of Victorian brown coal with steam: enhancement of hydrogen production. Fuel Vol. 85, s. 127-133.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSL2-0026-0061