Badania kinetyki zgazowania wybranych węgli ditlenkiem węgla w warunkach podwyższonego ciśnienia

• Autorzy: Porada S. , Czerski G. , Makowska D. , Dziok T. , Grzywacz P.

Warianty tytułu

EN

Kinetic studies of selected coals gasification with carbon dioxide at elevated pressure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była analiza kinetyki zgazowania węgla w atmosferze ditlenku węgla pod ciśnieniem 0,6 MPa. Przedmiotem badań były dwa węgle kamienne oraz węgiel brunatny, które zostały poddane zgazowaniu w warunkach izotermicznych w temperaturze 850, 900 i 950 °C. W oparciu o otrzymane wyniki pomiarów opracowano krzywe szybkości tworzenia gazowych produktów zgazowania tj. tlenku węgla, wodoru i metanu oraz oszacowano wydajności tych produktów. Określono wpływ temperatury na kinetykę tworzenia tlenku węgla oraz obliczono stałą szybkości reakcji dla każdej z badanych próbek jak również formalne parametry kinetyczne (współczynnik przedwykładniczy oraz energię aktywacji). Krzywe kinetyczne tworzenia gazowych produktów jednoznacznie wskazują na dominującą rolę reakcji tworzenia tlenku węgla i jej zależność od temperatury. Wraz ze wzrostem uwęglenia badanej próbki wzrastała wydajność tlenku węgla. Badane nisko zmetamorfizowane węgle charakteryzują się wysoką reaktywnością w porównaniu do węgla o wyższym stopniu uwęglenia.

EN

The aim of the study was to analyze the kinetics of selected coals gasification in an atmosphere of carbon dioxide under the pressure of 0.6 MPa. Two coals and lignite have been gasified under isothermal conditions at the temperatures of 850, 900 and 950 °C. Based on the obtained results, curves of formation rate of gaseous products of gasification such as carbon monoxide, hydrogen and methane were developed, and yields of products were evaluated. The influence of temperature on the kinetics of carbon monoxide formation was determined and the rate constant was calculated for each sample as well as the formal kinetic parameters (pre-exponential factor and activation energy). The kinetic curves of gaseous products formation clearly indicate the dominance of the reaction of carbon monoxide formation, and its dependence on temperature. The yield of carbon monoxide grows with the increase of sample coal rank. The tested low-ranked coals have high reactivity compared to a coal with a higher coal rank.

Słowa kluczowe

PL

zgazowanie CO2; kinetyka zgazowania; węgiel

EN

CO2 gasification; gasification kinetics; coal

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 174--180
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Porada S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków

autor

Czerski G.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków

autor

Makowska D.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków

autor

Dziok T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków

autor

Grzywacz P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków

Bibliografia

• 1. Chmielniak T., Ściążko M., Tomaszewicz G., Popowicz J., Zgazowanie węgla przy zastosowaniu CO2 sposobem na poprawę wskaźników emisyjnych i efektywności procesu. Polityka Energetyczna 2012, t. 15, z. 4, s.125.
• 2. Chmielniak T., Ściążko M., Sobolewski A., Fluidalne zgazowanie węgla w atmosferze CO2. Karbo 2013, t.58, nr 1, s.6.
• 3. Sobolewski A., Czaplicki A., Tomaszewicz G., Słowik K., Janusz M., Zgazowanie węgla w reaktorze z cyrkulującym złożem fluidalnym przy zastosowaniu CO2 jako czynnika zgazowującego. Karbo 2013, t.58, nr 1, s.16.
• 4. Mianowski A., Tomaszewicz M., Siudyga T., Radko T., Aplikacyjne i analityczne aspekty rozważań nad kinetyką reakcji Boudouarda-Bella. Karbo 2013, t. 58, nr 1, s.48.
• 5. Mianowski A., Robak Z., Tomaszewicz M., Stelmach S., The Boudouard-Bell reaction analyses under high pressure conditions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2012, t. 110, s.93.
• 6. Irfan M. F., Usman M. R., Kusakababe K., Coal gasification in CO2 atmosphere and its kinetics since 1948: A brief review. Energy, 2011, 36, s.12.
• 7. Everson R.C. et al., Reaction kinetics of pulverized coal-char derived from inertinite-rich coal discards: Gasification with carbon dioxide and steam. Fuel 2006, vol. 85, 1076-1082
• 8. Adanez J., Miranda J.L., Gavilan J.M., Kinetics of a lignite-char gasification by CO2. Fuel 1985, vol. 64, s.801.
• 9. Sha X.Z. et al., Effect of operating pressure on coal gasification. Fuel 1990, vol. 69, s. 656-659
• 10. Wang M. et al., Experimental studies on gasification of the Shenmu coal char with CO2 at elevated pressures. Korean Journal of Chemical Engineering 2008, vol. 25(6), s.1322.
• 11. Everson R.C. et al., Properties of high ash coal-char particles derived from inertinite-rich coal: II. Gasification kinetics with carbon dioxide. Fuel 2008, vol. 87, s. 3403.
• 12. Liu T.f., Fang Y.t., Wang Y., Na experimental investigation into the gasification reactivity of char prepared at high temperatures. Fuel 2008, vol. 87, s. 460.
• 13. Kyotani T., et al., Combustion and CO2 gasification of coal in a wide temperature range. Fuel Processing Technology 1993, vol. 36, s. 209.
• 14. Ye D.P., Agnew J.B., Zhang D.K., Gasification of a South Australian low rank coal with carbon dioxide and steam: kinetics and reactivity studies. Fuel 1998, t. 77, s.1209.
• 15. Beamish B. B. et al., Termo-gravimetric determination of the carbon dioxide reactivity of char from some New Zealand coals and ist associationwith the inorganic geochemistry of the parent coal. Fuel Processing Technology 1998, vol. 5, s. 243.
• 16. Ohme H., Suzuki T., Mechanisms of CO2 gasification of carbon catalyzed with group VIII metals. 1. Iron catalyzed CO2 gasification. Energy Fuels 1996, vol. 10, s. 980.
• 17. Hattingh B.B. et al., Assessing the catalytic effect of coal ash constituents on the CO2 gasification rate of high ash, South African coal. Fuel Processing Technology 2011, vol. 92, s. 2048.
• 18. Yeboah Y. D. et al., Catalytic gasification of coal using eutectic salts: identification of eutectics. Carbon 2003, t. 41, s. 203.
• 19. Sun Q. et al., The CO2 gasification and kinetics of Shenmu maceral chars with and without catalyst. Fuel 2004, vol. 83, s. 1787.
• 20. Kapteijn F., Abbel G., Moulijn J.A., CO2 gasification of carbon catalyzed by alkali metals: reactivity and mechanism. Fuel 1984, vol. 63, s.1036.
• 21. Sakawa M., Sakurai Y., Hara Y., Influence of coal characteristics on CO2 gasification. Fuel 1983, vol. 61, s. 717.
• 22. Zhu Z., Ma Z., Lin S., Characteristics of coal char gasification at high temperature II). The effect of pore structure on coal char gasification. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 1994, vol. 45, s.155.
• 23. Salatino P., Senneca O., Masi S., Gasification of a coal char by oxygen and carbon dioxide. Carbon 1998, vol. 36, no 4, s. 443.
• 24. Kim R.G., Hwang C.W., Jeon C.H., Kinetics of coal char gasification with CO2: Impact of internal/external diffusion at high temperature and elevated pressure. Applied Energy 2014, vol. 129, s. 299.
• 25. Gan H., Nandi S.P., Walker P.L. Jr, Nature of the porosity in American coals. Fuel 1972, vol. 51, s. 272.
• 26. Karcz A., Porada S., Zgazowanie węgla parą wodną pod ciśnieniem i przy dużej szybkości ogrzewania, w.: Monografia: Studium koncepcyjne wybranych technologii, perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla – osiągnięcia i kierunki badawczo-rozwojowe. T. 1 Zgazowanie węgla, Wydawnictwo IChPW, 2010, s. 83.
• 27. Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P., Kinetyka zgazowania węgla parą wodną w warunkach podwyższonego ciśnienia. Cz. 1, Wpływ uziarnienia węgla na przebieg procesu zgazowania. Karbo 2013, t. 58, nr 1, s. 59.
• 28. Porada S., Rozwadowski A., Kinetic study of steam gasification of bituminous coal at elevated pressures. Przemysł Chemiczny 2014, t. 93, s. 384.
• 29. Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P., Badania kinetyki reakcji węgla z parą wodną w aspekcie technologii jego podziemnego zgazowania. Przegląd Górniczy 2013, t. 69, 91-98
• 30. Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P.: Ocena reakcyjności polskich węgli względem pary wodnej. Przegląd Górniczy 2013, t. 69, s.184.
• 31. Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P., Makowska D., Kinetics of steam gasification of bituminous coals in terms of use for underground coal gasification. Fuel Processing Technology 2015, vol. 130, s. 282.