Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Katalityczna piroliza metanu – sposób na niskoemisyjną produkcję wodoru

Wojtasik Michał, Krasodomski Wojciech, Żak Grażyna, Markowski Jarosław

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2023

|

R. 26, Nr 7 (293)

4-7

PL

W 2020 roku Komisja Europejska opublikowała komunikat zatytułowany Strategia w zakresie wodoru na rzecz Europy neutralnej dla klimatu [1]. Dokument ten jest strategicznym planem działania, zawierającym kompleksowe podejście dotyczące transformacji europejskiej gospodarki z opartej na paliwach kopalnianych na nowoczesną, bezemisyjną, opartą na wodorze. Strategia została opracowana przy udziale państw członkowskich i obejmuje cele, jakie państwa członkowskie powinny osiągnąć. Jednym z nich jest niskoemisyjna produkcja wodoru w nowych instalacjach. Jest to cel szczególnie interesujący dla środowiska naukowców, ale również dla innowacyjnych przedsiębiorców.

EN

In 2020, the European Commission published a communication: "Hydrogen Strategy for a Climate Neutral Europe" [1]. The document is a strategic roadmap with a comprehensive approach to transforming Europe's economy from one based on fossil fuels to a modern, zero-carbon, hydrogen-based one. The strategy was developed with the participation of member states and includes goals that member states should achieve. One of them is low-carbon hydrogen production in new installations. This is a goal of particular interest to the scientific community, but also to innovative entrepreneurs.

2

Dekarbonizacja metanu z udziałem katalizatorów na bazie żelaza

Wojtasik Michał, Żak Grażyna, Markowski Jarosław, Burnus Zygmunt, Krasodomski Wojciech, Pakieła Wojciech

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 3

259--263

PL

Zbadano wpływ dwóch prostych, łatwo dostępnych i tanich katalizatorów żelazowych, tlenku żelaza i wiórków stalowych. Dla procesów katalitycznych oraz porównawczo dla procesu termicznego zbadano składy gazów poprocesowych w temp. 600, 750, 850, 950C i 1050°C. W gazach poprocesowych oznaczono zawartość metanu, wodoru, azotu, tlenu i sumy węglowodorów C₂ i C₃ za pomocą GC. Dla poszczególnych procesów wyznaczono konwersję metanu. Węgiel powstający w procesie zobrazowano metodą SEM i EDS i oceniono stopień jego grafityzacji za pomocą spektroskopii Ramana.

EN

MeH was thermally or catalytically pyrolyzed in the presence of Fe₂O₃ or steel shavings at temp. of 600, 750, 850, 950 and 1050°C. In the post-process gases, the content of MeH, H₂, N₂, O₂ and the sum of C₂ and C₃ hydrocarbons were detd. by GC and the conversion of MeH was calculated. The C formed in the process were analyzed and imaged by SEM and EDS. The degree of graphitization of the C was evaluated by Raman spectroscopy.

3

Piroliza metanu - wpływ wybranych parametrów na przebieg procesu

Wojtasik Michał, Burnus Zygmunt, Markowski Jarosław, Żak Grażyna, Lubowicz Jan

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 7

484--489

PL

Piroliza metanu jest metodą otrzymywania wodoru z metanu, która coraz częściej zyskuje zainteresowanie naukowców oraz inwestorów z sektora gospodarki. Technologia ta jest alternatywą dla reformingu parowego – obecnie najczęściej stosowanej metody produkcji wodoru. Pomimo wielu zalet reforming parowy jest procesem, w trakcie którego powstają znaczne ilości ditlenku węgla. Dlatego trwają poszukiwania nowej, wydajnej metody produkcji wodoru. Oprócz elektrolizy wody, pirolizy biomasy wydaje się, że to właśnie piroliza metanu jest najbardziej obiecującą technologią. Metoda ta ma wiele zalet, jest prosta, szybka, uzyskany wodór cechuje się wysoką czystością, jednak największą jej zaletą jest brak ubocznej produkcji ditlenku węgla, co korzystnie wpływa na ocenę zrównoważenia tego procesu. Rozkład metanu przeprowadza się w reaktorach rurowych w temperaturze 600–1200°C, w zależności od rodzaju procesu. W procesie pirolizy obok wodoru powstają proporcjonalne ilości czystego węgla o różnorodnej morfologii oraz różnym poziomie grafityzacji. W pracy przedstawiono charakterystykę stanowiska do pirolizy metanu zbudowanego w 2022 r. w Zakładzie Zrównoważonych Technologii Chemicznych INiG – PIB. Stanowisko pozwala na prowadzenie prób pirolizy metanu w temperaturze do 1100°C. Maksymalna teoretyczna wydajność tej instalacji to 400 ml H2/minutę. Przeprowadzono wstępne próby działania pieca rurowego, wyposażonego w rurowy reaktor kwarcowy o pojemności 6,8 dm3 . Opisano próby termicznego rozkładu metanu w zakresie temperatur 600–1050°C. Za pomocą metod chromatograficznych zbadano zawartość metanu, wodoru, azotu, tlenu oraz sumy węglowodorów C2 i C3 w gazach poprocesowych. Wytypowano zmienne mogące mieć wpływ na rezultaty pirolizy. Sprawdzono wpływ temperatury, czasu reakcji, strumienia surowca oraz składu mieszanki gazów procesowych w wybranych zakresach. Potwierdzono zależności pomiędzy temperaturą i szybkością przepływu substratu a wydajnością procesu.

EN

Methane pyrolysis is a method of obtaining hydrogen from methane, which is increasingly gaining the interest of scientists and investors. This technology is an alternative to steam reforming – currently the most used method of hydrogen production. Despite its many advantages, steam reforming is a process that generates significant amounts of carbon dioxide. Therefore, the search for a new, efficient method of hydrogen production is underway. Apart from water electrolysis and biomass pyrolysis, methane pyrolysis is the most promising technology. It is method with many advantages; it is simple, fast and the hydrogen obtained by it is characterized by high purity, but its greatest advantage is the lack of carbon dioxide emission, which positively affects the assessment of the sustainability of this process. Methane decomposition is carried out in reactors at a temperature of 600–1200°C, depending on the process type. In the pyrolysis process, in addition to hydrogen, proportional amounts of clean carbon, with various morphologies and levels of graphitisation, are produced. The paper presents the characteristics of the methane pyrolysis installation, built in 2022 at the Department of Sustainable Chemical Technologies INiG – PIB. The installation allows for methane pyrolysis tests at temperatures up to 1100°C. The maximum theoretical capacity is 400 ml H2/minute. A furnace equipped with a tubular quartz reactor with a capacity of 6.8 dm3 was used. Methane decomposition, in the temperature range up to 1050°C, has been described. Using chromatographic methods, the content of methane, hydrogen, nitrogen, oxygen and the C2 + C3 hydrocarbons in post-process gases was examined. Variables that may affect the pyrolysis results were selected. The influence of temperature, reaction time, raw material flow rate and the composition of the process gas mixture in selected ranges was checked. The dependencies between the temperature and flow rate of the substrate and the efficiency of the process were confirmed.

4

Katalityczna dekompozycja metanu jako źródło cennego wodoru

Wojtasik Michał, Markowski Jarosław, Żak Grażyna

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 3

181--185

PL

Omówiono poznane w literaturze metody otrzymywania wodoru metodą katalitycznej dekompozycji metanu (pirolizy metanu).

EN

A review, with 71 refs., of thermal and catalytic MeH decompn. The processes carried out in the gas phase in the presence of solid catalysts or liq. (molten metals or salts) were presented. The problem related to the formation of C in the processes and its purity was discussed.

5

Dekarbonizacja metanu – kierunki zagospodarowania węgla popirolitycznego

Krasodomski Wojciech, Wojtasik Michał, Markowski Jarosław, Żak Grażyna

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 1

56--63

PL

Prezentowany przegląd literaturowy dotyczy możliwych kierunków zagospodarowania węgla będącego produktem ubocznym procesu pirolizy metanu (dekarbonizacji metanu). Piroliza metanu jest coraz częściej rozpatrywaną metodą będącą alternatywną technologią produkcji wodoru bez emisji CO2 – tak zwanego niebieskiego wodoru. Piroliza/dekarbonizacja stosowana jest do produkcji sadzy od lat trzydziestych XX wieku (np. znany proces firmy Hüls). Piroliza metanu jest procesem endotermicznym, który wymaga, w celu uzyskania wysokiej wydajności, zastosowania temperatur rzędu 1000°C i więcej, co powoduje, że jest to proces mocno energochłonny i kosztowny w porównaniu z aktualnie stosowanymi metodami produkcji wodoru, np. reformingiem parowym. Największą jednak zaletą metody pirolizy/dekarbonizacji metanu / gazu ziemnego jest brak konieczności wychwytywania i składowania CO2 (sekwestracji), co znacznie upraszcza proces i zbliża ekonomiczny koszt wytworzenia wodoru tą metodą do kosztu jego wytwarzania wcześniej wspomnianymi „klasycznymi” metodami. Co więcej, produkcja wodoru tą metodą charakteryzuje się nie tylko mniejszą emisją CO2, ale też pozwala na uzyskanie wodoru o wysokiej czystości, zbliżonego przydatnością do stosowanego w ogniwach paliwowych. Dużym ograniczeniem procesu oprócz wspomnianej wysokiej temperatury jest powstawanie produktu ubocznego w postaci węgla; jeśli w przyszłości wodór będzie pozyskiwany w tym procesie na skalę przemysłową, powstaną duże jego ilości, dlatego znalezienie nowych zastosowań węgla jest kluczowym czynnikiem dla rozwoju tej technologii jako wykonalnej metody produkcji wodoru. Możliwości wykorzystania węgla będą zależeć od jego natury i właściwości. Przeanalizowano dostępne artykuły naukowe i specjalistyczne pod kątem rodzajów powstającego węgla, ze szczególnym uwzględnieniem jego struktury. Podjęto próbę zebrania informacji dotyczących korelacji pomiędzy zastosowaną metodą dekarbonizacji metanu a strukturą powstającego węgla.

EN

The presented literature review concerns possible directions of coal management, which is a by-product of the methane pyrolysis process (methane decarbonization). Methane pyrolysis is more and more often considered as an alternative technology for the production of hydrogen without CO2 emission – the so-called blue hydrogen. Pyrolysis/decarbonization has been used in the production of carbon black since the 1930s (e.g. the well-known Huels process). Methane pyrolysis is an endothermic process that requires, in order to obtain high efficiency, the use of temperatures of 1000°C and more, which makes it a highly energy-consuming and expensive process compared to the currently used methods of hydrogen production, e.g. steam reforming. However, the greatest advantage of the methane/natural gas pyrolysis/decarbonization method is the lack of the need to capture and store CO2 (sequestration), which significantly simplifies the process and brings the economic cost of hydrogen production by this method closer to the cost of its production to the previously mentioned “classic” methods. Moreover, the production of hydrogen by this method is not only characterized by lower CO2 emissions, but also allows to obtain hydrogen of high purity, similar to that suitable for use in fuel cells. A major limitation of the process, in addition to the aforementioned high process temperature, is the formation of a carbon by-product. If hydrogen is obtained from this process on an industrial scale in the future, large amounts of this by-product will be produced, therefore the development of new coal applications is a key factor in the development of this technology as a viable method of hydrogen production. The possibilities of using coal will depend on its nature and properties. The available scientific and specialist articles were analyzed in terms of the types of produced coal, with particular emphasis on its structure. An attempt was made to collect information on the correlation between the applied methane decarbonisation method and the structure of the generated coal.

6

Poprawa parametrów ekologicznych paliw opałowych pochodzących z upraw rolnych

Żak Grażyna, Wojtasik Michał, Markowski Jarosław, Wojtowicz Robert, Rataj Mateusz, Kwilosz Tadeusz

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 12

821--829

PL

Wykonane badania zostały ukierunkowane na poprawę parametrów ekologicznych paliw opałowych wytworzonych z komponentów pochodzących z upraw rolnych. Dotyczyły przede wszystkim: oceny wpływu różnych innych niż biomasa leśna komponentów paliw biomasowych na wielkość emisji toksycznych składników spalin powstających w trakcie spalania, poprawy parametrów ekologicznych paliw biomasowych poprzez wykorzystanie mieszanin komponentów „agro” z mniej problematycznym komponentem pochodzenia leśnego oraz poprawy procesu spalania poprzez zastosowanie modyfikatora procesu spalania. Jako komponenty paliw z biomasy wykorzystano pozostałości roślin uprawnych (słomę pszenżyta, łuski słonecznika), roślinę z upraw energetycznych (miskant) oraz biomasę pochodzenia leśnego w postaci pozostałości z przemysłu meblarskiego (trociny). Testy spalania próbek peletów przeprowadzono w piecu kominkowym na pelet model AirPell 8, o nominalnej mocy cieplnej 8 kW. Wykonano pomiary zawartości w spalinach: CO, NOx oraz OGC. Spaliny przeznaczone do analizy zawartości substancji szkodliwych pobierano z króćców zamontowanych w odcinku pomiarowym łączącym ogrzewacz z przewodem kominowym. Skład spalin analizowano z wykorzystaniem analizatorów gazu: model MRU ECU 3000 oraz model Thermo-FID TG. Paliwa biomasowe otrzymane wyłącznie ze składników pochodzących z upraw rolnych charakteryzowały się znacznie wyższymi poziomami emisji CO i OGC niż paliwo z biomasy leśnej. Poprawa parametrów ekologicznych paliw z biomasy poprzez zastosowanie komponentu pochodzenia leśnego okazała się skuteczna w przypadku słomy i łuski słonecznika i dotyczyła obniżenia średniej emisji CO i OGC. Wprowadzenie do składu paliwa trocin w przypadku miskantu wpłynęło jednak negatywnie na stabilność procesu spalania oraz w niewielkim stopniu poprawiło stabilność procesu spalania paliwa z łuskami słonecznika. Zastosowanie modyfikatora spalania wpłynęło pozytywnie na wielkość emisji CO i OGC mieszanek paliw zawierających miskant i łuskę słonecznika. Modyfikator stabilizował również przebieg procesu spalania mieszanek z tymi komponentami. W przypadku wartości emisji NOx nie zaobserwowano jednoznacznego wpływu na ten parametr ani w przypadku wprowadzenia do składu paliw biomasy leśnej, ani modyfikatora spalania.

EN

The research was aimed at improving the environmental performance of heating fuels made from components from agricultural crops and mainly concerned of the impact of biomass fuel other than forest biomass on the emission of toxic flue gas components formed during combustion, improvement of the environmental performance of biomass fuels by using mixtures of "agro" components with a less problematic component of forest origin and improving the combustion process by using a combustion process modifier. Crop residues (wheat straw, sunflower husks), energy crop residues (miscanthus) and forest biomass (sawdust from a furniture industry) were used as biomass fuel components. Combustion tests of pellets were carried out in Defro Airpell 8 furnace with a nominal thermal power of 8 kW. CO, NOx and OGC were measured in the exhaust gases. The flue gases for the analysis were collected from connectors mounted in a measuring section connecting the heater with the chimney. The composition of the exhaust gas was tested using gas analyzers: MRU ECU 3000 and ThermoFID TG. Biomass fuels derived solely from agricultural crops residues were characterized by significantly higher levels of CO and OGC emissions compared to forest biomass fuel. An effective improvement in the environmental performance of those fuels by using the forest biomass was obtained in the case of straw and sunflower husks and concerned a reduction of average CO and OGC emission. An addition of sawdust to miscanthus had a negative impact on the combustion process stability and had a slightly positive impact on the stability of the sunflower husks combustion process. The use of the combustion modifier had a positive impact on the emission of CO and OGC of fuels containing miscanthus and sunflower husks. The modifier also stabilized the combustion process of those fuels. In the case of NOx emission, the addition of forest biomass or of the combustion modifier had no clear impact on this parameter.

7

Możliwości poprawy procesu spalania i ograniczenia emisji w aspekcie konkluzji BAT dla dużych obiektów energetycznego spalania

Żak Grażyna, Markowski Jarosław, Wojtasik Michał

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2019

|

R. 22, Nr 6 (248)

11--13

PL

Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2017/1442 z dnia 31 lipca 2017 r. [1] ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE [2] została opublikowana w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej (L212) w dniu 17 sierpnia 2017 r. Prowadzący instalacje energetycznego spalania będą zobowiązani do wprowadzenia do praktyki produkcyjnej odpowiednich rozwiązań w celu spełnienia konkluzji BAT do dnia 16 sierpnia 2021 r.

EN

Commission Implementing Decision (EU) 2017/1442 of 31 July 2017 [1] establishing the Best Available Techniques Conclusions for large combustion plants in accordance with Directive 2010/75 / EU of the European Parliament and of the Council [2] was published in Official Journal of the European Union (L212) on 17 August 2017. Operators of combustion installations will be required to implement a production practice of appropriate solutions to meet the BAT conclusions by 16 August 2021.

8

Wpływ stopnia utleniania żelaza w katalizatorach na efektywność utleniania sadzy

Wojtasik Michał, Żak Grażyna, Markowski Jarosław

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 2

264--267

PL

Zbadano wpływ stopnia utlenienia żelaza na efektywność działania katalizatorów utleniania sadzy. Dwa lekkie oleje opałowe uszlachetniono katalizatorem zawierającym związki żelaza (II) i żelaza (III) i katalizatorem zawierającym związki żelaza (III). Testy reaktywności (aktywności katalitycznej) wykonano, wykorzystując stanowisko wyposażone w kocioł olejowy o mocy 80 kW oraz w analizator spalin i pyłomierz grawimetryczny. Zbadano stężenie CO, NOₓ, PM, CHₓ w gazach spalinowych pochodzących ze spalania badanych paliw.

EN

The Fe oxide catalysts were suspended in an aliph. oleincontg. solvent (b.p. 180-220°C) at 90°C for 6 h. The stable suspensions showed a particle size distribution of about 50 nm. Heating oils modified with addn. of the catalysts were combusted. The CO, NOₓ, CHₓ and particulate matter concns. in exhaust gases were measured. Lower emission was obsd. for the Fe (III) oxide-contg. catalyst.