Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Aspekty kinetyczne zgazowania węgla z wykorzystaniem CO2 jako czynnika zgazowującego

Radko T., Siudyga T.

Chemik

|

2015

|

Vol. 69, nr 12

840--851

PL

W artykule zaprezentowano różne metody opisu kinetyki reakcji zgazowania węgla ditlenkiem węgla (reakcji Boudouarda-Bella) w oparciu o laboratoryjne badania mikro- i małoskalowe. Przedstawiono parametry kinetyczne dla węgli i karbonizatów wyznaczone na podstawie badań własnych z wykorzystaniem różnych modeli kinetycznych. Dokonano oceny przydatności stosowanych laboratoryjnych metod badawczych dla potrzeb charakterystyki surowców dla procesu zgazowania. Wykazano, że nie ma możliwości bezpośredniej i prostej weryfikacji parametrów kinetycznych wyznaczanych na podstawie testów laboratoryjnych oraz w warunkach instalacji pilotowej ciśnieniowego reaktora zgazowania z cyrkulującym złożem.

EN

This article presents different approaches to description of the kinetics of coal and char gasification with carbon dioxide (Boudouard-Bella reaction) based on micro- and small-scale laboratory tests. Kinetic parameters for coals and chars determined on the basis of own studies using various kinetic models are presented. It was performed assessing the suitability of used laboratory methods for the characterization of raw materials for the gasification process. It has been demonstrated that there is no possibility of direct and easy verification of kinetic parameters determined from laboratory tests and reactor with circulating fluidized bed in pilot plant.

2

Mechanizm zgazowania ditlenkiem w aspekcie równań kinetycznych

Mianowski A., Radko T., Siudyga T.

Karbo

|

2014

|

Nr 4

181--187

PL

Przeprowadzono analizę kinetyczną reakcji Boudouarda-Bella (B-B) przebiegającą w złożu stałym czynnika zgazowywanego w strumieniu przepływającego CO2 w warunkach izotermicznych. Analiza dotyczyła fazy gazowej, do której w przeciwieństwie do klasycznej teorii Erguna przypisano udział produktu pośredniego. Rozwiązując układ liniowych równań kinetycznych (z wykorzystaniem transformacji Laplace’a) wykazano, że dla czasu zmierzającego do nieskończoności zależność opisująca udział molowy CO od czasu, posiada charakter asymptotyczny. W wyniku prac doświadczalnych otrzymuje się również zależności udziału molowego CO vs. czas wykazujące maksimum. Stosowne równanie uzyskuje się po modyfikacjach przyjętych ścieżek reakcji, jednakże mało prawdopodobnych ze względu na mechanizm zgazowania z udziałem aktywnych centrów reakcji. Uzyskane rozwiązania umożliwiły wyprowadzenie jednego dwuczłonowego równania (68), które obejmuje trzy charakterystyczne przypadki tj. charakter asymptotyczny [CO]∞ < 1 lub [CO]∞ = 1 oraz zależności wykazujące maksimum względem czasu. Propozycja wynika z założenia, że przebieg reakcji/procesu B-B jest wynikiem szybszej, mimo że odwracalnej, reakcji chemicznej w stosunku do wolniejszego procesu degradacji kompleksu tlenowego i desorpcji.

EN

Kinetic analysis of Boudouard-Bell reaction (BB) was performed for fixed bed in CO2 stream under isothermal conditions. The analysis was performed for gaseous phase and participation of the intermediate product in this phase was assigned in contrast to the classical Ergun theory. It was proved by solving a set of linear kinetic equations (using the Laplace transforms) that for the time tending to infinity relation describing of CO mole fraction with time is asymptotic. Relations of CO mole fraction vs. time exhibiting maximum were also obtained during experiments. Appropriate equation is obtained after modification of adopted reaction paths, however unlikely because of gasification mechanism with participation of active sites of reaction. Obtained solutions allowed derivation of the single, double-element equation (68) which covers three specific cases i.e. asymptotic form [CO]∞ < 1 or [CO]∞ = 1 and relations exhibiting maximum vs. time. This proposal results from the assumption that course of B-B reaction/process is result of faster, although reversible chemical reaction in relation to slower process of degradation of oxygen complex and desorption.

3

Aplikacyjne i analityczne aspekty rozważań nad kinetyką reakcji Boudouarda-Bella

Mianowski A., Tomaszewicz M., Siudyga T., Radko T.

Karbo

|

2013

|

Nr 1

48--58

PL

Budowa pilotowej instalacji ciśnieniowego zgazowania węgla z wykorzystaniem CO2 jako czynnika zgazowującego finansowana przez NCBiR w ramach projektu pt.: „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii” stała się przyczynkiem do realizacji wielokierunkowych badań wspomagających wykonanie projektu procesowego. Przeprowadzone prace badawcze nad przebiegiem reakcji Bouduarda-Bella wykazują, że mimo pozornie prostego zapisu tej reakcji, bardzo trudno jest przyjąć adekwatny model kinetyczny do jej opisu. Problem dodatkowo się komplikuje w przypadku różnych form pierwiastka C jako substratu reakcji. Zaprezentowano własne modele kinetyczne procesu zgazowania węgla dwutlenkiem węgla uwzględniające zarówno zmienność parametrów fazy gazowej, jak i po stronie fazy stałej. W oparciu o dwuetapowy model kinetyczny tworzenia tlenku węgla wyjaśniono pozornie sprzeczny z regułą przekory wpływ ciśnienia na wydajność procesu. Zaproponowano metodykę umożliwiającą porównywanie parametrów kinetycznych uzyskanych w warunkach dynamicznych i izotermicznych. Metoda nazwana metodą czasu skończonego zakłada, że czas reakcji obejmujący zakres zmienności stopnia przemiany fazy stałej od do w dowolnych warunkach izotermicznych czy dynamicznych, jest wielkością należąca do klasycznego ujmowania wpływu temperatury wg równania Arrheniusa: In [dynamika] vs. 1/T, i wyznacza energię aktywacji od E>0 w obszarze kinetycznym do E→0 w obszarze dyfuzyjnym. Porównując metody testowe badania reakcyjności koksu (metodę genewską i CRI) ustalono, że początek przebiegu zgazowania w wyższych temperaturach jest związany głównie z dyfuzją, zależną od dostępności CO2 do powierzchni koksu.

EN

Construction of the pilot plant of pressure coal gasification with CO2 as a gasifying agent financed by NCBiR project: "The development of coal gasification technology for highly effective production of fuels and energy" has become a contribution for realization of the multi-directional studies supporting the execution of the process project. Studies carried out on Boudouard-Bell reaction indicate, that despite the apparently simple recording of this reaction, it is very difficult to adopt an adequate kinetic model for its description. The matter is further complicated in the case of the various forms of carbon as a reactant. Own kinetic models of coal gasification with carbon dioxide were proposed with taking into account a parameter variability in both gaseous and solid phase. Basing on two-step kinetic model it was explained the influence of pressure on the formation of carbon monoxide apparently inconsistent with contrariness rule. It was proposed the method for comparison of the kinetic parameters obtained in dynamic and isothermal conditions, called Finite Time Method (FTM). It assumes that the reaction time including variation of conversion degree of solid phase from to in any isothermal or dynamic conditions, is the quantity belonging to the classical recognizing the effect of temperature by Arrhenius equation: In [dynamics] vs. 1/T, and determines the activation energy E>0 in the kinetic area to E→0 in the diffusion area. By comparing different methods of coke reactivity test (the Geneva method and CRI), it was found that the onset of gasification at higher temperatures is mostly associated with diffusion, depending on the availability of CO2 on surface of coke.